CN103582620A - 取向压电陶瓷、压电元件、排液头、超声波马达和除尘器件 - Google Patents

取向压电陶瓷、压电元件、排液头、超声波马达和除尘器件 Download PDF

Info

Publication number
CN103582620A
CN103582620A CN201280026294.4A CN201280026294A CN103582620A CN 103582620 A CN103582620 A CN 103582620A CN 201280026294 A CN201280026294 A CN 201280026294A CN 103582620 A CN103582620 A CN 103582620A
Authority
CN
China
Prior art keywords
orientation
piezoelectric
piezoelectric element
piezoelectric ceramics
electrode
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.)
Granted
Application number
CN201280026294.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103582620B (zh
Inventor
渡边隆之
村上俊介
熊田伸弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
University of Yamanashi NUC
Original Assignee
Canon Inc
University of Yamanashi NUC
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc, University of Yamanashi NUC filed Critical Canon Inc
Publication of CN103582620A publication Critical patent/CN103582620A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103582620B publication Critical patent/CN103582620B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions
    • H10N30/8536—Alkaline earth metal based oxides, e.g. barium titanates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/46—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
    • C04B35/462—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
    • C04B35/465—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates
    • C04B35/468—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates based on barium titanates
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/495—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on vanadium, niobium, tantalum, molybdenum or tungsten oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. vanadates, niobates, tantalates, molybdates or tungstates
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/106—Langevin motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
    • H02N2/163—Motors with ring stator
    • 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
    • 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
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions
    • 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
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions
    • H10N30/8542—Alkali metal based oxides, e.g. lithium, sodium or potassium niobates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3201—Alkali metal oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3215—Barium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3232—Titanium oxides or titanates, e.g. rutile or anatase
    • C04B2235/3234—Titanates, not containing zirconia
    • C04B2235/3236—Alkaline earth titanates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3281—Copper oxides, cuprates or oxide-forming salts thereof, e.g. CuO or Cu2O
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5292—Flakes, platelets or plates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5296—Constituents or additives characterised by their shapes with a defined aspect ratio, e.g. indicating sphericity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C04B2235/6025—Tape casting, e.g. with a doctor blade
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/72—Products characterised by the absence or the low content of specific components, e.g. alkali metal free alumina ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/72—Products characterised by the absence or the low content of specific components, e.g. alkali metal free alumina ceramics
    • C04B2235/725—Metal content
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry
    • C04B2235/767—Hexagonal symmetry, e.g. beta-Si3N4, beta-Sialon, alpha-SiC or hexa-ferrites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry
    • C04B2235/768—Perovskite structure ABO3
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/79—Non-stoichiometric products, e.g. perovskites (ABO3) with an A/B-ratio other than 1
    • 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
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/09—Forming piezoelectric or electrostrictive materials
    • H10N30/093—Forming inorganic materials
    • H10N30/097—Forming inorganic materials by sintering

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Cleaning In General (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

本发明提供压电性令人满意的取向压电陶瓷，其包括由(1-x)NaNbO3-xBaTiO3表示的金属氧化物。还提供使用包括由(1-x)NaNbO3-xBaTiO3表示的金属氧化物的取向压电陶瓷的压电元件，和使用该压电元件的排液头、超声波马达和除尘器件。取向压电陶瓷包括由下述通式(1)表示的金属氧化物作为主要成分，其中该取向压电陶瓷具有均为1,000ppm以下的铅含量和钾含量：(1-x)NaNbO3-xBaTiO3...通式(1)，其中满足0<x<0.3的关系。

Description

取向压电陶瓷、压电元件、排液头、超声波马达和除尘器件
技术领域
本发明涉及压电材料，更具体地，涉及包括无铅压电材料的取向陶瓷。本发明还涉及使用该压电材料的压电元件、排液头、超声波马达和除尘器件。
背景技术
非专利文献1中，通过局部化学微晶转换（以下称为TMC）形成的板状铌酸钠（通式：NaNbO3，以下称为NN）颗粒用于控制包括铌酸钾钠作为主要成分的压电陶瓷的晶体取向。非专利文献1报道了具有优选的晶体取向的压电陶瓷的压电性与非取向陶瓷相比得到了显著的改善。
非专利文献2报道了NN和钛酸钡的固溶体，{(1-x)NaNbO3-xBaTiO3，0<x<0.2}，是具有高居里温度的有前途的无铅压电材料。以下将NN和钛酸钡的固溶体称为NN-BT。
非专利文献3报道了通过在高磁场中浇铸，能够控制压电陶瓷的取向。
引用列表
非专利文献
NPL1：“Nature”,Y.Saito等,2004,第432卷,第84-87页
NPL2：“Journal of the American Ceramic Society”,J.T.Zeng等,2006,第89卷,第2828-2832页
NPL3：“Journal of the American Ceramic Society”,S.Tanaka等,2007,第90卷,第3503-3506页
发明内容
技术问题
认为通过控制其晶体取向，改善NN-BT压电陶瓷的压电性。但是，尚无关于取向NN-BT陶瓷的报道。
通过TMC形成板状颗粒的方法中，难以完成离子交换反应以不留下杂质。因此，如果将该方法应用于NN-BT，杂质例如钾可能混合到陶瓷中以使特性劣化。因此，难以使用通过TMC得到的板状颗粒来控制NN-BT的取向。
此外，本发明人认真地进行了研究并且发现，NN-BT对磁场显示低灵敏性，即使使用目前不能采用的强度的磁场，控制NN-BT的晶体取向困难。
本发明为解决上述问题而完成，本发明的目的在于提供不含杂质成分例如钾或铅的具有令人满意的压电性的NN-BT取向压电陶瓷。本发明的另一目的在于提供使用该取向NN-BT压电陶瓷的压电元件，和使用该压电元件的排液头、超声波马达和除尘器件。
问题的解决方案
为了解决上述问题，根据本发明的第一方面，提供取向压电陶瓷，包括由下述通式(1)表示的金属氧化物作为主要成分。该取向压电陶瓷含有1,000ppm以下的铅和钾：
(1-x)NaNbO3-xBaTiO3...通式(1),
其中满足0<x<0.3的关系。
根据本发明的第二方面，提供压电元件，包括第一电极、压电材料和第二电极，其中该压电材料是根据本发明的取向压电陶瓷。
根据本发明的第三方面，提供排液头，包括：液室，其包括振动部，该振动部包括上述的压电元件；和与该液室连通的排出口。
根据本发明的第四方面，提供超声波马达，包括：包括上述压电元件的振动体；和与该振动体接触的移动体。
根据本发明的第五方面，提供除尘器件，包括振动体，该振动体包括上述的压电元件。
本发明的有利效果
根据本发明，能够提供取向压电陶瓷，其不含铅或钾，具有比钛酸钡高的居里温度，并且具有令人满意的压电性。根据本发明的压电材料不使用铅，因此，其环境负荷极低。此外，根据本发明的压电材料不使用钾，因此，烧结性能和耐湿性优异。
由以下参照附图对例示实施方案的说明，本发明进一步的特点将变得清楚。
附图说明
图1A和1B是表示根据本发明的实施方案的排液头的结构的示意图。
图2A和2B是表示根据本发明的实施方案的超声波马达的结构的示意图。
图3A和3B是表示根据本发明的实施方案的除尘器件的结构的示意图。
图4A、4B和4C是表示根据本发明的实施方案的除尘器件的电极的示意图。
图5A和5B是表示根据本发明的实施方案的除尘器件的振动原理的示意图。
图6A表示本发明的比较例1的非取向压电陶瓷的X-射线衍射图案，和图6B表示本发明的实施例1的取向压电陶瓷的X-射线衍射图案。
具体实施方式
以下对进行本发明的实施方案进行说明。
本发明提供无铅取向压电陶瓷，其基于作为主要成分的NN-BT并且具有令人满意的压电性能和绝缘性能。应指出的是，利用其作为介电体的特性，本发明的压电材料可用于各种用途例如电容器、存储器和传感器。
根据本发明的取向压电陶瓷是由细的多晶晶粒或单晶晶粒组成的多晶，并且不是宏观上具有三维晶体取向的所谓的单晶。取向压电陶瓷中晶体的晶轴沿某轴取向，并且在于该轴垂直的方向上不存在晶体取向。
根据本发明，提供取向压电陶瓷，包括由下述通式(1)表示的金属氧化物作为主要成分。
该取向压电陶瓷含有1,000ppm以下的铅和钾：
(1-x)NaNbO3-xBaTiO3...通式(1),
其中满足0<x<0.3的关系。
取向压电陶瓷意味着由Lotgering因数评价的其取向度为10%以上。
采用由目标晶面衍射的X-射线的峰值强度，根据式2计算Lotgering因数：
F=(ρ-ρ0)/(1-ρ0)...(式2)，
其中使用非取向样品的X-射线衍射强度(I0)计算ρ0。(001)取向四方晶体的情况下，作为00l衍射的强度的合计与全部衍射强度的合计之比，根据式3确定ρ0：
ρ0=ΣI0(001)/ΣI0(hkl)...(式3)，
其中h、k和l为整数。
使用取向样品的X-射线衍射强度(I)计算ρ。(001)取向四方晶体的情况下，与上述式3的情形同样地，作为00l衍射的强度的合计与全部衍射强度的合计之比，根据式4确定ρ：
ρ=ΣI(001)/ΣI(hkl)...(式4)。
含有NN-BT作为主要成分意味着NN-BT成分占取向压电陶瓷的全部成分的90%以上。
NN是反铁电晶体，因此，为了将NN用作压电材料，必须将BaTiO3溶解在固体中。因此需要满足0<x。
如果BaTiO3的固溶体的量超过x=0.3，固溶体的居里温度等于或低于57℃，这使得其工业应用难。因此，需要满足0<x<0.3。优选地，满足0.05≤x≤0.15，从而获得高压电性。进而，如果满足0.1≤x≤0.15，则居里温度大约在160℃-240℃的范围内并且极化处理容易，这是优选的。进而，如果满足0.1≤x≤0.12，则居里温度大约在190℃-240℃的范围内，不仅极化处理容易，而且使器件制造过程中的热劣化减少，这是更优选的。
本文中，居里温度不仅是指根据Curie-Weiss法则估算的居里温度，而且是指在铁电相和顺电相(立方)之间的相变温度附近介电常数变为局部最大值的温度。
将NN或者含有NN作为成分的晶体烧结时，钠有时可能气化或扩散并且烧结后样品的组成变得相对于铌而钠不足。具体地，在A位点可能发生缺陷。由于这样的方法、秤重、使用的材料的纯度、材料的吸湿等，通式(1)容许小的由化学计量比的偏离。例如，容许由化学计量比的±5%以下的组成的偏离。
根据本发明的取向压电陶瓷不含大于1,000ppm的铅并且不含大于1,000ppm的钾。如果铅含量等于1,000ppm以下，即使将使用根据本发明的取向压电陶瓷的产品拆毁并且暴露于严格的环境，产品中的铅不易对环境产生不利影响。进而，如果钾含量等于1,000ppm以下，吸湿使取向压电陶瓷的性能降低是不容易的。
为了促进根据本发明的取向压电陶瓷的制造并且调节根据本发明的取向压电陶瓷的物理性能，可用二价金属元素，例如锶或钙，将部分钡置换。同样地，可用五价金属元素，例如钽或钒，将部分铌置换。
对于取向压电陶瓷，优选以假立方表示的(100)取向。
关于NN-BT的晶系，取决于组成，NN-BT同时属于单斜、斜方、四方和立方晶系中的任一种或多种。但是，为了简单表示，本文中将NN-BT视为属于假立方系，除非另有规定。
NN-BT为斜方铁电时，其自发极化轴与[101]方向平行。因此，在晶体的[001]方向上施加电场时，在晶体中形成工程畴（engineereddomain）结构以改善压电性。该晶体为四方铁电时，其自发极化轴与[001]方向平行。因此，在该晶体的[001]方向上施加电场时，与该电场平行的自发极化容易反转以改善压电性。因此，优选取向压电陶瓷为(100)取向。
优选地，由取向压电陶瓷的Lotgering因数评价的取向度为50%以上。原因在于，如果Lotgering因数为30%以上，压电性高于非取向陶瓷的压电性。更优选地，取向度为40%以上。原因在于，显示比具有30%的Lotgering因数的样品的情形高的压电性。
优选地，取向压电陶瓷含有0.05mol%-2mol%的铜，以金属计，相对于1mol的由上述通式(1)：(1-x)NaNbO3-xBaTiO3(其中0<x<0.3)表示的金属氧化物。取向压电陶瓷含有铜时，取向压电陶瓷的绝缘性能改善。此外，晶体中的缺陷的量减少以有助于极化转换。有助于极化转换意味着以下的任一者：使铁电的矫顽磁场减小以及施加三角形波形状的某一水平的电压时发生的极化转化的量增加。还存在降低烧结温度的效果。
添加的铜的量小于0.05摩尔%时，不能获得充分的效果。添加的量超过2摩尔%时，使压电性降低。因此，优选添加的铜的量为0.05摩尔%-2摩尔%。
以下对使用本发明的压电材料的压电元件进行说明。
根据本发明的压电元件是至少包括第一电极、压电材料和第二电极的压电元件，并且该压电材料是上述的压电材料。
第一电极和第二电极均由约5nm-2,000nm的厚度的导电层形成。对导电层的材料并无特别限制，可以是压电元件中通常使用的材料。这样的材料的实例包括金属例如Ti、Pt、Ta、Ir、Sr、In、Sn、Au、Al、Fe、Cr、Ni、Pd、Ag和Cu，这些金属的氧化物。第一电极和第二电极的每一个可由这些材料的一种形成，或者可通过将其两种以上层叠而得到。第一电极和第二电极可由不同材料形成。
对第一电极和第二电极的制造方法并无限制。第一电极和第二电极可通过烘焙金属糊或者通过溅射、气相沉积等而形成。此外，第一电极和第二电极可以以使用所需的形状形成图案。
图1A和1B是表示根据本发明的实施方案的排液头的结构的示意图。如图1A和1B中所示，本发明的排液头是包括本发明的压电元件101的排液头。压电元件101是至少包括第一电极1011、压电材料1012和第二电极1013的压电元件。如图1B中所示，根据需要将压电材料1012形成图案。
图1B是排液头的示意图。该排液头包括排出口105、独立液室102、用于将独立液室102和排出口105连接的连通孔106、液室隔壁104、共同液室107、隔膜103和压电元件101。每个压电元件101，其具有图1B中的矩形，可具有矩形以外的形状例如椭圆形、圆形或平行四边形。通常，压电材料1012具有与独立液室102的形状相符的形状。
参照图1A对本发明的排液头中包括的压电元件101的附近详细说明。图1A是图1B中所示的排液头的宽度方向上的压电元件的截面图。压电元件101的截面形状，以矩形表示，可以是梯形或倒梯形。
图1A中，将第一电极1011用作下部电极，将第二电极1013用作上部电极。但是，第一电极1011和第二电极1013的配置并不限于上述。例如，第一电极1011可用作下部电极，或者可用作上部电极。同样地，第二电极1013可用作上部电极，或者可用作下部电极。此外，在作为振动部的隔膜103与下部电极之间可存在缓冲层108。
应指出的是，名称上的这些不同取决于器件的制造方法，在任何情况下都能够获得本发明的效果。
排液头中，由于压电材料1012的膨胀和收缩，隔膜103竖直地波动以对独立液室102中的液体施加压力。结果，将该液体从排出口105排出。本发明的排液头能够用于打印机用途或者制造电子器件。
隔膜103具有1.0μm-15μm、优选地1.5μm-8μm的厚度。对用于隔膜的材料并无限制，优选为Si。用于隔膜的Si可以用硼或磷掺杂。此外，隔膜上的缓冲层和电极层可用作部分隔膜。
缓冲层108具有5nm-300nm、优选地10nm-200nm的厚度。对用于缓冲层108的材料并无限制，优选为SiO2。
排出口105的大小为5μm-40μm，以当量圆直径计。排出口105的形状可以是圆形，或者可以是星形、正方形或三角形。
接下来，对使用本发明的压电元件的超声波马达进行说明。
图2A和2B是表示根据本发明的实施方案的超声波马达的结构的示意图。
图2A表示超声波马达，其中本发明的压电元件由单板形成。该超声波马达包括作为振动体的换能器201、作为移动体的转子202（由于来自加压弹簧(未图示)的压力，使其与换能器201的滑动表面接触）、和经设置以与转子202一体的输出轴203。换能器201由金属弹性环2011、本发明的压电元件2012和用于将该压电元件2012与该弹性环2011粘结的有机粘合剂2013(例如环氧系或氰基丙烯酸酯系粘合剂)形成。本发明的压电元件2012由在第一电极(未示出)和第二电极(未示出)之间夹持的压电材料形成。
向本发明的压电元件施加相位彼此相差π/2的两个交流电压导致在换能器201中产生弯曲行波，因此换能器201的滑动表面上的每个点经历椭圆运动。使转子202与换能器201的滑动表面压接时，转子202受到来自换能器201的摩擦力以在与弯曲行波相反的方向上旋转。将要驱动的物体（未示出）与输出轴203连接，并且通过转子202的旋转力驱动。
由于压电横向效应，向压电材料施加电压导致压电材料的膨胀和收缩。将弹性体例如金属与压电元件连接时，压电材料的膨胀和收缩使弹性体弯曲。本文中所述种类的超声波马达利用了该原理。
接下来，参照图2B对超声波马达进行说明，该超声波马达包括具有层叠结构的压电元件。换能器204由在管状金属弹性体2041之间插入的层叠压电元件2042形成。该层叠压电元件2042是由多个层叠压电材料（未示出）形成的元件，并且包括其层叠外表面上的第一电极和第二电极，和其层叠内表面上的内电极。用螺栓将金属弹性体2041紧固以致压电元件2042可插入其间并且由弹性体固定。于是，形成换能器204。
将相位彼此不同的交流电压施加于压电元件2042使换能器204激发两种彼此正交的振动。将这两种振动结合以形成圆形振动，以驱动换能器204的顶部。应指出的是，在换能器204的上部形成狭窄的圆周槽以将用于驱动的振动的位移增大。
在来自加压用弹簧206的压力下，使转子205与换能器204接触以获得用于驱动的摩擦力。通过轴承旋转地支撑转子205。
接下来，对使用本发明的压电元件的除尘器件进行说明。
图3A和3B是表示根据本发明实施方案的除尘器件的结构的示意图。除尘器件310包括板状压电元件330和隔膜320。对作为振动体的隔膜320的材料并无限制。将除尘器件310用于光学器件的情况下，透明材料或反射材料能够用作隔膜320的材料。
图4A-4C是表示图3A和3B中所示的压电元件330的结构的示意图。图4A和4C分别表示压电元件330的前表面结构和后表面结构。图4B表示侧表面结构。如图4A-4C中所示，压电元件330包括压电材料331、第一电极332和第二电极333。设置第一电极332和第二电极333以与压电材料331的板表面相对。图4C中，将其上设置第一电极332的压电元件330的前表面称为第一电极表面336。图4A中，将其上设置第二电极333的压电元件330的前表面称为第二电极表面337。
本发明中使用的电极表面是指其上设置电极的压电元件的表面。例如，如图4A-4C中所示，第一电极332可向周围延伸到第二电极表面337。
如图3A和3B中所示，关于压电元件330和隔膜320，将隔膜320的板表面固定于压电元件330的第一电极表面336。驱动压电元件330时，在压电元件330与隔膜320之间产生应力以致在隔膜中产生面外振动。本发明的除尘器件310是通过隔膜320的面外振动将粘附于隔膜320的表面的异物例如灰尘除去的器件。该面外振动意味着隔膜在光轴方向上，即隔膜的厚度方向上移动的弹性振动。
图5A和5B是表示本发明的除尘器件310的振动原理的示意图。图5A表示其中将具有相同相位的交流电场施加于一对左右压电元件330以致在隔膜320中产生面外振动的状态。形成该对左右压电元件330的压电材料的极化方向与压电元件330的厚度方向相同，通过第七振动模式驱动该除尘器件310。图5B表示其中将以180°具有相反相位的交流电压施加于该对左右压电元件330以致在隔膜320中产生面外振动的状态。通过第六振动模式驱动该除尘器件310。本发明的除尘器件310是通过选择性地利用至少两种振动模式，能够将粘附于隔膜的表面的灰尘有效地除去的器件。
如上所述，本发明的压电元件可适合应用于排液头、超声波马达和除尘器件。
通过使用本发明的通式(1)的取向压电陶瓷，能够提供具有与使用含有铅的压电材料的情形中相同或比其高的喷嘴密度和排出容量的排液头。
通过使用本发明的通式(1)表示的取向压电陶瓷，能够提供具有与使用含有铅的压电材料的情形中相同或比其高的驱动力和耐久性的超声波马达。
通过使用本发明的通式(1)表示的取向压电陶瓷，能够提供具有与使用含有铅的压电材料的情形中相同或比其高的除尘效率的除尘器件。
本发明的取向压电陶瓷能够用于器件例如超声波换能器、压电致动器、压电传感器和铁电存储器以及排液头和马达。
实施例
以下通过实施例对本发明的压电材料更具体地说明。但是，本发明并不受下述实施例限制。
(比较例1)
将由固态反应形成的NaNbO3粉末和BaTiO3粉末(由SakaiChemical Industry Co.,Ltd.制造)混合以形成0.88NaNbO3-0.12BaTiO3。在空气中在900-1,100℃下进行煅烧6小时。将烧结的粉末粉碎后，添加3wt%的PVB以进行造粒。将造粒的粉末填充到模具中以模压成型。填充造粒的粉末时，用手轻击用于模压成型的模具。然后，在200MPa下对混合的粉末进行单轴加压以形成具有17mm的直径和1-2mm的厚度的圆盘形压实体。在空气中在600℃下将该压实体保持3小时以将粘结剂除去，然后进行加热到1,260℃，并且将该状态保持6小时以得到烧结体。
烧结后，通过样品的X-射线衍射进行评价。发现该样品具有单相钙钛矿结构并且不存在晶体的优选的取向。
为了获得非取向情形的X-射线衍射图，在研钵中将粒料粉碎。通过与该图比较，能够确定在得到的陶瓷中是否存在优选的取向。作为另外的确认优选的取向的方法，可利用两种X-射线衍射技术。一种是χ(样品倾斜角)扫描测定，另一种为pole figure测定。用与NN-BT的特定衍射面的固定的2θ角，进行两种测定。在任何这些情形下，如果样品不具有优选的取向，没有观察到衍射强度变为最大的角度χ。
将得到的非取向陶瓷研磨直至厚度变为500μm。通过在空气中在450℃下对样品进行退火1小时，将表面上的有机物除去。然后，通过DC溅射，在上表面和下表面上形成3nm的厚度的钛作为粘合层。以300nm的厚度在其上形成金作为电极层。将带有电极的压电材料切割为尺寸均为2.5mm×10mm的片材。通过上述的方法，得到了带状压电陶瓷样品片材。将带状样品放入硅油中并且进行极化处理。在硅油中将该样品加热到150℃后，对其施加30kV/cm的直流电压30分钟，然后继续向其施加电场的情况下冷却到室温，然后停止施加电场。通过共振-反共振法评价压电陶瓷的压电常数d31，其为40-50pC/N。
图6A表示比较例1中得到的非取向压电陶瓷的X-射线衍射图案。
(实施例1)
将10g的Nb2O5(由KANTO CHEMICAL CO.,INC.制造)和52g的K2CO3(由KANTO CHEMICAL CO.,INC.制造)混合以形成混合粉末。使用铂坩埚以在空气中将该混合粉末在950℃下保持1小时以使该混合粉末熔融。经过1小时后，将该混合粉末迅速冷却。将得到的白色物质溶解在500ml的水中。然后，使用7微米滤纸以将不溶物过滤出。将200ml的HNO3(由KANTO CHEMICAL CO.,INC.制造)和300ml的水逐渐添加到将不溶物除去后得到的样品中。白色粉末沉淀。用滤纸收集沉淀物并且用水洗涤。在50℃下将收集物干燥。
通过该方法得到的样品为无定形氧化铌水合物，该材料由下述通式(5)表示：
Nb2O5·nH2O(1<n<3)...通式(5)
但是，该氧化铌水合物可以是Nb2O5·nH2O以外的Nb2O4(OH)2·nH2O、Nb2O3(OH)4·nH2O、或其混合物。本文中无定形氧化铌水合物简单地由通式(5)表示。
为了通过重量变化来确定通式(5)中的n，加热某氧化铌水合物。结果为n=1.5。
然后，使用得到的氧化铌水合物作为原料，水热合成NN粉末。
将1g的氧化铌水合物和50ml的浓度为4M的氢氧化钠水溶液放入具有由Teflon（注册商标）形成的内夹套并且具有70ml的容量的高压釜。将该高压釜密封，在180℃下保持24小时，然后缓慢地冷却到室温。将该高压釜保持在高温的时间的过程中，高压釜中的压力为1atm以上。将从高压釜取出的内装物过滤出以取出产物。用蒸馏水对得到的样品进行清洁，然后在50℃下干燥。使用X-射线衍射确定得到的样品的组成相，使用扫描电子显微镜测定得到的样品的形状和各个边的平均长度，并且用ICP测定得到的样品的组成。
X-射线衍射揭示得到的颗粒为斜方单相NaNbO3。用显微镜观察揭示，颗粒为长方体形状并且各边的平均长度为约5-20μm。长方体的表面与NN的(100)表面平行。长方体形状的颗粒的纵横比(Lmax/Lmin)为3以下，其中Lmin为长方体形状的颗粒的各边的最小长度，和Lmax为最大长度。
由ICP分析可知，在各种条件下形成的NN粉末的Na/Nb的摩尔比大于1且小于1.05。平均地，Na/Nb之比为1.03。
然后，将上述的立方体形状的NN颗粒用于形成板状NN颗粒。使立方体形状的NN颗粒分散在含有4.5wt%的PVB(BL-1，由SEKISUICHEMICAL CO.,LTD.制造)的乙醇中。将该溶液滴到玻璃板上。通过使该玻璃板倾斜，使立方体形状的NN颗粒在玻璃基材上铺展。将立方体形状的NN颗粒铺展后，使玻璃板返回到水平状态并且静置。乙醇蒸发时，得到了含有立方体形状的NN颗粒的膜。通过晶体取向的X-射线衍射来进行评价。发现NN颗粒为(100)取向。从玻璃板将该含有立方体形状的NN颗粒的膜除去，粉碎，并且通过75μm的筛来筛分以得到板状NN颗粒。能够形成板状NN颗粒，其具有3以上的厚度和与厚度正交的最大宽度的纵横比(宽度/厚度)。
将上述板状NN颗粒与钛酸钡颗粒(BT01，由Sakai ChemicalIndustry Co.,Ltd.制造)混合。板状NN颗粒与钛酸钡颗粒的摩尔分数为88:12。将上述的混合粉末填充到用于模压成型的模具中。填充该混合粉末时，用手轻击该用于模压成型的模具。然后，在200MPa下对该混合粉末进行单轴加压以形成具有10mm的直径和1-2mm的厚度的圆盘状压实体。在空气中将该压实体在600℃下保持3小时以将粘结剂除去，然后，进行加热到1,260℃并且将该状态保持6小时以得到烧结体。
将该烧结体研磨，并且通过X-射线衍射来评价烧结体的组成相和晶体取向。发现得到的样品是铌酸钠和钛酸钡的单相固溶体并且为假立方系的(100)取向。表示(100)取向度的Lotgering因数为30-50%。
通过与比较例1相同的程序，使样品具有500μm的厚度并且形成电极。极化处理后，评价压电性。压电常数d31为50pC/N以上。通过在施加具有1kHz-100kHz的频率和500mV的振幅的交流电场下测定介电常数对温度的依赖性，评价居里温度。居里温度为190-210℃，其高于钛酸钡的居里温度(约130℃)。
图6B表示使用上述板状NN颗粒形成的取向陶瓷的X-射线衍射图案。与比较例1的由固态反应形成的非取向陶瓷的X-射线衍射图案相比，在本实施例中形成的取向压电陶瓷的衍射图案中，100和200的衍射强度大，这表示该压电陶瓷具有(100)取向。
(实施例2-7)
通过与实施例1相同的程序，形成了具有5-20μm的各边的平均长度的立方体形状的NN颗粒。将该立方体形状的NN颗粒、由固态反应形成的不确定形状的NN颗粒等、钛酸钡颗粒(BT01，由SakaiChemical Industry Co.,Ltd.制造)、氧化铜(通式：CuO)、和甲苯与乙醇的混合溶剂添加到容器中以形成浆料。NN颗粒与钛酸钡颗粒的摩尔分数为90:10、88:12和85:15的任一个，CuO与NN的摩尔比(CuO/NaNbO3)在0与0.02之间。20-80%的NN为立方体NN颗粒。作为剩余的NN，使用具有约200nm的颗粒大小的不确定形状的NN颗粒。甲苯与乙醇之间的重量比为53:47，溶剂的量为颗粒的1.6-1.7倍。混合中，为了不使立方体形状的NN颗粒粉碎，使用搅拌脱气器(也称为旋转/自转混合器)。然后，添加粘结剂和增塑剂。作为粘结剂，使用PVB(BH-3，由SEKISUI CHEMICAL CO.,LTD.制造)。PVB的重量为浆料中颗粒的重量的0.07倍。作为增塑剂，添加了与粘结剂相同比例的邻苯二甲酸二丁酯。再次进行采用上述方法的混合。调节溶剂和粘结剂的量以致浆料的粘度为约200-500mPa·s。
使用得到的浆料和具有25-250μm的范围内的可变间隙宽度的刮刀装置以形成含有立方体NN颗粒的生片材（green sheet）。间隙的大小为使用的立方体形状的NN颗粒的各边的平均长度的约2倍。形成了片材后，将该生片材干燥。在压力下使该生片材彼此接触以致样品的厚度为500-1,000μm。通过将多个生片材层叠并且在80℃下在层叠的方向上以30MPa施加单轴压力10分钟，进行在压力下使其接触。在空气中在1,200-1,260℃下将得到的层叠体烧结6小时。得到的烧结体为具有假立方系的(100)优选取向的NN-BT的固溶体。通过与比较例1相同的程序，使样品具有500μm的厚度，形成电极，并且形成压电元件。表1表示样品的组成和特性。
与比较例1的样品的压电常数相比，本发明的取向压电陶瓷显示较大的压电常数。此外，具有相同的NN与钛酸钡的摩尔比的样品之间的比较显示实施例3-5的样品（其中添加了铜）显示比实施例1和2的样品（其中没有添加铜）大的压电常数。此外，其中没有添加铜的样品的电阻率为1-20GΩ·cm，其中添加了铜的样品的电阻率为20GΩ·cm以上。实施例的样品中铅和钾的浓度的每一个都为1,000ppm以下。
通过在施加具有1kHz-100kHz的频率和500mV的振幅的交流电场下测定介电常数对温度的依赖性，评价居里温度。居里温度随钛酸钡的比例增加而降低。但是，居里温度至少等于或高于150℃，其高于钛酸钡的居里温度(约130℃)。
(实施例8)
通过使用实施例2和3的压电材料，制备图1A和1B中所示的排液头。确认响应输入电信号而排出墨。
(实施例9)
通过使用实施例2和3的压电材料，制备图2A和2B中所示的超声波马达。确认响应交流电压的施加，马达令人满意地旋转。
(实施例10)
通过使用实施例2和3的压电材料，制备图3A和3B中所示的除尘器件。喷射塑料珠后施加交流电压时，确认令人满意的除尘。
工业实用性
根据本发明的压电材料即使在高环境温度下也显示令人满意的压电性。该压电材料不含铅，因此，其环境负荷低。因此，根据本发明的无铅压电材料可以无问题地用于使用大量压电材料的设备例如排液头、超声波马达和除尘器件中。
尽管已参照例示实施方案对本发明进行了说明，但应理解本发明并不限于所公开的例示实施方案。下述权利要求的范围应给予最宽泛的解释以包括所有这样的变形以及等同的结构和功能。
本申请要求于2011年5月31日提交的日本专利申请No.2011-121483的权益，由此通过引用将其全文并入本文。
附图标记列表
101   压电元件
102   独立液室
103   隔膜
104   液室隔壁
105   排出口
106   连通孔
107   共同液室
108   缓冲层
1011  第一电极
1012  压电材料
1013  第二电极
201   换能器
202   转子
203   输出轴
204   换能器
205   转子
206   弹簧
2011  弹性环
2012  压电元件
2013  有机粘合剂
2041  金属弹性体
2042  层叠压电元件
310   除尘器件
320   隔膜
330   压电元件
331   压电材料
332   第一电极
333   第二电极
336   第一电极表面
337   第二电极表面

Claims (8)

1.取向压电陶瓷，包括由下述通式(1)表示的金属氧化物作为主要成分，其中该取向压电陶瓷具有均为1,000ppm以下的铅含量和钾含量：
(1-x)NaNbO3-xBaTiO3...通式(1)，
其中满足0<x<0.3的关系。
2.根据权利要求1的取向压电陶瓷，其中该取向压电陶瓷为假立方系的(100)取向。
3.根据权利要求1或2的取向压电陶瓷，其中该取向压电陶瓷具有50%-100%的由Lotgering因数表示的取向度。
4.根据权利要求1-3的任一项的取向压电陶瓷，还包括0.05mol%-2mol%的铜，相对于1mol的该金属氧化物。
5.压电元件，包括：
根据权利要求1-4的任一项的取向压电陶瓷；和
经设置以与该取向压电陶瓷接触的一对电极。
6.排液头，包括：
液室，其包括振动部，该振动部包括根据权利要求5的压电元件；和
与该液室连通的排出口。
7.超声波马达，包括：
振动体，其包括根据权利要求5的压电元件；和
移动体，其与该振动体接触。
8.除尘器件，包括振动体，该振动体包括根据权利要求5的压电元件。
CN201280026294.4A 2011-05-31 2012-05-28 取向压电陶瓷、压电元件、排液头、超声波马达和除尘器件 Active CN103582620B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-121483 2011-05-31
JP2011121483A JP5865608B2 (ja) 2011-05-31 2011-05-31 配向性圧電セラミックス、圧電素子、液体吐出ヘッド、超音波モータおよび塵埃除去装置
PCT/JP2012/064340 WO2012165643A1 (en) 2011-05-31 2012-05-28 Oriented piezoelectric ceramic, piezoelectric element, liquid discharge head, ultrasonic motor, and dust removing device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103582620A true CN103582620A (zh) 2014-02-12
CN103582620B CN103582620B (zh) 2016-01-13

Family

ID=46246149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280026294.4A Active CN103582620B (zh) 2011-05-31 2012-05-28 取向压电陶瓷、压电元件、排液头、超声波马达和除尘器件

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9196819B2 (zh)
EP (1) EP2691351B1 (zh)
JP (1) JP5865608B2 (zh)
KR (1) KR101588510B1 (zh)
CN (1) CN103582620B (zh)
WO (1) WO2012165643A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103771855A (zh) * 2014-02-17 2014-05-07 中国科学院上海硅酸盐研究所 铌酸钾钠基无铅压电陶瓷材料

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2663538B1 (en) 2011-02-28 2014-12-24 Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric material, piezoelectric element, liquid discharge head, ultrasonic motor, and dust removing device
JP6016333B2 (ja) 2011-05-27 2016-10-26 キヤノン株式会社 ニオブ酸ナトリウム粉末、ニオブ酸ナトリウム粉末の製造方法、板状粒子、板状粒子の製造方法、配向セラミックスの製造方法
WO2013002298A1 (en) * 2011-06-27 2013-01-03 Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric element, oscillatory wave motor, and optical apparatus
JP5968052B2 (ja) * 2012-04-26 2016-08-10 キヤノン株式会社 塵埃除去装置および撮像装置
KR101728255B1 (ko) * 2012-08-27 2017-04-18 캐논 가부시끼가이샤 압전 재료, 그것을 사용한 압전 소자 및 그 압전 소자를 사용한 전자 기기
EP2749550B1 (en) * 2012-12-28 2017-05-17 Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric material, piezoelectric element, and electronic apparatus
WO2014119704A1 (en) * 2013-01-29 2014-08-07 Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric material, piezoelectric device, and electronic apparatus
EP2824091B1 (en) 2013-07-12 2020-02-19 Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric material, piezoelectric element, and electronic equipment
JP6381294B2 (ja) 2013-07-12 2018-08-29 キヤノン株式会社 圧電材料、圧電素子、および電子機器
CN103467085B (zh) * 2013-08-28 2015-04-08 伊犁师范学院 高压电系数钛铪酸钡系无铅压电陶瓷及其制备方法
WO2017164413A1 (en) 2016-03-25 2017-09-28 Canon Kabushiki Kaisha Method of manufacturing an oscillator, method of manufacturing an oscillatory wave driving apparatus, and method of manufacturing an optical apparatus
KR101738983B1 (ko) * 2016-05-11 2017-05-24 주식회사 모다이노칩 압전 세라믹 소결체, 압전 세라믹 소결체의 제조 방법 및 전자기기
JP7013151B2 (ja) * 2017-07-13 2022-01-31 キヤノン株式会社 積層圧電素子、振動子、振動波モータ、光学機器および電子機器
JPWO2019139100A1 (ja) * 2018-01-10 2021-03-11 国立大学法人東京工業大学 圧電体膜の製造方法
CN108689711A (zh) * 2018-06-13 2018-10-23 合肥工业大学 一种热稳定型铌酸钠基无铅压电陶瓷及其制备方法
JP7166866B2 (ja) * 2018-10-03 2022-11-08 キヤノン株式会社 配向性圧電体膜およびその製造方法、圧電体素子、並びに、液体吐出ヘッド
JP7286999B2 (ja) * 2019-02-26 2023-06-06 セイコーエプソン株式会社 圧電素子、液体吐出ヘッド、およびプリンター
JP7362366B2 (ja) * 2019-08-30 2023-10-17 キヤノン株式会社 振動型アクチュエータ、光学機器および電子機器

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4541985B2 (ja) 2004-10-29 2010-09-08 株式会社デンソー 多結晶体の製造方法
CN102165618B (zh) * 2009-04-20 2013-12-04 松下电器产业株式会社 压电体薄膜及其制造方法、喷墨头、用喷墨头形成图像的方法、角速度传感器、用角速度传感器测定角速度的方法、压电发电元件和用压电发电元件发电的方法
EP2663538B1 (en) 2011-02-28 2014-12-24 Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric material, piezoelectric element, liquid discharge head, ultrasonic motor, and dust removing device
JP6016333B2 (ja) 2011-05-27 2016-10-26 キヤノン株式会社 ニオブ酸ナトリウム粉末、ニオブ酸ナトリウム粉末の製造方法、板状粒子、板状粒子の製造方法、配向セラミックスの製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103771855A (zh) * 2014-02-17 2014-05-07 中国科学院上海硅酸盐研究所 铌酸钾钠基无铅压电陶瓷材料
CN103771855B (zh) * 2014-02-17 2016-01-06 中国科学院上海硅酸盐研究所 铌酸钾钠基无铅压电陶瓷材料

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012165643A1 (en) 2012-12-06
US9196819B2 (en) 2015-11-24
US20140152144A1 (en) 2014-06-05
EP2691351B1 (en) 2016-03-16
KR20140036249A (ko) 2014-03-25
EP2691351A1 (en) 2014-02-05
CN103582620B (zh) 2016-01-13
KR101588510B1 (ko) 2016-01-25
JP2012246202A (ja) 2012-12-13
JP5865608B2 (ja) 2016-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103582620B (zh) 取向压电陶瓷、压电元件、排液头、超声波马达和除尘器件
US9318689B2 (en) Sodium niobate powder, method of manufacturing a sodium niobate powder, plate-like particle, method of manufacturing a plate-like particle, and method of manufacturing an oriented ceramics
CN103298768B (zh) 压电材料、压电元件、排液头、超声波马达和除尘装置
CN103415489B (zh) 压电材料、压电元件、液体排出头、超声马达和去尘装置
JP5885931B2 (ja) ビスマス鉄酸化物粉体、その製造方法、誘電体セラミックス、圧電素子、液体吐出ヘッドおよび超音波モータ
US9054309B2 (en) Piezoelectric material, piezoelectric element, liquid discharge head, ultrasonic motor, and dust cleaning device
CN102934248B (zh) 压电材料、压电元件、液体排放头、超声波电机及灰尘清洁设备
US8884498B2 (en) Piezoelectric material, piezoelectric element, liquid discharge head, ultrasonic motor, and dust cleaning device
JP5484180B2 (ja) 圧電特性を有する化合物、圧電素子及びそれを用いた液体吐出ヘッドと超音波モーター

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant