JPH11191645A - 圧電／電歪膜型アクチュエータ - Google Patents
圧電／電歪膜型アクチュエータInfo
- Publication number
- JPH11191645A JPH11191645A JP9358308A JP35830897A JPH11191645A JP H11191645 A JPH11191645 A JP H11191645A JP 9358308 A JP9358308 A JP 9358308A JP 35830897 A JP35830897 A JP 35830897A JP H11191645 A JPH11191645 A JP H11191645A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- electrostrictive film
- electrostrictive
- thin substrate
- type actuator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/704—Piezoelectric or electrostrictive devices based on piezoelectric or electrostrictive films or coatings
- H10N30/706—Piezoelectric or electrostrictive devices based on piezoelectric or electrostrictive films or coatings characterised by the underlying bases, e.g. substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
- H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
- H10N30/2047—Membrane type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/14233—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
- B41J2002/14258—Multi layer thin film type piezoelectric element
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】低電圧駆動で電界誘起歪みの横効果による大き
な屈曲変位が得られるとともに、応答性に優れ、かつ薄
肉基板１の屈曲変位に悪影響を及ぼすことなく電極への
配線パターンを簡略化又は不要とすることができる圧電
／電歪膜型アクチュエータを提供する。 【解決手段】ペロブスカイト型の結晶構造を有する導電
性セラミックスからなる薄肉基板１上に、白金（Ｐｔ）
又はパラジウム（Ｐｄ）を４０重量％以上含有する中間
層２を介して圧電／電歪膜３を積層一体化し、さらに圧
電／電歪膜３上に電極膜４を積層一体化して圧電／電歪
膜型アクチュエータを構成する。
な屈曲変位が得られるとともに、応答性に優れ、かつ薄
肉基板１の屈曲変位に悪影響を及ぼすことなく電極への
配線パターンを簡略化又は不要とすることができる圧電
／電歪膜型アクチュエータを提供する。 【解決手段】ペロブスカイト型の結晶構造を有する導電
性セラミックスからなる薄肉基板１上に、白金（Ｐｔ）
又はパラジウム（Ｐｄ）を４０重量％以上含有する中間
層２を介して圧電／電歪膜３を積層一体化し、さらに圧
電／電歪膜３上に電極膜４を積層一体化して圧電／電歪
膜型アクチュエータを構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄肉基板を一方の
電極となし、該薄肉基板上に圧電／電歪膜と電極膜とを
順次積層一体化してなる圧電／電歪膜型アクチュエータ
に関するものであり、例えばインクジェット記録ヘッ
ド、マイクロホン、振動体、発振体、各種変位センサ
ー、ポンプ、スイッチなどに好適なものである。
電極となし、該薄肉基板上に圧電／電歪膜と電極膜とを
順次積層一体化してなる圧電／電歪膜型アクチュエータ
に関するものであり、例えばインクジェット記録ヘッ
ド、マイクロホン、振動体、発振体、各種変位センサ
ー、ポンプ、スイッチなどに好適なものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする問題点】近
年、精密加工分野や光学分野においては、サブミクロン
オーダーでの位置制御が求められており、この位置制御
に強誘電体等の圧電／電歪材料に電界を加えたときに起
こる逆圧電効果や電歪効果に基づく変位あるいはその逆
の現象を利用した圧電／電歪膜型アクチュエータが使用
されている。
年、精密加工分野や光学分野においては、サブミクロン
オーダーでの位置制御が求められており、この位置制御
に強誘電体等の圧電／電歪材料に電界を加えたときに起
こる逆圧電効果や電歪効果に基づく変位あるいはその逆
の現象を利用した圧電／電歪膜型アクチュエータが使用
されている。
【０００３】例えば、インクジェット記録ヘッドにおい
ては、ユニモルフ型やバイモルフ型等の圧電／電歪膜型
アクチュエータが使用されており、小型化、高密度化、
低電圧駆動、高速応答性等の性能向上が求められてい
る。
ては、ユニモルフ型やバイモルフ型等の圧電／電歪膜型
アクチュエータが使用されており、小型化、高密度化、
低電圧駆動、高速応答性等の性能向上が求められてい
る。
【０００４】図４に一般的な圧電／電歪膜型アクチュエ
ータの構造を示すように、このアクチュエータはユニモ
ルフ型と呼ばれるもので、絶縁性セラミックスからなる
薄肉基板２１上に、スクリーン印刷法などの膜形成手段
によって下側電極膜２２、圧電／電歪膜２３及び上側電
極膜２４をそれぞれ順次積層一体化したものであった。
ータの構造を示すように、このアクチュエータはユニモ
ルフ型と呼ばれるもので、絶縁性セラミックスからなる
薄肉基板２１上に、スクリーン印刷法などの膜形成手段
によって下側電極膜２２、圧電／電歪膜２３及び上側電
極膜２４をそれぞれ順次積層一体化したものであった。
【０００５】この薄肉基板２１上に積層によって下側電
極膜２２、圧電／電歪膜２３、上側電極膜２４からなる
圧電／電歪駆動部２５を形成したものは、電界誘起歪み
の横効果による大きな屈曲変位が得られるとともに、低
電圧駆動、高速応答性等を兼ね備えた圧電／電歪膜型ア
クチュエータとできるものの、下側電極膜２２及び上側
電極膜２４へそれぞれ通電するための配線パターン２
６，２７を薄肉基板２１上に形成しなければならず、例
えば、薄肉基板２１上に複数の圧電／電歪駆動部２５を
形成するような場合、各電極膜２２，２４への配線パタ
ーン２６，２７の引き出しが難しく複雑になるととも
に、薄肉基板２１の屈曲変位に悪影響を与える恐れがあ
った。
極膜２２、圧電／電歪膜２３、上側電極膜２４からなる
圧電／電歪駆動部２５を形成したものは、電界誘起歪み
の横効果による大きな屈曲変位が得られるとともに、低
電圧駆動、高速応答性等を兼ね備えた圧電／電歪膜型ア
クチュエータとできるものの、下側電極膜２２及び上側
電極膜２４へそれぞれ通電するための配線パターン２
６，２７を薄肉基板２１上に形成しなければならず、例
えば、薄肉基板２１上に複数の圧電／電歪駆動部２５を
形成するような場合、各電極膜２２，２４への配線パタ
ーン２６，２７の引き出しが難しく複雑になるととも
に、薄肉基板２１の屈曲変位に悪影響を与える恐れがあ
った。
【０００６】そこで、このような問題点を解消すべく、
薄肉基板を導電性セラミックスにより形成して一方の電
極となし、この薄肉基板上に直接圧電／電歪膜と他方の
電極膜とを順次積層一体化して圧電／電歪膜型アクチュ
エータを構成することが提案されている。この圧電／電
歪膜型アクチュエータによれば、薄肉基板を一方の電極
とするために配線パターンが不要になるといった利点を
有している。
薄肉基板を導電性セラミックスにより形成して一方の電
極となし、この薄肉基板上に直接圧電／電歪膜と他方の
電極膜とを順次積層一体化して圧電／電歪膜型アクチュ
エータを構成することが提案されている。この圧電／電
歪膜型アクチュエータによれば、薄肉基板を一方の電極
とするために配線パターンが不要になるといった利点を
有している。
【０００７】しかしながら、薄肉基板上に圧電／電歪膜
を直接積層する場合、熱処理を加える際に圧電／電歪膜
２３の緻密化が進まず所望の圧電／電歪特性が得られな
いといった問題点があった。
を直接積層する場合、熱処理を加える際に圧電／電歪膜
２３の緻密化が進まず所望の圧電／電歪特性が得られな
いといった問題点があった。
【０００８】即ち、熱処理を施すと、予め焼結された薄
肉基板は膨張する一方、基板上に敷設された圧電／電歪
膜は焼結により収縮する方向に進み、基板の膨張が圧電
／電歪膜の収縮を阻害するため、圧電／電歪膜の緻密化
が進まず、所望の圧電／電歪特性が得られなかった。
肉基板は膨張する一方、基板上に敷設された圧電／電歪
膜は焼結により収縮する方向に進み、基板の膨張が圧電
／電歪膜の収縮を阻害するため、圧電／電歪膜の緻密化
が進まず、所望の圧電／電歪特性が得られなかった。
【０００９】しかも、圧電／電歪膜の熱処理時には、薄
肉基板を構成する導電性セラミックスと圧電／電歪膜と
が反応して圧電／電歪特性が劣化するといった問題点も
あった。
肉基板を構成する導電性セラミックスと圧電／電歪膜と
が反応して圧電／電歪特性が劣化するといった問題点も
あった。
【００１０】また、薄肉基板を構成する導電性セラミッ
クスが、導電性付与材を含有したアルミナセラミックス
やジルコニアセラミックスでは、導電性付与材の添加量
を増やしすぎると強度が大幅に低下して振動板として使
用に耐えないため、比抵抗値を充分に下げることができ
ず、電極材として使用することが難しいといった問題点
もあった。
クスが、導電性付与材を含有したアルミナセラミックス
やジルコニアセラミックスでは、導電性付与材の添加量
を増やしすぎると強度が大幅に低下して振動板として使
用に耐えないため、比抵抗値を充分に下げることができ
ず、電極材として使用することが難しいといった問題点
もあった。
【００１１】
【問題点を解決するための手段】そこで、本発明はこの
薄肉基板に電極としての機能を持たせた圧電／電歪膜型
アクチュエータを得るために薄肉基板の材質について鋭
意実験を繰り返した結果、ペロブスカイト型の結晶構造
を有する導電性セラミックスであれば使用できることを
見出し、さらにこのペロブスカイト型の結晶構造を有す
る導電性セラミックスからなる薄肉基板を用いた圧電／
電歪膜型アクチュエータについて研究を重ねた結果、薄
肉基板と圧電／電歪膜との間に白金（Ｐｔ）又はパラジ
ウム（Ｐｄ）を含む中間層を介在させることで、低電圧
駆動でありながら大きな屈曲変位が得られるとともに、
高速応答性を有し、かつ電極への配線パターンを簡略化
又は不要とすることが可能な新規な圧電／電歪膜型アク
チュエータをなし得たものである。
薄肉基板に電極としての機能を持たせた圧電／電歪膜型
アクチュエータを得るために薄肉基板の材質について鋭
意実験を繰り返した結果、ペロブスカイト型の結晶構造
を有する導電性セラミックスであれば使用できることを
見出し、さらにこのペロブスカイト型の結晶構造を有す
る導電性セラミックスからなる薄肉基板を用いた圧電／
電歪膜型アクチュエータについて研究を重ねた結果、薄
肉基板と圧電／電歪膜との間に白金（Ｐｔ）又はパラジ
ウム（Ｐｄ）を含む中間層を介在させることで、低電圧
駆動でありながら大きな屈曲変位が得られるとともに、
高速応答性を有し、かつ電極への配線パターンを簡略化
又は不要とすることが可能な新規な圧電／電歪膜型アク
チュエータをなし得たものである。
【００１２】即ち、本発明は、ペロブスカイト型の結晶
構造を有する導電性セラミックスからなる薄肉基板上
に、白金（Ｐｔ）又はパラジウム（Ｐｄ）を４０重量％
以上含有する中間層を介して圧電／電歪膜を積層し、該
圧電／電歪膜上に電極膜を積層して圧電／電歪膜型アク
チュエータを構成したものである。
構造を有する導電性セラミックスからなる薄肉基板上
に、白金（Ｐｔ）又はパラジウム（Ｐｄ）を４０重量％
以上含有する中間層を介して圧電／電歪膜を積層し、該
圧電／電歪膜上に電極膜を積層して圧電／電歪膜型アク
チュエータを構成したものである。
【００１３】なお、上記圧電／電歪膜型アクチュエータ
を良好に屈曲変位させるためには、上記薄肉基板を構成
するペロブスカイト型の結晶構造を有する導電性セラミ
ックスの比抵抗値が１Ω・ｃｍ以下であるものが良く、
このような特性を有するものとしては、組成式が次式で
表される導電性セラミックスにより形成すれば良い。
を良好に屈曲変位させるためには、上記薄肉基板を構成
するペロブスカイト型の結晶構造を有する導電性セラミ
ックスの比抵抗値が１Ω・ｃｍ以下であるものが良く、
このような特性を有するものとしては、組成式が次式で
表される導電性セラミックスにより形成すれば良い。
【００１４】 （Ｌａ1-X-Y ＡX ＣａY+Z ）ｋ（Ｂm Ｃｒ1-m ）Ｏ3 Ａ：Ｓｒ又はＢａの１元素以上 Ｂ：Ｍｇ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの群
から選ばれる１元素以上 ０．０１≦ｘ＋ｙ≦０．７０ ０＜ｚ≦０．１ ０．９０≦ｋ≦１．０５ ０≦ｍ≦１．０ また、本発明は、薄肉基板と圧電／電歪膜との密着強度
を高めるとともに、所定の圧電／電歪特性を得るため
に、上記中間層を白金（Ｐｔ）又はパラジウム（Ｐｄ）
と、ジルコン酸チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、
ニッケルニオブ酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、チタン酸
鉛、チタン酸バリウムのうち少なくとも１種を含む複合
材料により形成したものである。
から選ばれる１元素以上 ０．０１≦ｘ＋ｙ≦０．７０ ０＜ｚ≦０．１ ０．９０≦ｋ≦１．０５ ０≦ｍ≦１．０ また、本発明は、薄肉基板と圧電／電歪膜との密着強度
を高めるとともに、所定の圧電／電歪特性を得るため
に、上記中間層を白金（Ｐｔ）又はパラジウム（Ｐｄ）
と、ジルコン酸チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、
ニッケルニオブ酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、チタン酸
鉛、チタン酸バリウムのうち少なくとも１種を含む複合
材料により形成したものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１は本発明の圧電／電歪膜型アクチュエー
タの一例を示す斜視図である。このアクチュエータはユ
ニモルフ型と呼ばれるもので、ペロブスカイト型の結晶
構造を有する導電性セラミックスからなる薄肉基板１の
一主面に、白金（Ｐｔ）又はパラジウム（Ｐｄ）を４０
重量％以上含有する導電性をもった中間層２を介して圧
電／電歪膜３を積層し、該圧電／電歪膜３上に電極膜４
を積層したもので、中間層２、圧電／電歪膜３、電極膜
４は熱処理によって薄肉基板１上に順次積層一体化して
ある。
説明する。図１は本発明の圧電／電歪膜型アクチュエー
タの一例を示す斜視図である。このアクチュエータはユ
ニモルフ型と呼ばれるもので、ペロブスカイト型の結晶
構造を有する導電性セラミックスからなる薄肉基板１の
一主面に、白金（Ｐｔ）又はパラジウム（Ｐｄ）を４０
重量％以上含有する導電性をもった中間層２を介して圧
電／電歪膜３を積層し、該圧電／電歪膜３上に電極膜４
を積層したもので、中間層２、圧電／電歪膜３、電極膜
４は熱処理によって薄肉基板１上に順次積層一体化して
ある。
【００１６】また、図２は本発明の圧電／電歪膜型アク
チュエータの他の例を示す斜視図であり、このアクチュ
エータはバイモルフ型と呼ばれるもので、ペロブスカイ
ト型の結晶構造を有する導電性セラミックスからなる薄
肉基板１の上下面に、白金（Ｐｔ）又はパラジウム（Ｐ
ｄ）を４０重量％以上含有する導電性をもった中間層２
を介して圧電／電歪膜３をそれぞれ積層し、さらに各圧
電／電歪膜３上に電極膜４をそれぞれ積層したもので、
中間層２、圧電／電歪膜３、電極膜４は熱処理によって
薄肉基板１の上下面に順次積層一体化してある。
チュエータの他の例を示す斜視図であり、このアクチュ
エータはバイモルフ型と呼ばれるもので、ペロブスカイ
ト型の結晶構造を有する導電性セラミックスからなる薄
肉基板１の上下面に、白金（Ｐｔ）又はパラジウム（Ｐ
ｄ）を４０重量％以上含有する導電性をもった中間層２
を介して圧電／電歪膜３をそれぞれ積層し、さらに各圧
電／電歪膜３上に電極膜４をそれぞれ積層したもので、
中間層２、圧電／電歪膜３、電極膜４は熱処理によって
薄肉基板１の上下面に順次積層一体化してある。
【００１７】これら図１及び図２に示す圧電／電歪膜型
アクチュエータは、薄肉基板１上に圧電／電歪膜３、電
極膜４を積層によって一体的に形成してあることから、
低電圧駆動でありながら電界誘起歪みの横効果による大
きな屈曲変位が得られるとともに、応答速度を高めるこ
とができ、かつ高集積化が可能である。しかも、薄肉基
板１に電極としての機能を持たせてあることから、配線
パターンが不要であり、圧電／電歪膜型アクチュエータ
の設計を容易に行うとができる。なお、図１及び図２に
示す圧電／電歪膜型アクチュエータにおいて、１５は薄
肉基板１の電極取出部であり、また、電極膜４への通電
は直接電極膜４へリードを接触させることで通電するよ
うになっている。
アクチュエータは、薄肉基板１上に圧電／電歪膜３、電
極膜４を積層によって一体的に形成してあることから、
低電圧駆動でありながら電界誘起歪みの横効果による大
きな屈曲変位が得られるとともに、応答速度を高めるこ
とができ、かつ高集積化が可能である。しかも、薄肉基
板１に電極としての機能を持たせてあることから、配線
パターンが不要であり、圧電／電歪膜型アクチュエータ
の設計を容易に行うとができる。なお、図１及び図２に
示す圧電／電歪膜型アクチュエータにおいて、１５は薄
肉基板１の電極取出部であり、また、電極膜４への通電
は直接電極膜４へリードを接触させることで通電するよ
うになっている。
【００１８】次に、図３に図１の圧電／電歪膜型アクチ
ュエータをインクジェット記録ヘッド１０に用いた例を
示す。このインクジェット記録ヘッド１０は、基体１１
の隔壁１２によって仕切られた多数の凹溝１３を、ペロ
ブスカイト型の結晶構造を有する導電性セラミックスか
らなる薄肉基板１で覆うことによりインク室１４を構成
し、各インク室１４に対応した薄肉基板１上に中間層
２、圧電／電歪膜３、電極膜４を順次積層一体化して圧
電／電歪膜型アクチュエータを構成したものであり、こ
の構造によれば、薄肉基板１上に直接、中間層２、圧電
／電歪膜３、電極膜４を順次積層するようにしてあるこ
とから、容易に圧電／電歪膜型アクチュエータを高密度
に配置することができるとともに、薄肉基板１の後方に
電極取出部１５を設けるだけで配線パターンが不要であ
るため、駆動部を非常に簡単な構造とすることができ
る。
ュエータをインクジェット記録ヘッド１０に用いた例を
示す。このインクジェット記録ヘッド１０は、基体１１
の隔壁１２によって仕切られた多数の凹溝１３を、ペロ
ブスカイト型の結晶構造を有する導電性セラミックスか
らなる薄肉基板１で覆うことによりインク室１４を構成
し、各インク室１４に対応した薄肉基板１上に中間層
２、圧電／電歪膜３、電極膜４を順次積層一体化して圧
電／電歪膜型アクチュエータを構成したものであり、こ
の構造によれば、薄肉基板１上に直接、中間層２、圧電
／電歪膜３、電極膜４を順次積層するようにしてあるこ
とから、容易に圧電／電歪膜型アクチュエータを高密度
に配置することができるとともに、薄肉基板１の後方に
電極取出部１５を設けるだけで配線パターンが不要であ
るため、駆動部を非常に簡単な構造とすることができ
る。
【００１９】その為、薄肉基板１と電極膜４との間に通
電すれば、低電圧駆動で圧電／電歪膜型アクチュエータ
を大きく屈曲変位させることができ、インク室１４内の
圧力を直ちに高め、ノズル孔（不図示）よりインクを吐
出することができるため、高速印字が可能なインクジェ
ット記録ヘッド１０とすることができる。
電すれば、低電圧駆動で圧電／電歪膜型アクチュエータ
を大きく屈曲変位させることができ、インク室１４内の
圧力を直ちに高め、ノズル孔（不図示）よりインクを吐
出することができるため、高速印字が可能なインクジェ
ット記録ヘッド１０とすることができる。
【００２０】ところで、図１及び図２の圧電／電歪膜型
アクチュエータにおいて、薄肉基板１には振動板として
の役割と電極材としての役割があるため、室温（２５
℃）下での比抵抗値が１Ω・ｃｍ以下でかつ６００℃以
上の大気雰囲気下で熱処理されたあとでも１Ω・ｃｍ以
下の比抵抗値を有する導電性セラミックスにより形成す
る必要がある。
アクチュエータにおいて、薄肉基板１には振動板として
の役割と電極材としての役割があるため、室温（２５
℃）下での比抵抗値が１Ω・ｃｍ以下でかつ６００℃以
上の大気雰囲気下で熱処理されたあとでも１Ω・ｃｍ以
下の比抵抗値を有する導電性セラミックスにより形成す
る必要がある。
【００２１】これは、薄肉基板１の比抵抗値が１Ω・ｃ
ｍより大きくなると、駆動時に圧電／電歪膜３の圧電／
電歪特性に悪影響を与えるからであり、また、この薄肉
基板１上に中間層２、圧電／電歪膜３、電極膜４を形成
する場合、６００℃以上の大気雰囲気下で熱処理を加え
るのであるが、６００℃以上の大気雰囲気下で放置され
たあとでの比抵抗値が１Ω・ｃｍより高くなると前述し
たように、圧電／電歪特性に悪影響を与える恐れがある
からである。なお、好ましくは室温（２５℃）下での比
抵抗値が１０-1Ω・ｃｍ以下、さらに好ましくは１０-3
Ω・ｃｍ以下のものが良い。
ｍより大きくなると、駆動時に圧電／電歪膜３の圧電／
電歪特性に悪影響を与えるからであり、また、この薄肉
基板１上に中間層２、圧電／電歪膜３、電極膜４を形成
する場合、６００℃以上の大気雰囲気下で熱処理を加え
るのであるが、６００℃以上の大気雰囲気下で放置され
たあとでの比抵抗値が１Ω・ｃｍより高くなると前述し
たように、圧電／電歪特性に悪影響を与える恐れがある
からである。なお、好ましくは室温（２５℃）下での比
抵抗値が１０-1Ω・ｃｍ以下、さらに好ましくは１０-3
Ω・ｃｍ以下のものが良い。
【００２２】このような特性を満足する導電性セラミッ
クスとしては、ペロブスカイト型の結晶構造を有する導
電性セラミックスが良く、具体的には、次の組成式で表
されるものを用いることができる。
クスとしては、ペロブスカイト型の結晶構造を有する導
電性セラミックスが良く、具体的には、次の組成式で表
されるものを用いることができる。
【００２３】 （Ｌａ1-X-Y ＡX ＣａY+Z ）ｋ（Ｂm Ｃｒ1-m ）Ｏ3 Ａ：Ｓｒ又はＢａの１元素以上 Ｂ：Ｍｇ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの群
から選ばれる１元素以上 ０．０１≦ｘ＋ｙ≦０．７０ ０＜ｚ≦０．１ ０．９０≦ｋ≦１．０５ ０≦ｍ≦１．０ また、電界誘起歪みを発生する圧電／電歪膜３を構成す
る材質としては、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ系）を
主成分とする材料、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ
系）を主成分とする材料、ニッケルニオブ酸鉛を主成分
とする材料、アンチモンスズ酸鉛を主成分とする材料、
チタン酸鉛を主成分とする材料、チタン酸バリウムを主
成分とする材料、さらにはこれら主成分の複合材料等を
用いることができ、好ましくはマグネシウムニオブ酸鉛
とジルコン酸鉛とチタン酸鉛を主成分とする材料若しく
はニッケルニオブ酸鉛とマグネシウムニオブ酸鉛とジル
コン酸鉛とチタン酸鉛を主成分とする材料により形成す
ることが好ましい。
から選ばれる１元素以上 ０．０１≦ｘ＋ｙ≦０．７０ ０＜ｚ≦０．１ ０．９０≦ｋ≦１．０５ ０≦ｍ≦１．０ また、電界誘起歪みを発生する圧電／電歪膜３を構成す
る材質としては、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ系）を
主成分とする材料、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ
系）を主成分とする材料、ニッケルニオブ酸鉛を主成分
とする材料、アンチモンスズ酸鉛を主成分とする材料、
チタン酸鉛を主成分とする材料、チタン酸バリウムを主
成分とする材料、さらにはこれら主成分の複合材料等を
用いることができ、好ましくはマグネシウムニオブ酸鉛
とジルコン酸鉛とチタン酸鉛を主成分とする材料若しく
はニッケルニオブ酸鉛とマグネシウムニオブ酸鉛とジル
コン酸鉛とチタン酸鉛を主成分とする材料により形成す
ることが好ましい。
【００２４】さらに、圧電／電歪膜３上に形成する電極
膜４の材質としては、白金、金、パラジウム、ロジウム
等の高融点金属や、銀−白金、銀−パラジウム、白金−
パラジウム等の合金を主成分とする電極材料が好適であ
る。
膜４の材質としては、白金、金、パラジウム、ロジウム
等の高融点金属や、銀−白金、銀−パラジウム、白金−
パラジウム等の合金を主成分とする電極材料が好適であ
る。
【００２５】そして、上記圧電／電歪膜３と薄肉基板１
とを接合する中間層２としては、白金（Ｐｔ）又はパラ
ジウム（Ｐｄ）を含む中間層２を用いることが重要であ
る。
とを接合する中間層２としては、白金（Ｐｔ）又はパラ
ジウム（Ｐｄ）を含む中間層２を用いることが重要であ
る。
【００２６】これら白金（Ｐｔ）又はパラジウム（Ｐ
ｄ）は、圧電／電歪膜３の熱処理時における薄肉基板１
との反応を抑制する効果があるため、圧電／電歪特性を
劣化させることがないからである。ただし、白金（Ｐ
ｔ）又はパラジウム（Ｐｄ）の含有量が４０重量％より
少なくなると、薄肉基板１と圧電／電歪膜３の反応抑制
効果が低下するため、白金（Ｐｔ）又はパラジウム（Ｐ
ｄ）は４０重量％以上含有させることが必要である。ま
た、この中間層２には白金（Ｐｔ）又はパラジウム（Ｐ
ｄ）以外に、圧電／電歪膜３の材質であるジルコン酸チ
タン酸鉛（ＰＺＴ）、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭ
Ｎ）、ニッケルニオブ酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、チタ
ン酸鉛、チタン酸バリウムのうち少なくとも１種以上を
含有させた複合材料としても良い。このような圧電／電
歪膜３の材質を含有させることで、圧電／電歪膜３との
熱膨張差をなくし、接合強度を高めることができる。
ｄ）は、圧電／電歪膜３の熱処理時における薄肉基板１
との反応を抑制する効果があるため、圧電／電歪特性を
劣化させることがないからである。ただし、白金（Ｐ
ｔ）又はパラジウム（Ｐｄ）の含有量が４０重量％より
少なくなると、薄肉基板１と圧電／電歪膜３の反応抑制
効果が低下するため、白金（Ｐｔ）又はパラジウム（Ｐ
ｄ）は４０重量％以上含有させることが必要である。ま
た、この中間層２には白金（Ｐｔ）又はパラジウム（Ｐ
ｄ）以外に、圧電／電歪膜３の材質であるジルコン酸チ
タン酸鉛（ＰＺＴ）、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭ
Ｎ）、ニッケルニオブ酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、チタ
ン酸鉛、チタン酸バリウムのうち少なくとも１種以上を
含有させた複合材料としても良い。このような圧電／電
歪膜３の材質を含有させることで、圧電／電歪膜３との
熱膨張差をなくし、接合強度を高めることができる。
【００２７】また、薄肉基板１を圧電／電歪膜３によっ
て設計通り屈曲変位させるには、中間層２の厚み幅を１
〜５μｍ、好ましくは３〜４μｍとすることが良い。こ
れは、中間層２の厚み幅が５μｍより厚くなると、圧電
／電歪膜３の変位が中間層２で吸収されるために薄肉基
板１を設計通り屈曲変位させることができないからであ
り、逆に、１μｍ未満では均一な厚み幅を持った中間層
２の形成が難しく、ピンホール等がある場合、圧電／電
歪膜３の熱処理時に薄肉基板１と反応し、圧電／電歪膜
３の圧電／電歪特性が劣化してしまうからである。
て設計通り屈曲変位させるには、中間層２の厚み幅を１
〜５μｍ、好ましくは３〜４μｍとすることが良い。こ
れは、中間層２の厚み幅が５μｍより厚くなると、圧電
／電歪膜３の変位が中間層２で吸収されるために薄肉基
板１を設計通り屈曲変位させることができないからであ
り、逆に、１μｍ未満では均一な厚み幅を持った中間層
２の形成が難しく、ピンホール等がある場合、圧電／電
歪膜３の熱処理時に薄肉基板１と反応し、圧電／電歪膜
３の圧電／電歪特性が劣化してしまうからである。
【００２８】なお、上記中間層２中における白金（Ｐ
ｔ）やパラジウム（Ｐｄ）の含有量を測定するには、蛍
光Ｘ線分析や電子分光分析を用いれば良い。
ｔ）やパラジウム（Ｐｄ）の含有量を測定するには、蛍
光Ｘ線分析や電子分光分析を用いれば良い。
【００２９】一方、図１又は図２に示す圧電／電歪膜型
アクチュエータを製作するには、予め焼結したぺロブス
カイト型の結晶構造を有する導電性セラミックスの薄肉
基板１を用意し、この基板１の一主面又は上下面に、中
間層２を構成する材料（Ｐｔ又はＰｄ）を含むペースト
やスラリーをスクリーン印刷法やディピッング法、ある
いは塗布など周知の膜形成手段により敷設し、５００〜
１４００℃の温度で熱処理を施すことにより白金（Ｐ
ｔ）又はパラジウム（Ｐｄ）を含む中間層２を積層一体
化したあと、この中間層２の上面に圧電／電歪膜３を構
成する材料（ＰＺＴ、ＰＭＮなど）を含むペーストやス
ラリーをスクリーン印刷法やディピッング法、あるいは
塗布など周知の膜形成手段により敷設し、８００〜１３
００℃の温度で熱処理を施すことにより圧電／電歪膜３
を積層一体化する。さらに圧電／電歪膜３の上面に電極
膜４を構成する材料を含むペーストやスラリーをスクリ
ーン印刷法やディピッング法、あるいは塗布など周知の
膜形成手段により敷設したあと、５００〜１３００℃の
温度で熱処理を施すことにより電極膜４を積層一体化す
れば良い。
アクチュエータを製作するには、予め焼結したぺロブス
カイト型の結晶構造を有する導電性セラミックスの薄肉
基板１を用意し、この基板１の一主面又は上下面に、中
間層２を構成する材料（Ｐｔ又はＰｄ）を含むペースト
やスラリーをスクリーン印刷法やディピッング法、ある
いは塗布など周知の膜形成手段により敷設し、５００〜
１４００℃の温度で熱処理を施すことにより白金（Ｐ
ｔ）又はパラジウム（Ｐｄ）を含む中間層２を積層一体
化したあと、この中間層２の上面に圧電／電歪膜３を構
成する材料（ＰＺＴ、ＰＭＮなど）を含むペーストやス
ラリーをスクリーン印刷法やディピッング法、あるいは
塗布など周知の膜形成手段により敷設し、８００〜１３
００℃の温度で熱処理を施すことにより圧電／電歪膜３
を積層一体化する。さらに圧電／電歪膜３の上面に電極
膜４を構成する材料を含むペーストやスラリーをスクリ
ーン印刷法やディピッング法、あるいは塗布など周知の
膜形成手段により敷設したあと、５００〜１３００℃の
温度で熱処理を施すことにより電極膜４を積層一体化す
れば良い。
【００３０】
【実施例】以下、図１に示す圧電／電歪膜型アクチュエ
ータの具体的実施例について説明する。 （実施例１）純度９９．５％以上、平均粒径が１〜２μ
ｍ程度のＬａ0.2 Ｃａ0.8 ＭｎＯ3の粉末に対し、アク
リル酸エステル共重合体水性エマルジョンを主成分とす
るバインダーを添加し、ボールミルにて２０時間混練す
ることにより泥漿を作製したあと、テープ成形法にてグ
リーンシートを製作し、１２００〜１４００℃の温度で
１〜５時間程度焼成することにより、組成式がＬａ0.2
Ｃａ0.8 ＭｎＯ3 で表される導電性セラミックスにより
厚さ約０．２ｍｍの薄肉基板１を製作した。また、この
薄肉基板１の室温下における比抵抗値を測定したところ
２．３×１０-3Ω・ｃｍであった。
ータの具体的実施例について説明する。 （実施例１）純度９９．５％以上、平均粒径が１〜２μ
ｍ程度のＬａ0.2 Ｃａ0.8 ＭｎＯ3の粉末に対し、アク
リル酸エステル共重合体水性エマルジョンを主成分とす
るバインダーを添加し、ボールミルにて２０時間混練す
ることにより泥漿を作製したあと、テープ成形法にてグ
リーンシートを製作し、１２００〜１４００℃の温度で
１〜５時間程度焼成することにより、組成式がＬａ0.2
Ｃａ0.8 ＭｎＯ3 で表される導電性セラミックスにより
厚さ約０．２ｍｍの薄肉基板１を製作した。また、この
薄肉基板１の室温下における比抵抗値を測定したところ
２．３×１０-3Ω・ｃｍであった。
【００３１】次に、この薄肉基板１の一主面に、平均粒
径が約１μｍのＰｔを６９重量％含有し、残分が有機物
バインダ−からなるＰｔペーストをスクリーン印刷法に
て敷設したあと、１２００℃の温度で２時間熱処理を加
えることにより、厚さ約３μｍの中間層２を積層一体化
し、次いでこの中間層２の上面に、平均粒径が約１μｍ
のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を約７０重量％含有
し、残分が有機物バインダーからなるＰＺＴペーストを
スクリーン印刷法にて敷設したあと、１２５０℃の温度
で２時間熱処理を加えることにより、厚さ約１４μｍの
圧電／電歪膜３を積層一体化し、さらにこの圧電／電歪
膜３上に、有機金ペーストをスクリーン印刷法にて敷設
したあと、８５０℃の温度で１５分間熱処理を加えるこ
とにより、厚さ約０．８μｍの電極膜４を積層一体化し
て図１に示す圧電／電歪膜型アクチュエータを製作し
た。
径が約１μｍのＰｔを６９重量％含有し、残分が有機物
バインダ−からなるＰｔペーストをスクリーン印刷法に
て敷設したあと、１２００℃の温度で２時間熱処理を加
えることにより、厚さ約３μｍの中間層２を積層一体化
し、次いでこの中間層２の上面に、平均粒径が約１μｍ
のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を約７０重量％含有
し、残分が有機物バインダーからなるＰＺＴペーストを
スクリーン印刷法にて敷設したあと、１２５０℃の温度
で２時間熱処理を加えることにより、厚さ約１４μｍの
圧電／電歪膜３を積層一体化し、さらにこの圧電／電歪
膜３上に、有機金ペーストをスクリーン印刷法にて敷設
したあと、８５０℃の温度で１５分間熱処理を加えるこ
とにより、厚さ約０．８μｍの電極膜４を積層一体化し
て図１に示す圧電／電歪膜型アクチュエータを製作し
た。
【００３２】そこで、このアクチュエータを構成する圧
電／電歪膜３の比誘電率を測定するとともに、圧電／電
歪膜３の焼結具合いと薄肉基板１との反応性を基準試料
と比較したところ、表１に見られるようにＰＺＴ結晶の
成長状態が基準試料と同等であることから圧電／電歪膜
３の焼結が十分であることが確認でき、また、圧電／電
歪膜３中に薄肉基板１の構成元素である、Ｌａ，Ｃａ，
Ｍｎ等が検出されていないことから、中間層２により薄
肉基板１と圧電／電歪膜３との反応を防げたことが確認
できた。その為、圧電／電歪膜３の特性の一つである比
誘電率も、比較試料とほぼ同等レベルにあり、圧電／電
歪特性の劣化がないことが確認された。
電／電歪膜３の比誘電率を測定するとともに、圧電／電
歪膜３の焼結具合いと薄肉基板１との反応性を基準試料
と比較したところ、表１に見られるようにＰＺＴ結晶の
成長状態が基準試料と同等であることから圧電／電歪膜
３の焼結が十分であることが確認でき、また、圧電／電
歪膜３中に薄肉基板１の構成元素である、Ｌａ，Ｃａ，
Ｍｎ等が検出されていないことから、中間層２により薄
肉基板１と圧電／電歪膜３との反応を防げたことが確認
できた。その為、圧電／電歪膜３の特性の一つである比
誘電率も、比較試料とほぼ同等レベルにあり、圧電／電
歪特性の劣化がないことが確認された。
【００３３】
【表１】
【００３４】なお、基準試料とは、圧電／電歪膜３と同
一の組成からなるセラミック円板の上下面に厚さ０．８
μｍの金電極をそれぞれ形成したもので、この基準試料
と圧電／電歪膜型アクチュエータの圧電／電歪膜３の結
晶状態を電子顕微鏡にて、組成をＥＰＭＡにてそれぞれ
観察するとともに、比誘電率はインピーダンスアナライ
ザーによって測定したコンデンサー容量から算出した。
一の組成からなるセラミック円板の上下面に厚さ０．８
μｍの金電極をそれぞれ形成したもので、この基準試料
と圧電／電歪膜型アクチュエータの圧電／電歪膜３の結
晶状態を電子顕微鏡にて、組成をＥＰＭＡにてそれぞれ
観察するとともに、比誘電率はインピーダンスアナライ
ザーによって測定したコンデンサー容量から算出した。
【００３５】また、本発明範囲外のものとして圧電／電
歪膜３を薄肉基板１上へ直接積層する以外は同一組成、
同一条件で製作した圧電／電歪膜型アクチュエータを用
意し、基準試料との比較を行ったところ、表１に見られ
るように圧電／電歪膜３を構成するＰＺＴ結晶の粒子径
が基準試料より小さいために焼結が不十分であった。
歪膜３を薄肉基板１上へ直接積層する以外は同一組成、
同一条件で製作した圧電／電歪膜型アクチュエータを用
意し、基準試料との比較を行ったところ、表１に見られ
るように圧電／電歪膜３を構成するＰＺＴ結晶の粒子径
が基準試料より小さいために焼結が不十分であった。
【００３６】また、ＥＰＭＡにおいては圧電／電歪膜３
中に薄肉基板１を構成する元素（Ｃａ，Ｍｎ）が見ら
れ、薄肉基板１と反応していることも判った。その為、
比誘電率が８７０と基準試料と比較して大幅に低下して
おり、明らかに圧電／電歪特性の劣化が見られた。
中に薄肉基板１を構成する元素（Ｃａ，Ｍｎ）が見ら
れ、薄肉基板１と反応していることも判った。その為、
比誘電率が８７０と基準試料と比較して大幅に低下して
おり、明らかに圧電／電歪特性の劣化が見られた。
【００３７】この結果、薄肉基板１と圧電／電歪膜３と
の間にＰｔを含む中間層２を介在させることで、薄肉基
板１との反応を抑え、圧電／電歪膜３を十分に焼結させ
ることができるため、所定の圧電／電歪特性を有する圧
電／電歪膜型アクチュエータを得られることが判る。な
お、薄肉基板１の材質を表２に示すペロブスカイロ型の
結晶構造を有する導電性セラミックスに代えても同様の
結果が得られた。
の間にＰｔを含む中間層２を介在させることで、薄肉基
板１との反応を抑え、圧電／電歪膜３を十分に焼結させ
ることができるため、所定の圧電／電歪特性を有する圧
電／電歪膜型アクチュエータを得られることが判る。な
お、薄肉基板１の材質を表２に示すペロブスカイロ型の
結晶構造を有する導電性セラミックスに代えても同様の
結果が得られた。
【００３８】
【表２】
【００３９】次に、圧電／電歪膜３を白金（Ｐｔ）とチ
タン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の複合材料とする以外は
実施例１と同様の条件にて図１の圧電／電歪膜型アクチ
ュエータを製作し、上記圧電／電歪膜３を構成する白金
（Ｐｔ）とチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の含有量を
それぞれ変化させた時の特性評価を同様に行った。
タン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の複合材料とする以外は
実施例１と同様の条件にて図１の圧電／電歪膜型アクチ
ュエータを製作し、上記圧電／電歪膜３を構成する白金
（Ｐｔ）とチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の含有量を
それぞれ変化させた時の特性評価を同様に行った。
【００４０】圧電／電歪膜３を構成する白金（Ｐｔ）と
チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の含有量及び結果はそ
れぞれ表３に示す通りである。
チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の含有量及び結果はそ
れぞれ表３に示す通りである。
【００４１】
【表３】
【００４２】この結果、まず、白金（Ｐｔ）の含有量が
少なくなるにつれて圧電／電歪膜３の比誘電率と表面抵
抗値が低下することが判る。そして、試料Ｎｏ．４に見
られるように、白金（Ｐｔ）の含有量が４１重量％では
圧電／電歪膜３の焼結は充分であるものの、圧電／電歪
膜３中に薄肉基板１を構成する元素（Ｃａ，Ｍｎ）が見
られ、薄肉基板１との若干の反応が発生していた。
少なくなるにつれて圧電／電歪膜３の比誘電率と表面抵
抗値が低下することが判る。そして、試料Ｎｏ．４に見
られるように、白金（Ｐｔ）の含有量が４１重量％では
圧電／電歪膜３の焼結は充分であるものの、圧電／電歪
膜３中に薄肉基板１を構成する元素（Ｃａ，Ｍｎ）が見
られ、薄肉基板１との若干の反応が発生していた。
【００４３】このことから、圧電／電歪特性の劣化を抑
えるために中間層２を構成する白金（Ｐｔ）の含有量を
４０重量％以上としなければならないことが判る。
えるために中間層２を構成する白金（Ｐｔ）の含有量を
４０重量％以上としなければならないことが判る。
【００４４】（実施例２）純度９９．５％以上、平均粒
径が１〜２μｍ程度のＬａ0.2 Ｃａ0.8 ＭｎＯ3の粉末
に対し、アクリル酸エステル共重合体水性エマルジョン
を主成分とするバインダーを添加し、ボールミルにて２
０時間混練することにより泥漿を作製したあと、テープ
成形法にてグリーンシートを形成し、１２００〜１４０
０℃の温度で１〜５時間程度焼成することにより、組成
式がＬａ0.2 Ｃａ0.8 ＭｎＯ3 で表される導電性セラミ
ックスにより厚さ約０．２ｍｍの薄肉基板１を製作し
た。また、この薄肉基板１の室温下における比抵抗値を
測定したところ２．３×１０-3Ω・ｃｍであった。
径が１〜２μｍ程度のＬａ0.2 Ｃａ0.8 ＭｎＯ3の粉末
に対し、アクリル酸エステル共重合体水性エマルジョン
を主成分とするバインダーを添加し、ボールミルにて２
０時間混練することにより泥漿を作製したあと、テープ
成形法にてグリーンシートを形成し、１２００〜１４０
０℃の温度で１〜５時間程度焼成することにより、組成
式がＬａ0.2 Ｃａ0.8 ＭｎＯ3 で表される導電性セラミ
ックスにより厚さ約０．２ｍｍの薄肉基板１を製作し
た。また、この薄肉基板１の室温下における比抵抗値を
測定したところ２．３×１０-3Ω・ｃｍであった。
【００４５】次に、この薄肉基板１の一主面に、平均粒
径が約０．７μｍのＰｄを６０重量％含有し、残分が有
機物バインダ−からなるＰｄペーストをスクリーン印刷
法にて敷設したあと、１２００℃の温度で２時間熱処理
を加えることにより、厚さ約３μｍの中間層２を積層一
体化し、次いでこの中間層２の上面に、平均粒径が約１
μｍのチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を約７０重量％
含有し、残分が有機物バインダーからなるＰＺＴペース
トをスクリーン印刷法にて敷設したあと、１２５０℃の
温度で２時間熱処理を加えることにより、厚さ約１４μ
ｍの圧電／電歪膜３を積層一体化し、さらにこの圧電／
電歪膜３上に、有機金ペーストをスクリーン印刷法にて
敷設したあと、８５０℃の温度で１５分間熱処理を加え
ることにより、厚さ約０．８μｍの電極膜４を積層一体
化することにより図１に示す圧電／電歪膜型アクチュエ
ータを製作した。
径が約０．７μｍのＰｄを６０重量％含有し、残分が有
機物バインダ−からなるＰｄペーストをスクリーン印刷
法にて敷設したあと、１２００℃の温度で２時間熱処理
を加えることにより、厚さ約３μｍの中間層２を積層一
体化し、次いでこの中間層２の上面に、平均粒径が約１
μｍのチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を約７０重量％
含有し、残分が有機物バインダーからなるＰＺＴペース
トをスクリーン印刷法にて敷設したあと、１２５０℃の
温度で２時間熱処理を加えることにより、厚さ約１４μ
ｍの圧電／電歪膜３を積層一体化し、さらにこの圧電／
電歪膜３上に、有機金ペーストをスクリーン印刷法にて
敷設したあと、８５０℃の温度で１５分間熱処理を加え
ることにより、厚さ約０．８μｍの電極膜４を積層一体
化することにより図１に示す圧電／電歪膜型アクチュエ
ータを製作した。
【００４６】そして、この圧電／電歪膜型アクチュエー
タの比誘電率、圧電／電歪膜３の焼結具合い、薄肉基板
１との反応性を基準試料と比較したところ、表４に見ら
れるようにＰＺＴ結晶の成長状態が基準試料と同等であ
ることから圧電／電歪膜３の焼結が十分であることが確
認でき、また、圧電／電歪膜３中に薄肉基板１の構成元
素である、Ｌａ，Ｃａ，Ｍｎ等が検出されていないこと
から、中間層２により薄肉基板１と圧電／電歪膜３との
反応を防げたことが確認できた。その為、圧電／電歪膜
３の特性の一つである比誘電率も、比較試料とほぼ同等
レベルにあり、圧電／電歪特性の劣化がないことが確認
された。
タの比誘電率、圧電／電歪膜３の焼結具合い、薄肉基板
１との反応性を基準試料と比較したところ、表４に見ら
れるようにＰＺＴ結晶の成長状態が基準試料と同等であ
ることから圧電／電歪膜３の焼結が十分であることが確
認でき、また、圧電／電歪膜３中に薄肉基板１の構成元
素である、Ｌａ，Ｃａ，Ｍｎ等が検出されていないこと
から、中間層２により薄肉基板１と圧電／電歪膜３との
反応を防げたことが確認できた。その為、圧電／電歪膜
３の特性の一つである比誘電率も、比較試料とほぼ同等
レベルにあり、圧電／電歪特性の劣化がないことが確認
された。
【００４７】この結果、薄肉基板１と圧電／電歪膜３と
の間にＰｄを含む中間層２を介在させても、薄肉基板１
との反応を抑え、圧電／電歪膜３を十分に焼結させるこ
とができるため、所定の圧電／電歪特性を有する圧電／
電歪膜型アクチュエータを得られることが判る。
の間にＰｄを含む中間層２を介在させても、薄肉基板１
との反応を抑え、圧電／電歪膜３を十分に焼結させるこ
とができるため、所定の圧電／電歪特性を有する圧電／
電歪膜型アクチュエータを得られることが判る。
【００４８】
【表４】
【００４９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ペロブ
スカイト型の結晶構造を有する導電性セラミックスから
なる薄肉基板上に、白金（Ｐｔ）又はパラジウム（Ｐ
ｄ）を４０重量％以上含有する中間層を介して圧電／電
歪膜を積層一体化し、さらに圧電／電歪膜上に電極膜を
積層一体化して圧電／電歪膜型アクチュエータを構成し
たことにより、低電圧駆動でありながら電界誘起歪みの
横効果による大きな屈曲変位が得られるとともに、応答
性に優れ、かつ高集積化が可能である。しかも、薄肉基
板の屈曲変位に悪影響を及ぼすことなく電極への配線パ
ターンを簡略化又は不要とすることができる。
スカイト型の結晶構造を有する導電性セラミックスから
なる薄肉基板上に、白金（Ｐｔ）又はパラジウム（Ｐ
ｄ）を４０重量％以上含有する中間層を介して圧電／電
歪膜を積層一体化し、さらに圧電／電歪膜上に電極膜を
積層一体化して圧電／電歪膜型アクチュエータを構成し
たことにより、低電圧駆動でありながら電界誘起歪みの
横効果による大きな屈曲変位が得られるとともに、応答
性に優れ、かつ高集積化が可能である。しかも、薄肉基
板の屈曲変位に悪影響を及ぼすことなく電極への配線パ
ターンを簡略化又は不要とすることができる。
【００５０】その為、例えば、本発明の圧電／電歪膜型
アクチュエータをインクジェット記録ヘッドに用いれ
ば、簡単な構造で高速印字が可能なインクジェット記録
ヘッドを提供することができる。
アクチュエータをインクジェット記録ヘッドに用いれ
ば、簡単な構造で高速印字が可能なインクジェット記録
ヘッドを提供することができる。
【図１】本発明の圧電／電歪膜型アクチュエータの一例
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図２】本発明の圧電／電歪膜型アクチュエータの他の
例を示す斜視図である。
例を示す斜視図である。
【図３】図１の圧電／電歪膜型アクチュエータをインク
ジェット記録ヘッドに用いた例を示す斜視図である。
ジェット記録ヘッドに用いた例を示す斜視図である。
【図４】一般的な圧電／電歪膜型アクチュエータを示す
斜視図である。
斜視図である。
１・・・薄肉基板 ２・・・中間層 ３・・・圧電／電
歪膜 ４・・・電極膜 ５・・・電極取出部 10・・・インクジェット記録ヘッ
ド 11・・・基体 12・・・隔壁 13・・・凹溝 14・・・インク室 15・
・・電極取出部
歪膜 ４・・・電極膜 ５・・・電極取出部 10・・・インクジェット記録ヘッ
ド 11・・・基体 12・・・隔壁 13・・・凹溝 14・・・インク室 15・
・・電極取出部
Claims (4)
- 【請求項１】ペロブスカイト型の結晶構造を有する導電
性セラミックスからなる薄肉基板上に、白金又はパラジ
ウムを４０重量％以上含有する中間層を介して圧電／電
歪膜を積層し、該圧電／電歪膜上に電極膜を取着してな
る圧電／電歪膜型アクチュエータ。 - 【請求項２】上記薄肉基板を構成するペロブスカイト型
の結晶構造を有する導電性セラミックスの比抵抗値が１
Ω・ｃｍ以下である請求項１に記載の圧電／電歪膜型ア
クチュエータ。 - 【請求項３】上記薄肉基板を構成するペロブスカイト型
の結晶構造を有する導電性セラミックスの組成式が次の
ように表される請求項１又は２に記載の圧電／電歪膜型
アクチュエータ。 （Ｌａ1-X-Y ＡX ＣａY+Z ）ｋ（Ｂm Ｃｒ1-m ）Ｏ3 Ａ：Ｓｒ又はＢａの１元素以上 Ｂ：Ｍｇ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの群
から選ばれる１元素以上 ０．０１≦ｘ＋ｙ≦０．７０ ０＜ｚ≦０．１ ０．９０≦ｋ≦１．０５ ０≦ｍ≦１．０ - 【請求項４】上記中間層が白金又はパラジウムと、ジル
コン酸チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、ニッケル
ニオブ酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、チタン酸鉛、チタン
酸バリウムのうち少なくとも１種を含む複合材料からな
る請求項１乃至請求項３に記載の圧電／電歪膜型アクチ
ュエータ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9358308A JPH11191645A (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | 圧電／電歪膜型アクチュエータ |
| US09/218,943 US6102531A (en) | 1997-12-25 | 1998-12-22 | Piezoelectric film type actuator and ink jet printer head having the same |
| EP98124483A EP0926746A3 (en) | 1997-12-25 | 1998-12-28 | Piezoelectric film type actuator and ink jet printer head having the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9358308A JPH11191645A (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | 圧電／電歪膜型アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11191645A true JPH11191645A (ja) | 1999-07-13 |
Family
ID=18458631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9358308A Pending JPH11191645A (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | 圧電／電歪膜型アクチュエータ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6102531A (ja) |
| EP (1) | EP0926746A3 (ja) |
| JP (1) | JPH11191645A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7355323B2 (en) | 2004-07-23 | 2008-04-08 | Nec Corporation | Piezoelectric device, droplet jetting device using the same, and image output device |
| JP2012139923A (ja) * | 2010-12-29 | 2012-07-26 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッド及びその製造方法、液体噴射装置、並びに圧電素子 |
| JP2014239212A (ja) * | 2013-05-07 | 2014-12-18 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 抵抗体材料、抵抗体膜及びその製造方法 |
| JP2016040989A (ja) * | 2014-08-13 | 2016-03-24 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電駆動装置及びその駆動方法、ロボット及びその駆動方法 |
| US11518165B2 (en) | 2020-02-17 | 2022-12-06 | Ricoh Company, Ltd. | Actuator, liquid discharge head, liquid discharge apparatus, and method of manufacturing actuator |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7244367B2 (en) * | 2001-12-11 | 2007-07-17 | Jds Uniphase Corporation | Metal alloy elements in micromachined devices |
| EP1473783B1 (en) * | 2002-02-08 | 2009-03-25 | Ngk Insulators, Ltd. | Multilayer piezoelectric element and production method therefor |
| US20160027989A1 (en) * | 2014-07-24 | 2016-01-28 | Mide Technology Corporation | Robust piezoelectric fluid moving devices and methods |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB844707A (en) * | 1957-08-20 | 1960-08-17 | G V Planer Ltd | Improvements in or relating to ceramic capacitors and capacitive elements |
| DE1942769A1 (de) * | 1969-08-22 | 1971-03-04 | Licentia Gmbh | Steuerelement aus piezoelektrischem Material mit einer Sperrschicht |
| DE3434729A1 (de) * | 1984-09-21 | 1986-04-03 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Biegeelement aus piezokeramik und verfahren zu seiner herstellung |
| US5077270A (en) * | 1987-03-26 | 1991-12-31 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Elements comprising a film of a perovskite compound whose crystallographic axes are oriented and a method of making such elements |
| JP2886588B2 (ja) * | 1989-07-11 | 1999-04-26 | 日本碍子株式会社 | 圧電／電歪アクチュエータ |
| US5500988A (en) * | 1990-11-20 | 1996-03-26 | Spectra, Inc. | Method of making a perovskite thin-film ink jet transducer |
| JP3106044B2 (ja) * | 1992-12-04 | 2000-11-06 | 日本碍子株式会社 | アクチュエータ及びそれを用いたインクジェットプリントヘッド |
| JP3318687B2 (ja) * | 1993-06-08 | 2002-08-26 | 日本碍子株式会社 | 圧電／電歪膜型素子及びその製造方法 |
| US6494566B1 (en) * | 1997-01-31 | 2002-12-17 | Kyocera Corporation | Head member having ultrafine grooves and a method of manufacture thereof |
-
1997
- 1997-12-25 JP JP9358308A patent/JPH11191645A/ja active Pending
-
1998
- 1998-12-22 US US09/218,943 patent/US6102531A/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-12-28 EP EP98124483A patent/EP0926746A3/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7355323B2 (en) | 2004-07-23 | 2008-04-08 | Nec Corporation | Piezoelectric device, droplet jetting device using the same, and image output device |
| JP2012139923A (ja) * | 2010-12-29 | 2012-07-26 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッド及びその製造方法、液体噴射装置、並びに圧電素子 |
| JP2014239212A (ja) * | 2013-05-07 | 2014-12-18 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 抵抗体材料、抵抗体膜及びその製造方法 |
| JP2016040989A (ja) * | 2014-08-13 | 2016-03-24 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電駆動装置及びその駆動方法、ロボット及びその駆動方法 |
| US11518165B2 (en) | 2020-02-17 | 2022-12-06 | Ricoh Company, Ltd. | Actuator, liquid discharge head, liquid discharge apparatus, and method of manufacturing actuator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0926746A3 (en) | 2002-10-02 |
| EP0926746A2 (en) | 1999-06-30 |
| US6102531A (en) | 2000-08-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5774961A (en) | Method of producing piezoelectric/electrostrictive film element | |
| EP0526048B1 (en) | Piezoelectric/electrostrictive element having ceramic substrate formed essentially of stabilized zirconia | |
| JP3120260B2 (ja) | 圧電／電歪膜型素子 | |
| US6049158A (en) | Piezoelectric/electrostrictive film element having convex diaphragm portions and method of producing the same | |
| EP0782203B1 (en) | Piezoelectric/electrostrictive film-type element and method for producing the same | |
| US5767612A (en) | Piezoelectric/electrostrictive film element with a diaphragm having at least one stress releasing end section | |
| JP3320596B2 (ja) | 圧電／電歪膜型素子及びその製造方法 | |
| US5504388A (en) | Piezoelectric/electrostrictive element having electrode film(s) with specified surface roughness | |
| HK1003608B (en) | Piezoelectric/electrostrictive element having ceramic substrate formed essentially of stabilized zirconia | |
| JP2004146774A (ja) | 積層圧電体、アクチュエータ及び印刷ヘッド | |
| JP2002217465A (ja) | 圧電素子、及びその製造方法 | |
| US6102531A (en) | Piezoelectric film type actuator and ink jet printer head having the same | |
| JP3313531B2 (ja) | 圧電／電歪膜型素子及びその製造方法 | |
| EP1796183A1 (en) | Piezoelectric/electrostriction film type element and production method therefor | |
| JP3126212B2 (ja) | 圧電／電歪膜型素子 | |
| JP4812244B2 (ja) | 印刷ヘッド | |
| JP3999473B2 (ja) | 耐久性に優れた一体型圧電／電歪膜型素子およびその製造方法 | |
| US7052732B2 (en) | Method for producing a piezoelectric element | |
| JP4485140B2 (ja) | 圧電アクチュエータおよびその製造方法 | |
| JP2005247619A (ja) | 圧電／電歪磁器組成物、圧電／電歪体、及び圧電／電歪膜型素子 | |
| JP2001063048A (ja) | 圧電／電歪膜型アクチュエータ及びこれを用いたインクジェットプリンタヘッド | |
| JPH1052071A (ja) | 反強誘電−強誘電相転移膜型アクチュエータ及びインクジェットプリンタヘッド | |
| JPH11284244A (ja) | 圧電／電歪膜型アクチュエータ | |
| JP2004349688A (ja) | セラミックス基板、圧電アクチュエータ基板、圧電アクチュエータおよびこれらの製造方法 | |
| JP2000253676A (ja) | 圧電／電歪膜型アクチュエータ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040223 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050614 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20051220 |