CN102248793A - 液体喷射头、压电元件、压电致动器以及液体喷射装置 - Google Patents

液体喷射头、压电元件、压电致动器以及液体喷射装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供具备耐电压性良好的压电体的液体喷射头、压电元件、压电致动器以及液体喷射装置。液体喷射头(600)具备压电致动器(102)，该压电致动器(102)包括压电体(30)和对压电体(30)施加电压的电极(10、20)，压电体(30)为锰铁酸铋镧，在该锰铁酸铋镧中，铋的摩尔数和镧的摩尔数之和相对于铁的摩尔数和锰的摩尔数之和的比为0.87以上0.94以下，并且铋的摩尔数相对于镧的摩尔数之比为3.57以上4.82以下。

Description

液体喷射头、压电元件、压电致动器以及液体喷射装置
技术领域
本发明涉及液体喷射头、压电元件、压电致动器以及液体喷射装置。
背景技术
液体喷射头作为液体喷射装置的构成，例如在喷墨打印机等中被使用。该情况下，液体喷射头被用于喷出小滴墨水并使其飞翔，由此，喷墨打印机能够使该墨水附着于纸等介质而进行打印。
液体喷射头通常具有为了从喷嘴喷出液体而对液体施加压力的致动器。这样的致动器例如有具备压电元件的致动器。作为致动器所具备的压电元件，有通过两个电极夹持呈现电气机械转换功能的压电材料、例如由结晶后的压电性陶瓷等形成的压电体而构成的压电元件。这样的压电元件能够通过被两个电极施加电压而变形，利用该变形，可以使致动器例如以挠曲振动模式动作。
作为这样的用途的压电材料，由于优选电气机械转换效率等压电特性高，该特性比其他材料优异，所以进行了锆钛酸铅(PZT)类材料的研究开发。但是，近年来要求使用对环境负担更小的材料，例如推进了含铅量少的钙钛矿型氧化物的压电材料的开发。
在理论上压电特性高的陶瓷材料中，例如有Bi类氧化物，目前的状况下，可将BiFeO3(BFO)作为陶瓷材料的有力候补。
但是，BFO存在绝缘性低、漏电流多的问题。而且，由于BFO的矫顽场高，在作为压电体而使用的情况下需要施加大的电压而对其驱动，所以存在需要高的耐电压性的问题。
因此，例如在专利文献1中提出了一种通过将构成BFO的元素的一部分进行置换，来抑制漏电流的BFO类材料。
【专利文献1】日本特开2009-231482号公报
发明内容
本发明鉴于以上问题点而提出，根据本发明的几个方式，能够提供含有耐电压性良好的压电体的液体喷射头、压电元件、压电致动器以及液体喷射装置。
(1)本发明涉及的液体喷射头具备压电致动器，所述压电致动器包括压电体及对所述压电体施加电压的电极，所述压电体为锰铁酸铋镧(鉄酸マンガン酸ビスマスランタン：bismuth lantern ferrite manganate)，在所述锰铁酸铋镧中，铋的摩尔数与镧的摩尔数之和相对于铁的摩尔数与锰的摩尔数之和的比为0.87以上0.94以下，并且铋的摩尔数相对于镧的摩尔数之比为3.57以上4.82以下。
根据本发明，能够实现具有耐电压性良好的压电体的液体喷射头。
(2)根据该液体喷射头，在上述锰铁酸铋镧中，锰的摩尔数相对于铁的摩尔数与锰的摩尔数之和的比为0.02以上0.04以下。
由此，能够实现具有耐电压性良好的压电体的液体喷射头。
(3)本发明涉及的压电元件具有对置配置的一对导电层、和配置在所述一对导电层之间的压电体，所述压电体为锰铁酸铋镧，在所述锰铁酸铋镧中，铋和镧的摩尔数之和相对于铁和锰的摩尔数之和的比为0.87以上0.94以下，并且铋的摩尔数相对于镧的摩尔数之比为3.57以上4.82以下。
根据本发明，能够实现具有耐电压性良好的压电体的压电元件。
(4)本发明涉及的压电致动器包括该压电元件、和通过所述压电元件而变形的弹性部件。
根据本发明，能够实现具有耐电压性良好的压电体的压电致动器。
(5)本发明涉及的液体喷射装置具备上述任意一个液体喷射头。
根据本发明，能够实现具有耐电压性良好的压电体的液体喷射装置。
附图说明
图1是本实施方式涉及的压电元件100的剖面的示意图。
图2是示意性地表示本实施方式涉及的液体喷射头600的主要部分的剖视图。
图3是本实施方式涉及的液体喷射头600的分解立体图。
图4是示意性地表示本实施方式涉及的液体喷射装置700的立体图。
图5是表示实施例1、实施例2、比较例1以及比较例2的压电元件的电流-电压特性的曲线图。
图6是表示实施例1、实施例3、实施例4以及比较例1的压电元件的电流-电压特性的曲线图。
图7是表示实施例1、实施例5、比较例1以及比较例3的压电元件的电流-电压特性的曲线图。
附图标记说明：1...基板；1a...振动板；10...第一导电层；20...第二导电层；30...压电体；100...压电元件；102...压电致动器；600...液体喷射头；610...喷嘴板；612...喷嘴孔；620...压力室基板；622...压力室；624...贮存器；626...供给口；630...框体；700...液体喷射装置；710...驱动部；720...装置主体；721...托盘；722...排出口；730...头单元；731...墨盒；732...滑架；741...滑架马达；742...往复移动机构；743...同步带(timing belt)；744...滑架引导轴；750...供纸部；751...供纸马达；752...供纸辊；752a...从动辊；752b...驱动辊；760...控制部；770...操作面板；1001...实施例1；1002...实施例2；1003...实施例3；1004...实施例4；1005...实施例5；2001...比较例1；2002...比较例2；2003...比较例3。
具体实施方式
以下，结合附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。其中，以下说明的实施方式并不对技术方案中记载的本发明的内容进行不当限定。而且，以下说明的所有构成并不是本发明的必须构成要件。
1.压电元件以及压电致动器
图1是本实施方式涉及的压电元件100的剖面的示意图。
本实施方式涉及的压电元件100具有：第一导电层10、第二导电层20和压电体30。
1.1.第一导电层
第一导电层10例如形成在基板1的上方。基板1例如可以是由导电体、半导体、绝缘体形成的平板。基板1可以是单层结构，也可以是层叠多个层而形成的结构。另外，基板1只要是上表面为平面的形状即可，内部结构没有限定，例如可以是内部形成有空间等的结构。此外，例如当如后述的液体喷射头那样，在基板1的下方形成有压力室等的情况下，可以将比基板1靠下方形成的多个构成统一视为一个基板1。
基板1具有可挠性，可以是能够通过压电体30的动作而变形(弯曲)的弹性部件(振动板)。该情况下，压电元件100成为含有弹性部件(振动板)、第一导电层20、压电体30和第二导电层20的压电致动器102。这里，基板1具有可挠性是指基板1能挠曲变形。在使基板1为弹性部件(振动板)的情况下，当将压电致动器102用于液体喷射头时，基板1的挠曲只要是能够与所喷出的液体的体积相同程度地使压力室的容积变化的程度即可。
在基板1为弹性部件(振动板)的情况下，作为基板1的材质，例如可以例示氧化锆(ZrO2)、氮化硅、氧化硅等无机氧化物、不锈钢等合金。其中，作为弹性部件(振动板)的材质，从化学稳定性和刚性方面考虑，尤其优选氧化锆。该情况下，基板1页可以是两种以上例示物质的层叠结构。
在本实施方式中，以下举例说明基板1为弹性部件(振动板)并由氧化锆形成的情况。因此，压电元件100与具备具有可挠性并能够通过压电体30的动作而变形(弯曲)的弹性部件(振动板)的压电致动器102实质相同。在以下的说明中，压电元件100及压电致动器102能够互换。
第一导电层10的形状只要与第二导电层20对置便没有限定，在本实施方式中，由于压电体30形成为薄膜状，所以优选采用层状或薄膜状的形状。第一导电层10的厚度例如可以为50nm以上300nm以下。另外，关于第一导电层10的平面形状，只要是与第二导电层20对置配置时能够在两者之间配置压电体30的形状即可，也没有特别限定，例如可以是矩形、圆形等。
作为第一导电层10的功能之一，可举出与第二导电层20成对，成为用于对压电体30施加电压的一个电极(例如在压电体30的下方形成的下部电极)。还可以使第一导电层10具有对压电体30结晶时的结晶取向进行控制的功能。
作为第一导电层10的材质，例如可以例示镍、铱、铂等各种金属、它们的导电性氧化物(例如氧化铱等)、锶和钌的复合氧化物(SrRuOX:SRO)、镧和镍的复合氧化物(LaNiOX:LNO)等。第一导电层10可以是例示材料的单层结构，也可以是层叠多个材料而成的结构。
1.2.第二导电层
第二导电层20与第一导电层10对置配置。第二导电层20可以整体与第一导电层10对置，也可以一部分与第一导电层10对置。第二导电层20的形状只要能够与第一导电层10对置即可没有特别限定，在本实施方式中，由于压电体30形成为薄膜状，所以优选是层状或薄膜状的形状。第二导电层20的厚度例如可以为50nm以上300nm以下。另外，关于第二导电层20的平面的形状，只要是与第一导电层10对置配置时能够在两者之间配置压电体30的形状即可，没有特别限定，例如可以是矩形、圆形等。
作为第二导电层20的功能之一，可举出成为用于对压电体30施加电压的一个电极(例如在压电体30之上形成的上部电极)。还可以使第二导电层20具有对压电体30结晶时的结晶取向进行控制的功能。第二导电层20的材质可以与上述的第一导电层10相同。
图1表示了第一导电层10在平面上比第二导电层20形成得大的例子，但第二导电层20也可以在平面上形成得比第一导电层10大。该情况下，第二导电层20可以形成在压电体30的侧面，能够使第二导电层20兼具保护压电体30使其不受水分、氢等影响的功能。
1.3.压电体
压电体30被配置在第一导电层10和第二导电层20之间。压电体30可以与第一导电层10及第二导电层20的至少一个接触。在图1的例子中，压电体30被设置成与第一导电层10及第二导电层20接触。
压电体30可以通过薄膜法形成。薄膜法例如可以是溅射法、蒸镀法、MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition：有机金属化学气相沉积)法、MOD(Metal-Organic Decomposition：金属有机分解)法、PLD(Pulsed Laser Deposition：脉冲激光沉积)法(激光烧蚀法)、喷雾成膜法及溶胶凝胶法中的至少一种。另外，本实施方式的压电体30可以以批量状态(bulk state)形成。
压电体30的厚度没有特别限定，例如可以为100nm以上3000nm以下。在利用薄膜法形成厚度大的压电体30的情况下，例如可以通过在溅射法、蒸镀法、MOCVD法等使物质堆积的各种方法中延长堆积时间来形成压电体30，另外例如在MOD法、溶胶凝胶法等进行涂敷及烧成的各种方法中，可通过反复利用该方法进行层叠而形成压电体30。并且，在进行层叠的情况下，可以对各层使用不同的薄膜法。若压电体30的厚度超出该范围，则有时耐压变得不足、不能获得足够的变形(电气机械转换)。
本实施方式的压电体30为锰铁酸铋镧。
更具体而言，压电体30为锰铁酸铋镧(以下有时简写为“BLFM”)，例如由下述式(I)表示。
(Biw，Lax)(Fey，Mnz) O3···(I)
该BLFM是作为通式而用ABO3表示的复合氧化物，被分类为所谓的钙钛矿型氧化物，能通过结晶而获得钙钛矿型的结晶结构。BLFM通过被结晶而获得钙钛矿型的结晶结构，从而能够呈现压电性。由此，压电体30可通过被第一导电层10及第二导电层20施加电场而变形(电气机械转换)。通过该变形，例如能够使基板1挠曲或者振动，可构成压电致动器102。
在将本实施方式的压电体30用上述式(I)的形式表示的情况下，w、x、y及z均可取0以上1以下的值。这些值可以表现形成压电体30时的原料的下料量，而且可以表现形成后的压电体30的组成。因此，有时成为该化学式的电荷的中性在表观上未被满足的表述，该情况下，理解为表示了下料的量、或者结晶缺陷的程度。
本实施方式的压电体30为锰铁酸铋镧，铋的摩尔数与镧的摩尔数之和相对于铁的摩尔数与锰的摩尔数之和的比为0.87以上0.94以下，并且铋的摩尔数相对于镧的摩尔数之比为3.57以上4.82以下。即，在将本实施方式的压电体30用上述式(I)的形式表示的情况下，0.87≤(w+x)/(y+z)≤0.94，并且3.57≤w/x≤4.82。
在本实施方式的压电元件100中，由于压电体30的、铋的摩尔数与镧的摩尔数之和相对于铁的摩尔数与锰的摩尔数之和的比、以及铋的摩尔数相对于镧的摩尔数之比在该范围内，所以耐电压性良好。由此，能够提高对压电元件100施加的电压，例如可增大压电致动器102的变位。而且，这样的压电体30例如能够提高喷墨打印中的墨水的喷出性能。另外，更加优选铋的摩尔数相对于镧的摩尔数之比为3.57以上3.95以下。
在本实施方式的压电体30中，锰铁酸铋镧中的锰的摩尔数相对于铁的摩尔数和锰的摩尔数之和的比可以为0.02以上0.04以下。即，在将本实施方式的压电体30用上述式(I)的形式表示的情况下，可满足0.02≤z/(y+z)≤0.04。由此，压电元件100的耐电压性良好。
1.4.作用效果等
由于本实施方式涉及的压电元件100(压电致动器102)具有上述的压电体30，所以至少具有耐电压性、即对第一导电层10及第二导电层20之间施加电压时产生绝缘破坏的电场强度高这一特征。将通过后述的实施例进一步进行说明，本实施方式的压电元件100产生绝缘破坏的电场强度非常高，例如具有1040kV/cm这样的值。
本实施方式的压电元件100能够用于广泛的用途。作为压电致动器102的用途，例如有液体喷射头、喷墨打印机等液体喷射装置，作为压电元件100的用途，优选在陀螺传感器、加速度传感器等各种传感器、音叉型振子等计时器件类、超声波马达等超声波器件类中使用。
2.压电元件的制造方法
本发明的压电元件100例如能够通过如下方式制造。
首先，准备基板1，并在基板1上形成第一导电层10。第二导电层20例如能够通过溅射法、镀覆法、真空蒸镀法等形成。第一导电层10能够根据需要而形成图案。
接着，在第一导电层20上形成压电体30。压电体30如上所述，例如能够通过溅射法、蒸镀法、MOCVD(Metal-Organic Chemical VaporDeposition：有机金属化学气相沉积)法、MOD(Metal-OrganicDecomposition：金属有机分解)法、PLD(Pulsed Laser Deposition：脉冲激光沉积)法(激光烧蚀法)、喷雾成膜法及溶胶凝胶法中的至少一种方法或者上述多种方法的组合来形成。压电体30的结晶化例如能够在500℃以上800℃以下以氮气氛围进行。由此，可以将压电体30结晶化。另外，结晶化也可以在对压电体30形成图案之后进行。然后，根据需要反复进行多次上述操作，能够获得所希望的厚度的压电体30。
接着，在压电体30上形成第二导电层20。第二导电层20例如能够通过溅射法、镀覆法、真空蒸镀法等形成。然后，以所希望的形状使第二导电层20及压电体30形成图案，形成压电元件。其中，可以根据需要对第二导电层20和压电体30同时形成图案。通过以上例示的工序，能够制造本实施方式的压电元件100。
3.液体喷射头
接着，作为本实施方式涉及的压电元件(压电致动器)的用途的一例，参照附图对具有上述部件的液体喷射头600进行说明。图2是示意性地表示本实施方式涉及的液体喷射头600的主要部分的剖视图。图3是本实施方式涉及的液体喷射头600的分解立体图，是与通常使用的状态上下颠倒进行表示的状态。
液体喷射头600可以具有上述的压电元件(压电致动器)。以下，举例说明在基板1(在上部具有振动板1a的结构体)之上形成压电元件100，并且由压电元件100和振动板1a构成压电致动器102的液体喷射头600。
如图2及图3所示，液体喷射头600具备：具有喷嘴孔612的喷嘴板610、用于形成压力室622的压力室基板620、和压电元件100。并且，如图3所示，液体喷射头600可以具有框体630。其中，在图3中将压电元件100简化图示。
如图2及图3所示，喷嘴板610具有喷嘴孔612。能够从喷嘴孔612喷出墨水。在喷嘴板610上例如多个喷嘴孔612设置成一列。作为喷嘴板610的材质，例如可举出硅、不锈钢(SUS)等。
压力室基板620被设置在喷嘴板610上(在图3的例子中为下)。作为压力室基板620的材质，例如可举出硅等。通过压力室基板620对喷嘴板610与振动板1a之间的空间进行划分，如图3所示那样设置有贮存器(液体贮存部)624、与贮存器624连通的供给口626、和与供给口626连通的压力室622。在该例子中，对贮存器624、供给口626以及压力室622加以区别而进行说明，但贮存器624、供给口626以及压力室622均是液体的流路，这样的流路可以任意设计。另外，例如供给口626在图示的例子中具有将流路的一部分缩窄的形状，但可以按照设计而任意形成，并不是必须形成为该形状。贮存器624、供给口626以及压力室622被喷嘴板610、压力室基板620和振动板1a划分。贮存器624能够暂时贮存从外部(例如墨盒)经过设置于振动板1a的贯通孔628而供给的墨水。贮存器624内的墨水能够经供给口626被供给到压力室622。压力室622的容积通过振动板1a的变形而变化。压力室622与喷嘴孔612连通，通过压力室622的容积发生变化，从喷嘴孔612喷出墨水等。
压电元件100被设置在压力室基板620上(在图3的例子中为下)。压电元件100与压电元件驱动电路(未图示)电连接，能够基于压电元件驱动电路的信号而动作(振动、变形)。振动板1a通过压电体30的动作而变形，能够使压力室622的内部压力恰当变化。
如图3所示，框体630能够容置喷嘴板610、压力室基板620以及压电元件100。作为框体630的材质，例如可举出树脂、金属等。
液体喷射头600具有上述的至少耐电压性优异的压电元件100。因此，液体喷射头600耐电压性高，与以往相比能够进行更高电压的动作，液体等的喷出能力高。
另外，这里对液体喷射头600是喷墨式记录头的情况进行了说明。但是，本实施方式的液体喷射头例如也能够作为液晶显示器等彩色滤波器的制造中所使用的颜色材料喷射头、有机EL显示器、FED(面发光显示器)等的电极形成中所使用的电极材料喷射头、生物芯片制造中所使用的生物体有机物喷射头等而使用。
4.液体喷射装置
接下来，结合附图对本实施方式涉及的液体喷射装置700进行说明。图4是示意性地表示本实施方式涉及的液体喷射装置700的立体图。液体喷射装置700具有上述的液体喷射头600。以下对液体喷射装置700是具有上述的液体喷射头600的喷墨打印机的情况进行说明。
如图4所示，液体喷射装置700包括：头单元730、驱动部710和控制部760。液体喷射装置700还可以包括：装置主体720、供纸部750、放置记录用纸P的托盘712、排出记录用纸P的排出口722以及在装置主体720的上表面配置的操作面板770。
头单元730具有由上述的液体喷射头600构成的喷墨式记录头(以下有时也简称为“头”)。头单元730还具备向头供给墨水的墨盒731、搭载头及墨盒731的搬运部(滑架)732。
驱动部710能够使头单元730往复移动。驱动部710具有成为头单元730的驱动源的滑架马达741、和接受滑架马达741的旋转而使头单元730往复移动的往复移动机构742。
往复移动机构742具备滑架引导轴744和同步带743，该滑架引导轴744的两端被框架(未图示)支承，该同步带743与滑架引导轴744平行地延伸。滑架引导轴744支承滑架732并且使得滑架732能够自如地往复移动。并且，滑架732被固定在同步带743的一部分。当通过滑架马达741的动作而使同步带743行进时，滑架732被滑架引导轴744引导，头单元730往复移动。在该往复移动时，从头适当地喷出墨水，对记录用纸P进行打印。
另外，本实施方式例示了在液体喷射头600及记录用纸P均移动的同时进行打印的液体喷射装置，但本发明的液体喷射装置只要是液体喷射头600和记录用纸P彼此相对地改变位置而对记录用纸P进行打印的机构即可。此外，本实施方式中例示了对记录用纸P进行打印，但作为能够通过本发明的液体喷射装置实施打印的记录介质，并不局限于纸张，也可以是布、薄膜、金属等广义的介质，可适当改变构成。
控制部760能够对头单元730、驱动部710及供纸部750进行控制。
供纸部750能够从托盘712向头单元730侧输送记录用纸P。供纸部750具备作为该供纸部750的驱动源的供纸马达751、和通过供纸马达751的动作而旋转的供纸辊752。供纸辊752具备隔着记录用纸P的输送路径而上下对置的从动辊752a及驱动辊752b。驱动辊752b与供纸马达751连结。当利用控制部760来驱动供纸部750时，记录用纸P被输送而在头单元730的下方通过。
头单元730、驱动部710、控制部760以及供纸部750被设置在装置主体720的内部。
液体喷射装置700具有耐电压性高的液体喷射头600。因此，液体喷射装置700的液体喷出能力高。
另外，上述例示的液体喷射装置700具有一个液体喷射头600，能够利用该液体喷射头600对记录介质进行打印，但也可以具有多个液体喷射头。在液体喷射装置具有多个液体喷射头的情况下，多个液体喷射头可以彼此独立地如上述那样动作，也可以多个液体喷射头彼此连结而成为一个集合的头。作为这样的成为集合的头，例如可举出入多个头各自的喷嘴孔整体具有均匀的间隔那样的行式头。
以上，作为本发明涉及的液体喷射装置的一例，对作为喷墨打印机的液体喷射装置700进行了说明，但本发明涉及的液体喷射装置也能够在工业方面应用。作为该情况下被喷出的液体(液体材料)，可以使用通过溶剂或分散剂将各种功能性材料调成适当粘度的液体。本发明的液体喷射装置除了例示的打印机等图像记录装置使用之外，还可以优选作为液晶显示器等彩色滤波器的制造中所使用的颜色材料喷射装置、有机EL显示器、FED(面发光显示器)、电泳显示器等的电极或彩色滤波器的形成中所使用的液体材料喷射装置、生物芯片制造中所使用的生物体有机物喷射装置等而使用。
5.实施例和比较例
以下例示实施例和比较例，对本发明进行更具体的说明。其中，本发明不受以下实施例的任何限制。
5.1.压电元件的制造
实施例1到实施例5以及比较例1到比较例3的压电元件通过如下方式制造。
基板通过以下的工序制造。首先，通过热氧化在硅(Si)基板的表面形成膜厚为1000nm的氧化硅(SiO2)膜。接着，通过DC溅射法及热氧化在SiO2膜上形成膜厚为400nm的氧化锆(ZrO2)膜。然后，通过DC溅射法在ZrO2膜上形成膜厚为20nm的钛(Ti)膜，进而形成膜厚为130nm的铂(Pt)下部电极层。该层叠体相当于上述实施方式的第一导电层10。
各实施例及各比较例的压电体30均通过化学溶液法制成。通过旋涂法在第一导电层10上涂敷了BLFM的前体溶液。该前体溶液在每个实施例和比较例中具有不同的配比。而且，旋涂中的转速为1500rpm。
接下来，将所涂敷的前体膜在大气中以150℃干燥2分钟，去除溶剂。然后，在大气中以350℃进行4分钟热处理，去除前体膜中的有机成分(脱脂)。在各实施例和比较例中，前体溶液的涂敷、干燥、脱脂这样一套工序均反复进行两次。接着，导入到煅烧炉(Rapid ThermalAnnealing(RTA)；快速退火系统)中，一边进行0.5L/min的氮气通入一边以650℃进行2分钟烧成。
并且，在各实施例和比较例中，前体溶液的涂敷、干燥、脱脂这样一套工序均反复进行三次，烧成均反复进行两次，然后一边进行0.5L/min的氮气通入一边以650℃进行5分钟烧成。由此，获得了500nm厚度的压电体30。
进而，在压电体30上通过DC溅射法制成了膜厚为100nm的Pt膜作为第二导电层20。然后，导入到RTA炉内，在炉内一边进行0.5L/min的氮气通入，一边以650℃进行5分钟第二导电层20的烧结，分别制成各实施例和比较例的压电元件。
在各实施例和比较例中，使用了下述溶液作为化学溶液法中的前体溶液，即对铋、镧、铁及锰的有机酸盐采用了辛烷、二甲苯、正丁醇作为溶剂的溶液。对于BLFM的前体溶液的组成，在各实施例和各比较例中，作为原料溶液中含有的元素的浓度而在表1中记载了原料中的各元素的配比(下料量(mol％))。另外，对于各实施例和各比较例，在表1中记载了以上述式(I)的形式表述时的用系数w、x、y、z表示的系数比。
【表1】
Figure BSA00000487937400131
5.2.压电元件的评价
对各实施例及比较例的压电元件测定电流-电压特性并进行了评价。在压电元件的第一导电层与第二导电层之间施加赋予的电压，测定施加赋予的电压时在第一导电层与第二导电层之间流过的电流，以横轴为施加电压、纵轴为电流密度绘制曲线图，来评价电流-电压特性。
图5是表示实施例1(1001)、实施例2(1002)、比较例1(2001)以及比较例2(2002)的压电元件的电流-电压特性的曲线图，图6是表示实施例1(1001)、实施例3(1003)、实施例4(1004)以及比较例1(2001)的压电元件的电流-电压特性的曲线图，图7是表示实施例1(1001)、实施例5(1005)、比较例1(2001)以及比较例3(2003)的压电元件的电流-电压特性的曲线图。在上述曲线图中，横轴均表示用线性尺度示出的施加电压[V]，纵轴均表示用对数尺度示出的电流密度[A/cm2]。
图5是对固定La、Fe及Mn的配比并使Bi的配比改变的压电元件的电流-电压特性进行比较的曲线图。如图5所示，作为化学计量组成的比较例1(2001)的压电元件在约50V时发生绝缘破坏，与此相比，可知实施例1(1001)的压电元件在80V之前未发生绝缘破坏，实施例2(1002)的压电元件在72V之前未发生绝缘破坏。即，实施例1(1001)的压电元件和实施例2(1002)的压电元件与比较例1(2001)的压电元件相比，具有良好的耐电压性。而且，可知比较例2(2002)的压电元件与比较例1的压电元件相比，漏电流密度显著增大。
图6是对固定Bi和La的配比并使Fe及Mn的配比改变的压电元件、与比较例1的压电元件的电流-电压特性进行比较的曲线图。如图6所示，可知实施例3(1003)的压电元件在约60V之前未发生绝缘破坏，实施例4(1004)的压电元件在约62V之前未发生绝缘破坏。即，实施例3(1003)的压电元件及实施例4(1004)的压电元件与比较例1的压电元件相比，具有良好的耐电压性。
图7是对Bi和La之和的配比少于化学计量组成的压电元件、和作为化学计量组成的比较例1的压电元件的电流-电压特性进行比较的曲线图。如图7所示，可知实施例5(1005)的压电元件在约52V之前未发生绝缘破坏。即，实施例5(1005)的压电元件与比较例1的压电元件相比，具有良好的耐电压性。另一方面，可知比较例3(2003)的压电元件与比较例1(2001)的压电元件同样在约50V时发生绝缘破坏，比较例3(2003)的压电元件的漏电流密度大于比较例1(2001)的压电元件。
从以上的实施例和比较例可知，使用BLFM能够形成耐电压性良好的压电体。
以上所述的实施方式和变形实施方式能够将任意多个方式适当组合。由此，组合后形成的实施方式能够发挥各个实施方式所具有的效果或累加效果。
本发明并不局限于上述的实施方式，能够进一步进行各种变形。例如，本发明包括与实施方式中说明的构成实质相同的构成(例如功能、方法及结果相同的构成、或者目的及效果相同的构成)。而且，本发明包括将实施方式中说明的构成的非本质性部分进行置换的构成。另外，本发明包括与实施方式中说明的构成发挥相同的作用效果的构成或者达到相同目的的构成。此外，本发明包括对实施方式中说明的构成附加公知技术而得的构成。

Claims (5)

1.一种液体喷射头，其特征在于，
该液体喷射头具备压电致动器，所述压电致动器包括压电体和对所述压电体施加电压的电极，
所述压电体为锰铁酸铋镧，
在所述锰铁酸铋镧中，铋的摩尔数与镧的摩尔数之和相对于铁的摩尔数与锰的摩尔数之和的比为0.87以上0.94以下，并且，
铋的摩尔数相对镧的摩尔数之比为3.57以上4.82以下。
2.根据权利要求1所述的液体喷射头，其特征在于，
在上述锰铁酸铋镧中，锰的摩尔数相对于铁的摩尔数与锰的摩尔数之和的比为0.02以上0.04以下。
3.一种压电元件，其特征在于，
包括：对置配置的一对导电层、和配置在所述一对导电层之间的压电体，
所述压电体为锰铁酸铋镧，
在所述锰铁酸铋镧中，铋与镧的摩尔数之和相对于铁与锰的摩尔数之和的比为0.87以上0.94以下，并且，
铋的摩尔数相对于镧的摩尔数之比为3.57以上4.82以下。
4.一种压电致动器，其特征在于，具有：权利要求3所述的压电元件、以及通过所述压电元件而变形的弹性部件。
5.一种液体喷射装置，其特征在于，具备权利要求1或2中任意一项所述的液体喷射头。
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