(57)【要約】【課題】特に非鉛系に有効な圧電性能に優れたペロブスカイト型酸化物を提供する。【解決手段】下記一般式（ＰＸ）で表される組成を有するペロブスカイト型酸化物の製造方法において、下記式（１）〜（３）の関係を充足する条件で、組成を決定する。（Ａ，Ｂ）ＣＯ３・・・（ＰＸ）（式（ＰＸ）中、Ａ，Ｂ：Ａサイト元素であり、各々１種又は複数種の金属元素、Ｃ：Ｂサイト元素であり、Ｔａを７０モル％以上含む少なくとも１種の金属元素、Ｏは酸素原子。Ａ及びＢは互いに異なる組成である。）、０．９８≦ＴＦ（ＰＸ）≦１．０１・・・（１）、ＴＦ（ＡＣＯ３）＞１．０・・・（２）、ＴＦ（ＢＣＯ３）＜１．０・・・（３）（式（１）〜（３）中、ＴＦ（ＰＸ）は上記一般式（ＰＸ）で表される酸化物の許容因子、ＴＦ（ＡＣＯ３）及びＴＦ（ＢＣＯ３）はそれぞれ（）内に記載の酸化物の許容因子である。）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（ＰＸ）で表される組成を有するペロブスカイト型酸化物の製造方法において、下記式（１）〜（３）の関係を充足する条件で、組成を決定することを特徴とするペロブスカイト型酸化物の製造方法。
（Ａ，Ｂ）ＣＯ３・・・（ＰＸ）
（式（ＰＸ）中、Ａ，Ｂ：Ａサイト元素であり、各々１種又は複数種の金属元素、Ｃ：Ｂサイト元素であり、Ｔａを７０モル％以上含む少なくとも１種の金属元素、Ｏは酸素原子。Ａ及びＢは互いに異なる組成である。
Ａサイト元素の総モル数が１．０であり、かつＢサイト元素の総モル数が１．０である場合が標準であるが、Ａサイト元素の総モル数とＢサイト元素の総モル数はペロブスカイト構造を取り得る範囲内で１．０からずれてもよい。）、
０．９８≦ＴＦ（ＰＸ）≦１．０１・・・（１）、
ＴＦ（ＡＣＯ３）＞１．０・・・（２）、
ＴＦ（ＢＣＯ３）＜１．０・・・（３）
（式（１）〜（３）中、ＴＦ（ＰＸ）は上記一般式（ＰＸ）で表される酸化物の許容因子、ＴＦ（ＡＣＯ３）及びＴＦ（ＢＣＯ３）はそれぞれ（）内に記載の酸化物の許容因子である。）
【請求項２】
下記一般式（ＰＹ）で表される組成を有するペロブスカイト型酸化物の製造方法において、下記式（１）〜（４）の関係を充足する条件で、組成を決定することを特徴とするペロブスカイト型酸化物の製造方法。
（Ａ，Ｂ，Ｄ）ＣＯ３・・・（ＰＹ）
（式（ＰＹ）中、Ａ，Ｂ，Ｄ：Ａサイト元素であり、各々１種又は複数種の金属元素、Ｃ：Ｂサイト元素であり、Ｔａを７０モル％以上含む少なくとも１種の金属元素、Ｏは酸素原子。Ａ，Ｂ及びＤは互いに異なる組成である。
Ａサイト元素の総モル数が１．０であり、かつＢサイト元素の総モル数が１．０である場合が標準であるが、Ａサイト元素の総モル数とＢサイト元素の総モル数はペロブスカイト構造を取り得る範囲内で１．０からずれてもよい。）、
０．９８≦ＴＦ（ＰＹ）≦１．０１・・・（１）、
ＴＦ（ＡＣＯ３）＞１．０・・・（２）、
ＴＦ（ＢＣＯ３）＜１．０・・・（３）、
ＴＦ（ＢＣＯ３）＜ＴＦ（ＤＣＯ３）＜ＴＦ（ＡＣＯ３）・・・（４）
（式（１）〜（４）中、ＴＦ（ＰＹ）は上記一般式（ＰＹ）で表される酸化物の許容因子、ＴＦ（ＡＣＯ３）、ＴＦ（ＢＣＯ３）、及びＴＦ（ＤＣＯ３）はそれぞれ（）内に記載の酸化物の許容因子である。）
【請求項３】
さらに、下記式（５）を充足する条件で、組成を決定することを特徴とする請求項２に記載のペロブスカイト型酸化物の製造方法。
０．９８≦ＴＦ（ＤＣＯ３）≦１．０２・・・（５）
【請求項４】
下記一般式（ＰＸ）で表される組成を有し、下記式（１）〜（３）の関係を充足することを特徴とするペロブスカイト型酸化物。
（Ａ，Ｂ）ＣＯ３・・・（ＰＸ）
（式（ＰＸ）中、Ａ，Ｂ：Ａサイト元素であり、各々１種又は複数種の金属元素、Ｃ：Ｂサイト元素であり、Ｔａを７０モル％以上含む少なくとも１種の金属元素、Ｏは酸素原子。Ａ及びＢは互いに異なる組成である。
Ａサイト元素の総モル数が１．０であり、かつＢサイト元素の総モル数が１．０である場合が標準であるが、Ａサイト元素の総モル数とＢサイト元素の総モル数はペロブスカイト構造を取り得る範囲内で１．０からずれてもよい。）、
０．９８≦ＴＦ（ＰＸ）≦１．０１・・・（１）、
ＴＦ（ＡＣＯ３）＞１．０・・・（２）、
ＴＦ（ＢＣＯ３）＜１．０・・・（３）、
（式（１）〜（３）中、ＴＦ（ＰＸ）は上記一般式（ＰＸ）で表される酸化物の許容因子、ＴＦ（ＡＣＯ３）及びＴＦ（ＢＣＯ３）はそれぞれ（）内に記載の酸化物の許容因子である。）
【請求項５】
Ａサイトはイオン価数１価の金属元素を主成分とすることを特徴とする請求項４に記載のペロブスカイト型酸化物。
【請求項６】
Ａサイトの一部が２価及び／又は３価の金属元素で置換されていることを特徴とする請求項５に記載のペロブスカイト型酸化物。
【請求項７】
Ａサイトの一部がＳｒで置換されていることを特徴とする請求項６に記載のペロブスカイト型酸化物。
【請求項８】
Ａサイト元素ＡがＫであり、Ａサイト元素ＢがＮａ及び／又はＬｉであることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載のペロブスカイト型酸化物。
【請求項９】
Ｂサイト元素ＣがＴａよりイオン半径の小さい金属元素を含むことを特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載のペロブスカイト型酸化物。
【請求項１０】
Ｂサイト元素ＣがＷを含むことを特徴とする請求項９に記載のペロブスカイト型酸化物。
【請求項１１】
下記一般式（ＰＹ）で表される組成を有し、下記式（１）〜（４）の関係を充足することを特徴とするペロブスカイト型酸化物。
（Ａ，Ｂ，Ｄ）ＣＯ３・・・（ＰＹ）
（式（ＰＹ）中、Ａ，Ｂ，Ｄ：Ａサイト元素であり、各々１種又は複数種の金属元素、Ｃ：Ｂサイト元素であり、Ｔａを７０モル％以上含む少なくとも１種の金属元素、Ｏは酸素原子。Ａ，Ｂ及びＤは互いに異なる組成である。
Ａサイト元素の総モル数が１．０であり、かつＢサイト元素の総モル数が１．０である場合が標準であるが、Ａサイト元素の総モル数とＢサイト元素の総モル数はペロブスカイト構造を取り得る範囲内で１．０からずれてもよい。）、
０．９８≦ＴＦ（ＰＹ）≦１．０１・・・（１）、
ＴＦ（ＡＣＯ３）＞１．０・・・（２）、
ＴＦ（ＢＣＯ３）＜１．０・・・（３）、
ＴＦ（ＢＣＯ３）＜ＴＦ（ＤＣＯ３）＜ＴＦ（ＡＣＯ３）・・・（４）
（式（１）〜（４）中、ＴＦ（ＰＹ）は上記一般式（ＰＹ）で表される酸化物の許容因子、ＴＦ（ＡＣＯ３）、ＴＦ（ＢＣＯ３）、及びＴＦ（ＤＣＯ３）はそれぞれ（）内に記載の酸化物の許容因子である。）
【請求項１２】
さらに下記式（５）を充足することを特徴とする請求項１１に記載のペロブスカイト型酸化物。
０．９８≦ＴＦ（ＤＣＯ３）≦１．０２・・・（５）
【請求項１３】
Ａサイトはイオン価数１価の金属元素を主成分とすることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のペロブスカイト型酸化物。
【請求項１４】
Ａサイトの一部が２価及び／又は３価の金属元素で置換されていることを特徴とする請求項１３に記載のペロブスカイト型酸化物。
【請求項１５】
Ａサイトの一部がＳｒで置換されていることを特徴とする請求項１４に記載のペロブスカイト型酸化物。
【請求項１６】
Ａサイト元素ＡがＫであり、Ａサイト元素ＢがＮａ及び／又はＬｉであり、Ａサイト元素ＤがＰｂ又はＢｉ０．５Ｋ０．５であることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれかに記載のペロブスカイト型酸化物。
【請求項１７】
Ｂサイト元素ＣがＴａよりイオン半径の小さい金属元素を含むことを特徴とする請求項１１〜１６のいずれかに記載のペロブスカイト型酸化物。
【請求項１８】
Ｂサイト元素ＣがＷを含むことを特徴とする請求項１７に記載のペロブスカイト型酸化物。
【請求項１９】
下記一般式で表される第１成分及び第２成分を含むことを特徴とする請求項４〜１０のいずれかに記載のペロブスカイト型酸化物。
第１成分：ＡＣＯ３、
第２成分：ＢＣＯ３、
（式中、Ａ〜Ｃは上記と同様。
各成分において、Ａサイト元素の総モル数が１．０であり、かつＢサイト元素の総モル数が１．０である場合が標準であるが、Ａサイト元素の総モル数とＢサイト元素の総モル数はペロブスカイト構造を取り得る範囲内で１．０からずれてもよい。）
【請求項２０】
下記一般式で表される第１成分〜第３成分を含むことを特徴とする請求項１１〜１８のいずれかに記載のペロブスカイト型酸化物。
第１成分：ＡＣＯ３、
第２成分：ＢＣＯ３、
第３成分：ＤＣＯ３
（式中、Ａ〜Ｄは上記と同様。
各成分において、Ａサイト元素の総モル数が１．０であり、かつＢサイト元素の総モル数が１．０である場合が標準であるが、Ａサイト元素の総モル数とＢサイト元素の総モル数はペロブスカイト構造を取り得る範囲内で１．０からずれてもよい。）
【請求項２１】
前記第１成分と前記第２成分とは結晶系が異なっていることを特徴とする請求項１９に記載のペロブスカイト型酸化物。
【請求項２２】
前記第１成分の結晶系は、正方晶系、斜方晶系、単斜晶系、三方晶系、及び菱面体晶系のうちいずれかであり、
前記第２成分の結晶系は、正方晶系、斜方晶系、及び菱面体晶系のうちいずれかであり、かつ、前記第１成分とは異なる結晶系であることを特徴とする請求項２１に記載のペロブスカイト型酸化物。
【請求項２３】
前記第１成分の結晶系が正方晶系であり、前記第２成分の結晶系が菱面体晶系であることを特徴とする請求項２２に記載のペロブスカイト型酸化物。
【請求項２４】
前記第１成分と前記第２成分と第３成分とは結晶系が異なっていることを特徴とする請求項２０に記載のペロブスカイト型酸化物。
【請求項２５】
前記第１成分の結晶系は、正方晶系、斜方晶系、単斜晶系、三方晶系、及び菱面体晶系のうちいずれかであり、
前記第２成分の結晶系は、正方晶系、斜方晶系、及び菱面体晶系のうちいずれかであり、かつ、前記第１成分とは異なる結晶系であり、
前記第３成分の結晶系が、立方晶系又は疑立方晶系であることを特徴とする請求項２４に記載のペロブスカイト型酸化物。
【請求項２６】
前記第１成分の結晶系が正方晶系であり、前記第２成分の結晶系が菱面体晶系であり、前記第３成分の結晶系が、立方晶系又は疑立方晶系であることを特徴とする請求項２５に記載のペロブスカイト型酸化物。
【請求項２７】
Ａサイト元素の平均原子量ＭＡとＢサイト元素の平均原子量ＭＢとの差｜ＭＡ−ＭＢ｜が１３０以上であることを特徴とする請求項４〜２６のいずれかに記載のペロブスカイト型酸化物。
【請求項２８】
Ｐｂを含まないことを特徴とする請求項４〜１５，１７〜２７のいずれかに記載のペロブスカイト型酸化物。
【請求項２９】
請求項４〜２８のいずれかに記載のペロブスカイト型酸化物を含むことを特徴とする圧電体膜。
【請求項３０】
結晶配向性を有する強誘電体相を含むことを特徴とする請求項２９に記載の圧電体膜。
【請求項３１】
自発分極軸方向とは異なる方向に結晶配向性を有する強誘電体相を含むことを特徴とする請求項３０に記載の圧電体膜。
【請求項３２】
自発分極軸方向とは異なる方向に結晶配向性を有する前記強誘電体相が、
略＜１００＞方向に結晶配向性を有する菱面体晶相、略＜１１０＞方向に結晶配向性を有する菱面体晶相、略＜１１０＞方向に結晶配向性を有する正方晶相、略＜１１１＞方向に結晶配向性を有する正方晶相、略＜１００＞方向に結晶配向性を有する斜方晶相、及び略＜１１１＞方向に結晶配向性を有する斜方晶相からなる群より選択された少なくとも１つの強誘電体相であることを特徴とする請求項３１に記載の圧電体膜。
【請求項３３】
自発分極軸方向とは異なる方向に結晶配向性を有する前記強誘電体相は、該強誘電体相の自発分極軸方向とは異なる方向の電界印加により、該強誘電体相の少なくとも一部が結晶系の異なる他の強誘電体相に相転移する性質を有するものであることを特徴とする請求項３１又は３２に記載の圧電体膜。
【請求項３４】
請求項２９〜３３のいずれかに記載の圧電体膜と、該圧電体膜に対して電界を印加する電極とを備えたことを特徴とする圧電素子。
【請求項３５】
自発分極軸方向とは異なる方向に結晶配向性を有する前記強誘電体相の自発分極軸方向と、前記電極による電界印加方向とが異なっていることを特徴とする請求項３４に記載の圧電素子。
【請求項３６】
請求項３４または３５に記載の圧電素子と、
液体が貯留される液体貯留室及び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を有する液体貯留吐出部材とを備えたことを特徴とする液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペロブスカイト型酸化物とその製造方法、ペロブスカイト型酸化物を含む圧電体膜、この圧電体膜を用いた圧電素子及び液体吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、微細加工技術の進展と相まって、半導体素子のみならず圧電素子に関しても小型化のニーズが高まっている。例えば、電界強度の増減に伴って伸縮する圧電性を有する圧電体と、圧電体に対して電界を印加する電極とを備えた圧電素子が、インクジェット式記録ヘッドに搭載されるアクチュエータ等として使用されている。インクジェット式記録ヘッドにおいて、より高画質化するためには圧電素子の高密度化が必要である。そのためには、加工精度の関係から、圧電素子に用いられる圧電体はできるだけ薄い方が好ましく、従って、圧電性の良好で、且つ、膜厚の薄い圧電体膜が求められている。
【０００３】
圧電体膜の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等のペロブスカイト型酸化物が知られている。かかる材料は電界無印加時において自発分極性を有する強誘電体であり、モルフォトロピック相境界（ＭＰＢ）及びその近傍で高い圧電性能を示すと言われている。しかしながら、近年、環境負荷に関する関心が高まっており、圧電体膜の材料に関しても非鉛化の要求が高まっている。
【０００４】
圧電性能に優れた非鉛系ペロブスカイト型酸化物として、種々の材料系が検討されている。  
例えば、
（１）Ａサイト元素が１価の金属元素（Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ等）からなり、Ｂサイトが５価の金属元素（Ｎｂ，Ｔａ，Ｓｂ等）からなる１５系、 
（２）Ａサイト元素が２価の金属元素（Ｂａ，Ｓｒ等）からなり、Ｂサイトが４価の金属元素（Ｚｒ，Ｔｉ）からなる２４系、
（３）Ａサイト元素及びＢサイト元素が共に３価の金属元素（Ａサイト：Ｂｉ，Ｂサイト：Ｆｅ等）からなる３３系等が検討されている。
【０００５】
近年、１５系では、圧電定数ｄ３３＝１６０ｐｍ／Ｖ程度であったＫＮａＮｂＯ3をベースに（Ｌｉ，Ｎａ）（Ｔａ，Ｓｂ）Ｏ3を固溶させたＭＰＢ組成の（Ｋ0.44Ｎａ0.52Ｌｉ0.04）（Ｎｂ0.84Ｔａ0.10Ｓｂ0.06）Ｏ3バルク体において、ＰＺＴとほぼ同等の圧電定数ｄ３３＝４１６ｐｍ／Ｖを達成したことが、非特許文献１に記載されている。
【非特許文献１】Y. Saito et al, Nature, Vol. 432, 1, p.1583-1587, Nov., 2004
【非特許文献２】J-S. Kim et al, J. of Korean Society, Vol. 48, No. 6, p.1583-1587, p.84-87, June, 2006.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１の報告はバルク体のものであり、圧電体膜としては、圧電性能が高いとされているＢａＴｉＯ３膜（２４系）でもｄ３３＝１２０ｐｍ／Ｖ程度と未だ充分なものが得られていない。
【０００７】
例えば、非特許文献２には、バルク体において高い圧電性能を示した１５系において、パルスレーザデポジション法（ＰＬＤ法）により配向性の高い（Ｋ0.５Ｎａ0.５）ＮｂＯ3エピタキシャル膜作製に成功したことが報告されているが、その圧電定数はｄ３３＝４０ｐｍ／Ｖ程度であった。
【０００８】
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、特に非鉛系に有効な圧電性能に優れたペロブスカイト型酸化物の新規な材料設計思想を提供することを目的とするものである。本発明はまた、上記材料設計思想に基づいてペロブスカイト型酸化物を製造するペロブスカイト型酸化物の製造方法、及び上記材料設計思想に基づいて設計されたペロブスカイト型酸化物を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１のペロブスカイト型酸化物の製造方法は、下記一般式（ＰＸ）で表される組成を有するペロブスカイト型酸化物の製造方法において、下記式（１）〜（３）の関係を充足する条件で、組成を決定することを特徴とするものである。  
本発明の第１のペロブスカイト型酸化物は、下記一般式（ＰＸ）で表される組成を有し、下記式（１）〜（３）の関係を充足することを特徴とするものである。  
（Ａ，Ｂ）ＣＯ３・・・（ＰＸ）
（式（ＰＸ）中、Ａ，Ｂ：Ａサイト元素であり、各々１種又は複数種の金属元素、Ｃ：Ｂサイト元素であり、Ｔａを７０モル％以上含む少なくとも１種の金属元素、Ｏは酸素原子。Ａ及びＢは互いに異なる組成である。  
Ａサイト元素の総モル数が１．０であり、かつＢサイト元素の総モル数が１．０である場合が標準であるが、Ａサイト元素の総モル数とＢサイト元素の総モル数はペロブスカイト構造を取り得る範囲内で１．０からずれてもよい。）、
０．９８≦ＴＦ（ＰＸ）≦１．０１・・・（１）、
ＴＦ（ＡＣＯ３）＞１．０・・・（２）、
ＴＦ（ＢＣＯ３）＜１．０・・・（３）
（式（１）〜（３）中、ＴＦ（ＰＸ）は上記一般式（ＰＸ）で表される酸化物の許容因子、ＴＦ（ＡＣＯ３）及びＴＦ（ＢＣＯ３）はそれぞれ（）内に記載の酸化物の許容因子である。）
【００１０】
本明細書において、「許容因子ＴＦ」は下記式で表されるファクターである。  
ＴＦ＝（ｒＡ＋ｒＯ）／√２（ｒＢ＋ｒＯ）
（式中、ｒＡはＡサイトの平均イオン半径、ｒＢはＢサイトの平均イオン半径、ｒＯは酸素のイオン半径である。）
【００１１】
本明細書において、「イオン半径」は、いわゆるＳｈａｎｎｏｎのイオン半径を意味している（R. D. Shannon, Acta Crystallogr A32，751 (1976)を参照）。「平均イオン半径」は、格子サイト中のイオンのモル分率をＣ、イオン半径をＲとしたときに、ΣＣｉＲｉで表される量である。
【００１２】
上記本発明の第１のペロブスカイト型酸化物としては、Ａサイトはイオン価数１価の金属元素を主成分とするものが挙げられ、Ａサイトの一部が２価及び／又は３価の金属元素で置換されていてもよい。  
本明細書において、「Ａサイトの主成分」は、含量９０モル％以上の成分と定義する。
Ｂサイト元素Ｃは、Ｔａよりイオン半径の小さい金属元素を含んでいてもよい。
【００１３】
本発明では、ＡＣＯ３、ＢＣＯ３、及び上記一般式（ＰＸ）で表されるペロブスカイト型酸化物について、各々理論的に許容因子を求める。この際、実際には単独でペロブスカイト型酸化物にならないものでも許容因子を理論的に求める。そして、上記規定の関係となるように、上記一般式（ＰＸ）の組成を決定する。後記するＤＣＯ３及び（ＰＹ）で表されるペロブスカイト型酸化物についても同様である。
【００１４】
本発明では、このように材料設計を行うのであって、本発明の第１のペロブスカイト型酸化物の相構造は特に制限されない。したがって、本発明のペロブスカイト型酸化物は、ＡＣＯ３及びＢＣＯ３の２成分が共存した２相混晶構造になる場合もあるし、ＡＣＯ３及びＢＣＯ３が完全固溶して１つの相になる場合もあるし、その他の構造もあり得る。
【００１５】
ただし、本発明の第１のペロブスカイト型酸化物は、下記一般式で表される第１成分及び第２成分を含むことが好ましい。  
第１成分：ＡＣＯ３、
第２成分：ＢＣＯ３
（式中、Ａ〜Ｃは上記と同様。  
各成分において、Ａサイト元素の総モル数が１．０であり、かつＢサイト元素の総モル数が１．０である場合が標準であるが、Ａサイト元素の総モル数とＢサイト元素の総モル数はペロブスカイト構造を取り得る範囲内で１．０からずれてもよい。）
【００１６】
前記第１成分と前記第２成分とは結晶系が異なっていることが好ましい。  
例えば、前記第１成分の結晶系は、正方晶系、斜方晶系、単斜晶系、三方晶系、及び菱面体晶系のうちいずれかであり、前記第２成分の結晶系は、正方晶系、斜方晶系、及び菱面体晶系のうちいずれかであり、かつ、前記第１成分とは異なる結晶系である混晶構造が挙げられる。
【００１７】
本発明の第２のペロブスカイト型酸化物の製造方法は、下記一般式（ＰＹ）で表される組成を有するペロブスカイト型酸化物の製造方法において、下記式（１）〜（４）の関係を充足する条件で、組成を決定することを特徴とするものである。本発明のペロブスカイト型酸化物の製造方法においては、さらに下記式（５）の関係を充足する条件で、組成を決定することが好ましい。  
本発明の第２のペロブスカイト型酸化物は、下記一般式（ＰＹ）で表される組成を有し、下記式（１）〜（４）の関係を充足することを特徴とするものである。本発明のペロブスカイト型酸化物においては、さらに下記式（５）の関係を充足することが好ましい。  
（Ａ，Ｂ，Ｄ）ＣＯ３・・・（ＰＹ）
（式（ＰＹ）中、Ａ，Ｂ，Ｄ：Ａサイト元素であり、各々１種又は複数種の金属元素、Ｃ：Ｂサイト元素であり、Ｔａを７０モル％以上含む少なくとも１種の金属元素、Ｏは酸素原子。Ａ，Ｂ及びＤは互いに異なる組成である。  
Ａサイト元素の総モル数が１．０であり、かつＢサイト元素の総モル数が１．０である場合が標準であるが、Ａサイト元素の総モル数とＢサイト元素の総モル数はペロブスカイト構造を取り得る範囲内で１．０からずれてもよい。）、
０．９８≦ＴＦ（ＰＹ）≦１．０１・・・（１）、
ＴＦ（ＡＣＯ３）＞１．０・・・（２）、
ＴＦ（ＢＣＯ３）＜１．０・・・（３）、
ＴＦ（ＢＣＯ３）＜ＴＦ（ＤＣＯ３）＜ＴＦ（ＡＣＯ３）・・・（４）、
０．９８≦ＴＦ（ＤＣＯ３）≦１．０２・・・（５）
（式（１）〜（５）中、ＴＦ（ＰＹ）は上記一般式（ＰＹ）で表される酸化物の許容因子、ＴＦ（ＡＣＯ３）、ＴＦ（ＢＣＯ３）、及びＴＦ（ＤＣＯ３）はそれぞれ（）内に記載の酸化物の許容因子である。）
【００１８】
上記本発明の第２のペロブスカイト型酸化物としては、Ａサイトはイオン価数１価の金属元素を主成分とするものが挙げられ、Ａサイトの一部が２価及び／又は３価の金属元素で置換されていてもよい。置換金属元素としてはＳｒが挙げられる。
【００１９】
Ｂサイト元素Ｃは、Ｔａよりイオン半径の小さい金属元素を含んでいてもよい。Ｔａよりイオン半径の小さい金属元素としては、Ｗが挙げられる。
【００２０】
本発明において、上記したように材料設計を行うので、第２のペロブスカイト型酸化物の相構造は特に制限されない。したがって、本発明の第２のペロブスカイト型酸化物は、ＡＣＯ３、ＢＣＯ３及びＤＣＯ３の３成分が共存した３相混晶構造になる場合もあるし、ＡＣＯ３、ＢＣＯ３及びＤＣＯ３が完全固溶して１つの相になる場合もあるし、その他の構造もあり得る。
【００２１】
ただし、本発明の第２のペロブスカイト型酸化物は、下記一般式で表される第１〜第３成分を含むことが好ましい。  
第１成分：ＡＣＯ３、
第２成分：ＢＣＯ３、
第３成分：ＤＣＯ３
（式中、Ａ〜Ｄは上記と同様。  
各成分において、Ａサイト元素の総モル数が１．０であり、かつＢサイト元素の総モル数が１．０である場合が標準であるが、Ａサイト元素の総モル数とＢサイト元素の総モル数はペロブスカイト構造を取り得る範囲内で１．０からずれてもよい。）
【００２２】
第２のペロブスカイト型酸化物において、前記第１成分と前記第２成分と第３成分とは結晶系が異なっていることが好ましい。  
例えば、前記第１成分の結晶系は、正方晶系、斜方晶系、単斜晶系、三方晶系、及び菱面体晶系のうちいずれかであり、前記第２成分の結晶系は、正方晶系、斜方晶系、及び菱面体晶系のうちいずれかであり、かつ、前記第１成分とは異なる結晶系であり、前記第３成分の結晶系が立方晶系又は疑立方晶系である混晶構造が挙げられる。
【００２３】
上記本発明の第１及び第２のペロブスカイト型酸化物において、Ａサイト元素の平均原子量ＭＡとＢサイト元素の平均原子量ＭＢとの差｜ＭＡ−ＭＢ｜が１３０以上であることが好ましい。
【００２４】
本発明の圧電体膜は、上記の本発明のペロブスカイト型酸化物を含むことを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の圧電体膜は、結晶配向性を有する強誘電体相を含むことが好ましい。  
本明細書において、「結晶配向性を有する」とは、Ｌｏｔｇｅｒｌｉｎｇ法により測定される配向率Ｆが、８０％以上であることと定義する。  
配向率Ｆは、下記式（ｉ）で表される。  
Ｆ（％）＝（Ｐ−Ｐ０）／（１−Ｐ０）×１００・・・（ｉ）
式（ｉ）中、Ｐは、配向面からの反射強度の合計と全反射強度の合計の比である。（００１）配向の場合、Ｐは、（００ｌ）面からの反射強度Ｉ（００ｌ）の合計ΣＩ（００ｌ）と、各結晶面（ｈｋｌ）からの反射強度Ｉ（ｈｋｌ）の合計ΣＩ（ｈｋｌ）との比（｛ΣＩ（００ｌ）／ΣＩ（ｈｋｌ）｝）である。例えば、ペロブスカイト結晶において（００１）配向の場合、Ｐ＝Ｉ（００１）／［Ｉ（００１）＋Ｉ（１００）＋Ｉ（１０１）＋Ｉ（１１０）＋Ｉ（１１１）］である。  
Ｐ０は、完全にランダムな配向をしている試料のＰである。  
完全にランダムな配向をしている場合（Ｐ＝Ｐ０）にはＦ＝０％であり、完全に配向をしている場合（Ｐ＝１）にはＦ＝１００％である。
【００２６】
本発明の圧電体膜は、自発分極軸方向とは異なる方向に結晶配向性を有する強誘電体相を含むことが好ましい。
【００２７】
自発分極軸方向とは異なる方向に結晶配向性を有する前記強誘電体相は、略＜１００＞方向に結晶配向性を有する菱面体晶相、略＜１１０＞方向に結晶配向性を有する菱面体晶相、略＜１１０＞方向に結晶配向性を有する正方晶相、略＜１１１＞方向に結晶配向性を有する正方晶相、略＜１００＞方向に結晶配向性を有する斜方晶相、及び略＜１１１＞方向に結晶配向性を有する斜方晶相からなる群より選択された少なくとも１つの強誘電体相であることが好ましい。  
本明細書において、「略＜ａｂｃ＞方向に結晶配向性を有する」とは、その方向の結晶配向率Ｆが８０％以上であると定義する。
【００２８】
自発分極軸方向とは異なる方向に結晶配向性を有する前記強誘電体相は、該強誘電体相の自発分極軸方向とは異なる方向の電界印加により、該強誘電体相の少なくとも一部が相転移する性質を有するものであることが好ましい。
【００２９】
本発明の圧電素子は、上記の本発明の圧電体膜と、該圧電体に対して電界を印加する電極とを備えたことを特徴とするものである。  
本発明の液体吐出装置は、上記の本発明の圧電素子と、
液体が貯留される液体貯留室及び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を有する液体貯留吐出部材とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明は、特に非鉛系に有効な圧電性能に優れたペロブスカイト型酸化物の新規な材料設計思想を提供するものである。本発明によれば、圧電性能に優れたペロブスカイト型酸化物の組成を容易に設計することができる。  
本発明は特に、本発明者が特願2006-188765号にて提案している電界誘起相転移の系において好適な材料設計思想を提供するものである。本発明によれば、相転移が起こりやすく、比較的低い電界強度においても大きな歪変位量が得られるドメイン構造のペロブスカイト型酸化物を提供することができる。  
上記材料設計思想に基づいて設計された本発明のペロブスカイト型酸化物を用いることにより、圧電性能に優れた圧電素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
「ペロブスカイト型酸化物」
本発明は、Ａサイトが基本的に１価の金属元素からなり、Ｂサイトが基本的に平均５価の金属元素からなる１５系を対象した材料設計に関するものである。本発明はまた、特に非鉛系に有効な材料設計に関するものである。
【００３２】
圧電定数ｄ３１は下記式で表され、ｋ√εＴに比例する。そのため、ｋ及びεが大きいほど圧電性能が高くなる傾向にある。ｋは電気機械結合係数、εは誘電率、ｓは弾性定数である。  
ｄ３１＝ｋ３１√εＴ３３・√ｓＥ１１
【００３３】
従来、鉛系のペロブスカイト型酸化物においては、圧電性能と、Ａサイト元素の平均原子量ＭＡとＢサイト元素の平均原子量ＭＢとの差｜ＭＡ−ＭＢ｜とには相関があり、｜ＭＡ−ＭＢ｜が大きいほどｋが大きくなり、圧電性能が優れることが報告されている（東芝レビューVol.59, No. 10, p.41 (2004)）。本発明者は、非鉛系のペロブスカイト型酸化物においても同様の相関があることを見出している。
【００３４】
従って、１５系において、｜ＭＡ−ＭＢ｜が大きくなるように、Ａサイト元素とＢサイト元素とを選択することにより、より優れた圧電性能を得ることができると考えられる。例えば、Ａサイト元素としてできるだけ質量ＭＡの小さいものを選択し、Ｂサイト元素としてできるだけ質量ＭＢの大きいものを選択すればよい。上記した文献に記載された鉛系のペロブスカイト型酸化物における｜ＭＡ−ＭＢ｜の値から判断すると、｜ＭＡ−ＭＢ｜は１３０以上が好ましく、１４０以上が特に好ましい。
【００３５】
質量の小さい１価元素としては、Ｌｉ（６．９），Ｎａ（２３．０），及びＫ（３９．１）が挙げられる（（）内の数値は原子量）。普通は原子番号が小さい方から並べるでしょう。順序を逆にしておきました。また、他に例がないので、「等」は外しました。これらより原子番号の大きい１価元素では、原子量が８５以上である。
【００３６】
５価元素としては、Ｎｂ（９２．９），Ｓｂ（１２１．８），及びＴａ（１８１．０）が挙げられる（（）内の数値は原子量）。｜ＭＡ−ＭＢ｜≧１３０を得るには、Ｂサイトの主成分として原子量の大きいＴａを用いることが好ましい。上記例示した１価元素の原子量を考慮すれば、Ｂサイト中のＴａ量が７０モル％以上のとき、｜ＭＡ−ＭＢ｜≧１３０が得られる。
【００３７】
本発明では、ＢサイトにＴａを７０モル％以上含む１５系において、モルフォトロピック相境界（ＭＰＢ）及びその近傍となるように、組成を設計する。
【００３８】
すなわち、本発明の第１のペロブスカイト型酸化物の製造方法は、下記一般式（ＰＸ）で表される組成を有するペロブスカイト型酸化物の製造方法において、下記式（１）〜（３）の関係を充足する条件で、組成を決定することを特徴とするものである。  
本発明の第１のペロブスカイト型酸化物は、下記一般式（ＰＸ）で表される組成を有し、下記式（１）〜（３）の関係を充足することを特徴とするものである。  
（Ａ，Ｂ）ＣＯ３・・・（ＰＸ）
（式（ＰＸ）中、Ａ，Ｂ：Ａサイト元素であり、各々１種又は複数種の金属元素、Ｃ：Ｂサイト元素であり、Ｔａを７０モル％以上含む少なくとも１種の金属元素、Ｏは酸素原子。Ａ及びＢは互いに異なる組成である。  
Ａサイト元素の総モル数が１．０であり、かつＢサイト元素の総モル数が１．０である場合が標準であるが、Ａサイト元素の総モル数とＢサイト元素の総モル数はペロブスカイト構造を取り得る範囲内で１．０からずれてもよい。）、
０．９８≦ＴＦ（ＰＸ）≦１．０１・・・（１）、
ＴＦ（ＡＣＯ３）＞１．０・・・（２）、
ＴＦ（ＢＣＯ３）＜１．０・・・（３）
（式（１）〜（３）中、ＴＦ（ＰＸ）は上記一般式（ＰＸ）で表される酸化物の許容因子、ＴＦ（ＡＣＯ３）及びＴＦ（ＢＣＯ３）はそれぞれ（）内に記載の酸化物の許容因子である。）
【００３９】
図１は、１個又は２個の元素によりＡサイトが構成され、１個又は２個の元素によりＢサイト元素が構成された種々のペロブスカイト型酸化物について、Ａサイト元素の平均イオン半径と、Ｂサイト元素の平均イオン半径と、許容因子ＴＦと、結晶系との関係を示す図である。図中、結晶系を示す符号は各々、Ｃ：立方晶（cubic crystal）、Ｍ：単斜晶（monoclinic crystal）、ＰＣ：疑立方晶（pseudocubic crystal）、Ｒ：菱面体晶（rhombohedral crystal）、Ｔ：正方晶（tetragonal crystal）、Ｔｒ：三方晶（trigonal crystal）である。図１中にＭｎが２つ記載されているが、０．６４Åは３価のＭｎのイオン半径であり、０．６７Åは２価のＭｎのイオン半径である。
【００４０】
ＴＦ＝１．０のとき、ペロブスカイト構造の結晶格子は最密充填となる。この条件では、Ｂサイト元素は結晶格子内でほとんど動かず安定した構造を取りやすい。この組成では、立方晶又は疑立方晶などの結晶構造を取りやすく、強誘電性を示さない、あるいは強誘電性を示してもそのレベルは極めて小さい。
【００４１】
ＴＦ＞１．０のとき、Ａサイト元素に対してＢサイト元素が小さい。この条件では、結晶格子が歪まなくてもＢサイト元素は結晶格子内に入りやすく、かつＢサイト元素は結晶格子内で動きやすい。この組成では、正方晶（自発分極軸＜００１＞方向）などの結晶構造を取りやすく、強誘電性を有する。ＴＦの値が１．０から離れる程、強誘電性は高くなる傾向がある。
【００４２】
ＴＦ＜１．０のとき、Ａサイト元素に対してＢサイト元素が大きい。この条件では、結晶格子が歪まなければＢサイト元素が結晶格子内に入らない。この組成では、斜方晶（自発分極軸＜１１０＞方向）又は菱面体晶（自発分極軸＜１１１＞方向）などの結晶構造を取りやすく、強誘電性を有する。ＴＦの値が１．０から離れる程、強誘電性は高くなる傾向がある。
【００４３】
表１は、ＴＦ＞１．０の第１成分とＴＦ＜１．０の第２成分との既存の種々の混晶について、各成分単独の結晶系／Ａサイトイオン半径／Ｂサイトイオン半径／ＴＦ、モルフォトロピック相境界（ＭＰＢ）となる第１成分と第２成分との割合（モル比）、及びＭＰＢ組成の第１成分と第２成分との混晶のＡサイト平均イオン半径／Ｂサイト平均イオン半径／ＴＦをまとめたものである。表１中、イオン半径の単位はÅであり、結晶系を示す符号は各々、Ｔ：正方晶（tetragonal crystal）、Ｏ：斜方晶（orthorhombic crystal）、Ｒ：菱面体晶（rhombohedral crystal）である。
【００４４】
表１から分かるように、ＭＰＢ組成のＴＦは０．９８〜１．０１に収まっている。本発明では、０．９８≦ＴＦ（ＰＸ）≦１．０１・・・（１）を充足するように組成を設計しているので、本発明の第１のペロブスカイト型酸化物の組成は、ＭＰＢ又はその近傍の組成である。
【００４５】
【表１】
2008192867.tif 000002
【００４６】
例えば、ＴＦ＞１．０の第１成分ＡＣＯ３と、ＴＦ＜１．０の第２成分ＢＣＯ３とを選定し、全体のＴＦが０．９８〜１．０１となるようにすることで、上記式（１）〜（３）、を充足するペロブスカイト型酸化物を設計できる。
【００４７】
かかる材料設計では、強誘電性の高いＴＦ＞１．０の第１成分ＡＣＯ３と、強誘電性の高いＴＦ＜１．０の第２成分ＢＣＯ３とにより、全体がＭＰＢ又はその近傍の組成となるようにしている。
【００４８】
本発明で設計されるペロブスカイト型酸化物（Ａ，Ｂ）ＣＯ３の圧電性能（強誘電性能）を考慮すれば、第１成分ＡＣＯ３及び第２成分ＢＣＯ３の強誘電性はより高い方が好ましい。すなわち、ＴＦ（ＡＣＯ３）及びＴＦ（ＢＣＯ３）はいずれも１．０より離れている方が好ましい。
【００４９】
本発明は１５系を対象としているので、Ａサイト元素（Ａ，Ｂ）のイオン価数は基本的に１価である。  
Ａサイトは一部が価数のより大きい元素で置換されていてもよい。例えば、Ａサイトの組成としてはイオン価数１価の金属元素を主成分とし、その一部が２価及び／又は３価の金属元素で置換された組成が挙げられる。Ａサイトの一部を置換する２価の金属元素としてはＳｒが挙げられる。Ａサイトの一部を価数のより大きな元素で置換すると、酸素欠損によるリーク電流の発生を抑制するなどの効果が期待できる。Ａサイトの一部を置換する２価の金属元素としてＰｂを用いてもよい。ただし、環境負荷を考慮すれば、本発明の第１のペロブスカイト型酸化物はＰｂ含量が少ないことが好ましく、Ｐｂを含まないことが好ましい。Ａサイトの一部を置換する３価の金属元素としてはＢｉやランタノイド等が挙げられる。本発明の材料設計では、非鉛系でも高い圧電性能が得られる。
【００５０】
また、本発明では、Ｂサイト元素Ｃは、Ｔａを７０モル％以上含む構成とすることを述べた。すなわち、Ｂサイト元素Ｃは、Ｔａ単独でもよいし、Ｔａの一部が１種又は２種以上の元素で置換された組成でもよい。図１からわかるように、Ｔａの一部を置換する場合、置換元素としては、Ｔａよりイオン半径の小さい金属元素である方が、材料設計の点でＡサイト元素の選択の幅が広がるため、好ましい。Ｔａの一部をＴａよりイオン半径の小さい金属元素で置換すれば、Ｂサイト元素Ｃの平均イオン半径が小さくなり、Ａサイト元素の選択肢が広がることになる。好ましい置換元素しては、Ｗが挙げられる。Ｗはイオン価数が６価であるため、Ｂサイトの一部を価数のより大きな元素で置換することになり、Ａサイトの場合と同様、酸素欠損によるリーク電流の発生を抑制するなどの効果も期待できる。
【００５１】
以下、Ｂサイト元素ＣがＴａ単独からなり、Ａサイト元素（Ａ，Ｂ）のイオン価数が１価である場合の、Ａサイトの組成設計について説明する。  
表２に、Ａサイト元素の候補として考えられるイオン価数が１価の主な元素の原子量及びイオン半径、及び、各元素を用いた時のＴａ系ペロブスカイト型酸化物における｜ＭＡ−ＭＢ｜及びＴＦを示す。表２に示した中では、ＢサイトをＴａとした時にＴＦ＞１．０となる１価のＡサイト元素はＫ及びＲｂである。従って、Ａサイト元素Ａとしては、原子量が小さいＫが好ましい。ＫＴａＯ３は｜ＭＡ−ＭＢ｜も１４１．９と大きく、Ａサイト元素ＡとしてＫを用いることで、｜ＭＡ−ＭＢ｜の大きなＴａ系ペロブスカイト型酸化物が得られると考えられる。
【００５２】
表２に示した中では、ＢサイトをＴａとした時にＴＦ＜１．０となる１価のＡサイト元素はＬｉ及びＮａである。Ａサイト元素ＡとしてＫ，Ａサイト元素ＢとしてＬｉ及び／又はＮａを用いた時のＴａ系ペロブスカイト型酸化物、Ｂサイトの一部をＷで置換したＴａ系ペロブスカイト型酸化物において、ＭＰＢ組成、ＴＦ、｜ＭＡ−ＭＢ｜、電気機械結合定数ｋ、誘電率εを２０００とした場合のｋ√εＴの値を、径方向振動モードにおいて計算した代表的な例を表３に示す。表３によれば、いずれも｜ＭＡ−ＭＢ｜が１４０以上であり、大きなｋｐ√ε３３が得られている。試料形状を円板状としたときの径方向振動モードでは圧電定数はｄ３１で表され、ｄ３１はｋｐ√ε３３にほぼ比例する（ｋｐは、径方向振動モードの電気機械結合定数、ε３３は、分極方向と電界印加方向が同一の場合の誘電率である。）。すなわち、表３に示す組成では、いずれも大きな圧電定数ｄ３１が期待できる。
【００５３】
【表２】
2008192867.tif 000003
【００５４】
【表３】
2008192867.tif 000004
【００５５】
「背景技術」の項において述べたように、バルクセラミックス合成の分野では、非特許文献１において、ＭＰＢ組成の（Ｋ0.44Ｎａ0.52Ｌｉ0.04）（Ｎｂ0.54Ｔａ0.10Ｓｂ0.06）Ｏ3バルク体において、ＰＺＴとほぼ同等の圧電定数ｄ３３＝４１６ｐｍ／Ｖを達成したことが報告されている。しかしながら、この組成ではＢサイト中のＴａ量が１０モル％と低く、｜ＭＡ−ＭＢ｜は１３０未満である。本発明の組成設計では、この組成よりも大きな圧電定数が得られる。
【００５６】
また、上記文献には、上記組成のバルク体の合成のみが報告され、圧電体膜については言及されていない。バルク体は高温下で合成する必要がある。そのため、蒸気圧の比較的高いＫやＮａ等がバルク体の合成時に揮発・分解しやすく、所望の組成のものを安定的に得ることが難しい傾向にある。
【００５７】
本発明では、主には本発明のペロブスカイト型酸化物を含む圧電体膜を対象としている。膜であれば下地（基板，下部電極等）をペロブスカイト構造とすることで、ペロブスカイト構造の膜を成長させやすい。また、膜であれば非平衡条件で成膜を行うこともできる。したがって、比較的低温で所望の組成の成膜を行うことができる。更に、膜の場合は基板からの応力によりＭＰＢ組成を調整することも可能性として考えられため、バルクセラミックスに比してＭＰＢ組成の設計の幅が広くなる可能性もあり、好ましい。
【００５８】
本発明では、ＡＣＯ３、ＢＣＯ３、及び上記一般式（ＰＸ）で表されるペロブスカイト型酸化物について、各々理論的にＴＦを求める。この際、実際には単独でペロブスカイト型酸化物にならないものでもＴＦを理論的に求める。そして、上記規定の関係となるように、上記一般式（ＰＸ）の組成を決定する。上記材料設計に基づいて設計された本発明の第１のペロブスカイト型酸化物は、ＭＰＢ又はその近傍の組成を有するので、高い圧電性能（強誘電性能）を有する。
【００５９】
「課題を解決するための手段」の項において説明したように、本発明では、上記のように材料設計を行うのであって、本発明の第１のペロブスカイト型酸化物の相構造は、特に制限されない。したがって、本発明の第１のペロブスカイト型酸化物は、ＡＣＯ３、ＢＣＯ３の２成分が共存した２相混晶構造になる場合もあるし、ＡＣＯ３、ＢＣＯ３が完全固溶して１つの相になる場合もあるし、その他の構造もあり得る。
【００６０】
ただし、本発明の第１のペロブスカイト型酸化物は、ＴＦ＞１．０の第１成分ＡＣＯ３と、ＴＦ＜１．０の第２成分ＢＣＯ３とを含むことが好ましい（各成分において、Ａサイト元素の総モル数が１．０であり、かつＢサイト元素の総モル数が１．０である場合が標準であるが、Ａサイト元素の総モル数とＢサイト元素の総モル数はペロブスカイト構造を取り得る範囲内で１．０からずれてもよい。）。
【００６１】
第１成分ＡＣＯ３と第２成分ＢＣＯ３とは結晶系が異なっていることが好ましい。  例えば、第１成分ＡＣＯ３の結晶系は、正方晶系、斜方晶系、単斜晶系、三方晶系、及び菱面体晶系のうちいずれかであり、第２成分ＢＣＯ３の結晶系は、正方晶系、斜方晶系、及び菱面体晶系のうちいずれかであり、かつ、第１成分ＡＣＯ３とは異なる結晶系である態様が挙げられる。
【００６２】
本発明の材料設計によれば、ＭＰＢ又はその近傍の組成を有し、正方晶相、斜方晶相、及び菱面体晶相からなる群より選択される少なくとも２つの結晶相の混晶構造を有するペロブスカイト型酸化物を提供することができる。
【００６３】
本発明ではさらに、下記元素Ｄを含む材料設計を行うことができる。  
すなわち、本発明の第２のペロブスカイト型酸化物の製造方法は、下記一般式（ＰＹ）で表される組成を有するペロブスカイト型酸化物の製造方法において、下記式（１）〜（４）の関係を充足する条件で、組成を決定することを特徴とするものである。本発明のペロブスカイト型酸化物の製造方法においては、さらに下記式（５）の関係を充足する条件で、組成を決定することが好ましい。  
本発明の第２のペロブスカイト型酸化物は、下記一般式（ＰＹ）で表される組成を有し、下記式（１）〜（４）の関係を充足することを特徴とするものである。本発明のペロブスカイト型酸化物においては、さらに下記式（５）の関係を充足することが好ましい。  
（Ａ，Ｂ，Ｄ）ＣＯ３・・・（ＰＹ）
（式（ＰＹ）中、Ａ，Ｂ，Ｄ：Ａサイト元素であり、各々１種又は複数種の金属元素、Ｃ：Ｂサイト元素であり、Ｔａを７０モル％以上含む少なくとも１種の金属元素、Ｏは酸素原子。Ａ，Ｂ及びＤは互いに異なる組成である。  
Ａサイト元素の総モル数が１．０であり、かつＢサイト元素の総モル数が１．０である場合が標準であるが、Ａサイト元素の総モル数とＢサイト元素の総モル数はペロブスカイト構造を取り得る範囲内で１．０からずれてもよい。）、
０．９８≦ＴＦ（ＰＹ）≦１．０１・・・（１）、
ＴＦ（ＡＣＯ３）＞１．０・・・（２）、
ＴＦ（ＢＣＯ３）＜１．０・・・（３）、
ＴＦ（ＢＣＯ３）＜ＴＦ（ＤＣＯ３）＜ＴＦ（ＡＣＯ３）・・・（４）、
０．９８≦ＴＦ（ＤＣＯ３）≦１．０２・・・（５）
（式（１）〜（５）中、ＴＦ（ＰＹ）は上記一般式（ＰＹ）で表される酸化物の許容因子、ＴＦ（ＡＣＯ３）、ＴＦ（ＢＣＯ３）、及びＴＦ（ＤＣＯ３）はそれぞれ（）内に記載の酸化物の許容因子である。）
【００６４】
上記関係を充足するＡサイト元素Ｄを含めるようにすることを除けば、本発明の第２のペロブスカイト型酸化物の材料設計は上記の本発明の第１のペロブスカイト型酸化物と同様である。
【００６５】
本発明の第２のペロブスカイト型酸化物において、Ａサイト元素Ａ，Ｂは上記の本発明の第１のペロブスカイト型酸化物のＡサイト元素Ａ，Ｂと同様である。Ｂサイト元素Ｃは、上記の本発明の第１のペロブスカイト型酸化物のＢサイト元素Ｃと同様である。Ａサイト元素Ｄとしては、Ｐｂ，Ｂｉ０．５Ｋ０．５等が挙げられる。
【００６６】
本発明の第２のペロブスカイト型酸化物において、相構造は特に制限されず、ＡＣＯ３、ＢＣＯ３、ＤＣＯ３の３成分が共存した３相混晶構造になる場合もあるし、ＡＣＯ３、ＢＣＯ３、ＤＣＯ３が完全固溶して１つの相になる場合もあるし、その他の構造もあり得る。
【００６７】
ただし、本発明の第２のペロブスカイト型酸化物は、ＴＦ＞１．０の第１成分ＡＣＯ３と、ＴＦ＜１．０の第２成分ＢＣＯ３と、ＴＦが１．０に近い第３成分ＤＣＯ３とを含むことが好ましい（各成分において、Ａサイト元素の総モル数が１．０であり、かつＢサイト元素の総モル数が１．０である場合が標準であるが、Ａサイト元素の総モル数とＢサイト元素の総モル数はペロブスカイト構造を取り得る範囲内で１．０からずれてもよい。）。
【００６８】
この場合、第１成分ＡＣＯ３と第２成分ＢＣＯ３とは結晶系が異なっていることが好ましい。第１成分ＡＣＯ３と第２成分ＢＣＯ３と第３成分ＤＣＯ３とは結晶系が異なっていることが特に好ましい。
【００６９】
例えば、第１成分ＡＣＯ３の結晶系は、正方晶系、斜方晶系、単斜晶系、三方晶系、及び菱面体晶系のうちいずれかであり、第２成分ＢＣＯ３の結晶系は、正方晶系、斜方晶系、及び菱面体晶系のうちいずれかであり、かつ、第１成分ＡＣＯ３とは異なる結晶系であり、第３成分ＤＣＯ３の結晶系が立方晶系又は疑立方晶系である態様が挙げられる。
【００７０】
本発明の材料設計によれば、ＭＰＢ又はその近傍の組成を有し、正方晶相、斜方晶相、及び菱面体晶相からなる群より選択される少なくとも２つの結晶相と、立方晶及び疑立方晶からなる群より選択される少なくとも１つの結晶相との混晶構造を有するペロブスカイト型酸化物を提供することができる。
【００７１】
本発明者は、上記第１，第２成分（ＡＣＯ３、ＢＣＯ３）の２相混晶構造である本発明の第１のペロブスカイト型酸化物、及び上記第１〜第３成分（ＡＣＯ３、ＢＣＯ３、ＤＣＯ３）の３相混晶構造である本発明の第２のペロブスカイト型酸化物は、発明者が特願2006-188765号にて提案している電界誘起相転移の系に有効な材料であり、高い圧電性能が得られることを見出している。
【００７２】
以下、発明者が特願2006-188765号にて提案している電界誘起相転移の系について説明する。この系では、圧電体を、電界印加により少なくとも一部が結晶系の異なる他の強誘電体相に相転移する性質を有する強誘電体相を含む構成する。
【００７３】
説明を簡略化するため、電界印加により結晶系の異なる他の強誘電体相に相転移する性質を有する上記強誘電体相のみからなる圧電体の圧電特性について説明する。この圧電体の電界強度と歪変位量との関係を図２に模式的に示す（直線Ｘ）。
【００７４】
図２中、電界強度Ｅ１は、上記強誘電体相の相転移が開始する最小の電界強度である。電界強度Ｅ２は、上記強誘電体相の相転移が略完全に終了する電界強度である。通常はＥ１＜Ｅ２であるが、Ｅ１＝Ｅ２もあり得る。「相転移が略完全に終了する電界強度Ｅ２」とは、それ以上電界を印加してもそれ以上相転移が起こらない電界強度を意味している。Ｅ２以上の電界強度を印加しても、上記強誘電体相の一部が相転移せずに残る場合がある。
【００７５】
図２には、従来技術の圧電体の圧電特性についても合わせて模式的に示してある（直線Ｙ，Ｚ）。なお、ここでは、比較しやすいよう、電界強度０〜Ｅ１では直線Ｘ，Ｙ，Ｚの圧電特性を合わせてあり、電界強度Ｅ１〜Ｅ２では直線Ｘ，Ｚの圧電特性を合わせてある。
【００７６】
図２に示す如く、上記圧電体は、電界強度Ｅ＝０〜Ｅ１（相転移前）では、相転移前の強誘電体相の圧電効果により、電界強度の増加に伴って歪変位量が直線的に増加し、電界強度Ｅ＝Ｅ１〜Ｅ２では、相転移に伴う結晶構造の変化による体積変化が起こり、電界強度の増加に伴って歪変位量が直線的に増加し、電界強度Ｅ≧Ｅ２（相転移後）では、相転移後の強誘電体相の圧電効果により、電界強度の増加に伴って歪変位量が直線的に増加する圧電特性を有するものである。
【００７７】
上記圧電体では、相転移に伴う結晶構造の変化による体積変化（電界強度Ｅ＝Ｅ１〜Ｅ２の範囲）が起こり、しかも、圧電体は相転移前後のいずれにおいても強誘電体からなるので、相転移前後のいずれにおいても強誘電体の圧電効果が得られ、電界強度Ｅ＝０〜Ｅ１、Ｅ＝Ｅ１〜Ｅ２、Ｅ≧Ｅ２のいずれの範囲内においても、大きい歪変位量が得られる。
【００７８】
従来は、強誘電体の自発分極軸に合わせた方向に電界を印加することで、自発分極軸方向に伸びる圧電効果を利用することが一般的であった。この場合、図２の直線Ｙに示すように、ある電界強度までは電界強度の増加に対して歪変位量が直線的に増加するが、ある電界強度を超えると、電界強度の増加に対する歪変位量の増加が著しく小さくなり、歪変位量がほぼ飽和する。
【００７９】
また、強誘電体相と常誘電体相との間の相転移を利用する圧電体の場合には、図２の直線Ｚに示すように、相転移前は強誘電体相の圧電効果により電界強度の増加に対して歪変位量が直線的に増加し、相転移が開始する電界強度Ｅ１から相転移が略完了する電界強度Ｅ２までは、相転移に伴う結晶構造の変化によって歪変位量が増加し、常誘電体相への相転移が略完了する電界強度Ｅ２を超えると、強誘電体相の圧電効果が得られなくなるので、それ以上電界を印加しても、歪変位量は増加しない。
【００８０】
電界印加により結晶系の異なる他の強誘電体相に相転移する性質を有する強誘電体相からなる圧電体では、上記従来技術よりもより大きな歪変位量が得られる。この圧電体の駆動条件は制限なく、歪変位量を考慮すれば、最小電界強度Ｅｍｉｎ及び最大電界強度Ｅｍａｘが、下記式（６）を充足する条件で駆動されることが好ましく、下記式（７）を充足する条件で駆動されることが特に好ましい。  
Ｅｍｉｎ＜Ｅ１＜Ｅｍａｘ・・・（６）、
Ｅｍｉｎ＜Ｅ１≦Ｅ２＜Ｅｍａｘ・・・（７）
【００８１】
上記電界誘起相転移の系においては、相転移が起こる強誘電体相が、自発分極軸方向とは異なる方向に結晶配向性を有していることが好ましく、相転移後の自発分極軸方向と略一致した方向に結晶配向性を有していることが特に好ましい。通常、結晶配向方向が電界印加方向である。
【００８２】
電界印加方向を相転移後の自発分極軸方向と略一致させる場合には、相転移前において、「エンジニアードドメイン効果」により、電界印加方向を相転移前の自発分極軸方向に合わせるよりも大きな変位量が得られ、好ましい。単結晶体のエンジニアードドメイン効果は、“Ultrahigh strain and piezoelectric behavior in relaxor based ferroelectric single crystals”,  S.E.Park et al, JAP, 82, 1804(1997)に記載されている。
【００８３】
また、電界印加方向を相転移後の自発分極軸方向と略一致させることで、相転移が起こりやすくなる。これは、自発分極軸方向と電界印加方向とが合う方が結晶的に安定であり、より安定な結晶系へ相転移しやすくなるためと推察される。電界強度Ｅ２以上の電界を印加しても、相転移せずに強誘電体相の一部が残る場合があるが、相転移が効率よく進行することで、電界強度Ｅ２以上の電界を印加した際に、相転移せずに残る強誘電体相の割合を少なくすることができる。この結果として、電界印加方向を相転移前の自発分極軸方向に合わせるよりも、大きな歪変位量が安定的に得られる。
【００８４】
さらに、相転移後は、電界印加方向と自発分極軸方向とが略一致することになるので、相転移後の強誘電体相の圧電効果が効果的に発現し、大きな歪変位量が安定的に得られる。
【００８５】
以上のように、電界印加方向を相転移後の自発分極軸方向と略一致させる場合には、相転移前、相転移中、相転移後のすべてにおいて、高い歪変位量が得られる。この効果は、少なくとも相転移前の強誘電体相の自発分極軸方向が電界印加方向と異なる方向であれば得られ、電界印加方向が相転移後の強誘電体相の自発分極軸方向に近い程、顕著に発現する。
【００８６】
電界印加により結晶系の異なる他の強誘電体相に相転移する性質を有す強誘電体相のみからなる単相構造の圧電体について説明したが、上記の電界誘起相転移は、電界印加により結晶系の異なる他の強誘電体相に相転移する性質を有する強誘電体相を含む混晶系にも適用可能である。
【００８７】
上記第１，第２成分（ＡＣＯ３、ＢＣＯ３）の２相混晶構造である本発明の第１のペロブスカイト型酸化物では、いずれの相も強誘電体相であるので、いずれか又は双方を電界印加により結晶系の異なる他の強誘電体相に相転移する強誘電体相とすることができる。
【００８８】
上記第１〜第３成分（ＡＣＯ３、ＢＣＯ３、ＤＣＯ３）の３相混晶構造である本発明の第２のペロブスカイト型酸化物では、ＡＣＯ３相とＢＣＯ３相とが強誘電体相であり、ＤＣＯ３相は強誘電体相ではないので、ＡＣＯ３相とＢＣＯ３相のうちいずれか又は双方を電界印加により結晶系の異なる他の強誘電体相に相転移する強誘電体相とすることができる。
【００８９】
以上説明したように、本発明は、特に非鉛系に有効な圧電性能に優れたペロブスカイト型酸化物の新規な材料設計思想を提供するものである。本発明によれば、ＭＰＢ又はその近傍の組成を有し、圧電性能（強誘電性能）に優れたペロブスカイト型酸化物の組成を容易に設計することができる。
【００９０】
本発明は特に、本発明者が特願2006-188765号にて提案している電界誘起相転移の系において好適な材料設計思想を提供するものである。本発明によれば、相転移が起こりやすく、比較的低い電界強度においても大きな歪変位量が得られるドメイン構造のペロブスカイト型酸化物を提供することができる。比較的低い電界強度においても大きな歪変位量が得られることは、省エネルギー等の点で好ましい。
【００９１】
「圧電素子、及びインクジェット式記録ヘッド」
本発明の圧電素子は、上記の本発明の材料設計に基づいて設計された本発明のペロブスカイト型酸化物を含む圧電体膜と、該圧電体膜に対して電界を印加する電極とを備えたことを特徴とするものである。  
本発明の圧電素子は、本発明のペロブスカイト型酸化物を用いたものであるので、高い圧電性能を示すものとなる。例えば、ＴＦ＞１．０の第１成分ＡＣＯ３と、ＴＦ＜１．０の第２成分ＢＣＯ３との２相混晶構造からなり、電界印加により、第１成分及び／又は第２成分の強誘電体相が他の結晶系の強誘電体相に相転移する性質の上記の本発明の第１のペロブスカイト型酸化物を用いることで、比較的低い電界強度でも高い圧電性能を示す圧電素子を提供することができる。以下、図３に基づいて、この圧電素子の一実施形態、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３はインクジェット式記録ヘッドの要部断面図（圧電素子の厚み方向の断面図）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。
【００９２】
図３に示す圧電素子１は、基板１１の表面に、下部電極１２と圧電体膜１３と上部電極１４とが順次積層された素子である。圧電体膜１３は、上記の本発明の材料設計により設計された本発明のペロブスカイト型酸化物からなる多結晶体の膜（不可避不純物を含んでいてもよい。）である。圧電体膜１３としてはＭＰＢ組成の（Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ）ＴａＯ３膜等が挙げられる。
【００９３】
基板１１としては特に制限なく、シリコン，ガラス，ステンレス（ＳＵＳ），イットリウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ），ＳｒＴｉＯ３，アルミナ，サファイヤ，及びシリコンカーバイド等の基板が挙げられる。基板１１としては、シリコン基板上にＳｉＯ２膜とＳｉ活性層とが順次積層されたＳＯＩ基板等の積層基板を用いてもよい。また、基板１１と下部電極１２との間にバッファ層等を設けても構わない。
【００９４】
下部電極１２の主成分としては特に制限なく、Ａｕ，Ｐｔ，Ｉｒ，ＩｒＯ２，ＲｕＯ２，ＬａＮｉＯ３，及びＳｒＲｕＯ３等の金属又は金属酸化物、及びこれらの組合せが挙げられる。上部電極１４の主成分としては特に制限なく、下部電極２０で例示した材料，Ａｌ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｃｕ等の一般的に半導体プロセスで用いられている電極材料、及びこれらの組合せが挙げられる。下部電極１２と上部電極１４の厚みは特に制限なく、５０〜５００ｎｍであることが好ましい。
【００９５】
基板１１としてシリコン基板を用い、圧電体膜１３としてＭＰＢ組成の（Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ）ＴａＯ３膜を成膜する場合の、格子整合性がよい材料の組み合わせ例を下記に示す。（）内の数値は結晶定数を示している。  
基板１１：シリコン（３．８４Å）、
バッファ層：γ-Ａｌ２Ｏ３（３．９６Å）、
下部電極１２：ＳｒＲｕＯ３（３．９４Å）、
圧電体膜１３：（Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ）ＴａＯ３（３．９３Å）。
【００９６】
また、上記と同様の下部電極１２及び圧電体膜１３を用いる場合は、基板１１としてＳｒＴｉＯ３（３．９０５Å）を用いても良好な格子整合性を示す。この場合はバッファ層はなくてもよい。
【００９７】
圧電アクチュエータ２は、圧電素子１の基板１１の裏面に、圧電体膜１３の伸縮により振動する振動板１６が取り付けられたものである。圧電アクチュエータ２には、圧電素子１を駆動する駆動回路等の制御手段１５も備えられている。
【００９８】
インクジェット式記録ヘッド（液体吐出装置）３は、概略、圧電アクチュエータ２の裏面に、インクが貯留されるインク室（液体貯留室）２１及びインク室２１から外部にインクが吐出されるインク吐出口（液体吐出口）２２を有するインクノズル（液体貯留吐出部材）２０が取り付けられたものである。  
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２１からのインクの吐出や吐出量の制御が行われる。
【００９９】
基板１１とは独立した部材の振動板１６及びインクノズル２０を取り付ける代わりに、基板１１の一部を振動板１６及びインクノズル２０に加工してもよい。例えば、基板１１がＳＯＩ基板等の積層基板からなる場合には、基板１１を裏面側からエッチングしてインク室２１を形成し、基板自体の加工により振動板１６とインクノズル２０とを形成することができる。
【０１００】
インクジェット式記録ヘッド等の用途では、高画質化等のために、圧電素子の高密度化が検討されており、それに伴って圧電素子の薄型化が検討されている。圧電体膜１３としてはより薄い方が好ましく、厚み２０μｍ以下の圧電薄膜がより好ましい。本発明のペロブスカイト型酸化物は高い圧電定数を有するので、より高い圧電定数が必要とされる薄膜に有効である。
【０１０１】
本実施形態において、圧電体膜１３は、ＴＦ＞１．０の第１成分ＡＣＯ３と、ＴＦ＜１．０の第２成分ＢＣＯ３との２相混晶構造からなり、電界印加により、第１成分及び／又は第２成分の強誘電体相が他の結晶系の強誘電体相に相転移する性質を有するものである。
【０１０２】
本実施形態では、少なくとも相転移が起こる強誘電体相が結晶配向性を有していることが好ましい。さらに、相転移が起こる強誘電体相は、自発分極軸方向とは異なる方向に結晶配向性を有していることが好ましく、相転移後の自発分極軸方向と略一致した方向に結晶配向性を有していることが特に好ましい。本実施形態では、結晶配向方向が電界印加方向である。
【０１０３】
強誘電体の自発分極軸は以下の通りである。  
正方晶系：＜００１＞、斜方晶系：＜１１０＞、菱面体晶系：＜１１１＞
電界印加方向を相転移後の自発分極軸方向と略一致させるには、相転移する第１成分及び／又は第２成分の強誘電体相を、略＜１００＞方向に結晶配向性を有する菱面体晶相、略＜１１０＞方向に結晶配向性を有する菱面体晶相、略＜１１０＞方向に結晶配向性を有する正方晶相、略＜１１１＞方向に結晶配向性を有する正方晶相、略＜１００＞方向に結晶配向性を有する斜方晶相、及び略＜１１１＞方向に結晶配向性を有する斜方晶相のうちいずれかとすればよい。
【０１０４】
結晶配向性を有する圧電体膜１３としては、配向膜（１軸配向性を有する膜）、エピタキシャル膜（３軸配向性を有する膜）、あるいは粒子配向セラミックス焼結体が挙げられる。  
配向膜は、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ法、及びパルスレーザデポジッション法等の気相法；ゾルゲル法及び有機金属分解法等の液相法などの公知の薄膜形成方法を用い、一軸配向性結晶が生成される条件で成膜することで、形成できる。例えば、（１００）配向させる場合は、下部電極として（１００）配向したＰｔ等を用いればよい。  
エピタキシャル膜は、基板及び下部電極に圧電膜と格子整合性の良い材料を用いることにより形成できる。エピタキシャル膜を形成可能な基板／下部電極の好適な組合せとしては、ＳｒＴｉＯ３／ＳｒＲｕＯ３、及びＭｇＯ／Ｐｔ等が挙げられる。  
粒子配向セラミックス焼結体は、ホットプレス法、シート法、及びシート法で得られる複数のシートを積層プレスする積層プレス法等により、形成できる。
【０１０５】
圧電体膜１３の制御手段１５による駆動条件は制限されない。図２を参照して説明したように、歪変位量を考慮すれば、圧電体膜１３は、制御手段１５によって、最小電界強度Ｅｍｉｎ及び最大電界強度Ｅｍａｘが、下記式（６）を充足する条件で駆動されることが好ましく、下記式（７）を充足する条件で駆動されることが特に好ましい。  
Ｅｍｉｎ＜Ｅ１＜Ｅｍａｘ・・・（６）、
Ｅｍｉｎ＜Ｅ１≦Ｅ２＜Ｅｍａｘ・・・（７）
（式中、電界強度Ｅ１は、強誘電体相の相転移が開始する最小の電界強度である。電界強度Ｅ２は、強誘電体相の相転移が略完全に終了する電界強度である。）
【０１０６】
本実施形態の圧電素子１では、基本的には、圧電体膜１３の第１成分及び／又は第２成分の強誘電体相の相転移は、電界強度を変化させるだけで実施されるように、設計を行うことが好ましい。すなわち、圧電体膜１３の組成及びいずれの結晶系間の相転移を採用するかは、使用環境温度に相転移温度を有する系となるよう、決定することが好ましい。ただし、必要に応じて、素子温度が相転移温度となるよう、調温することは差し支えない。いずれにせよ、相転移温度又はその近傍で駆動することで、相転移が効率よく起こり、好ましい。
【０１０７】
本実施形態の圧電素子１は、上記の本発明の材料設計により設計された本発明のペロブスカイト型酸化物からなる圧電体膜１３を備えたものであるので、比較的低い電界強度でも高い圧電性能を示すものとなる。
【０１０８】
「インクジェット式記録装置」
図４及び図５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４は装置全体図であり、図５は部分上面図である。
【０１０９】
図示するインクジェット式記録装置１００は、インクの色ごとに設けられた複数のインクジェット式記録ヘッド（以下、単に「ヘッド」という）３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙを有する印字部１０２と、各ヘッド３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１１４と、記録紙１１６を供給する給紙部１１８と、記録紙１１６のカールを除去するデカール処理部１２０と、印字部１０２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１１６の平面性を保持しながら記録紙１１６を搬送する吸着ベルト搬送部１２２と、印字部１０２による印字結果を読み取る印字検出部１２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部１２６とから概略構成されている。
【０１１０】
印字部１０２をなすヘッド３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙが、各々上記実施形態のインクジェット式記録ヘッド３である。
【０１１１】
デカール処理部１２０では、巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム１３０により記録紙１１６に熱が与えられて、デカール処理が実施される。  
ロール紙を使用する装置では、図４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。
【０１１２】
デカール処理され、カットされた記録紙１１６は、吸着ベルト搬送部１２２へと送られる。吸着ベルト搬送部１２２は、ローラ１３１、１３２間に無端状のベルト１３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１０２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する部分が水平面（フラット面）となるよう構成されている。
【０１１３】
ベルト１３３は、記録紙１１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（図示略）が形成されている。ローラ１３１、１３２間に掛け渡されたベルト１３３の内側において印字部１０２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ１３４が設けられており、この吸着チャンバ１３４をファン１３５で吸引して負圧にすることによってベルト１３３上の記録紙１１６が吸着保持される。
【０１１４】
ベルト１３３が巻かれているローラ１３１、１３２の少なくとも一方にモータ（図示略）の動力が伝達されることにより、ベルト１３３は図４上の時計回り方向に駆動され、ベルト１３３上に保持された記録紙１１６は図４の左から右へと搬送される。
【０１１５】
縁無しプリント等を印字するとベルト１３３上にもインクが付着するので、ベルト１３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部１３６が設けられている。  
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。
【０１１６】
印字部１０２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙送り方向と直交方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている（図５を参照）。各印字ヘッド３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙは、インクジェット式記録装置１００が対象とする最大サイズの記録紙１１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。
【０１１７】
記録紙１１６の送り方向に沿って上流側から、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応したヘッド３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙが配置されている。記録紙１１６を搬送しつつ各ヘッド３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより、記録紙１１６上にカラー画像が記録される。
【０１１８】
印字検出部１２４は、印字部１０２の打滴結果を撮像するラインセンサ等からなり、ラインセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まり等の吐出不良を検出する。
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。
【０１１９】
後乾燥部１４２の後段には、画像表面の光沢度を制御するために、加熱・加圧部１４４が設けられている。加熱・加圧部１４４では、画像面を加熱しながら、所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ１４５で画像面を加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【０１２０】
こうして得られたプリント物は、排紙部１２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット式記録装置１００では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部１２６Ａ、１２６Ｂへと送るために排紙経路を切り替える選別手段（図示略）が設けられている。  
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。
【実施例】
【０１２１】
本発明に係る実施例について、説明する。
【０１２２】
（実施例１）
（１００）ＳｒＴｉＯ３基板の表面に、ＰＬＤ法にて、下部電極としてＳｒＲｕＯ３膜（膜厚０．２μｍ）を基板温度７００℃の条件で形成した。更に、基板温度を６００℃の条件で、（Ｋ０．３６Ｎａ０．６４）ＴａＯ３のターゲットを用いて、膜厚３μmの圧電体膜をＰＬＤ法により成膜した。得られた圧電体膜についてＸＲＦによる組成分析を行った結果、（Ｋ０．３８Ｎａ０．６２）ＴａＯ３であった。この圧電体膜についてＸＲＤにより結晶構造解析を行ったところ、ペロブスカイト単相膜であることが確認され、（００１）配向していた。
【０１２３】
更に、基板温度を１５０℃の条件で、Ｐｔの上部電極を同様にスパッタ法により形成し、圧電素子とした。得られた圧電素子を片持ち梁により圧電定数を測定したところ、ｄ３１＝５０ｐｍ／Ｖが得られた。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明の圧電素子は、インクジェット式記録ヘッド，磁気記録再生ヘッド，ＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical Systems）デバイス，マイクロポンプ、及び超音波探触子等に搭載される圧電アクチュエータ、及び強誘電メモリ（ＦＲＡＭ）等に好ましく利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】種々のペロブスカイト型酸化物について、Ａサイト元素のイオン半径と、Ｂサイト元素のイオン半径と、許容因子ＴＦと、結晶系との関係を示す図
【図２】電界印加により結晶系の異なる他の強誘電体相に相転移する性質を有する強誘電体相のみからなる圧電体の圧電特性を模式的に示す図
【図３】本発明に係る一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）の構造を示す要部断面図
【図４】図３のインクジェット式記録ヘッドを備えたインクジェット式記録装置の構成例を示す図
【図５】図４のインクジェット式記録装置の部分上面図
【符号の説明】
【０１２６】
１  圧電素子
３，３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ  インクジェット式記録ヘッド（液体吐出装置）
１２、１４  電極
１３  圧電体膜
２０  インクノズル（液体貯留吐出部材）
２１  インク室（液体貯留室）
２２  インク吐出口（液体吐出口）
１００  インクジェット式記録装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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