【特許請求の範囲】
【請求項１】 化学式Ｐｂ（Ｚｒ1-xＴｉx）Ｏ3（０．２＜ｘ≦１）で表される複合酸化物を主成分とする圧電体磁器組成物において、
ＧｅＯ2を０．０１重量％〜１０重量％およびＢｉ2Ｏ3を０．０１重量％〜１０重量％含むことを特徴とする圧電体磁器組成物。
【請求項２】 ＧｅＯ2が０．０１重量％〜５重量％およびＢｉ2Ｏ3が０．０１重量％〜５重量％含まれた請求項１記載の圧電体磁器組成物。
【請求項３】 Ｂｉ2Ｏ3／ＧｅＯ2の重量比が０．０５〜２．５である請求項１または請求項２記載の圧電体磁器組成物。
【請求項４】 Ｂｉ2Ｏ3／ＧｅＯ2の重量比が０．１〜０．８である請求項３記載の圧電体磁器組成物。
【請求項５】 Ｌａ2Ｏ3 およびＮｂ2Ｏ 5 の少なくとも一方が０．０１重量％〜１０重量％含まれた請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の圧電体磁器組成物。
【請求項６】 Ｌａ2Ｏ3 およびＮｂ2Ｏ 5 の少なくとも一方が０．０１重量％〜５重量％含まれた請求項５記載の圧電体磁器組成物。
【請求項７】 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の圧電体磁器組成物を製造する方法において、
原料として、化学式Ｐｂ（Ｚｒ1-xＴｉx）Ｏ3（０．２＜ｘ≦１）で表される組成の複合酸化物からなり平均粒径が０．０５μｍ〜０．５μｍである粒子を用いることを特徴とする、圧電体磁器組成物の製造方法。
【請求項８】 前記粒子が、化学式（Ｚｒ1-xＴｉx）2Ｏ4（０．２＜ｘ≦１）で表される組成の酸化物とＰｂＯとを出発原料として得られたペロブスカイト型構造を有する複合酸化物からなる請求項７記載の、圧電体磁器組成物の製造方法。
【請求項９】 請求項５または請求項６記載の圧電体磁器組成物を製造する方法において、
原料として、化学式Ｐｂ（Ｚｒ1-xＴｉx）Ｏ3−ｙＬａ2Ｏ3（０．２＜ｘ≦１）、Ｐｂ（Ｚｒ1-xＴｉx）Ｏ3−ｙＮｂ2Ｏ5（０．２＜ｘ≦１）またはＰｂ（Ｚｒ1-xＴｉx）Ｏ3−ｙＬａ2Ｏ3−ｚＮｂ2Ｏ5（０．２＜ｘ≦１）で表される組成の複合酸化物からなり平均粒径が０．０５μｍ〜０．５μｍである粒子を用いることを特徴とする、圧電体磁器組成物の製造方法。
【請求項１０】 前記粒子が、化学式（Ｚｒ1-xＴｉx）2Ｏ4（０．２＜ｘ≦１）で表される組成の酸化物とＰｂＯとＬａ2Ｏ3 およびＮｂ2Ｏ5 の少なくとも一方とを出発原料として得られたペロブスカイト型構造を有する複合酸化物からなる請求項９記載の、圧電体磁器組成物の製造方法。
【請求項１１】 Ｇｅ成分およびＢｉ成分を、それぞれアルコキシドもしくは金属塩またはそれらの溶液として前記粒子に添加したスラリーまたはペーストを調製する工程を経る請求項７ないし請求項１０のいずれかに記載の、圧電体磁器組成物の製造方法。
【請求項１２】 Ｇｅ成分、Ｂｉ成分、Ｌａ成分およびＮｂ成分を、それぞれアルコキシドもしくは金属塩またはそれらの溶液として添加したスラリーまたはペーストを調製する工程を経る請求項７または請求項８記載の、圧電体磁器組成物の製造方法。
【請求項１３】 少なくとも圧電体部材と複数の電極とで構成された圧電体素子において、
前記圧電体部材を、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の圧電体磁器組成物で形成したことを特徴とする圧電体素子。
【請求項１４】 前記圧電体部材が圧電体膜であり、その圧電体膜を挟むように上部電極および下部電極が配設された請求項１３記載の圧電体素子。
【請求項１５】 前記圧電体膜の厚みが１μｍ〜２５μｍである請求項１４記載の圧電体素子。
【請求項１６】 前記圧電体部材が、分極処理された圧電体薄板であり、その圧電体薄板の両面にそれぞれ所定のパターンで電極が配設された請求項１３記載の圧電体素子。
【請求項１７】 基板の表面に下部電極を形成する工程と、
前記下部電極上に、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の圧電体磁器組成物からなる圧電体膜を形成する工程と、
前記圧電体膜上に上部電極を形成する工程と、
を含む圧電体素子の製造方法であって、
化学式Ｐｂ（Ｚｒ1-xＴｉx）Ｏ3（０．２＜ｘ≦１）で表される組成の複合酸化物を含む組成物を使用して前記下部電極上に成膜した後、その組成膜を加熱処理して、前記圧電体膜を形成することを特徴とする、圧電体素子の製造方法。
【請求項１８】 基板の表面に下部電極を形成する工程と、
前記下部電極上に、請求項５または請求項６記載の圧電体磁器組成物からなる圧電体膜を形成する工程と、
前記圧電体膜上に上部電極を形成する工程と、
を含む圧電体素子の製造方法であって、
化学式Ｐｂ（Ｚｒ1-xＴｉx）Ｏ3−ｙＬａ2Ｏ3（０．２＜ｘ≦１）、Ｐｂ（Ｚｒ1-xＴｉx）Ｏ3−ｙＮｂ2Ｏ5（０．２＜ｘ≦１）またはＰｂ（Ｚｒ1-xＴｉx）Ｏ3−ｙＬａ2Ｏ3−ｚＮｂ2Ｏ5（０．２＜ｘ≦１）で表される組成の複合酸化物を含む組成物を使用して前記下部電極上に成膜した後、その組成膜を加熱処理して、前記圧電体膜を形成することを特徴とする、圧電体素子の製造方法。
【請求項１９】 前記複合酸化物からなる粒子、ならびに、ＧｅおよびＢｉの各アルコキシドもしくは金属塩またはそれらの溶液を用いて、前記組成物が調製される請求項１７または請求項１８記載の、圧電体素子の製造方法。
【請求項２０】 前記複合酸化物からなる粒子、ならびにＧｅ、Ｂｉ、ＬａおよびＮｂの各アルコキシドもしくは金属塩またはそれらの溶液を用いて、前記組成物が調製される請求項１７記載の、圧電体素子の製造方法。
【請求項２１】 前記組成物として、さらに少なくとも感光性有機ポリマーを含む感光性組成物が使用され、成膜後に、感光性組成膜に所定のパターンを焼き付け、現像して、所定のパターンを有する感光性組成膜を形成した後、加熱処理が行われる請求項１７ないし請求項２０のいずれかに記載の、圧電体素子の製造方法。
【請求項２２】 前記組成膜の加熱処理が６００℃〜９５０℃の温度で行われる請求項１７ないし請求項２１のいずれかに記載の、圧電体素子の製造方法。
【請求項２３】 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の圧電体磁器組成物からなる圧電体薄板を形成する工程と、
前記圧電体薄板の両面にそれぞれ所定のパターンで電極を形成する工程と、
前記圧電体薄板に分極処理を施す工程と、
を含む圧電体素子の製造方法であって、
化学式Ｐｂ（Ｚｒ1-xＴｉx）Ｏ3（０．２＜ｘ≦１）で表される組成の複合酸化物を含む組成物を使用して薄板材を形成した後、その薄板材を加熱処理して、前記圧電体薄板を形成することを特徴とする、圧電体素子の製造方法。
【請求項２４】 請求項５または請求項６記載の圧電体磁器組成物からなる圧電体薄板を形成する工程と、
前記圧電体薄板の両面にそれぞれ所定のパターンで電極を形成する工程と、
前記圧電体薄板に分極処理を施す工程と、
を含む圧電体素子の製造方法であって、
化学式Ｐｂ（Ｚｒ1-xＴｉx）Ｏ3−ｙＬａ2Ｏ3（０．２＜ｘ≦１）、Ｐｂ（Ｚｒ1-xＴｉx）Ｏ3−ｙＮｂ2Ｏ5（０．２＜ｘ≦１）またはＰｂ（Ｚｒ1-xＴｉx）Ｏ3−ｙＬａ2Ｏ3−ｚＮｂ2Ｏ5（０．２＜ｘ≦１）で表される組成の複合酸化物を含む組成物を使用して薄板材を形成した後、その薄板材を加熱処理して、前記圧電体薄板を形成することを特徴とする、圧電体素子の製造方法。
【請求項２５】 １個もしくは２個以上のインクノズルを有し、そのインクノズルに連通したインク室の容積をアクチュエータによって変化させ、前記インクノズルからインクを噴射させるようにしたインクジェット式プリンタヘッドにおいて、
前記アクチュエータに、請求項１３ないし請求項１５のいずれかに記載の圧電体素子を用いたことを特徴とするインクジェット式プリンタヘッド。
【請求項２６】 駆動部によって進行性振動波を発生させるステータと、前記進行性振動波によって移動させられる移動体とを備えた超音波モータにおいて、
前記駆動部に、請求項１３または請求項１６記載の圧電体素子を用いたことを特徴とする超音波モータ。
[Claims]
1. A chemical formula Pb (Zr 1-x Ti x ) O 3 (0.2 <x ≦ 1) piezoelectric ceramic composition composed mainly of a composite oxide represented by,
The GeO 2 0.01 wt% to 10 wt% and Bi 2 O 3 piezoelectric ceramic composition which comprises 0.01 wt% to 10 wt%.
2. The piezoelectric ceramic composition according to claim 1, wherein 0.01% to 5% by weight of GeO 2 and 0.01% to 5% by weight of Bi 2 O 3 are contained.
3. The piezoelectric ceramic composition according to claim 1, wherein the weight ratio of Bi 2 O 3 / GeO 2 is 0.05 to 2.5.
4. The piezoelectric ceramic composition according to claim 3, wherein the weight ratio of Bi 2 O 3 / GeO 2 is 0.1 to 0.8.
5. The piezoelectric ceramic composition according to claim 1 , wherein at least one of La 2 O 3 and Nb 2 O 5 is contained in an amount of 0.01% by weight to 10% by weight.
6. The piezoelectric ceramic composition according to claim 5 , wherein at least one of La 2 O 3 and Nb 2 O 5 is contained in an amount of 0.01% by weight to 5% by weight.
7. The method for producing a piezoelectric ceramic composition according to claim 1, wherein
As the raw material, the particles having an average particle diameter of 0.05μm~0.5μm consists formula Pb (Zr 1-x Ti x ) O 3 composite oxide having a composition represented by (0.2 <x ≦ 1) A method for producing a piezoelectric porcelain composition, which is used.
Wherein said particles have the formula (Zr 1-x Ti x) 2 O 4 oxide and the resulting perovskite and PbO as the starting material composition represented by (0.2 <x ≦ 1) The method for producing a piezoelectric ceramic composition according to claim 7, comprising a composite oxide having a structure.
9. The method for producing a piezoelectric ceramic composition according to claim 5, wherein
As a raw material, chemical formula Pb (Zr 1-x Ti x ) O 3 -yLa 2 O 3 (0.2 <x ≦ 1), Pb (Zr 1-x Ti x) O 3 -yNb 2 O 5 (0.2 <average particle size consists x ≦ 1) or Pb (Zr 1-x Ti x ) O 3 -yLa 2 O 3 -zNb 2 O 5 (0.2 < composite oxide having a composition represented by x ≦ 1) A method for producing a piezoelectric ceramic composition, wherein particles having a particle size of 0.05 μm to 0.5 μm are used.
Wherein said particles have the formula (Zr 1-x Ti x) 2 O 4 (0.2 <x ≦ 1) oxide having a composition represented by the PbO and La 2 O 3 and Nb 2 O 5 The method for producing a piezoelectric ceramic composition according to claim 9, comprising a composite oxide having a perovskite structure obtained by using at least one of the above as a starting material.
11. The method according to claim 7, further comprising a step of preparing a slurry or a paste in which the Ge component and the Bi component are added to the particles as an alkoxide or a metal salt or a solution thereof, respectively. A method for producing a piezoelectric ceramic composition.
12. The piezoelectric device according to claim 7, which comprises a step of preparing a slurry or a paste in which a Ge component, a Bi component, a La component, and a Nb component are added as an alkoxide or a metal salt or a solution thereof, respectively. A method for producing a body porcelain composition.
13. A piezoelectric element comprising at least a piezoelectric member and a plurality of electrodes,
A piezoelectric element, wherein the piezoelectric member is formed of the piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 6.
14. The piezoelectric element according to claim 13, wherein the piezoelectric member is a piezoelectric film, and an upper electrode and a lower electrode are provided so as to sandwich the piezoelectric film.
15. The piezoelectric element according to claim 14, wherein the thickness of the piezoelectric film is 1 μm to 25 μm.
16. The piezoelectric element according to claim 13, wherein the piezoelectric member is a polarized piezoelectric thin plate, and electrodes are provided on both surfaces of the piezoelectric thin plate in a predetermined pattern.
17. forming a lower electrode on the surface of the substrate;
Forming a piezoelectric film made of the piezoelectric ceramic composition according to claim 1 on the lower electrode;
Forming an upper electrode on the piezoelectric film,
A method for manufacturing a piezoelectric element, comprising:
After forming on the lower electrode using a chemical formula Pb (Zr 1-x Ti x ) O 3 composition containing a composite oxide represented by the composition in (0.2 <x ≦ 1), the composition A method for manufacturing a piezoelectric element, wherein the film is subjected to a heat treatment to form the piezoelectric film.
18. A step of forming a lower electrode on a surface of a substrate;
Forming a piezoelectric film made of the piezoelectric ceramic composition according to claim 5 or 6 on the lower electrode;
Forming an upper electrode on the piezoelectric film,
A method for manufacturing a piezoelectric element, comprising:
Formula Pb (Zr 1-x Ti x ) O 3 -yLa 2 O 3 (0.2 <x ≦ 1), Pb (Zr 1-x Ti x) O 3 -yNb 2 O 5 (0.2 <x ≦ 1) or by using Pb (Zr 1-x Ti x ) O 3 -yLa 2 O 3 -zNb 2 O 5 (0.2 < composition comprising a composite oxide having a composition represented by x ≦ 1) After forming a film on the lower electrode, the composition film is subjected to a heat treatment to form the piezoelectric film.
19. The piezoelectric material according to claim 17, wherein the composition is prepared using particles made of the composite oxide, alkoxides or metal salts of Ge and Bi, or a solution thereof. Method for manufacturing a body element.
20. The piezoelectric body according to claim 17, wherein the composition is prepared using particles of the composite oxide, and alkoxides or metal salts of Ge, Bi, La, and Nb, or a solution thereof. Device manufacturing method.
21. A photosensitive composition containing at least a photosensitive organic polymer is used as the composition. After forming the film, a predetermined pattern is printed on the photosensitive composition film and developed to have a predetermined pattern. 21. The method for manufacturing a piezoelectric element according to claim 17, wherein a heat treatment is performed after forming the photosensitive composition film.
22. The method for manufacturing a piezoelectric element according to claim 17, wherein the heat treatment of the composition film is performed at a temperature of 600 ° C. to 950 ° C.
23. A step of forming a piezoelectric thin plate made of the piezoelectric ceramic composition according to any one of claims 1 to 6,
Forming electrodes in a predetermined pattern on both surfaces of the piezoelectric thin plate,
Performing a polarization process on the piezoelectric thin plate,
A method for manufacturing a piezoelectric element, comprising:
After forming a thin plate using a composition containing a composite oxide having a composition represented by the chemical formula Pb (Zr 1-x Ti x ) O 3 (0.2 <x ≦ 1), the thin plate is heated. A method of manufacturing a piezoelectric element, wherein the method is performed to form the piezoelectric thin plate.
24. A step of forming a piezoelectric thin plate comprising the piezoelectric ceramic composition according to claim 5;
Forming electrodes in a predetermined pattern on both sides of the piezoelectric thin plate,
Performing a polarization process on the piezoelectric thin plate,
A method for manufacturing a piezoelectric element, comprising:
Formula Pb (Zr 1-x Ti x ) O 3 -yLa 2 O 3 (0.2 <x ≦ 1), Pb (Zr 1-x Ti x) O 3 -yNb 2 O 5 (0.2 <x ≦ 1) or by using Pb (Zr 1-x Ti x ) O 3 -yLa 2 O 3 -zNb 2 O 5 (0.2 < composition comprising a composite oxide having a composition represented by x ≦ 1) A method for manufacturing a piezoelectric element, comprising: forming a thin plate material; and heat-treating the thin plate material to form the piezoelectric thin plate.
25. An ink jet printer head having one or two or more ink nozzles, wherein the volume of an ink chamber connected to the ink nozzle is changed by an actuator to eject ink from the ink nozzle. ,
16. An ink jet printer head, wherein the actuator uses the piezoelectric element according to claim 13.
26. An ultrasonic motor comprising: a stator for generating a traveling vibration wave by a driving unit; and a moving body moved by the traveling vibration wave.
An ultrasonic motor using the piezoelectric element according to claim 13 or 16 for the driving unit.
請求項５に係る発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の磁器組成物において、Ｌａ2Ｏ3 およびＮｂ2Ｏ 5 の少なくとも一方を０．０１重量％〜１０重量％含むことを特徴とする。また、請求項６に係る発明は、請求項５記載の磁器組成物において、Ｌａ2Ｏ3 およびＮｂ2Ｏ 5 の少なくとも一方の含有量を０．０１重量％〜５重量％としたことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the porcelain composition according to any one of the first to fourth aspects, at least one of La 2 O 3 and Nb 2 O 5 is contained in an amount of 0.01% by weight to 10% by weight. It is characterized by. Further, the invention is characterized in that the ceramic composition according to claim 5, in which at least one of content of La 2 O 3 and Nb 2 O 5 was 0.01 wt% to 5 wt% according to claim 6 And
この磁器組成物は、Ｌａ2Ｏ3 およびＮｂ2Ｏ 5 の少なくとも一方が含まれていることにより、圧電特性が安定化し、耐リーク性が向上する。
Since the porcelain composition contains at least one of La 2 O 3 and Nb 2 O 5 , the piezoelectric characteristics are stabilized and the leak resistance is improved.
なお、Ｌａ2Ｏ3 およびＮｂ2Ｏ 5 の少なくとも一方以外でも、特性を低下させない限り、この磁器組成物に他の金属成分が含まれていても差し支えない。
The ceramic composition may contain other metal components other than at least one of La 2 O 3 and Nb 2 O 5 as long as the characteristics are not deteriorated.
このＰＺＴ系磁器組成物には、Ｌａ2Ｏ3またはＮｂ2Ｏ 5 、あるいはＬａ2Ｏ3およびＮｂ2Ｏ 5 の両方を、０．０１重量％〜１０重量％、好ましくは０．０１重量％〜５重量％含ませることができる。これにより、ＰＺＴ系磁器組成物の圧電特性が安定化し、耐リーク性が向上することになる。
The PZT-based porcelain composition contains La 2 O 3 or Nb 2 O 5 , or both La 2 O 3 and Nb 2 O 5 in an amount of 0.01% by weight to 10% by weight, preferably 0.01% by weight. -5% by weight. Thereby, the piezoelectric characteristics of the PZT-based porcelain composition are stabilized, and the leak resistance is improved.
なお、Ｌａ2Ｏ3 およびＮｂ2Ｏ 5 の少なくとも一方以外でも、特性の低下を招くことがない限り、このＰＺＴ系磁器組成物に他の金属成分が含まれていても差し支えない。
The PZT-based porcelain composition may contain other metal components other than at least one of La 2 O 3 and Nb 2 O 5 as long as the characteristics are not deteriorated.