JP4905645B2 - 圧電材料およびその製造方法、並びに液体噴射ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、圧電材料およびその製造方法に関する。

高画質、高速印刷を可能にするプリンタとして、インクジェットプリンタが知られている。インクジェットプリンタは、内容積が変化するキャビティを備えたインクジェット式記録ヘッドを備える。このようなインクジェット式記録ヘッドにおけるヘッドアクチュエータとしては、従来、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３（ＰＺＴ）に代表される圧電体膜を用いた圧電素子が用いられている（例えば特開２００１−２２３４０４号公報参照）。しかしながら、ＰＺＴなどは鉛（Ｐｂ）を含むため、環境上、非常に問題となる。
特開２００１−２２３４０４号公報

本発明の目的は、環境に優しく、圧電特性に優れた新規な圧電材料およびその製造方法を提供することにある。

本発明に係る圧電材料は、
下記一般式（１）で表される。

（Ｂａ_ａＢｉ_ｂＺ_ｃ）（(Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３)_ｘＴｉ_(１−ｘ)）Ｏ_３ ・・・（１）
但し、Ｚは、ペロブスカイト型構造におけるＡサイトの欠陥を示し、
ａ、ｂ、ｃは、下記式（ｉ）および（ii）を満たす。

２ａ＋３ｂ＝２ ・・・（ｉ）
ａ＋ｂ＋ｃ＝１ ・・・（ii）
この圧電材料は、環境上問題となる鉛（Ｐｂ）を含まないため、極めて有用である。さらに、この圧電材料は、鉛フリーでありながら、良好な圧電特性、例えば充分な格子のひずみ量を得ることができる。

本発明に係る圧電材料において、
ｂは、１／３以下であり、
ｃは、１／６以下であることができる。

本発明に係る圧電材料において、
ロンボヘドラル構造を有することができる。

本発明に係る圧電材料において、
モノクリニック構造を有することができる。

本発明に係る圧電材料において、
擬立方晶で（１００）に配向していることができる。

なお、本発明において、例えば、「（１００）に配向」とは、（１００）にすべての結晶が配向している場合と、（１００）にほとんどの結晶が配向しており、（１００）に配向していない残りの結晶が（１１０）等に配向している場合と、を含む。即ち、「（１００）に配向」とは、「（１００）に優先配向」ということもできる。このことは、本発明において、例えば、「（１１０）に配向」という場合も同様である。

本発明に係る圧電材料において、
擬立方晶で（１１０）に配向していることができる。

本発明に係る圧電材料の製造方法は、
基体の上方に、下記一般式（Ａ）で表される原料を含む前駆体溶液を塗布する工程と、
前記前駆体溶液に対して熱処理を行い、下記一般式（１）で表される圧電材料を形成する工程と、を含む。

（Ｂａ_ａＢｉ_ｂ’）（(Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３)_ｘＴｉ_(１−ｘ)）Ｏ_３ ・・・（Ａ）
（Ｂａ_ａＢｉ_ｂＺ_ｃ）（(Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３)_ｘＴｉ_(１−ｘ)）Ｏ_３ ・・・（１）
但し、Ｚは、ペロブスカイト型構造におけるＡサイトの欠陥を示し、
ａ、ｂ、ｂ’、ｃは、下記式（ｉ）乃至（iii）を満たす。

２ａ＋３ｂ＝２ ・・・（ｉ）
ａ＋ｂ＋ｃ＝１ ・・・（ii）
ｂ＜ｂ’ ・・・（iii）

以下、本発明に好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

１． 第１の実施形態
１．１． まず、第１の実施形態に係る圧電材料について説明する。本実施形態に係る圧電材料は、下記一般式（１）で表される。

（Ｂａ_ａＢｉ_ｂＺ_ｃ）（(Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３)_ｘＴｉ_(１−ｘ)）Ｏ_３ ・・・（１）
但し、Ｚは、ペロブスカイト型構造におけるＡサイトの欠陥を示し、
ａ、ｂ、ｃは、下記式（ｉ）および（ii）を満たす。

２ａ＋３ｂ＝２ ・・・（ｉ）
ａ＋ｂ＋ｃ＝１ ・・・（ii）
また、０＜ｘ＜１であり、０．５＜ｘ＜１であることが望ましい。また、ａ＞ｂであることが望ましい。

また、圧電性を良好に維持できるＢｉの比率ｂの上限値は、１／３である。即ち、ｂは、１／３以下であることにより、圧電性を良好に維持できる。この場合において、圧電材料の電荷中性を考えると、Ａサイトの欠陥Ｚの比率ｃの上限値は、１／６である。即ち、ｃは、１／６以下であることにより、該圧電材料は、前記一般式（１）の下で電荷中性であることができる。

例えば、ｘ＝０．８、ａ＝１／２、ｂ＝１／３、ｃ＝１／６とすることができる。この場合の圧電材料は、下記式（１'）で表されることができる。

（Ｂａ_１／２Ｂｉ_１／３Ｚ_１／６）（(Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３)_０．８Ｔｉ_０．２）Ｏ_３ ・・（１'）
本実施形態に係る圧電材料は、ペロブスカイト型構造を有する。該圧電材料は、ロンボヘドラル構造またはモノクリニック構造を有することが望ましい。また、該圧電材料は、擬立方晶で（１００）または（１１０）に配向していることが望ましい。ロンボヘドラル構造またはモノクリニック構造を有し、擬立方晶で（１００）または（１１０）に配向している圧電材料は、良好な圧電特性を有することができる。また、該圧電材料における各元素の価数は、Ｂａは＋２価、Ｂｉは＋３価、Ｍｇは＋２価、Ｎｂは＋５価、Ｔｉは＋４価、Ｏは−２価であることが望ましい。これにより、該圧電材料は、前記一般式（１）の下で電荷中性であることができる。なお、Ａサイトの欠陥Ｚは、電荷０とみなされる。

１．２． 本実施形態に係る圧電材料は、環境上問題となる鉛（Ｐｂ）を含まないため、極めて有用である。さらに、本実施形態に係る圧電材料は、鉛フリーでありながら、良好な圧電特性、例えば充分な格子のひずみ量を得ることができる。このことは、後述する第２の実施形態に係る実験例において確認されている。

２． 第２の実施形態
２．１． 次に、第２の実施形態に係る圧電素子１００について説明する。図１は、本発明に係る圧電材料からなる圧電体膜６を含む圧電素子１００の一例を模式的に示す断面図である。

圧電素子１００は、第１導電層（以下「下部電極」ともいう）４と、下部電極４上に形成され、上記圧電材料からなる圧電体膜６と、圧電体膜６上に形成された第２導電層（以下「上部電極」ともいう）７と、を含む。圧電素子１００は、基体２と、基体２上に形成された弾性膜３と、を含むことができる。下部電極４は、この弾性膜３上に形成されることができる。なお、圧電素子１００は、基体２および弾性膜３のうちの少なくとも一方を有しないこともできる。

基体２としては、例えば、（１１０）配向の単結晶シリコン基板などを用いることができ、特に限定されない。基体２は、基板単体あるいは基板上に他の層が積層された積層体であってもよい。弾性膜３は、インクジェット式記録ヘッド５０（図３参照）において弾性膜５５として適用されることができる。弾性膜３としては、例えば、酸化シリコン、酸化ジルコニウムをこの順に積層した膜などを用いることができ、特に限定されない。弾性膜３の膜厚は、例えば１μｍ程度である。

下部電極４は、圧電体膜６に電圧を印加するための一方の電極である。下部電極４は、例えば圧電体膜６および上部電極７と同じ平面形状に形成されることができる。下部電極４の膜厚は、例えば１００ｎｍ〜３００ｎｍである。下部電極４としては、特に限定されないが、例えば、白金（Ｐｔ）等の金属膜の上にペロブスカイト型構造の導電性酸化物（例えばＬａＮｉＯ_３、ＳｒＲｕＯ_３など）を積層した膜などを用いることができる。例えば、この導電性酸化物からなる膜は、上記圧電材料からなる圧電体膜６と同様に、擬立方晶で（１００）または（１１０）に配向していることが望ましい。導電性酸化物膜がこのように配向していることで、導電性酸化物膜の上に形成される圧電体膜６は、導電性酸化物膜の配向を引き継ぎ易くなる。

圧電体膜６は、第１の実施形態に係る圧電材料から形成される。即ち、圧電体膜６は、該圧電材料によって構成される。圧電体膜６の膜厚は特に限定されないが、例えば２００ｎｍ〜１．５μｍである。

上部電極７は、圧電体膜６に電圧を印加するための他方の電極である。上部電極７としては、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）、ペロブスカイト型構造の導電性酸化物（例えばＬａＮｉＯ_３、ＳｒＲｕＯ_３等）などの単層、あるいは、これらの積層体を用いることができ、特に限定されない。上部電極７の膜厚は、例えば１００ｎｍ〜２００ｎｍである。

２．２． 次に、本実施形態に係る圧電素子１００の製造方法について図１を参照しながら説明する。

（Ａ）まず、基体２上に弾性膜３を形成する。弾性膜３は、例えば、熱酸化法、化学気相成長（ＣＶＤ）法、スパッタ法、蒸着法などにより形成されることができる。

（Ｂ）次に、弾性膜３上に下部電極４を形成する。下部電極４は、例えば、スパッタ法、スピンコート法、ＣＶＤ法、レーザアブレーション法などにより形成されることができる。

（Ｃ）次に、下部電極４上に、第１の実施形態に係る圧電材料からなる圧電体膜６を形成する。圧電体膜６は、例えば、ゾルゲル法、ＭＯＤ（Metal Organic Decomposition）法などを用いて形成されることができる。ゾルゲル法やＭＯＤ法を用いる場合の圧電体膜６の形成方法は、具体的には以下の通りである。

まず、例えば、スピンコート法などを用いて、圧電体膜６を形成するための原料を含む前駆体溶液を下部電極４上に塗布する（前駆体溶液塗布工程）。前駆体溶液については、例えば、圧電体膜６となる圧電材料の構成金属をそれぞれ含む有機金属化合物を混合し、該混合物をアルコールなどの有機溶媒を用いて溶解または分散させることにより作製できる。有機金属化合物を混合する際には、圧電材料の各構成金属のうち、Ｂｉ以外の構成金属が上述した一般式（１）の組成比となるように混合し、Ｂｉが上述した一般式（１）の組成比よりも多くなるように混合する。以下、このときの混合物（原料）の組成を「仕込み組成」という。仕込み組成は、例えば、下記式（Ａ）で表されることができる。

（Ｂａ_ａＢｉ_ｂ’）（(Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３)_ｘＴｉ_(１−ｘ)）Ｏ_３ ・・・（Ａ）
但し、Ｂｉ組成ｂ’は、焼成後のＢｉ組成ｂよりも大きい値に設定しておくことが好ましい。即ち、ｂ、ｂ’は、下記式（iii）を満たすことが好ましい。

ｂ＜ｂ’ ・・・（iii）
これにより、後述する焼成工程においてＢｉが揮発しても、最終的に狙った圧電材料のＢｉ組成ｂを得ることができる。Ｂｉは、揮発し易い元素であるため、Ｂｉ組成ｂ’をこのように設定しておくことが望ましい。具体的には、例えば、ｂ’をｂよりも１０％程度大きい値に設定しておくことができる。

圧電材料の構成金属を含む有機金属化合物としては、例えば、金属アルコキシド、有機酸塩、βジケトン錯体などを用いることができる。圧電材料の構成金属（Ｂａ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｔｉ）を含む有機金属化合物としては、例えば、以下のものが挙げられる。

バリウム（Ｂａ）を含む有機金属化合物としては、例えばバリウムエトキシドなどが挙げられる。ビスマス（Ｂｉ）を含む有機金属化合物としては、例えばビスマスイソプロポキシドなどが挙げられる。マグネシウム（Ｍｇ）を含む有機金属化合物としては、例えば酢酸マグネシウムなどが挙げられる。ニオブ（Ｎｂ）を含む有機金属化合物としては、例えばニオブエトキシドなどが挙げられる。チタン（Ｔｉ）を含む有機金属化合物としては、例えばチタンイソプロポキシドなどが挙げられる。なお、圧電材料の構成金属を含む有機金属化合物としては、これらに限定されるわけではない。

前駆体溶液には、必要に応じて安定化剤等の各種添加剤を添加することができる。前駆体溶液に加水分解・重縮合を起こさせる場合には、前駆体溶液に適当な量の水とともに、触媒として酸または塩基を添加することができる。前駆体溶液への添加剤としては、例えば、ジエタノールアミン、酢酸などを挙げることができる。

スピンコートにおけるスピンの回転数は、例えば、初期では５００ｒｐｍ程度とし、続いて塗布ムラが起こらないように回転数を２０００ｒｐｍ程度に上げることができる。

次に、大気雰囲気下でホットプレート等を用い、前駆体溶液に用いた溶媒の沸点よりも例えば１０℃程度高い温度で熱処理を行う（乾燥熱処理工程）。

次に、前駆体溶液に用いた有機金属化合物の配位子を分解、除去すべく、大気雰囲気下でホットプレート等を用い、例えば３００℃〜４００℃程度で熱処理を行う（脱脂熱処理工程）。

なお、上述した前駆体溶液塗布工程、乾燥熱処理工程、脱脂熱処理工程の一連の工程を所望の膜厚に応じて適宜回数繰り返すことができる。

次に、結晶化アニール、即ち結晶化のための焼成工程を行うことで、下記一般式（１）で表される圧電材料からなる圧電体膜６を得る。

（Ｂａ_ａＢｉ_ｂＺ_ｃ）（(Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３)_ｘＴｉ_(１−ｘ)）Ｏ_３ ・・・（１）
但し、Ｚは、ペロブスカイト型構造におけるＡサイトの欠陥を示し、
ａ、ｂ、ｃは、下記式（ｉ）および（ii）を満たす。

２ａ＋３ｂ＝２ ・・・（ｉ）
ａ＋ｂ＋ｃ＝１ ・・・（ii）
この組成においては、Ｂｉの組成ｂは、上述した仕込み組成（Ａ）におけるｂ’よりも小さくなっている。また、圧電材料が前記一般式（１）の下で電荷中性を保つためには、ペロブスカイト型構造のＡサイトに欠陥（例えば空孔）Ｚが生じている。Ａサイトの欠陥Ｚの比率ｃは、ｃ＝１−ａ−ｂである。

結晶化アニールは、例えば、ＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）等により、酸素雰囲気中にて、６００℃〜７５０℃程度で行うことができる。

なお、圧電体膜６は、ゾルゲル法やＭＯＤ法の液相法のみならず、例えば、レーザアブレーション法やスパッタ法等の気相法などを用いて形成されることもできる。

（Ｄ）次に、圧電体膜６上に上部電極７を形成する。上部電極７は、例えば、スパッタ法、スピンコート法、化学気相成長（ＣＶＤ）法、レーザアブレーション法などにより形成されることができる。

（Ｅ）次に、必要に応じて、ポストアニールを行うことができる。これにより、圧電体膜６と上下電極との良好な界面を形成することができ、かつ、圧電体膜６の結晶性を改善することができる。ポストアニールは、例えば、ＲＴＡ等により、酸素雰囲気中にて行うことができる。

以上の工程によって、本実施形態に係る圧電素子１００を製造することができる。

２．３． 本実施形態に係る圧電素子１００では、圧電体膜６は、第１の実施形態に係る圧電材料によって構成されている。この圧電材料は、上述したように、鉛フリーでありながら、良好な圧電特性を有することができる。従って、本実施形態によれば、環境に優しく、圧電特性に優れた圧電素子１００を提供することができる。

２．４． 次に、実験例について説明する。

以下の方法によって、本実施形態に係る圧電素子１００のサンプルを得た。

まず、（１１０）配向のシリコン基板（基体２）上に、ＳｉＯ_２膜を５００ｎｍ、ＺｒＯ_２膜を５００ｎｍの膜厚で積層して弾性膜３を得た。ＳｉＯ_２膜は熱酸化によって形成し、ＺｒＯ_２膜はスパッタ法によって形成した。次に、スパッタ法によって、ＺｒＯ_２膜上に、下部電極４として、Ｐｔ膜を２００ｎｍ、ＬａＮｉＯ_３膜を１００ｎｍの膜厚で順に積層した。Ｐｔ膜およびＬａＮｉＯ_３膜のスパッタリングの電力は、２００Ｗとした。得られたＬａＮｉＯ_３膜の配向は、擬立方晶で（１００）に配向していることが確認された。

次に、ＬａＮｉＯ_３膜上に、第１の実施形態に係る圧電材料によって構成される圧電体膜６を形成した。圧電体膜６は以下のようにして得た。

まず、下記式（ａ）で表される原料を含む前駆体溶液を以下のようにして調製した。

（Ｂａ_１／２Ｂｉ_{１．１×１／３}）（(Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３)_０．８Ｔｉ_０．２）Ｏ_３ ・・・（ａ）
まず、圧電材料の構成金属を含む有機金属化合物（バリウムエトキシド、ビスマスイソプロポキシド、酢酸マグネシウム、ニオブエトキシド、チタンイソプロポキシド）の試薬をそれぞれ用意した。次に、上記式（ａ）で表される原料の組成に対応したモル比となるようにこれらを混合するとともに、これらをブチルセロソルブに溶解（分散）させた。さらに、この溶液の安定化剤としてジエタノールアミンを添加した。このようにして前駆体溶液を調整した。

次に、この前駆体溶液をスピンコート法によって下部電極４上に塗布した（前駆体溶液塗布工程）。次に、溶媒の沸点（ブチルセロソルブの場合、１７０℃程度）より約１０℃高い温度で熱処理（乾燥）して溶媒を除去しゲル化させた（乾燥熱処理工程）。次に、さらに４００℃程度に加熱することで膜中に残存している溶媒以外の有機成分を分解／除去し（脱脂熱処理工程）、膜厚１００ｎｍのアモルファス膜を形成した。以上の工程を５回繰り返して行った。次に、ＲＴＡにより酸素雰囲気中にて、６００℃で１分間加熱し、結晶化を行うことで、膜厚５００ｎｍの圧電体膜６を形成した。圧電体膜６は、下記式（ｂ）で表される圧電材料からなることが確認された。

（Ｂａ_１／２Ｂｉ_１／３Ｚ_１／６）（(Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３)_０．８Ｔｉ_０．２）Ｏ_３ ・・・（ｂ）
上記式（ｂ）で表される圧電材料の組成の同定には、Ｘ線散乱、ラマン散乱、およびＸＰＳ測定を用いた。

また、得られた圧電体膜６の結晶構造は、ロンボヘドラル構造またはモノクリニック構造であることが確認された。圧電体膜６は、擬立方晶で（１００）または（１１０）に配向していることが確認された。圧電体膜６の結晶構造および配向の同定には、Ｘ線散乱およびラマン散乱を用いた。

次に、スパッタ法によって、圧電体膜６上に、上部電極７として、膜厚２００ｎｍのＰｔ膜を形成した。

以上のようにして圧電素子１００のサンプルを得た。このサンプルの圧電体膜６に対して、上下電極から１００ｋＶ／ｃｍの電界を印加したときの圧電材料の格子のひずみ量は、０．０７％であり、良好な圧電特性が確認された。なお、格子のひずみ量は、電界Ｘ線によるθ−２θ測定から求めた。

また、圧電素子１００が良好な圧電特性を示すためには、ＡサイトにおけるＢｉの比率（上述した一般式（１）におけるｂ）の上限値は、１／３であった。この場合において、圧電材料の電荷中性を考えると、Ａサイトの欠陥Ｚの比率（上述した一般式（１）におけるｃ）の上限値は、１／６である。

３． 第３の実施形態
３．１． 次に、第３の実施形態に係る圧電素子２００について説明する。図２は、本発明に係る圧電材料からなる圧電体膜６を含む圧電素子２００の一例を模式的に示す断面図である。なお、第２の実施形態に係る圧電素子１００と同一の部材については、同一の符合を付し、その詳細な説明を省略する。

圧電素子２００は、上記圧電材料からなる圧電体膜６と、圧電体膜６上に形成された第１導電層（以下「第１電極」ともいう）４０と、圧電体膜６上に形成された第２導電層（以下「第２電極」ともいう）７０と、を含む。圧電素子２００は、基体２と、基体２上に形成されたバッファ層３０と、を含むことができる。圧電体膜６は、このバッファ層３０上に形成されることができる。なお、圧電素子２００は、基体２およびバッファ層３０のうちの少なくとも一方を有しないこともできる。

バッファ層３０は、圧電体膜６の結晶配向性を制御する機能を有することができる。なお、基体２にこの機能がある場合には、バッファ層３０を設けないこともできる。バッファ層３０は、圧電材料からなる圧電体膜６と同様に、擬立方晶で（１００）または（１１０）に配向していることが望ましい。バッファ層３０がこのように配向していることで、バッファ層３０の上に形成される圧電体膜６は、バッファ層３０の配向を引き継ぎ易くなる。バッファ層３０としては、例えばペロブスカイト型構造の導電性酸化物（例えばＬａＮｉＯ_３、ＳｒＲｕＯ_３等）などを用いることができる。

第１電極４０および第２電極７０は、圧電体膜６に電圧を印加するための電極である。第１電極４０および第２電極７０としては、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）、ペロブスカイト型構造の導電性酸化物（例えばＬａＮｉＯ_３、ＳｒＲｕＯ_３等）などの単層、あるいは、これらの積層体を用いることができ、特に限定されない。上部電極７の膜厚は、例えば１００ｎｍ〜２００ｎｍである。

３．２． 次に、本実施形態に係る圧電素子２００の製造方法について図２を参照しながら説明する。

（Ａ）まず、基体２上にバッファ層３０を形成する。バッファ層３０は、例えば、スパッタ法、スピンコート法、ＣＶＤ法、レーザアブレーション法などにより形成されることができる。

（Ｂ）次に、バッファ層３０上に圧電体膜６を形成する。本工程は、上述した第２の実施形態に係る圧電素子の一製造工程と同様であるので、詳細な説明を省略する。

（Ｃ）次に、圧電体膜６上に、第１電極４０および第２電極７０を形成する。第１電極４０および第２電極７０は、例えば、スパッタ法、スピンコート法、ＣＶＤ法、レーザアブレーション法などにより形成されることができる。第１電極４０および第２電極７０は、公知の方法によりパターニングされることができる。

（Ｄ）次に、必要に応じて、ポストアニールを行うことができる。本工程は、上述した第２の実施形態に係る圧電素子の一製造工程と同様であるので、詳細な説明を省略する。

以上の工程によって、本実施形態に係る圧電素子２００を製造することができる。

３．３． 本実施形態によれば、第２の実施形態と同様に、環境に優しく、圧電特性に優れた圧電素子２００を提供することができる。

４． 第４の実施形態
４．１． 次に、本発明に係る圧電素子を圧電アクチュエータとしてインクジェット式記録ヘッドに適用した例について説明する。インクジェット式記録ヘッドは、例えばインクジェットプリンタなどに適用可能である。図３は、本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド５０の概略構成を示す側断面図であり、図４は、インクジェット式記録ヘッド５０の分解斜視図であり、通常使用される状態とは上下逆に示したものである。

図３および図４に示すように、インクジェット式記録ヘッド５０は、ヘッド本体５７と、ヘッド本体５７上に形成される圧電部５４と、を含む。圧電部５４は、図１に示す圧電素子１００のうち、下部電極４、圧電体膜６、上部電極７が順に積層されて構成されている。なお、図３および図４において、圧電部５４の各層の図示は省略されている。インクジェット式記録ヘッド５０において、圧電部５４は、圧電アクチュエータとして機能する。

ヘッド本体５７は、ノズル板５１と、インク室基体５２と、弾性膜５５と、を含む。インク室基体５２および弾性膜５５は、図１に示す圧電素子１００のうち、基体２および弾性膜３から構成されている。これらが筐体５６に収納されて、インクジェット式記録ヘッド５０が構成されている。

各圧電部５４は、圧電素子駆動回路（図示せず）に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて作動（振動、変形）するよう構成されている。即ち、各圧電部５４はそれぞれ振動源（ヘッドアクチュエータ）として機能する。弾性膜５５は、圧電部５４の振動（たわみ）によって振動し、キャビティ５２１の内部圧力を瞬間的に高めるよう機能する。

４．２． 本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド５０は、環境に優しく、圧電特性に優れた圧電素子１００を有する。従って、本実施形態によれば、環境に優しく、インク吐出能力が高く、ノズルが高密度なインクジェット式記録ヘッド５０を提供することができる。

４．３． なお、上述では、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッドを一例として説明したが、本実施形態は、圧電素子を用いた液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置全般を対象としたものである。液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等を挙げることができる。

５． 上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。

例えば、本発明に係る圧電素子は、前述したデバイスに適用されるだけでなく、種々のデバイス（例えば、ＦＢＡＲ（film bulk acoustic resonator）型やＳＭＲ（solid mounted resonator）型等のＢＡＷ（bulk acoustic wave）フィルタ、ＳＡＷ（surface acoustic wave）フィルタ、ジャイロセンサ、超音波モータなど）に適用可能である。本発明に係る圧電素子は、圧電特性に優れており、各種の用途に好適に適用できる。

第２の実施形態に係る圧電素子を示す断面図。 第３の実施形態に係る圧電素子を示す断面図。 インクジェット式記録ヘッドの概略構成図。 インクジェット式記録ヘッドの分解斜視図。

符号の説明

２ 基体、３ 弾性膜、４ 下部電極、６ 圧電体膜、７ 上部電極、３０ バッファ層、４０ 第１電極、５０ インクジェット式記録ヘッド、５１ ノズル板、５２ インク室基体、５４ 圧電部、５５ 弾性膜、５６ 筐体、５７ ヘッド本体、７０ 第２電極、１００ 圧電素子、２００ 圧電素子，５２１ キャビティ

Claims (7)

1. 下記一般式で表される、圧電材料。
   （Ｂａ_１／２Ｂｉ_１／３Ｚ_１／６）（（Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３ ） _０．８Ｔｉ_０．２）Ｏ_３
   但し、Ｚは、ペロブスカイト型構造におけるＡサイトの欠陥を示す。
2. 請求項１において、
   ロンボヘドラル構造を有する、圧電材料。
3. 請求項１において、
   モノクリニック構造を有する、圧電材料。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   擬立方晶で（１００）に配向している、圧電材料。
5. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   擬立方晶で（１１０）に配向している、圧電材料。
6. 基体の上方に、下記一般式（ａ）で表される原料を含む前駆体溶液を塗布する工程と、
   前記前駆体溶液に対して熱処理を行い、下記一般式（ｂ）で表される圧電材料を形成する工程と、を含む、圧電材料の製造方法。
   （Ｂａ_１／２Ｂｉ_{１．１×１／３}）（（Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３ ） _０．８Ｔｉ_０．２）Ｏ_３ ・・・（ａ）
   （Ｂａ_１／２Ｂｉ_１／３Ｚ_１／６）（（Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３ ） _０．８Ｔｉ_０．２）Ｏ_３ ・・・（ｂ）
   但し、Ｚは、ペロブスカイト型構造におけるＡサイトの欠陥を示す。
7. 請求項１乃至５のいずれかに記載の圧電材料、または請求項６に記載の圧電材料の製造方法によって製造された圧電材料を含む、液体噴射ヘッド。

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