JP2001253774A5 - - Google Patents
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【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、
Ｖ2Ｏ5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】 Ｖ2Ｏ5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／Ｖ2Ｏ5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／Ｖ2Ｏ5の重量比が０．５〜１．５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Ｎｂ 2 Ｏ 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】 Ｖ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】 Ｖ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、Ｖ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Ｖ、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。
【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、
Ｖ2Ｏ5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】 Ｖ2Ｏ5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／Ｖ2Ｏ5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／Ｖ2Ｏ5の重量比が０．５〜１．５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Ｎｂ 2 Ｏ 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】 Ｖ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】 Ｖ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、Ｖ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Ｖ、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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