JPH1093158A - Piezoelectric material - Google Patents

Piezoelectric material

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Publication number
JPH1093158A
JPH1093158A JP24529396A JP24529396A JPH1093158A JP H1093158 A JPH1093158 A JP H1093158A JP 24529396 A JP24529396 A JP 24529396A JP 24529396 A JP24529396 A JP 24529396A JP H1093158 A JPH1093158 A JP H1093158A
Authority
JP
Japan
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piezoelectric
film
piezoelectric material
thickness
ink
Prior art date
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Application number
JP24529396A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideyuki Kanai
秀之 金井
Yohachi Yamashita
洋八 山下
Shiro Saito
史郎 斉藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH1093158A publication Critical patent/JPH1093158A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric material exhibiting a high piezoelectric const., even in a film state. SOLUTION: A piezoelectric material is formed directly on a T or Zr metal film. It has a compsn. shown by x(Pb1-u M)ZrO3 -yPbTiO3 -zPb(B1,B2)O3 , where B1 is at least one element selected from among Mg, Zn, Ni, Cu, Mn, and Co; B2 is at least one element selected from among Ta, Nb and W; and M is an alkali earth metal selected from among Ba, Sr and Ca, 0<=x<=0.60, 0.05<=y<=0.90, 0<=z<=0.90, and 0<=u<=0.2 in mol ratios.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録装置の振動子等に用いられる圧電体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric material used for a vibrator or the like of an ink jet recording apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、圧電体としてジルコン・チタン酸
鉛(PZT)が知られている。しかしながら、このPZ
TはスパッタやCVDで膜形成した場合、圧電特性がバ
ルクに比べて劣る。その結果、前記スパッタやCVDに
より形成されたPZT膜をインクジェット記録装置の圧
電素子に適用した場合、十分な圧電特性が得られなかっ
た。
2. Description of the Related Art Conventionally, zircon / lead titanate (PZT) has been known as a piezoelectric body. However, this PZ
When T is formed by sputtering or CVD, the piezoelectric properties are inferior to those of bulk. As a result, when the PZT film formed by sputtering or CVD was applied to a piezoelectric element of an ink jet recording apparatus, sufficient piezoelectric characteristics could not be obtained.

【0003】ところで、イクジェット記録装置では液体
インクを液滴と呼ばれる小さな粒状にして記録媒体上に
飛翔させることにより画点を形成して画像を記録する、
インクジェットプリンタとして実用化されている。この
インクジェットプリンタは、他の記録方法に比べて騒音
が少なく、現像や定着などの処理が不要であるという利
点を有し、普通紙記録技術として注目されている。現
在、数多くのインクジェットプリンタの方式が発明され
ているが、代表的な方式としては発熱体の熱により発生
する蒸気の圧力でインク滴を飛翔させる方式(例えば特
公昭56−9429号、特公昭61−59911号)や
圧電体の変位による圧力パルスでインク滴を飛翔させる
方式(例えば特公昭53−12138号)が知られてい
る。これらのインクジェットプリンタは、ノズルの先端
からインクを飛翔させる。このため、インク中の溶剤の
蒸発や揮発によって局所的なインクの濃縮が生じ、ノズ
ルの目詰まりが起こる。また、従来のインクジェットプ
リンタは飛翔させるインク滴の粒径を小さく(例えば直
径20μm以下)にすることが困難であるため、解像度
を上げることが難しい。
In an ink jet recording apparatus, an image is recorded by forming an image point by making liquid ink into small particles called droplets and flying on a recording medium.
It has been put to practical use as an inkjet printer. This ink-jet printer has the advantages that it has less noise than other recording methods and does not require processing such as development and fixing, and has thus attracted attention as a plain paper recording technique. At present, a number of ink jet printer systems have been invented, but a typical system is a system in which ink droplets are caused to fly by the pressure of steam generated by the heat of a heating element (for example, JP-B-56-9429 and JP-B-61). No. 59911) and a method of flying an ink droplet by a pressure pulse due to displacement of a piezoelectric body (for example, Japanese Patent Publication No. 53-12138). These ink jet printers fly ink from the tip of a nozzle. For this reason, local concentration of the ink occurs due to evaporation and volatilization of the solvent in the ink, and nozzle clogging occurs. Further, it is difficult for the conventional ink jet printer to reduce the particle size of the ink droplet to be ejected (for example, a diameter of 20 μm or less), so that it is difficult to increase the resolution.

【0004】このような問題点を克服するために圧電素
子によって発生する超音波ビームの圧力(放射圧)を用
いてインク液面からインクを飛翔させる方式としてIB
MTDB,Vol.No.4,pp.1168(197
3−10),USP4,308,547号(198
1),特開昭63−312157号、特開平2−184
443号等が提案されている。しかしながら、これら方
式に用いられる圧電体は圧電定数が小さいために効率よ
くインクを飛翔させることが困難であった。その結果、
画像スピードを高めことが困難で、かつ長時間使用した
場合、飛翔効率が低下する問題があった。
[0004] In order to overcome such a problem, IB is used as a method of causing ink to fly from an ink liquid surface using the pressure (radiation pressure) of an ultrasonic beam generated by a piezoelectric element.
MTDB, Vol. No. 4, pp. 1168 (197
3-10), US Pat. No. 4,308,547 (198)
1), JP-A-63-313157, JP-A-2-184
No. 443 has been proposed. However, it has been difficult to efficiently fly ink because the piezoelectric material used in these methods has a small piezoelectric constant. as a result,
There is a problem that it is difficult to increase the image speed and that the flying efficiency is reduced when used for a long time.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、膜状態でも
高い圧電定数を示す圧電体を提供しようとするものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a piezoelectric material having a high piezoelectric constant even in a film state.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に係わる圧電体
は、組成式が x(Pb1-u M)ZrO3 −yPbTiO3 −zPb
(B1,B2)O3 (ただし、B1はMg、Zn、Ni、Cu、Mn、Co
から選ばれる少なくとも1種の元素、B2はTa、N
b、Wから選ばれる少なくとも1種の元素、MはBa、
Sr、Caから選ばれるアルカリ土類金属元素、x,
y,zはそれぞれモル比で0≦x≦0.60、0.05
≦y≦0.90、0≦z≦0.90、uはモル比で0≦
u≦0.2を示す)にて表される圧電材料をTまたはZ
rの金属膜上に直接形成したことを特徴とするものであ
る。
The piezoelectric material according to the present invention has a composition formula of x (Pb 1 -uM) ZrO 3 -yPbTiO 3 -zPb.
(B1, B2) O 3 (where B1 is Mg, Zn, Ni, Cu, Mn, Co
At least one element selected from the group consisting of Ta, N
b, at least one element selected from W, M is Ba,
An alkaline earth metal element selected from Sr and Ca, x,
y and z are respectively 0 ≦ x ≦ 0.60 and 0.05 in molar ratio.
≦ y ≦ 0.90, 0 ≦ z ≦ 0.90, u is 0 ≦
u ≦ 0.2) is represented by T or Z
r is formed directly on the metal film.

【0007】このような本発明に係わる圧電体によれ
ば、前記組成式で表される特定の圧電材料をTまたはZ
rの金属膜上に直接形成することによって、PZTのバ
ルクと同等の圧電定数を示すため、高い超音波ビームを
放射することが可能な圧電素子に応用することができ
る。
According to such a piezoelectric body according to the present invention, the specific piezoelectric material represented by the above-mentioned composition formula is made to be T or Z.
When formed directly on a metal film of r, the piezoelectric material exhibits a piezoelectric constant equivalent to that of bulk PZT, and thus can be applied to a piezoelectric element capable of emitting a high ultrasonic beam.

【0008】また、Pbの一部をM(Ba、Sr、C
a)で20モル%以下の範囲にて置換した圧電材料をT
i、Zrの金属膜に直接形成することによって圧電特性
をさらに向上することが可能になる。
Further, a part of Pb is converted to M (Ba, Sr, C
The piezoelectric material substituted in the range of 20 mol% or less in T)
The piezoelectric characteristics can be further improved by directly forming them on the metal film of i and Zr.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる圧電体を詳
細に説明する。この圧電体は、組成式がx(Pb1-u
M)ZrO3 −yPbTiO3 −zPb(B1,B2)
3 (ただし、B1はMg、Zn、Ni、Cu、Mn、
Coから選ばれる少なくとも1種の元素、B2はTa、
Nb、Wから選ばれる少なくとも1種の元素、MはB
a、Sr、Caから選ばれるアルカリ土類金属元素、
x,y,zはそれぞれモル比で0≦x≦0.60、0.
05≦y≦0.90、0≦z≦0.90、uはモル比で
0≦u≦0.2を示す)にて表される圧電材料をTまた
はZrの金属膜上に直接形成した構成を有する。ここ
で、xPbZrO3 −yPbTiO3 −zPb(B1,
B2)O3 で表され、x,y,zがそれぞれモル比で0
≦x≦0.60、0.05≦y≦0.90、0≦z≦
0.90である組成範囲を図1に示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a piezoelectric body according to the present invention will be described in detail. This piezoelectric body has a composition formula of x (Pb 1-u
M) ZrO 3 -yPbTiO 3 -zPb ( B1, B2)
O 3 (where B1 is Mg, Zn, Ni, Cu, Mn,
At least one element selected from Co, B2 is Ta,
At least one element selected from Nb and W;
an alkaline earth metal element selected from a, Sr, and Ca;
x, y, and z are 0 ≦ x ≦ 0.60, 0.
05 ≦ y ≦ 0.90, 0 ≦ z ≦ 0.90, u indicates a molar ratio of 0 ≦ u ≦ 0.2), and the piezoelectric material expressed directly was formed on a T or Zr metal film. Having a configuration. Here, xPbZrO 3 -yPbTiO 3 -zPb (B1,
B2) It is represented by O 3 , and x, y, and z are each 0 in a molar ratio.
≦ x ≦ 0.60, 0.05 ≦ y ≦ 0.90, 0 ≦ z ≦
The composition range of 0.90 is shown in FIG.

【0010】前記Pb(B1,B2)O3 としては、例
えばPb(Zn1/3 Nb2/3 )O3、Pb(Mg1/3
2/3 )]O3 、Pb(Ni1/3 Nb2/3 )O3 、Pb
(Co1/3 Nb2/3 )O3 、Pb(A1/2 Nb1/2 )O
3 を挙げることができる。
The Pb (B1, B2) O 3 includes, for example, Pb (Zn 1/3 Nb 2/3 ) O 3 , Pb (Mg 1/3 N)
b 2/3 )] O 3 , Pb (Ni 1/3 Nb 2/3 ) O 3 , Pb
(Co 1/3 Nb 2/3 ) O 3 , Pb (A 1/2 Nb 1/2 ) O
3 can be mentioned.

【0011】前記組成式で表される圧電材料において、
x、yおよびzの値が前記範囲を逸脱すると圧電定数の
高い圧電体を得ることが困難になる。前記組成式で表さ
れる圧電材料において、Pb、Ba、Sr、Caのモル
数A[Pb、Ba、Sr、Ca]とそれ以外の元素のモ
ル数B[Mg、Zn、Ni、Cu、Mn、Co、Ta、
Nb、W]の比A/Bが0.95≦A/B≦0.99で
あることが好ましい。A/Bを前記範囲にすることによ
って、圧電振動の繰り返しによる圧電特性の劣化を抑制
することが可能になる。
In the piezoelectric material represented by the above composition formula,
If the values of x, y and z deviate from the above ranges, it becomes difficult to obtain a piezoelectric body having a high piezoelectric constant. In the piezoelectric material represented by the above composition formula, the mole number A of Pb, Ba, Sr, and Ca [Pb, Ba, Sr, Ca] and the mole number of other elements B [Mg, Zn, Ni, Cu, Mn] , Co, Ta,
Nb, W] is preferably 0.95 ≦ A / B ≦ 0.99. By setting A / B within the above range, it is possible to suppress the deterioration of the piezoelectric characteristics due to the repetition of the piezoelectric vibration.

【0012】前記圧電材料の厚さは、5〜200μmに
することが好ましい。前記圧電材料の厚さを5μm未満
にすると、十分に高い圧電定数を有する圧電体を得るこ
とが困難になる。一方、前記圧電材料の厚さが200μ
mを越えると膜組成が不均一になって特性がばらつく恐
れがある。一方、インク粒径に応じて画像精度が変わ
り、インク粒径は圧電体から発生される超音波の周波数
によって決まる。そのため、適当なインク粒径を得るた
めには圧電体から発生する超音波の周波数を適当な値に
設定する必要がある。圧電体から発生する超音波は圧電
体の厚さにより変化する。このような理由から適当なサ
イズインク滴を発生するのに必要な圧電体の厚さが決ま
り、圧電体の種類によって多少異なるものの、一般的に
圧電体厚さを10〜100μmの範囲内に設定すること
が望ましい。
It is preferable that the thickness of the piezoelectric material is 5 to 200 μm. When the thickness of the piezoelectric material is less than 5 μm, it becomes difficult to obtain a piezoelectric body having a sufficiently high piezoelectric constant. On the other hand, the thickness of the piezoelectric material is 200 μm.
If it exceeds m, the film composition may be non-uniform and the characteristics may vary. On the other hand, the image accuracy changes according to the ink particle size, and the ink particle size is determined by the frequency of the ultrasonic wave generated from the piezoelectric body. Therefore, in order to obtain an appropriate ink particle diameter, it is necessary to set the frequency of the ultrasonic wave generated from the piezoelectric body to an appropriate value. Ultrasonic waves generated from the piezoelectric body change depending on the thickness of the piezoelectric body. For these reasons, the thickness of the piezoelectric body required to generate ink droplets of an appropriate size is determined, and although the thickness slightly varies depending on the type of piezoelectric body, the thickness of the piezoelectric body is generally set within a range of 10 to 100 μm. It is desirable to do.

【0013】前記圧電材料は、例えばスパッタ法、CV
D法または塗布法により前記金属膜上に形成される。前
記圧電体から圧電素子を作製するには、前記金属に被覆
された圧電材料を所望の寸法に切り出し、前記金属膜の
面およびそれと反対側の面に電極をそれぞれ形成する方
法が採用される。前記電極としては、例えばAu電極、
Cr電極等を用いることができる。これら電極は、スパ
ッタ法、蒸着法、塗布法等により形成される。
The piezoelectric material may be formed by, for example, sputtering, CV
It is formed on the metal film by the D method or the coating method. In order to manufacture a piezoelectric element from the piezoelectric body, a method is employed in which a piezoelectric material coated with the metal is cut into desired dimensions, and electrodes are formed on the surface of the metal film and the surface on the opposite side. As the electrode, for example, an Au electrode,
A Cr electrode or the like can be used. These electrodes are formed by a sputtering method, a vapor deposition method, a coating method, or the like.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を詳細に説明
する。 (実施例1)まず、ガラス基板上にスパッタにより厚さ
0.2μmのAu電極を形成し、さらにこのAu電極上
に厚さ10μmのTi膜を形成した。つづいて、1規定
のPb(NO33 水溶液、1規定のZrOCl2 ・8
2 O水溶液、2.5規定のTiCl4 水溶液、1規定
のMg(NO32 ・6H2 O水溶液および1規定のN
bCl5 水溶液を用いてPb[Zr0.45Ti0.40(Mg
1/3 Nb2/30.15)O3 の組成になるように調合し、
この混合溶液を反応容器オートクレーブ中に前記Ti膜
が形成されたガラス基板と共に入れた。この反応容器を
150℃で72時間処理することによりTi膜上に圧電
材料である厚さ50μmのPb[Zr0.45Ti0.40(M
1/3 Nb2/30.15)O3 膜を形成した。ひきつづ
き、この圧電材料膜上にスパッタにより厚さ0.2μm
のAu電極を形成して圧電素子を作製した。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail. Example 1 First, an Au electrode having a thickness of 0.2 μm was formed on a glass substrate by sputtering, and a Ti film having a thickness of 10 μm was formed on the Au electrode. Subsequently, 1N Pb (NO 3) 3 solution, 1N ZrOCl 2 · 8
H 2 O solution, 2.5 TiCl 4 aqueous solution of defined, 1N Mg (NO 3) 2 · 6H 2 O solution and 1 N N
with Bcl 5 aqueous Pb [Zr 0.45 Ti 0.40 (Mg
1/3 Nb 2/3) 0.15) was prepared to have the composition of O 3,
This mixed solution was put into a reaction vessel autoclave together with the glass substrate on which the Ti film was formed. By treating this reaction container at 150 ° C. for 72 hours, a 50 μm thick Pb [Zr 0.45 Ti 0.40 (M
g 1/3 Nb 2/3 ) 0.15 ) O 3 film was formed. Subsequently, a thickness of 0.2 μm was formed on the piezoelectric material film by sputtering.
Was formed to produce a piezoelectric element.

【0015】(比較例1)Au電極を形成せず、ガラス
基板上に直接圧電体を形成した以外、実施例1と同様な
方法により圧電素子を作製した。
Comparative Example 1 A piezoelectric element was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a piezoelectric material was formed directly on a glass substrate without forming an Au electrode.

【0016】(比較例2)実施例1の圧電体と同一組成
となるように出発原料としてPbO、ZrO2 、TiO
2 、MgCO3 、Nb25 をペースト状にし、これを
ガラス基板上のスパッタにより形成された厚さ0.2μ
mのAu電極上に塗布し、1200℃、2時間加熱し
て、厚さ1mmの圧電体を形成することにより圧電素子
を作製した。
Comparative Example 2 PbO, ZrO 2 , and TiO were used as starting materials so as to have the same composition as the piezoelectric body of Example 1.
2 , MgCO 3 , Nb 2 O 5 is made into a paste, which is formed on a glass substrate by sputtering to a thickness of 0.2 μm.
A piezoelectric element was fabricated by applying the film on a Au electrode having a thickness of 1 m and heating at 1200 ° C. for 2 hours to form a piezoelectric body having a thickness of 1 mm.

【0017】得られた実施例1および比較例1、2の圧
電素子について、100℃で一対のAu電極間に1.5
kVの電圧を印加して分極した後、圧電定数(Kt)を
測定した。その結果、実施例1および比較例1、2の圧
電素子はKtがそれぞれ43%、35%、30%であっ
た。比較例1、2において圧電体を薄い膜状にした場合
には圧電特性が低下するという現象が生じるものの、本
発明のようにTiを介して圧電体を形成した場合には圧
電特性を低下させることなく、薄い膜状の圧電素子を得
ることができることがわかる。
Regarding the obtained piezoelectric elements of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, 1.5 ° C. was applied between a pair of Au electrodes at 100 ° C.
After applying a voltage of kV and polarizing, the piezoelectric constant (Kt) was measured. As a result, the piezoelectric elements of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 had Kt of 43%, 35% and 30%, respectively. In Comparative Examples 1 and 2, although a phenomenon occurs in which the piezoelectric properties are reduced when the piezoelectric body is formed into a thin film, the piezoelectric properties are reduced when the piezoelectric body is formed via Ti as in the present invention. It can be seen that a thin film-shaped piezoelectric element can be obtained without using the same.

【0018】(実施例2)まず、ガラス基板上にスパッ
タにより厚さ0.2μmのAu電極を形成し、さらにこ
のAu電極上に厚さ10μmのTi膜を形成した。つづ
いて、1規定のPb(NO33 水溶液、1規定のBa
Cl2 水溶液、1規定のZrOCl2 ・8H2 O水溶
液、2.5規定のTiCl4 水溶液、1規定のZnCl
2 水溶液および1規定のNbCl5 水溶液を用いて(P
0.95Ba0.05)[Zr0.50Ti0.40(Zn1/3 Nb
2/30.10]O3 の組成になるように調合し、この混合
溶液を反応容器オートクレーブ中に前記Ti膜が形成さ
れたガラス基板と共に入れた。この反応容器を150℃
で72時間処理することによりTi膜上に圧電材料であ
る厚さ50μmの(Pb0.95Ba0.05)[Zr0.50Ti
0.40(Zn1/3 Nb2/30.10]O3 膜を形成した。ひ
きつづき、この圧電材料膜上にスパッタにより厚さ0.
2μmのAu電極を形成して圧電素子を作製した。
Example 2 First, an Au electrode having a thickness of 0.2 μm was formed on a glass substrate by sputtering, and a Ti film having a thickness of 10 μm was formed on the Au electrode. Subsequently, 1N Pb (NO 3 ) 3 aqueous solution, 1N Ba
Cl 2 solution, 1N ZrOCl 2 · 8H 2 O aqueous solution, 2.5 TiCl 4 aqueous solution of defined, 1N ZnCl
Using 2 aqueous solution and 1N aqueous NbCl 5 solution (P
b 0.95 Ba 0.05 ) [Zr 0.50 Ti 0.40 (Zn 1/3 Nb
2/3 ) 0.10 ] O 3 was prepared and the mixed solution was placed in a reaction vessel autoclave together with the glass substrate on which the Ti film was formed. 150 ° C
For 72 hours on the Ti film, a (Pb 0.95 Ba 0.05 ) [Zr 0.50 Ti
0.40 (Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.10 ] O 3 film was formed. Subsequently, the thickness of the piezoelectric material film was reduced to 0.
A 2 μm Au electrode was formed to produce a piezoelectric element.

【0019】得られた実施例2の圧電素子について、1
00℃で一対のAu電極間に1.5kVの電圧を印加し
て分極した後、圧電定数(Kt)を測定した。その結
果、Ktが45%と高い圧電定数を示すことが確認され
た。
Regarding the obtained piezoelectric element of Example 2, 1
After a voltage of 1.5 kV was applied between the pair of Au electrodes at 00 ° C. for polarization, the piezoelectric constant (Kt) was measured. As a result, it was confirmed that Kt exhibited a high piezoelectric constant of 45%.

【0020】(実施例3)図2は、本実施例3で製造さ
れたインクジェットプリンタを示す斜視図である。
(Embodiment 3) FIG. 2 is a perspective view showing an ink jet printer manufactured in Embodiment 3 of the present invention.

【0021】まず、バッキング材であるガラス基板1上
にスパッタにより厚さ0.2μmのAu膜を形成した
後、選択エッチングにより前記Au膜をパターニングし
てAu個別電極2を形成した。このAu個別電極は1素
子の幅60μm、電極間隔25μmになるようにした。
つづいて、前記個別電極間をエポキシ樹脂からなる絶縁
材料で個別電極面と面一となるように埋め込んだ後、ス
パッタにより厚さ10μmのTi膜(図示せず)を形成
し、さらに実施例1と同様な方法により圧電材料である
厚さ50μmのPb[Zr0.45Ti0.40(Mg1/3 Nb
2/30.15)O3膜3を形成した。なお、前記Ti膜お
よび前記圧電材料膜とにより圧電体を構成した。前記ガ
ラス基板1は音速が6000m/sで、厚さを1.2μ
mとした。したがって、駆動周波数50MHzでは波長
が120μmなので、厚さは1/2は超の20倍とな
る。
First, an Au film having a thickness of 0.2 μm was formed on a glass substrate 1 as a backing material by sputtering, and then the Au film was patterned by selective etching to form an Au individual electrode 2. This Au individual electrode was made to have a width of one element of 60 μm and an electrode interval of 25 μm.
Subsequently, after filling the space between the individual electrodes with an insulating material made of epoxy resin so as to be flush with the individual electrode surface, a 10 μm-thick Ti film (not shown) is formed by sputtering. Pb [Zr 0.45 Ti 0.40 (Mg 1/3 Nb)
2/3 ) 0.15 ) O 3 film 3 was formed. Note that a piezoelectric body was constituted by the Ti film and the piezoelectric material film. The glass substrate 1 has a sound speed of 6000 m / s and a thickness of 1.2 μm.
m. Accordingly, at a driving frequency of 50 MHz, since the wavelength is 120 μm, the thickness is は, which is 20 times larger than the thickness.

【0022】次いで、前記圧電材料膜上にスパッタによ
りAl共通電極4を形成した。この時、副走査方向の電
極長さ、つまり口径を1.5mmとした。つづいて、ア
ルミナ粉末とエポキシ樹脂とを音速が3×1103m/
s近傍になるように混合比を調整し、この混合物を前記
共通電極4上に塗布し、硬化させて厚さ約45μm、密
度2.20×103kg/m3 、音速2.95×103
m/sの層を形成した。ひきつづき、この層の表面を研
磨し、焦点距離が3.5mmになるように深さ1/2波
長(約30μm)の溝を主走査方向に互いに平行になる
ように切り込んでフルネルレンズ5を形成した。さら
に、超音波放射面とインク6の液面との距離がほぼ3.
5mmになるように側壁7a、7bを形成し、かつ前記
ガラス基板1の非電極面に前記個別電極2と接続された
駆動回路8を取り付けてインクジェット記録装置を製造
した。
Next, an Al common electrode 4 was formed on the piezoelectric material film by sputtering. At this time, the electrode length in the sub-scanning direction, that is, the aperture was 1.5 mm. Then, the sound velocity of the alumina powder and the epoxy resin was 3 × 1103 m /
The mixture ratio is adjusted so as to be in the vicinity of s, the mixture is applied on the common electrode 4 and cured to a thickness of about 45 μm, a density of 2.20 × 103 kg / m 3 , and a sound speed of 2.95 × 103.
An m / s layer was formed. Subsequently, the surface of this layer was polished, and grooves having a half wavelength (approximately 30 μm) in depth were cut so as to have a focal length of 3.5 mm so as to be parallel to each other in the main scanning direction. Formed. Further, the distance between the ultrasonic radiation surface and the liquid surface of the ink 6 is approximately 3.
Side walls 7a and 7b were formed so as to be 5 mm, and a driving circuit 8 connected to the individual electrodes 2 was attached to the non-electrode surface of the glass substrate 1 to manufacture an ink jet recording apparatus.

【0023】(比較例3)圧電体として厚さ50μmの
Pb(Zr0.53Ti0.47)O3 膜を用いた以下意、実施
例3と同様なインクジェット記録装置を製造した。
Comparative Example 3 An ink jet recording apparatus similar to that of Example 3 was manufactured using a Pb (Zr 0.53 Ti 0.47 ) O 3 film having a thickness of 50 μm as a piezoelectric substance.

【0024】得られた実施例3および比較例3のインク
ジェット記録装置について、飛翔実験を行った。まず、
実施例3のインクジェット記録装置を用いて主走査方向
に直線を引いて100%インク滴が飛翔するする条件の
うち、駆動電圧が低く、かつバースト波数が少ない数値
を求めた。この条件で比較例3の記録装置の飛翔実験を
試みたところ、飛翔した割合は70%程度であった。こ
の結果より実施例3の記録装置は、比較例3の記録装置
に比べて飛翔効率が向上することがわかる。
Flying experiments were performed on the obtained ink jet recording apparatuses of Example 3 and Comparative Example 3. First,
Among the conditions under which a 100% ink droplet flies by drawing a straight line in the main scanning direction using the ink jet recording apparatus of Example 3, numerical values with a low drive voltage and a small burst wave number were obtained. When a flight experiment was performed on the recording apparatus of Comparative Example 3 under these conditions, the flying ratio was about 70%. From this result, it can be seen that the recording device of Example 3 has improved flying efficiency as compared with the recording device of Comparative Example 3.

【0025】また、比較例3の記録装置を用いてバース
ト波数を変えることにより100%インク滴が飛翔する
ようにした。これによりバースト波数は多くすることに
なり、繰り返し周期も長くする必要がある。比較例3お
よび実施例3の記録装置の記録スピードを比較したとこ
ろ、実施例3の方が比較例3の約65%の時間で同じ内
容を印刷することができ、記録スピードの高速化を図る
ことができた。
Further, 100% ink droplets were made to fly by changing the burst wave number using the recording apparatus of Comparative Example 3. As a result, the number of burst waves increases, and the repetition period also needs to be increased. Comparing the recording speeds of the recording apparatuses of Comparative Example 3 and Example 3, the same contents can be printed in Example 3 in about 65% of the time of Comparative Example 3, and the recording speed is increased. I was able to.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる圧
電体は組成式がx(Pb1-u M)ZrO3 −yPbTi
3 −zPb(B1,B2)O3 (ただし、B1はM
g、Zn、Ni、Cu、Mn、Coから選ばれる少なく
とも1種の元素、B2はTa、Nb、Wから選ばれる少
なくとも1種の元素、MはBa、Sr、Caから選ばれ
るアルカリ土類金属元素、x,y,zはそれぞれモル比
で0≦x≦0.60、0.05≦y≦0.90、0≦z
≦0.90、uはモル比で0≦u≦0.2を示す)にて
表される圧電材料をTまたはZrの金属膜上に直接形成
した構成を有し、膜状態で高い圧電定数を示すため、イ
ンクジェット記録装置の圧電素子等に有効に利用するこ
とできる等顕著な効果を奏する。
As described above, the piezoelectric material according to the present invention has a composition formula of x (Pb 1 -uM) ZrO 3 -yPbTi.
O 3 -zPb (B1, B2) O 3 (where B1 is M
g, at least one element selected from Zn, Ni, Cu, Mn, Co, B2 is at least one element selected from Ta, Nb, W, M is an alkaline earth metal selected from Ba, Sr, Ca The elements, x, y, and z, are each in molar ratio of 0 ≦ x ≦ 0.60, 0.05 ≦ y ≦ 0.90, 0 ≦ z
.Ltoreq.0.90, u represents a molar ratio of 0.ltoreq.u.ltoreq.0.2), and has a structure in which a piezoelectric material directly formed on a T or Zr metal film has a high piezoelectric constant in a film state. Therefore, a remarkable effect such as effective use for a piezoelectric element or the like of an ink jet recording apparatus is exhibited.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係わる圧電体のxPbZrO3 −yP
bTiO3 −zPb(B1,B2)O3 の組成範囲を示
すクラフ。
FIG. 1 shows xPbZrO 3 -yP of a piezoelectric material according to the present invention.
A craft showing the composition range of bTiO 3 -zPb (B1, B2) O 3 .

【図2】実施例3のインクジェット記録装置を示す斜視
図。
FIG. 2 is a perspective view illustrating an inkjet recording apparatus according to a third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ガラス基板(バッキング材)、 2…個別電極、 3…圧電材料層、、 4…共通電極 5…フルネルレンズ、 6…インク。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Glass substrate (backing material), 2 ... Individual electrode, 3 ... Piezoelectric material layer, 4 ... Common electrode 5 ... Fresnel lens, 6 ... Ink.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 41/22 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 41/22

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 組成式が x(Pb1-u M)ZrO3 −yPbTiO3 −zPb
(B1,B2)O3 (ただし、B1はMg、Zn、Ni、Cu、Mn、Co
から選ばれる少なくとも1種の元素、B2はTa、N
b、Wから選ばれる少なくとも1種の元素、MはBa、
Sr、Caから選ばれるアルカリ土類金属元素、x,
y,zはそれぞれモル比で0≦x≦0.60、0.05
≦y≦0.90、0≦z≦0.90、uはモル比で0≦
u≦0.2を示す)にて表される圧電材料をTiまたは
Zrの金属膜上に直接形成したことを特徴とする圧電
体。
1. The composition formula is x (Pb 1 -uM) ZrO 3 -yPbTiO 3 -zPb
(B1, B2) O 3 (where B1 is Mg, Zn, Ni, Cu, Mn, Co
At least one element selected from the group consisting of Ta, N
b, at least one element selected from W, M is Ba,
An alkaline earth metal element selected from Sr and Ca, x,
y and z are respectively 0 ≦ x ≦ 0.60 and 0.05 in molar ratio.
≦ y ≦ 0.90, 0 ≦ z ≦ 0.90, u is 0 ≦
a piezoelectric material represented by u ≦ 0.2) is formed directly on a metal film of Ti or Zr.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100434421B1 (en) * 2000-08-31 2004-06-04 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 Piezoelectric ceramic composition for surface acoustic wave device and surface acoustic wave device
KR100674470B1 (en) * 1998-08-14 2007-06-04 주식회사 에스세라 Piezoceramic Composition
JP2012076934A (en) * 2010-09-30 2012-04-19 Tdk Corp Piezoelectric ceramic, piezoelectric element, and piezoelectric device

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