JP2002114570A - 圧電体磁器組成物、圧電共振子、圧電トランス及び圧電アクチュエータ - Google Patents

圧電体磁器組成物、圧電共振子、圧電トランス及び圧電アクチュエータ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温で焼成した場合であっても十分な焼結密
度を得ることができ、焼成に際してのPbの揮発が少な
く、かつ電気的特性のばらつきが少ない圧電体を得るこ
とを可能とする圧電体磁器組成物を提供する。 【解決手段】 Pb、Ti、Zr、Ma(但し、Maは
Cr、Mn、Fe、Coのうち少なくとも1種)及びM
d(但し、MdはNb、Sb、Ta、Wのうち少なくと
も1種)を含み、ペロブスカイト構造を有する酸化物圧
電体磁器組成物であって、前記Maの総量をaモル、前
記MdのうちSb、Nb、Ta、W量をそれぞれb、
c、d、eモルとし、a/(b+c+d+2e)=zと
したとき、0.50<z<1.00であることを特徴と
する圧電体磁器組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉛酸化物系の圧電
体磁器組成物に関し、例えば圧電共振子、圧電フィル
タ、圧電トランスあるいは圧電アクチュエータなどにお
いて圧電体として用いられる圧電体磁器組成物、該圧電
体磁器組成物を用いた圧電共振子、圧電トランス及び圧
電アクチュエータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、Pb(Ti,Zr)O3 系の圧電
体磁器が、通信機用フィルタ、CPUクロック、アクチ
ュエータあるいは圧電効果を利用したセンサなどに用い
られている。また、電気的特性を改善するために、Pb
(Ti,Zr)O3 −Pb(Mn1/3 Sb2/3 )O3
ような複数成分系の圧電体磁器も知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
Pb(Ti,Zr)O3 系の圧電体磁器では、焼結温度
が高いため、焼結に際し、PbがPbOなどの形態で蒸
発しがちであった。そのため、得られた圧電体磁器の電
気的特性が劣化したり、圧電体磁器ごとの特性ばらつき
が大きかったりした。すなわち、目的とする電気的特性
を発揮し得る圧電体磁器を安定に製造することができ
ず、圧電体磁器を用いた各種デバイスの設計が困難であ
るという問題があった。
【0004】本発明の目的は、焼成に際してのPbの揮
発が少なく、電気的特性のばらつきが少ない圧電体を得
ることを可能とする圧電体磁器組成物を提供することに
ある。
【0005】本発明の他の目的は、上記圧電体磁器組成
物を用いた圧電共振子、圧電トランス及び圧電アクチュ
エータを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る圧電体磁器
組成物は、Pb、Ti、Zr、Ma(但し、MaはC
r、Mn、Fe、Coのうち少なくとも1種)及びMd
(但し、MdはNb、Sb、Ta、Wのうち少なくとも
1種)を含み、ペロブスカイト構造を有する酸化物圧電
体磁器組成物であって、前記Maの総量をaモル、前記
MdのうちSb、Nb、Ta、W量をそれぞれb、c、
d、eモルとし、z=a/(b+c+d+2e)とした
ときに、0.50<z<1.00であることを特徴とす
る。
【0007】なお、本発明においては、本発明の目的を
阻害しない範囲でPbの一部が、Ba、Ca、Sr、L
a、Nd、Ceなどで置き換えられてもよい。また、本
発明においては、Ma元素及びMd元素は、複合酸化物
としてチタン酸ジルコン酸鉛に置換固溶させてもよい
し、単独の酸化物として存在させてもよい。
【0008】また、本発明の特定の局面では、前記ペロ
ブスカイト構造をAuBO3と表したとき(但し、AはP
bまたはPbの一部がBa等で置換されている場合に
は、Pbと置換元素の合計により構成され、Bは、T
i、Zr、Ma、Mdにより構成される。0.98≦u
≦1.02であることが好ましく、より良好な圧電特性
を得ることができる。
【0009】本発明の特定の局面では、Tiと、Zrと
の比をx:(1−x)としたとき、0.45≦x≦0.
65であることが好ましく、より良好な圧電特性を得る
ことができる。
【0010】また、本発明の特定の局面では、SiがS
iO2 に換算して、Pb、Ti、Zr、Ma及びMdの
合計重量100重量%に対して0.005〜0.1重量
%の割合で添加されていることが好ましく、より良好な
圧電特性を得ることができる。
【0011】本発明に係る圧電共振子は、本発明の圧電
体磁器組成物からなる圧電体を用いたことを特徴とす
る。また、本発明に係る圧電トランスは、本発明に係る
圧電体磁器組成物からなる圧電体を用いたことを特徴と
する。
【0012】本発明に係る圧電アクチュエータは、本発
明に係る圧電体磁器組成物からなる圧電体を用いたこと
を特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】(実施例1)出発原料として、P
bO、TiO2 、ZrO2 、MnO2 、Sb2 3 及び
SiO2 の各粉末を、0.95Pb(Zr1-x Tix
3 −0.05Pb(Mn y Sb1-y )O3 +v重量%
SiO2 となるように調合した。この場合、x、y及び
vを種々変化させて、下記の表1,2に示す試料番号1
〜27の各原料粉末を用意した。なお、MnとSbのモ
ル比z、すなわち本発明におけるa/(b+c+d+2
e)は、y/(1−y)で表される。
【0014】上記のようにして用意した各原料粉末に水
を加え、粉砕メディアとして安定化ジルコニアの玉石を
用い、ボールミルにより湿式で粉砕し、混合した。上記
のようにして混合された各原料粉末を蒸発により脱水
し、次に700〜900℃の温度で仮焼した。
【0015】仮焼された原料に、PVA(ポリビニルア
セテート)系のバインダーを仮焼原料に対して1〜5重
量%の割合で加え、混合した。上記のようにして得られ
たバインダー混合原料を、面圧500〜2000kg/
cm2 でプレスし、円板状の成形体を得た。次に、該成
形体を850℃〜1250℃の温度で焼成し、直径10
mm×厚さ1mmの円板状の圧電磁器を得た。
【0016】得られた圧電磁器の両面に蒸着により銀電
極を形成した後、60〜150℃の絶縁オイル中で2.
0kV/mm〜5.0kV/mmの直流電界を印加し、
厚み方向に分極した。このようにして、円板状の圧電共
振子を得た。
【0017】得られた圧電共振子の径方向の拡がり振動
の圧電特性をインピーダンスアナライザーにより評価し
た。結果を表1,2に示す。試料番号1〜27の各原料
を用いた圧電共振子のうちの代表例として、x=0.5
及びv=0.02重量%である試料番号2、試料番号1
0、試料番号11及び試料番号25の各原料から得られ
た圧電体磁器における、焼成温度と圧電磁器の焼結密度
との関係を図1に示す。
【0018】モル比zが0.50である試料番号2の原
料を用いた場合、1100℃を超える温度で焼成しなけ
れば、十分な焼結密度を得られないことがわかる。ま
た、モル比zの値が1.00である試料番号25の原料
を用いた場合においても、同様に1100℃以上の高温
で焼成しなければ、十分な焼結密度の得られないことが
わかる。
【0019】これに対して、本発明の実施例に相当する
試料番号10及び試料番号11の原料を用いた場合に
は、940℃程度の低温で焼成した場合においても、焼
結密度が十分に高められることがわかる。
【0020】上記のような結果が生じているのは、焼結
性が改善される組成範囲と、焼結性がほとんど改善され
ない組成範囲との境界が極めて明確であるため、その境
界付近の組成では少しの組成ずれにより大きく焼結性が
異なることによる。
【0021】従って、Mn/Sbのモル比zを0.50
より大きく、1.00未満とすることにより、圧電体磁
器の焼結性を大きく改善し得ることがわかる。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】試料番号に*を付したものは本発明の範囲
外の試料であることを示す。試料番号に+を付した試料
は焼結性が十分ではなく、分極処理ができなかった試料
であることを示す。
【0025】表1,2から明らかなように、Mn/Sb
のモル比zが0.50より大きく、1.00未満である
圧電体磁器組成物(試料番号3〜24)では、1000
℃の低温で焼成した場合であっても、良好な圧電特性が
得られていることがわかる。Mn/Sbのモル比zが
0.50以下、あるいは1.00以上の場合には(試料
番号1,2,25〜27)、焼結密度が低く、圧電特性
も低下した。
【0026】(実施例2)PbO、TiO2 、Zr
2 、MnO2 、Sb2 3 及びSiO2 を、Pb(Z
1-x Tix )O3 +2.0モル%〔βMnO2
{(1−β)/2}Sb25 〕+v重量%SiO2
なるように調合した。この場合、x、β及びvを種々異
ならせ、下記の表3に示す試料番号28〜38の各原料
粉末を用意した。なお、MnとSbとのモル比zは、z
=β/(1−β)である。これらの原料粉末を用い、実
施例1と同様にして円板状の圧電磁器を作製した。
【0027】図2に、代表例として、x=0.5及びv
=0.05重量%である試料番号29,35,38の各
原料から得られた圧電体磁器における焼成温度と焼結密
度の関係を示す。
【0028】モル比zが0.50である試料番号29の
圧電体磁器組成物では、焼成温度が1100℃以上でな
ければ、十分な焼結密度が得られていない。また、モル
比zの値が1.00以上である試料番号38の組成で
は、さらに焼結性が低下し、1200℃以上の焼成温度
でなければ、十分な焼結密度が得られていない。これに
対して、モル比zが0.85である試料番号35の組成
では、950℃程度の低温で焼成した場合でも十分な焼
結密度が得られている。
【0029】従って、Mn及びSbを副成分として添加
する場合、モル比zの値を0.50より大きく、1.0
0未満とすることにより、圧電体磁器の焼結性を大きく
改善し得ることがわかる。
【0030】実施例2においても、得られた各圧電体磁
器に、実施例1と同様にして電極を形成し、分極処理
し、圧電特性を評価した。結果を下記の表3に示す。
【0031】
【表3】
【0032】試料番号に*を付したものは本発明の範囲
外の試料であることを示す。試料番号に+を付した試料
は焼結性が十分ではなく、分極処理ができなかった試料
であることを示す。
【0033】表3から明らかなように、モル比zの値が
0.50より大きく、1.00未満である組成(試料番
号30〜36)の組成では、良好な圧電特性の得られて
いることがわかる。
【0034】これに対して、モル比zが0.50以下で
ある組成(試料番号28,29)やモル比zが1.00
以上である組成(試料番号37,38)を用いた場合に
は、十分な圧電特性が得られていないことがわかる。
【0035】よって、モル比zを0.50より大きく、
1.00未満である圧電体磁器組成であれば、1000
℃程度の低温で焼成した場合においても、良好な圧電特
性の得られることがわかる。
【0036】(実施例3)出発原料として、PbO、T
iO2 、ZrO2 、Cr2 3 、Sb2 5 及びSiO
2 を、0.95Pb(Zr1-x Tix )O3 −0.05
Pb(Cry Sb 1-y )O3 +v重量%SiO2 となる
ように調合した。ここで、x、y及びvを種々変化さ
せ、下記の表4,5に示す試料番号39〜64の各原料
粉末を用意した。なお、表4,5のzは、CrとSbと
のモル比を示し、z=y/(1−y)である。以下、実
施例1と同様にして円板状の圧電体磁器を得、かつ圧電
特性を評価した。
【0037】図3及び図4は、x=0.50及びv=
0.02重量%の場合の試料番号39,40,48,4
9,63における焼成温度と得られた圧電体磁器の焼結
密度との関係を示す。
【0038】図3から明らかなように、Cr/Sbのモ
ル比zが0.50以下の組成である試料番号39,40
では、少なくとも1100℃を超える温度で焼成しなけ
れば十分な焼結密度が得られていない。また、図4から
明らかなように、Cr/Sbのモル比zの値が1.00
以上の組成である試料番号63では、十分な焼結密度が
得られない。
【0039】これに対して、モル比zが0.75または
0.85の組成である試料番号48,49の場合には、
940℃程度の低温で焼成した場合においても十分な焼
結密度が得られている。これは、焼結性が改善される組
成範囲と、焼結性がほとんど改善されない組成範囲との
境界が極めて明確であるため、該境界付近の組成では、
少しの組成ずれにより大きく焼結性が変化することによ
る。
【0040】よって、Cr/Sbのモル比zを、0.5
0より大きく、1.00未満とすることにより、圧電体
磁器組成物の焼結性を大きく改善し得ることがわかる。
【0041】
【表4】
【0042】
【表5】
【0043】試料番号に*を付したものは本発明の範囲
外の試料であることを示す。試料番号に+を付した試料
は焼結性が十分ではなく、分極処理ができなかった試料
であることを示す。
【0044】表4,5から明らかなように、Cr/Sb
のモル比zが0.50より大きく、1.00未満である
圧電体磁器組成物(試料番号41〜62)では、100
0℃の低温で焼成した場合であっても、良好な圧電特性
が得られていることがわかる。Cr/Sbのモル比zが
0.50以下あるいは1.00以上の組成(試料番号3
9,40,63,64)では、焼結密度が低く、圧電特
性も低下した。
【0045】(実施例4)PbO、TiO2 、Zr
2 、Cr2 3 、Sb2 5 及びSiO2 を、Pb
(Zr1-x Tix )O3 +2.0モル%{β/2Cr2
3 +{(1−β)/2}Sb2 5 +v重量%SiO
2 となるように調合した。この場合、x、β及びvを種
々異ならせ、下記の表6に示す試料番号65〜75の各
原料粉末を用意した。なお、CrとSbとのモル比z
は、z=β/(1−β)である。これらの原料粉末を用
い、実施例1と同様の方法で円板状の圧電磁器を作製し
た。
【0046】図5に、代表例として、x=0.5及びv
=0.02重量%である試料番号65,72,75の各
原料組成から得られた圧電体磁器における焼成温度と焼
結密度の関係を示す。
【0047】モル比zが0.50以下である試料番号6
5の組成では、焼成温度が1100℃以上でなければ、
十分な焼結密度が得られていない。また、モル比zの値
が1.00以上の試料番号75の組成では、十分な焼結
密度が得られていない。これに対して、モル比zが0.
85である試料番号72の組成では、950℃程度の低
温で焼成した場合でも十分な焼結密度が得られている。
【0048】従って、Pb(Zr1-x Tix )O3 を主
成分とする圧電体磁器組成物にCr及びSbを副成分と
して添加する場合において、モル比zの値を0.50よ
り大きく、1.00未満とすることにより、圧電体磁器
の焼結性を大きく改善し得ることがわかる。
【0049】実施例4においても、得られた各圧電体磁
器に、実施例1と同様にして電極を形成し、分極処理
し、圧電特性を評価した。結果を下記の表6に示す。
【0050】
【表6】
【0051】試料番号に*を付したものは本発明の範囲
外の試料であることを示す。試料番号に+を付した試料
は焼結性が十分ではなく、分極処理ができなかった試料
であることを示す。
【0052】表6から明らかなように、モル比zの値が
0.50より大きく、1.00未満である組成(試料番
号67〜73)の組成では、良好な圧電特性の得られて
いることがわかる。
【0053】これに対して、モル比zが0.50以下で
ある試料番号65,66の組成やモル比zが1.00以
上である試料番号74,75の組成を用いた場合には、
十分な圧電特性が得られていないことがわかる。
【0054】よって、モル比zを0.50より大きく、
1.00未満である圧電体磁器組成であれば、1000
℃程度の低温で焼成した場合においても、十分な圧電特
性の得られることがわかる。
【0055】(本発明が適用される圧電素子)本発明に
係る圧電体磁器組成物は、圧電共振子、圧電トランス、
圧電アクチュエータなどの各種圧電素子に用いることが
できる。図6及び図7は、本発明の圧電体磁器組成物を
用いて構成される圧電共振子の一例を示す分解斜視図及
び外観斜視図である。この圧電共振子1では、本発明に
係る圧電体磁器組成物からなる圧電体2が用いられてい
る。圧電体2は矩形板状の形状を有する。圧電体2の上
面2aには、共振電極3が形成されている。また、図6
に分解斜視図で示すように、圧電体2の内部には、共振
電極3と厚み方向に重なり合うように、共振電極4,5
が内部電極の形態で形成されている。共振電極3〜5
は、圧電体層を介して厚み方向に重なり合っており、エ
ネルギー閉じ込め型の圧電振動部を構成している。
【0056】また、共振電極3,5は、圧電体2の一方
の端面2bに引き出されており、外部電極6に電気的に
接続されている。共振電極4は、圧電体2の他方の端面
2cに引き出されており、外部電極7に電気的に接続さ
れている。
【0057】なお、圧電体2は厚み方向に分極処理され
ている。従って、圧電共振子1では、外部電極6,7間
に交流電圧を印加することにより、厚み縦振動の2倍波
を利用したエネルギー閉じ込め型の圧電共振子として動
作する。
【0058】図8及び図9は、本発明に係る圧電体磁器
組成物を用いた圧電共振子の他の例を説明するための断
面図及び分解斜視図である。図8に示すように、積層型
の圧電共振子11では、圧電体12内に、複数の内部電
極13a〜13pが形成されている。図9に略図的に示
すように、内部電極13a,13bは圧電体12のある
高さ位置において全面に形成されている。他の内部電極
13c〜13pも同様に全面電極の形で形成されてい
る。
【0059】圧電体12の一方の側面12aには、絶縁
層14a〜14hが形成されており、反対側の側面12
bには絶縁層15a〜15hが形成されている。内部電
極13aは、絶縁層15aにより側面12bに露出して
いる部分が被覆されている。次の内部電極13bは、側
面12a上に露出している部分が絶縁層14aにより被
覆されている。このようにして、内部電極13a〜13
pは、交互に、側面12bまたは側面12a側におい
て、絶縁材料により被覆されている。側面12a,12
bには、外部電極16,17がそれぞれ形成されてい
る。また、圧電体12は、厚み方向に一様に分極処理さ
れている。
【0060】従って、外部電極16,17間に直流電圧
を印加することにより、圧電共振子として動作させるこ
とができる。図10は、本発明に係る圧電体磁器組成物
を用いた圧電トランスの一例を示す斜視図である。圧電
トランス21では、圧電体22内に、複数の内部電極2
3,24が厚み方向において交互に積層されている。複
数の内部電極23は、圧電体22の一方の側面22aに
引き出されており、複数の内部電極24は他方の側面2
2bに引き出されている。また、内部電極23,24
は、圧電体22の長さ方向中央から一方端面22c側に
位置されている。側面22a,22bには、それぞれ、
外部電極25,26が形成されており、端面26cとは
反対側の端面26dに外部電極27が形成されている。
また、圧電体22は、図示の矢印P方向すなわち長さ方
向に分極処理されている。従って、外部電極25,26
を入力電極とし、外部電極27を出力電極として用いる
ことにより、ローゼン型の圧電トランスとして動作させ
ることができる。
【0061】図11は、本発明に係る圧電体磁器組成物
を用いた圧電アクチュエータの一例として、インクジェ
ットプリンタのヘッド駆動部を構成しているアクチュエ
ータ装置を示す斜視図である。圧電アクチュエータ装置
31では、基板32上に、複数の積層型圧電アクチュエ
ータ33が固定されている。圧電アクチュエータ33
は、圧電体34を用いて構成されている。この圧電体3
4が本発明に係る圧電体磁器組成物により構成されてい
る。圧電体34内には、複数の内部電極35,36が厚
み方向に重なり合うように配置されている。複数の内部
電極35,36は厚み方向に交互に配置されており、内
部電極35,36間に交流電圧を印加することにより、
各圧電アクチュエータ33が変位する。
【0062】なお、上記圧電共振子1,11、圧電トラ
ンス21及び圧電アクチュエータ33は、いずれも、本
発明に係る圧電体磁器組成物を用いた圧電素子の構造例
にすぎず、様々な構造の圧電フィルタを含む圧電共振
子;圧電トランスあるいは圧電アクチュエータに、本発
明に係る圧電体磁器組成物を用いることができる。
【0063】(実施例5)出発原料として、PbO、T
iO2 、ZrO2 、MnO2 及びTa2 5 の各粉末
を、0.95Pb(Zr1-x Tix )O3 −0.05P
b(Mny Ta1-y)O3 となるように調合した。この
場合、x及びyを種々変化させて、下記の表7に示す試
料番号76〜94の各原料粉末を用意した。なお、Mn
とTaのモル比z、すなわち本発明におけるZ=a/
(b+c+d+2e)は、y/(1−y)で表される。
【0064】上記のようにして用意した各原料粉末を用
い、以下、実施例1と同様にして円板状の圧電共振子を
得た。得られた圧電共振子の径方向の拡がり振動の圧電
特性をインピーダンスアナライザーにより評価した。
【0065】試料番号76〜94の各原料を用いた圧電
共振子のうちの代表例として、x=0.50である試料
番号77、試料番号81、試料番号82及び試料番号9
2の各原料から得られた圧電体磁器における、焼成温度
と圧電磁器の焼結密度との関係を図12に示す。
【0066】モル比zが0.50である試料番号77の
原料を用いた場合、1200℃を超える温度で焼成しな
ければ、十分な焼結密度を得られないことがわかる。ま
た、モル比zの値が1.00以上である試料番号92の
原料を用いた場合においても、同様に1200℃以上の
高温で焼成しなければ、十分な焼結密度の得られないこ
とがわかる。
【0067】これに対して、本発明の実施例に相当する
試料番号81及び試料番号82の原料を用いた場合に
は、1000℃程度の低温で焼成した場合においても、
焼結密度が十分に高められることがわかる。
【0068】上記のような結果が生じているのは、焼結
性が改善される組成範囲と、焼結性がほとんど改善され
ない組成範囲との境界が極めて明確であるため、その境
界付近の組成では少しの組成ずれにより大きく焼結性が
異なることによる。
【0069】従って、Mn/Taのモル比zを0.50
より大きく、1.00未満とすることにより、圧電体磁
器の焼結性を大きく改善し得ることがわかる。
【0070】
【表7】
【0071】試料番号に*を付したものは本発明の範囲
外の試料であることを示す。試料番号に+を付した試料
は焼結性が十分ではなく、分極処理ができなかった試料
であることを示す。
【0072】表7から明らかなように、Mn/Taのモ
ル比zが0.50より大きく、1.00未満である圧電
体磁器組成物(試料番号78〜91)では、1000℃
の低温で焼成した場合であっても、良好な圧電特性が得
られていることがわかる。
【0073】逆に、Mn/Taのモル比zが0.50以
下、あるいは1.00以上の場合には(試料番号76,
77,92〜94)、焼結密度が低く、圧電特性も低下
した。
【0074】(実施例6)PbO、TiO2 、Zr
2 、MnO2 及びTa2 5 を、Pb(Zr1-x Ti
x )O3 +2.0モル%〔βMnO2 +{(1−β)/
2}(Ta2 5 )〕となるように調合した。この場
合、x及びβを種々異ならせ、下記の表に示す試料番号
95〜103の各原料粉末を用意した。なお、MnとT
aとのモル比zは、z=β/(1−β)である。これら
の原料粉末を用い、実施例1と同様にして円板状の圧電
磁器を作製した。
【0075】図13に、代表例として、x=0.5であ
る試料番号96,100,103の各原料から得られた
圧電体磁器における焼成温度と焼結密度の関係を示す。
モル比zが0.50である試料番号96の圧電体磁器組
成物では、焼成温度が1100℃以上でなければ、十分
な焼結密度が得られていない。また、モル比zの値が
1.00以上である試料番号103の組成では、さらに
焼結性が低下し、1200℃以上の焼成温度でなけれ
ば、十分な焼結密度が得られていない。これに対して、
モル比zが0.85である試料番号100の組成では、
1000℃程度の低温で焼成した場合でも十分な焼結密
度が得られている。
【0076】従って、Mn及びTaを副成分として添加
する場合、モル比zの値を0.50より大きく、1.0
0未満とすることにより、圧電体磁器の焼結性を大きく
改善し得ることがわかる。
【0077】実施例6においても、得られた各圧電体磁
器に、実施例1と同様にして電極を形成し、分極処理
し、圧電特性を評価した。結果を下記の表8に示す。
【0078】
【表8】
【0079】試料番号に*を付したものは本発明の範囲
外の試料であることを示す。試料番号に+を付した試料
は焼結性が十分ではなく、分極処理ができなかった試料
であることを示す。
【0080】表8から明らかなように、モル比zの値が
0.50より大きく、1.00未満である組成(試料番
号97〜101)の組成では、良好な圧電特性の得られ
ていることがわかる。
【0081】これに対して、モル比zが0.50以下で
ある組成(試料番号95,96)やモル比zが1.00
以上である組成(試料番号102,103)を用いた場
合には、十分な圧電特性が得られていないことがわか
る。
【0082】よって、モル比zを0.50より大きく、
1.00未満である圧電体磁器組成であれば、1000
℃程度の低温で焼成した場合においても、良好な圧電特
性の得られることがわかる。
【0083】(実施例7)出発原料として、PbO、T
iO2 、ZrO2 、Cr2 3 及びTa2 5 を、0.
95Pb(Zr1-x Tix )O3 −0.05Pb(Cr
y Ta1-y )O3となるように調合した。ここで、x及
びyを種々変化させ、下記の表9に示す試料番号104
〜122の各原料粉末を用意した。なお、表9のzは、
CrとTaとのモル比を示し、本発明におけるz=a/
(b+c+d+2e)は、z=y/(1−y)で表され
る。以下、実施例1と同様にして円板状の圧電体磁器を
得、かつ圧電特性を評価した。
【0084】図14及び図15は、x=0.50の場合
の試料番号104,105,109,110,120,
122における焼成温度と得られた圧電体磁器の焼結密
度との関係を示す。
【0085】図14から明らかなように、Cr/Taの
モル比zが0.50以下の組成である試料番号104,
105では、少なくとも1100℃を超える温度で焼成
しなければ十分な焼結密度が得られていない。また、図
15から明らかなように、Cr/Taのモル比zの値が
1.00以上の組成である試料番号120,122で
は、zが0.50以下の場合と同様に高い温度で焼成し
なければ十分な焼結密度が得られない。
【0086】これに対して、モル比zが0.75または
0.85の組成である試料番号109,110の場合に
は、1000℃程度の低温で焼成した場合においても十
分な焼結密度が得られている。これは、焼結性が改善さ
れる組成範囲と、焼結性がほとんど改善されない組成範
囲との境界が極めて明確であるため、該境界付近の組成
では、少しの組成ずれにより大きく焼結性が変化するこ
とによる。
【0087】よって、Cr/Taのモル比zを、0.5
0より大きく、1.00未満とすることにより、圧電体
磁器組成物の焼結性を大きく改善し得ることがわかる。
【0088】
【表9】
【0089】試料番号に*を付したものは本発明の範囲
外の試料であることを示す。試料番号に+を付した試料
は焼結性が十分ではなく、分極処理ができなかった試料
であることを示す。
【0090】表9から明らかなように、Cr/Taのモ
ル比zが0.50より大きく、1.00未満である圧電
体磁器組成物(試料番号106〜119)では、100
0℃の低温で焼成した場合であっても、良好な圧電特性
が得られていることがわかる。また、Cr/Taのモル
比zが0.50以下あるいは1.00以上の組成(試料
番号104,105,120〜122)では、圧電特性
が低下した。
【0091】(実施例8)PbO、TiO2 、Zr
2 、Cr2 3 及びTa2 5 を、Pb(Zr1-x
x )O3 +2.0モル%〔β/2Cr2 3 +{(1
−β)/2}(Ta25 )〕となるように調合した。
この場合、x及びβを種々異ならせ、下記の表10に示
す試料番号123〜131の各原料粉末を用意した。な
お、CrとTaとのモル比zは、z=β/(1−β)で
ある。これらの原料粉末を用い、実施例1と同様の方法
で円板状の圧電磁器を作製した。
【0092】図16に、代表例として、x=0.5であ
る試料番号123,128,131の各原料組成から得
られた圧電体磁器における焼成温度と焼結密度の関係を
示す。
【0093】モル比zが0.50以下である試料番号1
23の組成では、焼成温度が1200℃以上でなけれ
ば、十分な焼結密度が得られていない。また、モル比z
の値が1.00以上の試料番号131の組成において
も、1200℃以上の焼成温度でなければ、十分な焼結
密度が得られていない。これに対して、モル比zが0.
85である試料番号128の組成では、1000℃程度
の低温で焼成した場合でも十分な焼結密度が得られてい
る。
【0094】従って、Pb(Zr1-x Tix )O3 を主
成分とする圧電体磁器組成物にCr及びTaを副成分と
して添加する場合において、モル比zの値を0.50よ
り大きく、1.00未満とすることにより、圧電体磁器
の焼結性を大きく改善し得ることがわかる。
【0095】実施例8においても、得られた各圧電体磁
器に、実施例1と同様にして電極を形成し、分極処理
し、圧電特性を評価した。結果を下記の表10に示す。
【0096】
【表10】
【0097】試料番号に*を付したものは本発明の範囲
外の試料であることを示す。試料番号に+を付した試料
は焼結性が十分ではなく、分極処理ができなかった試料
であることを示す。
【0098】表10から明らかなように、モル比zの値
が0.50より大きく、1.00未満である組成(試料
番号125〜129)では、良好な圧電特性の得られて
いることがわかる。
【0099】これに対して、モル比zが0.50以下で
ある試料番号124の組成やモル比zが1.00以上で
ある試料番号130の組成を用いた場合には、十分な圧
電特性が得られていないことがわかる。
【0100】よって、モル比zを0.50より大きく、
1.00未満とすることにより、1000℃程度の低温
で焼成した場合においても、十分な圧電特性の得られる
ことがわかる。
【0101】(実施例9)出発原料として、PbO、T
iO2 、ZrO2 、MnO2 、Nb2 5 及びSiO2
の各粉末を、0.95Pb(Zr1-x Tix )O3
0.05Pb(Mn y Nb1-y )O3 +v重量%SiO
2 となるように調合した。この場合、x、y及びvを種
々変化させて、下記の表11,12に示す試料番号13
2〜156の各原料粉末を用意した。なお、MnとNb
のモル比z、すなわち本発明におけるz=a/(b+c
+d+2e)は、y/(1−y)で表される。
【0102】以下、実施例1と同様にして円板状の圧電
体磁器を得、かつ圧電特性を評価した。試料番号132
〜156の各原料を用いた圧電共振子のうちの代表例と
して、x=0.5及びv=0.02重量%である試料番
号133、試料番号141、試料番号142及び試料番
号156の各原料から得られた圧電体磁器における、焼
成温度と圧電磁器の焼結密度との関係を図17に示す。
【0103】モル比zが0.50である試料番号133
の原料を用いた場合、1200℃を超える温度で焼成し
なければ、十分な焼結密度を得られないことがわかる。
また、モル比zの値が1.00である試料番号156の
原料を用いた場合には1100℃以上の高温で焼成しな
ければ、十分な焼結密度の得られないことがわかる。
【0104】これに対して、本発明の実施例に相当する
試料番号141及び試料番号142の原料を用いた場合
には、1000℃程度の低温で焼成した場合において
も、焼結密度が十分に高められることがわかる。
【0105】上記のような結果が生じているのは、焼結
性が改善される組成範囲と、焼結性がほとんど改善され
ない組成範囲との境界が極めて明確であるため、その境
界付近の組成では少しの組成ずれにより大きく焼結性が
異なることによる。
【0106】従って、Mn/Nbのモル比zを0.50
より大きく、1.00未満とすることにより、圧電体磁
器の焼結性を大きく改善し得ることがわかる。
【0107】
【表11】
【0108】
【表12】
【0109】試料番号に*を付したものは本発明の範囲
外の試料であることを示す。試料番号に+を付した試料
は焼結性が十分ではなく、分極処理ができなかった試料
であることを示す。
【0110】表11,12から明らかなように、Mn/
Nbのモル比zが0.50より大きく、1.00未満で
ある圧電体磁器組成物(試料番号134〜155)で
は、1000℃の低温で焼成した場合であっても、良好
な圧電特性が得られていることがわかる。Mn/Nbの
モル比zが0.50以下、あるいは1.00以上の場合
には(試料番号132,133,156)、焼結密度が
低く、圧電特性も低下した。
【0111】(実施例10)PbO、TiO2 、ZrO
2 、MnO2 、Nb2 5 及びSiO2 を、Pb(Zr
1-x Tix )O3 +2.0モル%〔(βMnO2
{(1−β)/2}(Nb2 5 )〕+v重量%SiO
2 となるように調合した。この場合、x、β及びvを種
々異ならせ、下記の表13に示す試料番号157〜16
7の各原料粉末を用意した。なお、MnとNbとのモル
比zは、z=β/(1−β)である。これらの原料粉末
を用い、実施例1と同様にして円板状の圧電磁器を作製
した。
【0112】図18に、代表例として、x=0.5及び
v=0.05重量%である試料番号157,164,1
67の各原料から得られた圧電体磁器における焼成温度
と焼結密度の関係を示す。
【0113】モル比zが0.50である試料番号157
の圧電体磁器組成物では、焼成温度が1200℃以上で
なければ、十分な焼結密度が得られていない。また、モ
ル比zの値が1以上である試料番号167の組成では、
1100℃以上の焼成温度でなければ、十分な焼結密度
が得られていない。これに対して、モル比zが0.85
である試料番号164の組成では、1000℃程度の低
温で焼成した場合でも十分な焼結密度が得られている。
【0114】従って、Mn及びNbを副成分として添加
する場合、モル比zの値を0.50より大きく、1.0
0未満とすることにより、圧電体磁器の焼結性を大きく
改善し得ることがわかる。
【0115】実施例10においても、得られた各圧電体
磁器に、実施例1と同様にして電極を形成し、分極処理
し、圧電特性を評価した。結果を下記の表13に示す。
【0116】
【表13】
【0117】試料番号に*を付したものは本発明の範囲
外の試料であることを示す。試料番号に+を付した試料
は焼結性が十分ではなく、分極処理ができなかった試料
であることを示す。
【0118】表13から明らかなように、モル比zの値
が0.50より大きく、1.00未満である組成(試料
番号159〜165)の組成では、良好な圧電特性の得
られていることがわかる。
【0119】これに対して、モル比zが0.50以下で
ある組成(試料番号158)やモル比zが1.00以上
である組成(試料番号166)を用いた場合には、十分
な圧電特性が得られていないことがわかる。
【0120】よって、モル比zを0.50より大きく、
1.00未満である圧電体磁器組成であれば、1000
℃程度の低温で焼成した場合においても、良好な圧電特
性の得られることがわかる。
【0121】(実施例11)出発原料として、PbO、
TiO2 、ZrO2 、Cr2 3 、Nb2 5 及びSi
2 を、0.95Pb(Zr1-x Tix )O3 −0.0
5Pb(Cry Nb 1-y )O3 +v重量%SiO2 とな
るように調合した。ここで、x、y及びvを種々変化さ
せ、下記の表14,15に示す試料番号168〜192
の各原料粉末を用意した。なお、表14,15のz、す
なわち本発明におけるz=a/(b+c+d+2e)
は、CrとNbとのモル比を示し、z=y/(1−y)
である。以下、実施例1と同様にして円板状の圧電体磁
器を得、かつ圧電特性を評価した。
【0122】図19及び図20は、x=0.50及びv
=0.02重量%の場合の試料番号168,176,1
90,192における焼成温度と得られた圧電体磁器の
焼結密度との関係を示す。
【0123】図19から明らかなように、Cr/Nbの
モル比zが0.5以下の組成である試料番号168で
は、少なくとも1100℃を超える温度で焼成しなけれ
ば十分な焼結密度が得られていない。また、図20から
明らかなように、Cr/Nbのモル比zの値が1.00
以上の組成である試料番号190,192では、120
0℃以上の高い温度で焼成しなければ十分な焼結密度が
得られない。
【0124】これに対して、モル比zが12/13の組
成である試料番号176の場合には、1000℃程度の
低温で焼成した場合においても十分な焼結密度が得られ
ている。これは、焼結性が改善される組成範囲と、焼結
性がほとんど改善されない組成範囲との境界が極めて明
確であるため、該境界付近の組成では、少しの組成ずれ
により大きく焼結性が変化することによる。
【0125】よって、Cr/Nbのモル比zを、0.5
より大きく、1.00未満とすることにより、圧電体磁
器組成物の焼結性を大きく改善し得ることがわかる。
【0126】
【表14】
【0127】
【表15】
【0128】試料番号に*を付したものは本発明の範囲
外の試料であることを示す。試料番号に+を付した試料
は焼結性が十分ではなく、分極処理ができなかった試料
であることを示す。
【0129】表14,15から明らかなように、Cr/
Nbのモル比zが0.5より大きく、1.00未満であ
る圧電体磁器組成物(試料番号169〜189)では、
1000℃の低温で焼成した場合であっても、良好な圧
電特性が得られていることがわかる。Cr/Nbのモル
比zが0.5以下あるいは1.00以上の組成(試料番
号168,190,191)では、焼結密度が低く、圧
電特性も低下した。
【0130】(実施例12)PbO、TiO2 、ZrO
2 、Cr2 3 、Nb2 5 及びSiO2 を、Pb(Z
1-x Tix )O3 +2.0モル%〔(β/2)Cr2
3 +{(1−β)/2}(Nb2 5 )〕+v重量%
SiO2 となるように調合した。この場合、x、β及び
vを種々異ならせ、下記の表16に示す試料番号193
〜203の各原料粉末を用意した。なお、CrとNbと
のモル比zは、z=β/(1−β)である。これらの原
料粉末を用い、実施例1と同様の方法で円板状の圧電磁
器を作製した。
【0131】図21に、代表例として、x=0.5及び
v=0.02重量%である試料番号194,199,2
03の各原料組成から得られた圧電体磁器における焼成
温度と焼結密度の関係を示す。
【0132】モル比zの値が1.00以上の試料番号2
03の組成では、1200℃以上の焼成温度でなけれ
ば、十分な焼結密度が得られていない。これに対して、
モル比zが12/13である試料番号199の組成で
は、950℃程度の低温で焼成した場合でも十分な焼結
密度が得られている。また、モル比zが11/13であ
る試料番号194の組成では、試料番号199の組成ほ
ど低温での焼結密度の向上はないが、1000℃程度で
十分な焼結密度が得られており、試料番号203の組成
に比べて、大幅な低温での焼結密度の向上が見られる。
【0133】従って、Pb(Zr1-x Tix )O3 を主
成分とする圧電体磁器組成物にCr及びNbを副成分と
して添加する場合において、モル比zの値を0.5より
大きく、1.00未満とすることにより、圧電体磁器の
焼結性を大きく改善し得ることがわかる。
【0134】実施例12においても、得られた各圧電体
磁器に、実施例1と同様にして電極を形成し、分極処理
し、圧電特性を評価した。結果を下記の表16に示す。
【0135】
【表16】
【0136】試料番号に*を付したものは本発明の範囲
外の試料であることを示す。試料番号に+を付した試料
は焼結性が十分ではなく、分極処理ができなかった試料
であることを示す。
【0137】表16から明らかなように、モル比zの値
が0.5より大きく、1.00未満である組成(試料番
号194〜201)の組成では、良好な圧電特性の得ら
れていることがわかる。
【0138】これに対して、モル比zが0.5以下であ
る試料番号193の組成やモル比zが1.00以上であ
る試料番号202の組成を用いた場合には、十分な圧電
特性が得られていないことがわかる。
【0139】よって、モル比zを0.5より大きく、
1.00未満である圧電体磁器組成であれば、1000
℃程度の低温で焼成した場合においても、十分な圧電特
性の得られることがわかる。
【0140】(実施例13)出発原料として、PbO、
TiO2 、ZrO2 、MnO2 、WO3 及びSiO 2
各粉末を、0.95Pb(Zr1-x Tix )O3 −0.
05Pb(Mny 1-y )O3 +v重量%SiO2 とな
るように調合した。この場合、x、y及びvを種々変化
させて、下記の表17に示す試料番号204〜229の
各原料粉末を用意した。なお、本発明におけるz=a/
(b+c+d+2e)は、z=y/{2(1−y)}で
表される。
【0141】以下、実施例1と同様にして円板状の圧電
体磁器を得、かつ圧電特性を評価した。試料番号401
〜435の各原料を用いた圧電共振子のうちの代表例と
して、x=0.5及びv=0.02重量%である試料番
号205、試料番号213、試料番号220及び試料番
号228の各原料から得られた圧電体磁器における、焼
成温度と圧電磁器の焼結密度との関係を図22に示す。
【0142】モル比zが0.5である試料番号205の
原料を用いた場合、1200℃を超える温度で焼成しな
ければ、十分な焼結密度を得られないことがわかる。ま
た、モル比zの値が1.0以上である試料番号228の
原料を用いた場合においても、同様に1200℃以上の
高温で焼成しなければ、十分な焼結密度の得られないこ
とがわかる。
【0143】これに対して、本発明の実施例に相当する
試料番号213及び試料番号220の原料を用いた場合
には、940℃程度の低温で焼成した場合においても、
焼結密度が十分に高められることがわかる。
【0144】上記のような結果が生じているのは、焼結
性が改善される組成範囲と、焼結性がほとんど改善され
ない組成範囲との境界が極めて明確であるため、その境
界付近の組成では少しの組成ずれにより大きく焼結性が
異なることによる。
【0145】従って、モル比zを0.5より大きく、
1.0未満とすることにより、圧電体磁器の焼結性を大
きく改善し得ることがわかる。
【0146】
【表17】
【0147】試料番号に*を付したものは本発明の範囲
外の試料であることを示す。試料番号に+を付した試料
は焼結性が十分ではなく、分極処理ができなかった試料
であることを示す。
【0148】表17から明らかなように、モル比zが
0.5より大きく、1.0未満である圧電体磁器組成物
(試料番号206〜227)では、1000℃の低温で
焼成した場合であっても、良好な圧電特性が得られてい
ることがわかる。モル比zが0.5以下、あるいは1.
0以上の場合には(試料番号205,228)、焼結密
度が低く、圧電特性も低下した。
【0149】(実施例14)PbO、TiO2 、ZrO
2 、MnO2 、WO3 及びSiO2 を、Pb(Zr 1-x
Tix )O3 +2.0モル%{βMnO2 +(1−β)
(WO3 )}+v重量%SiO2 となるように調合し
た。この場合、x、β及びvを種々異ならせ、下記の表
18に示す試料番号230〜240の各原料粉末を用意
した。なお、本発明におけるz=a/(b+c+d+2
e)は、z=β/2(1−β)である。これらの原料粉
末を用い、実施例1と同様にして円板状の圧電磁器を作
製した。
【0150】図23に、代表例として、x=0.5及び
v=0.05重量%である試料番号230,236,2
40の各原料から得られた圧電体磁器における焼成温度
と焼結密度の関係を示す。
【0151】モル比zが0.48であり、0.5以下で
ある試料番号230の圧電体磁器組成物では、焼成温度
が1100℃以上でなければ、十分な焼結密度が得られ
ていない。また、モル比zの値が1.0以上である試料
番号240の組成では、さらに焼結性が低下し、120
0℃以上の焼成温度でなければ、十分な焼結密度が得ら
れていない。これに対して、モル比zが0.75である
試料番号236の組成では、950℃程度の低温で焼成
した場合でも十分な焼結密度が得られている。
【0152】従って、Mn及びWを副成分として添加す
る場合、モル比zの値を0.5より大きく、1.0未満
とすることにより、圧電体磁器の焼結性を大きく改善し
得ることがわかる。
【0153】実施例14においても、得られた各圧電体
磁器に、実施例1と同様にして電極を形成し、分極処理
し、圧電特性を評価した。結果を下記の表18に示す。
【0154】
【表18】
【0155】試料番号に*を付したものは本発明の範囲
外の試料であることを示す。試料番号に+を付した試料
は焼結性が十分ではなく、分極処理ができなかった試料
であることを示す。
【0156】表18から明らかなように、モル比zの値
が0.5より大きく、1.0未満である組成(試料番号
232〜238)の組成では、良好な圧電特性の得られ
ていることがわかる。
【0157】これに対して、モル比zが0.5以下であ
る組成(試料番号231)やモル比zが1.0以上であ
る組成(試料番号239)を用いた場合には、十分な圧
電特性が得られていないことがわかる。
【0158】よって、モル比zを0.5より大きく、
1.0未満である圧電体磁器組成であれば、1000℃
程度の低温で焼成した場合においても、良好な圧電特性
の得られることがわかる。
【0159】(実施例15)出発原料として、PbO、
TiO2 、ZrO2 、Cr2 3 、WO3 及びSiO2
を、0.95Pb(Zr1-x Tix )O3 −0.05P
b(Cry 1-y )O3 +v重量%SiO2 となるよう
に調合した。ここで、x、y及びvを種々変化させ、下
記の表19に示す試料番号241〜263の各原料粉末
を用意した。なお、表19のz、すなわち本発明におけ
るz=a/(b+c+d+2e)は、z=y/{2(1
−y)}である。以下、実施例1と同様にして円板状の
圧電体磁器を得、かつ圧電特性を評価した。
【0160】図24及び図25は、x=0.50及びv
=0.02重量%の場合の試料番号241,242,2
48,256,262,263における焼成温度と得ら
れた圧電体磁器の焼結密度との関係を示す。
【0161】図24から明らかなように、モル比zが
0.5以下の組成である試料番号241,242では、
少なくとも1200℃を超える温度で焼成しなければ十
分な焼結密度が得られていない。また、図25から明ら
かなように、モル比zの値が1.0以上の組成である試
料番号262,263では、zが1.0以下の場合と同
様に高い温度で焼成しなければ十分な焼結密度が得られ
ない。
【0162】これに対して、モル比zが0.63または
0.88の組成である試料番号248,256の場合に
は、940℃程度の低温で焼成した場合においても十分
な焼結密度が得られている。これは、焼結性が改善され
る組成範囲と、焼結性がほとんど改善されない組成範囲
との境界が極めて明確であるため、該境界付近の組成で
は、少しの組成ずれにより大きく焼結性が変化すること
による。
【0163】よって、モル比zを、0.5より大きく、
1.0未満とすることにより、圧電体磁器組成物の焼結
性を大きく改善し得ることがわかる。
【0164】
【表19】
【0165】試料番号に*を付したものは本発明の範囲
外の試料であることを示す。試料番号に+を付した試料
は焼結性が十分ではなく、分極処理ができなかった試料
であることを示す。
【0166】表19から明らかなように、モル比zが
0.5より大きく、1.0未満である圧電体磁器組成物
(試料番号243〜261)では、1000℃の低温で
焼成した場合であっても、良好な圧電特性が得られてい
ることがわかる。モル比zが0.5以下あるいは1.0
以上の組成(試料番号243,262,263)では、
焼結密度が低く、圧電特性も低下した。
【0167】(実施例16)PbO、TiO2 、ZrO
2 、Cr2 3 、WO3 及びSiO2 を、Pb(Zr
1-x Tix )O3 +2.0モル%{β/2Cr2 3
(1−β)(WO3 )}+v重量%SiO2 となるよう
に調合した。この場合、x、β及びvを種々異ならせ、
下記の表20に示す試料番号264〜276の各原料粉
末を用意した。なお、モル比z、すなわち本発明におけ
るz=a/(b+c+d+2e)は、z=β/2(1−
β)である。これらの原料粉末を用い、実施例1と同様
の方法で円板状の圧電磁器を作製した。
【0168】図26に、代表例として、x=0.5及び
v=0.02重量%である試料番号270,276の各
原料組成から得られた圧電体磁器における焼成温度と焼
結密度の関係を示す。
【0169】モル比zの値が1.0以上の試料番号27
6の組成では、1050℃以上の焼成温度でなければ、
十分な焼結密度が得られていない。これに対して、モル
比zが0.63である試料番号270の組成では、95
0℃程度の低温で焼成した場合でも十分な焼結密度が得
られている。
【0170】従って、Pb(Zr1-x Tix )O3 を主
成分とする圧電体磁器組成物にCr及びWを副成分とし
て添加する場合において、モル比zの値を0.5より大
きく、1.0未満とすることにより、圧電体磁器の焼結
性を大きく改善し得ることがわかる。
【0171】実施例16においても、得られた各圧電体
磁器に、実施例1と同様にして電極を形成し、分極処理
し、圧電特性を評価した。結果を下記の表20に示す。
【0172】
【表20】
【0173】試料番号に*を付したものは本発明の範囲
外の試料であることを示す。試料番号に+を付した試料
は焼結性が十分ではなく、分極処理ができなかった試料
であることを示す。
【0174】表20から明らかなように、モル比zの値
が0.5より大きく、1.0未満である組成(試料番号
266〜274)の組成では、良好な圧電特性の得られ
ていることがわかる。
【0175】これに対して、モル比zが0.5以下であ
る試料番号264,265の組成やモル比zが1.0以
上である試料番号275の組成を用いた場合には、十分
な圧電特性が得られていないことがわかる。
【0176】よって、モル比zを0.5より大きく、
1.0未満である圧電体磁器組成であれば、1000℃
程度の低温で焼成した場合においても、十分な圧電特性
の得られることがわかる。
【0177】(実施例17)出発原料として、PbO、
TiO2 、ZrO2 、Ma酸化物として、Cr23、M
nO2 、Fe23、CoCO3、Md酸化物として、S
23、Nb23、Ta25、WO3及びSiO2の各粉
末を、0.95Pb(Zr0.50Ti0.50)O 3−0.0
5Pb(MaaSbbNbcTade)O3+v重量%Si
2となるように調合した。この場合、v及びa、b、
c、d、eを種々変化させて、下記の表21,22に示
す試料番号601〜649の各原料粉末を用意した。な
お、a/(b+c+d+2e)の値を表21,22に併
せて示す。
【0178】上記のようにして用意した各原料粉末に水
を加え、粉砕メディアとして安定化ジルコニアの玉石を
用い、ボールミルにより湿式で粉砕し、混合した。上記
のようにして混合された各原料粉末を蒸発により脱水
し、次に700〜900℃の温度で仮焼した。
【0179】仮焼された原料に、PVA(ポリビニルア
セテート)系のバインダーを仮焼原料に対して1〜5重
量%の割合で加え、混合した。上記のようにして得られ
たバインダー混合原料を、面圧500〜2000kg/
cm2でプレスし、円板状の成形体を得た。次に、該成
形体を1000℃の温度で焼成し、直径10mm×厚さ
1mmの円板状の圧電磁器を得た。
【0180】得られた圧電磁器の両面に蒸着により銀電
極を形成した後、60〜150℃の絶縁オイル中で2.
0kV/mm〜5.0kV/mmの直流電界を印加し、
厚み方向に分極した。このようにして、円板状の圧電共
振子を得た。
【0181】得られた圧電共振子の径方向の拡がり振動
の圧電特性をインピーダンスアナライザーにより評価し
た。結果を表21,22に示す。
【0182】
【表21】
【0183】
【表22】
【0184】試料番号に*を付したものは本発明の範囲
外の試料であることを示す。試料番号に+を付した試料
は焼結性が十分ではなく、分極処理ができなかった試料
であることを示す。
【0185】表21,22から明らかなように、Ma/
Mdのモル比a/(b+c+d+2e)が0.50より
大きく、1.00未満である圧電体磁器組成物(試料番
号613〜640)では、1000℃の低温で焼成した
場合であっても、良好な圧電特性が得られていることが
わかる。
【0186】Ma/Mdのモル比a/(b+c+d+2
e)が0.50以下、あるいは1.00以上の場合には
(試料番号601〜612,641〜649)、焼結密
度が低く、圧電特性も低下した。
【0187】(実施例18)PbO、TiO2 、ZrO
2 、Cr2 3 、Sb2 3 及びSiO2 を、0.95
Pbu(Zr0.5 Ti0.5 )O3 −0.05Pbu(C
0.473 Sb0.527)O3 +0.02重量%SiO2
なるように調合した。この場合、uを種々異ならせ、下
記の表23に示す試料番号650〜657の各原料粉末
を用意した。これらの原料粉末を用い、実施例17と同
様にして円板状の圧電磁器を作製した。
【0188】実施例18においても、得られた各圧電体
磁器に、実施例17と同様にして電極を形成し、分極処
理し、圧電特性を評価した。結果を下記の表23に示
す。
【0189】
【表23】
【0190】表23から明らかなように、uが0.98
〜1.02の範囲にある試料番号652〜655では、
圧電性がより一層良好であった。
【0191】(実施例19)出発原料として、PbO、
TiO2 、ZrO2 、MnO2 、Nb2 3 及びSiO
2 を、0.95Pb(Zr1-x Tix )O3 −0.05
Pb(Mn0.473 Nb0.527 )O3 +v重量%SiO2
となるように調合した。ここで、xを種々変化させ、下
記の表24に示す試料番号661〜674の各原料粉末
を用意した。以下、実施例17と同様にして円板状の圧
電体磁器を得、かつ圧電特性を評価した。
【0192】
【表24】
【0193】表24から明らかなように、TiとZrと
の比をx:1−xとしたときに、xが0.45〜0.6
5の範囲にある圧電体磁器組成物(試料番号662〜6
72)では、より一層良好な圧電特性が得られているこ
とがわかる。
【0194】(実施例20)PbO、TiO2 、ZrO
2 、MnO2 、Nb2 3 、及びSiO2 を、0.95
Pb(Zr0.5 Ti0.5 )O3 0.05Pb(Mn
0.338 Nb0.662 )O3+v重量%SiO2 となるよう
に調合した。この場合、vを種々異ならせ、下記の表2
5示す試料番号680〜688の各原料粉末を用意し
た。これらの原料粉末を用い、実施例17と同様の方法
で円板状の圧電磁器を作製した。
【0195】実施例20においても、得られた各圧電体
磁器に、実施例17と同様にして電極を形成し、分極処
理し、圧電特性を評価した。結果を下記の表25に示
す。
【0196】
【表25】
【0197】表25から明らかなように、SiO2
0.005〜0.1重量%の割合で含まれている組成
(試料番号682〜686)の組成では、より一層良好
な圧電特性の得られていることがわかる。
【0198】
【発明の効果】本発明に係る圧電体磁器組成物では、P
b、Ti、Zr、Ma(但し、MaはCr、Mn、F
e、Coのうち少なくとも1種)及びMd(但し、Md
はNb、Sb、Ta、Wのうち少なくとも1種)を含
み、ペロブスカイト構造を有する酸化物圧電体磁器組成
物において、Maの総量をaモル、MdのうちSb、N
b、Ta、W量をそれぞれb、c、d、eモルとしたと
き、0.50<a/(b+c+d+2e)<1.00で
あるので、焼結性に優れており、1000℃程度の低温
で焼成した場合でも十分な焼結密度を有し、良好な圧電
特性を発現する圧電体を得ることができる。
【0199】従って、低温で焼成可能であるため、焼成
に際してのPbの揮発が少なく、よって、特性のばらつ
きの少ない圧電体を得ることが可能となる。よって、本
発明に係る圧電体磁器組成物を用いることにより、電気
的特性の安定な圧電共振子、圧電トランス及び圧電アク
チュエータなどを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1におけるMn/Sbのモル比zを変化
させた場合の圧電体磁器組成物の焼成温度と得られた圧
電体の焼結密度との関係を示す図。
【図2】実施例2におけるMn/Sbのモル比zを変化
させた場合の圧電体磁器組成物の焼成温度と得られた圧
電体の焼結密度との関係を示す図。
【図3】実施例3におけるMn/Sbのモル比zを変化
させた場合の圧電体磁器組成物の焼成温度と得られた圧
電体の焼結密度との関係を示す図。
【図4】実施例3におけるCr/Sbのモル比zを変化
させた場合の圧電体磁器組成物の焼成温度と得られた圧
電体の焼結密度との関係を示す図。
【図5】実施例4におけるCr/Sbのモル比zを変化
させた場合の圧電体磁器組成物の焼成温度と得られた圧
電体の焼結密度との関係を示す図。
【図6】本発明の一実施例の圧電共振子の分解斜視図。
【図7】本発明の一実施例の圧電共振子の外観を示す斜
視図。
【図8】本発明の他の実施例の圧電共振子を示す断面
図。
【図9】図8に示した圧電共振子の内部電極の形状を説
明するための分解斜視図。
【図10】本発明のさらに他の実施例としての圧電トラ
ンスを示す斜視図。
【図11】本発明のさらに他の実施例としての圧電アク
チュエータを説明するための斜視図。
【図12】実施例5におけるMn/Taのモル比zを変
化させた場合の圧電体磁器組成物の焼成温度と得られた
圧電体の焼結密度との関係を示す図。
【図13】実施例6におけるMn/Taのモル比zを変
化させた場合の圧電体磁器組成物の焼成温度と得られた
圧電体の焼結密度との関係を示す図。
【図14】実施例7におけるMn/Taのモル比zを変
化させた場合の圧電体磁器組成物の焼成温度と得られた
圧電体の焼結密度との関係を示す図。
【図15】実施例7におけるCr/Taのモル比zを変
化させた場合の圧電体磁器組成物の焼成温度と得られた
圧電体の焼結密度との関係を示す図。
【図16】実施例8におけるCr/Taのモル比zを変
化させた場合の圧電体磁器組成物の焼成温度と得られた
圧電体の焼結密度との関係を示す図。
【図17】実施例9におけるMn/Nbのモル比zを変
化させた場合の圧電体磁器組成物の焼成温度と得られた
圧電体の焼結密度との関係を示す図。
【図18】実施例10におけるMn/Nbのモル比zを
変化させた場合の圧電体磁器組成物の焼成温度と得られ
た圧電体の焼結密度との関係を示す図。
【図19】実施例11におけるMn/Nbのモル比zを
変化させた場合の圧電体磁器組成物の焼成温度と得られ
た圧電体の焼結密度との関係を示す図。
【図20】実施例11におけるCr/Nbのモル比zを
変化させた場合の圧電体磁器組成物の焼成温度と得られ
た圧電体の焼結密度との関係を示す図。
【図21】実施例12におけるCr/Nbのモル比zを
変化させた場合の圧電体磁器組成物の焼成温度と得られ
た圧電体の焼結密度との関係を示す図。
【図22】実施例13におけるMn/Wのモル比zを変
化させた場合の圧電体磁器組成物の焼成温度と得られた
圧電体の焼結密度との関係を示す図。
【図23】実施例14におけるMn/Wのモル比zを変
化させた場合の圧電体磁器組成物の焼成温度と得られた
圧電体の焼結密度との関係を示す図。
【図24】実施例15におけるMn/Wのモル比zを変
化させた場合の圧電体磁器組成物の焼成温度と得られた
圧電体の焼結密度との関係を示す図。
【図25】実施例15におけるCr/Wのモル比zを変
化させた場合の圧電体磁器組成物の焼成温度と得られた
圧電体の焼結密度との関係を示す図。
【図26】実施例16におけるCr/Wのモル比zを変
化させた場合の圧電体磁器組成物の焼成温度と得られた
圧電体の焼結密度との関係を示す図。
【符号の説明】
1…圧電共振子 2…圧電体 11…圧電共振子 12…圧電体 21…圧電トランス 22…圧電体 31…圧電アクチュエータ装置 33…圧電アクチュエータ 34…圧電体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C04B 35/49 C04B 35/49 R V H01L 41/107 H03H 9/17 A 41/09 H01L 41/08 A 41/083 C 41/187 N H03H 9/17 41/18 101D (31)優先権主張番号 特願平11−238106 (32)優先日 平成11年8月25日(1999.8.25) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願2000−231619(P2000−231619) (32)優先日 平成12年7月31日(2000.7.31) (33)優先権主張国 日本(JP) (72)発明者 久木 俊克 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 吉川 裕司 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 木村 雅典 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Fターム(参考) 4G031 AA11 AA12 AA14 AA15 AA18 AA19 AA21 AA22 AA32 AA34 BA10 CA01 5J108 BB05 CC04 EE03 FF03 KK01

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Pb、Ti、Zr、Ma(但し、Maは
    Cr、Mn、Fe、Coのうち少なくとも1種)及びM
    d(但し、MdはNb、Sb、Ta、Wのうち少なくと
    も1種)を含み、ペロブスカイト構造を有する酸化物圧
    電体磁器組成物であって、 前記Maの総量をaモル、前記MdのうちSb、Nb、
    Ta、W量をそれぞれb、c、d、eモルとし、a/
    (b+c+d+2e)=zとしたとき、 0.50<z<1.00 であることを特徴とする、圧電体磁器組成物。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の圧電磁器組成物におい
    て、前記ペロブスカイト構造をAuBO3と表したとき、 0.98≦u≦1.02 であることを特徴とする、圧電磁器組成物。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の圧電磁
    器組成物において、Tiと、Zrとの比をx:(1−
    x)としたとき、 0.45≦x≦0.65 であることを特徴とする、圧電磁器組成物。
  4. 【請求項4】請求項1から請求項3のいずれかに記載の
    圧電磁器組成物において、SiがSiO2 に換算して、
    Pb、Ti、Zr、Ma及びMdの合計重量100重量
    %に対して0.005〜0.1重量%の割合で添加され
    ていることを特徴とする、圧電体磁器組成物。
  5. 【請求項5】 請求項1から請求項4のいずれかに記載
    の圧電体磁器組成物からなる圧電体を用いた圧電共振
    子。
  6. 【請求項6】 請求項1から請求項4のいずれかに記載
    の圧電体磁器組成物からなる圧電体を用いた圧電トラン
    ス。
  7. 【請求項7】 請求項1から請求項4のいずれかに記載
    の圧電体磁器組成物からなる圧電体を用いた圧電アクチ
    ュエータ。
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