JP4931148B2 - ペロブスカイト型酸化物積層体及び圧電素子、液体吐出装置 - Google Patents
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Description
非特許文献1には、容易にペロブスカイト型の結晶構造をとなるBiFeO3に高圧での焼成でないとペロブスカイト型の結晶構造を取り得ないBiAlO3を固溶させることにより、薄膜にてペロブスカイト型の結晶構造を作り出すことが記載されている。しかしながら、固溶させてしまうと、固溶体としての特性を有するものとなってしまうために、BiAlO3固有の特性を取り出すことができない。非特許文献2には、同様にBiFeO3に高圧での焼成でないとペロブスカイト型の結晶構造を取り得ないBiScO3を固溶させることにより、薄膜にてペロブスカイト型の結晶構造を作り出すことが記載されている。
少なくとも1層の下記一般式(P1)で表される第1のペロブスカイト型酸化物膜(不可避不純物を含んでいてもよい)と、
通常ペロブスカイト型の結晶構造を取り得ない酸化物からなり(不可避不純物を含んでいてもよい)、下記一般式(P2)で表される少なくとも1層の第2のペロブスカイト型酸化物膜とからなることを特徴とするものである。
CDO3 ・・・(P2)
(上記式中、A及びCはAサイト元素であり1種又は複数種の金属元素、B及びDはBサイト元素であり1種又は複数種の金属元素、Oは酸素原子。)
式(P1)及び(P2)において、Aサイト元素の総モル数及びBサイト元素の総モル数の、酸素原子のモル数に対する比は、それぞれ1:3が標準であるが、ペロブスカイト構造を取り得る範囲内で1:3からずれてもよい。
図面を参照して本発明にかかる一実施形態のペロブスカイト型酸化物積層体について説明する。図1は、本実施形態のペロブスカイト型酸化物積層体の厚み方向断面図である。
ABO3 ・・・(P1)
(上記式中、AはAサイト元素であり1種又は複数種の金属元素、BはBサイト元素であり1種又は複数種の金属元素、Oは酸素原子。)
チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウムバリウム、チタン酸ビスマスナトリウム、チタン酸ビスマスカリウム、ニオブ酸ナトリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、ビスマスフェライト等の非鉛含有化合物、及びこれらの混晶系が挙げられる。
CDO3 ・・・(P2)
(上記式中、CはAサイト元素であり1種又は複数種の金属元素、DはBサイト元素であり1種又は複数種の金属元素、Oは酸素原子。)
第1のペロブスカイト型酸化物膜21の1層あたりの膜厚は、特に制限されず、上に成膜される第2のペロブスカイト型酸化物膜22に対して充分な格子整合による応力が与えられる膜厚であれば薄くても構わない。
図2を参照して、本発明に係る実施形態の圧電素子、及びこれを備えたインクジェット式記録ヘッド(液体吐出装置)の構造について説明する。図2はインクジェット式記録ヘッドの要部断面図である。視認しやすくするため、構成要素の縮尺は実際のものとは適宜異ならせてある。
インクジェット式記録ヘッド3では、圧電素子1に印加する電界強度を増減させて圧電素子1を伸縮させ、これによってインク室31からのインクの吐出や吐出量の制御が行われる。
図3及び図4を参照して、上記実施形態のインクジェット式記録ヘッド3を備えたインクジェット式記録装置の構成例について説明する。図3は装置全体図であり、図4は部分上面図である。
ロール紙を使用する装置では、図3のように、デカール処理部120の後段に裁断用のカッター128が設けられ、このカッターによってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター128は、記録紙116の搬送路幅以上の長さを有する固定刃128Aと、該固定刃128Aに沿って移動する丸刃128Bとから構成されており、印字裏面側に固定刃128Aが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃128Bが配置される。カット紙を使用する装置では、カッター128は不要である。
吸着ベルト搬送部122により形成される用紙搬送路上において印字部102の上流側に、加熱ファン140が設けられている。加熱ファン140は、印字前の記録紙116に加熱空気を吹き付け、記録紙116を加熱する。印字直前に記録紙116を加熱しておくことにより、インクが着弾後に乾きやすくなる。
印字検出部124の後段には、印字された画像面を乾燥させる加熱ファン等からなる後乾燥部142が設けられている。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けた方が好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。
大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列にプリントする場合には、カッター148を設けて、テスト印字の部分を切り離す構成とすればよい。
インクジェット記記録装置100は、以上のように構成されている。
(100)SrTiO3単結晶基板11の表面に、パルスレーザーデポジション(PLD)法にて、基板温度650℃,酸素分圧100mTorr、レーザ発振周波数10Hz(248nmエキシマレーザ使用)、レーザ光強度200mJの条件で、まず第1のペロブスカイト型酸化物膜21としてBiFeO3膜(膜厚50nm)を形成し、更にその上に第2のペロブスカイト型酸化物膜22としてBiAlO3膜(膜厚10nm)を1層ずつ成膜した。PLD法において、図5に示されるターゲットを用いて、ターゲット及び基板を回転させ、それぞれの回転速度を調整することにより、所望の厚みとなるように各層の成膜を行った。
ガラス基板の表面に、実施例1と同様の成膜条件にてBiAlO3膜を成膜し、同様にXRD測定及びRHEEDによる観察を行った。その結果、XRDからはペロブスカイト構造ではない結晶相が観察され、またRHEEDでは多結晶を示すハローパターンが観察された。
11 基板
12、14 電極
13 圧電体膜
21 第1のペロブスカイト型酸化物膜
22 第2のペロブスカイト型酸化物膜
3,3K,3C,3M,3Y インクジェット式記録ヘッド(液体吐出装置)
30 インクノズル(液体貯留吐出部材)
31 インク室(液体貯留室)
32 インク吐出口(液体吐出口)
100 インクジェット式記録装置
Claims (5)
- 基板上に交互に積層されてなる、
少なくとも1層の下記一般式(P1)で表される第1のペロブスカイト型酸化物膜(不可避不純物を含んでいてもよい)と、
下記一般式(P2)で表される少なくとも1層の第2のペロブスカイト型酸化物膜とからなることを特徴とするペロブスカイト型酸化物積層体。
ABO3 ・・・(P1)
CDO3 ・・・(P2)
(上記式中、A及びCはAサイト元素であり、Aは1種又は複数種の金属元素、CはBi、B及びDはBサイト元素であり、Bは1種又は複数種の金属元素、DはAl,Sc,Gaからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素、Oは酸素原子。) - 前記第1のペロブスカイト型酸化物膜及び前記第2のペロブスカイト型酸化物膜がエピタキシャル膜であることを特徴とする請求項1に記載のペロブスカイト型酸化物積層体。
- 前記基板がシリコン単結晶基板又は酸化物単結晶基板であることを特徴とする請求項1又は2に記載のペロブスカイト型酸化物積層体。
- 請求項1〜3のいずれかに記載のペロブスカイト型酸化物積層体と、該ペロブスカイト型酸化物積層体と一体的に形成された電極とを備えたことを特徴とする圧電素子。
- 請求項4に記載の圧電素子と、
該圧電素子の前記基板に一体的にまたは別体として設けられた液体吐出部材とを備え、
該液体吐出部材は、液体が貯留される液体貯留室と、該液体貯留室から外部に前記液体が吐出される液体吐出口とを有するものであることを特徴とする液体吐出装置。
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