JP2003277145A

JP2003277145A - 圧電磁器

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Publication number: JP2003277145A
Application number: JP2002078577A
Authority: JP
Inventors: Masaru Nanao; 勝七尾; Shogo Murosawa; 尚吾室澤; Masahito Furukawa; 正仁古川
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2003-10-02
Anticipated expiration: 2022-03-20
Also published as: JP4039871B2

Abstract

(57)【要約】【課題】大きな変位量を得ることができ、低公害化、
対環境性および生態学的見地からも優れた圧電磁器を提
供する。【解決手段】圧電基板１は、主成分として、ペロブス
カイト型酸化物（Ｎａ_1- _x-y-zＫ_xＬｉ_yＡｇ_z）（Ｎ
ｂ_1-wＴａ_w）Ｏ₃を含有する。ｘ，ｙおよびｚは０．
１≦ｘ≦０．９、０＜ｙ≦０．２、０≦ｚ≦０．０５の
範囲内が好ましい。また、主成分として、このペロブス
カイト型酸化物に加えて、タングステンブロンズ型酸化
物Ｍ（Ｎｂ_1-vＴａ_v）₂Ｏ₆（Ｍは長周期型周期表２
族元素）を含む組成物を含有するようにしてもよい。組
成物におけるタングステンブロンズ型酸化物の含有量は
５．３ｍｏｌ％以下であることが好ましい。これによ
り、変位量を大きくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ペロブスカイト型
酸化物を含む圧電磁器に係り、特に、アクチュエータな
どの振動素子，発音体またはセンサーなどに適した圧電
磁器に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電磁器を用いたアクチュエータは、電
界を加えると機械的な歪みおよび応力を発生するという
圧電現象を利用したものである。このアクチュエータ
は、微量な変位を高精度に得ることができると共に、発
生応力が大きい等の特徴を有し、例えば、精密工作機械
や光学装置の位置決めに用いられている。アクチュエー
タに用いる圧電磁器としては、従来より、優れた圧電性
を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が最も多く利
用されている。しかし、チタン酸ジルコン酸鉛は鉛を多
く含んでいるので、最近では、酸性雨による鉛の溶出な
ど地球環境におよぼす悪影響が問題となっている。そこ
で、チタン酸ジルコン酸鉛に代替する、鉛を含有しない
圧電磁器の開発が望まれている。

【０００３】鉛を含有しない圧電磁器としては、例え
ば、ニオブ酸ナトリウム銀を主成分として含むもの（特
公昭５５−１８０５８号公報参照）、または、ニオブ酸
ナトリウムカリウムリチウムを主成分として含むものが
知られている（特開昭４９−１２５９００号公報または
特公昭５７−６７１３号公報参照）。この圧電磁器は、
キュリー温度が３５０℃以上と高く、電気機械結合係数
ｋｒも優れていることから、圧電材料として期待されて
いる。更に、最近では、ニオブ酸ナトリウムカリウムと
タングステンブロンズ型酸化物とを複合化したものも報
告されている（特開平９−１６５２６２号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の鉛を含まない圧電磁器は、鉛系の圧電磁器に比べて圧
電特性が低く、十分に大きな発生変位量を得ることがで
きないという問題があった。

【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、大きな発生変位量を得ることがで
き、低公害化、対環境性および生態学的見地からも優れ
た圧電磁器を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による圧電磁器
は、ナトリウム（Ｎａ），カリウム（Ｋ），リチウム
（Ｌｉ），および銀（Ａｇ）を含む第１の元素と、ニオ
ブ（Ｎｂ）およびタンタル（Ｔａ）からなる群のうちの
少なくともニオブを含む第２の元素と、酸素（Ｏ）とか
らなるペロブスカイト型酸化物を含むものである。

【０００７】本発明による圧電磁器では、第１の元素と
して、ナトリウム，カリウム，リチウムおよび銀を含ん
でいるので、大きな発生変位量が得られる。

【０００８】なお、このペロブスカイト型酸化物を主成
分とし、更に、副成分として、長周期型周期表における
３〜１２族元素のうちの少なくとも１種を含む酸化物を
含有することが好ましい。中でも、マンガン（Ｍｎ）を
含む酸化物を含有することが好ましく、酸化マンガンの
含有量は、ＭｎＯに換算して、主成分に対して０．０１
質量％以上１質量％以下の範囲内であることが好まし
い。

【０００９】また、ペロブスカイト型酸化物に加えて、
タングステンブロンズ型酸化物を含む組成物を含有する
ようにしてもよく、タングステンブロンズ型酸化物は、
長周期型周期表２族元素のうちの少なくとも１種を含む
第３の元素と、ニオブおよびタンタルからなる群のうち
の少なくともニオブを含む第４の元素と、酸素とからな
ることが好ましい。

【００１０】この場合も、この組成物を主成分とし、更
に、副成分として、長周期型周期表における３〜１２族
元素のうちの少なくとも１種を含む酸化物を含有するこ
とが好ましい。中でも、マンガンを含む酸化物を含有す
ることが好ましく、酸化マンガンの含有量は、ＭｎＯに
換算して、主成分に対して０．０１質量％以上１質量％
以下の範囲内であることが好ましい。

【００１１】更に、ペロブスカイト型酸化物の第１の元
素における銀の含有量は５ｍｏｌ％以下の範囲内である
ことが好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。

【００１３】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態に係る圧電磁器は、主成分として、第１の元素と
第２の元素と酸素とからなるペロブスカイト型酸化物を
含有している。第１の元素はナトリウム，カリウムおよ
びリチウムに加えて、銀を含んでいる。第２の元素はニ
オブおよびタンタルからなる群のうちの少なくともニオ
ブを含み、更にタンタルも含むことが好ましい。このよ
うな場合に、鉛を含有せずあるいは鉛の含有量を少なく
して、より優れた圧電特性を得ることができるからであ
る。このペロブスカイト型酸化物の化学式は、例えば化
１で表される。

【００１４】

【化１】式中、ｘは０＜ｘ＜１、ｙは０＜ｙ＜１、ｚは０＜ｚ＜
１、ｗは０≦ｗ＜１の範囲内の値である。ｍは化学量論
組成であれば１であるが、化学量論組成からずれていて
もよい。酸素の組成は化学量論的に求めたものであり、
化学量論組成からずれていてもよい。

【００１５】なお、第１の元素におけるカリウムの含有
量は、１０ｍｏｌ％以上９０ｍｏｌ％以下の範囲内であ
ることが好ましい。すなわち、例えば化１におけるｘ
は、モル比で、０．１≦ｘ≦０．９の範囲内であること
が好ましい。カリウムの含有量が少なすぎると、比誘電
率εｒ，電気機械結合係数ｋｒおよび発生変位量を十分
に大きくすることができず、カリウムの含有量が多すぎ
ると、焼成時におけるカリウムの揮発が激しく、焼成が
難しいからである。

【００１６】第１の元素におけるリチウムの含有量は２
０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。すなわち、例え
ば化１におけるｙは、モル比で、０＜ｙ≦０．２の範囲
内であることが好ましい。リチウムの含有量が多すぎる
と、比誘電率εｒ，電気機械結合係数ｋｒおよび発生変
位量を十分に大きくすることができないからである。

【００１７】第１の元素における銀の含有量は５ｍｏｌ
％以下であることが好ましい。すなわち、例えば化１に
おけるｚは、モル比で、０＜ｚ≦０．０５の範囲内であ
ることが好ましい。銀の含有量が多すぎると、比誘電率
εｒ，電気機械結合係数ｋｒおよび発生変位量を十分に
大きくすることができないからである。

【００１８】第２の元素におけるタンタルの含有量は、
５０ｍｏｌ％以下であることが好ましい。すなわち、例
えば化１におけるｗは、モル比で、０≦ｗ≦０．５０で
あることが好ましい。タンタルの含有量が多くなり過ぎ
ると、キュリー温度が低くなると共に、電気機械結合係
数ｋｒおよび発生変位量も小さくなってしまうからであ
る。

【００１９】第２の元素に対する第１の元素の組成比
（第１の元素／第２の元素）、例えば化１におけるｍ
は、モル比で０．９５以上１．０５以下の範囲内である
ことが好ましい。０．９５未満であると、比誘電率ε
ｒ，電気機械結合係数ｋｒおよび発生変位量が小さくな
り、１．０５を超えると、焼結密度が低下することによ
り分極が難しくなってしまうからである。

【００２０】この圧電磁器は、また、主成分であるペロ
ブスカイト型酸化物に加え、副成分として、長周期型周
期表における３〜１２族元素のうちの少なくとも１種を
含む酸化物を含有することが好ましい。焼結性を向上さ
せることにより圧電特性をより向上させることができる
からである。中でも、副成分として、マンガンを含む酸
化物を含有するようにすれば高い効果を得ることができ
るので好ましい。酸化マンガンの含有量は、ＭｎＯに換
算して、主成分に対して０．０１質量％以上１質量％以
下の範囲内であることが好ましい。副成分の含有量が多
くなりすぎると、主成分の本来の特性が得られず、発生
変位量が小さくなってしまうからである。この副成分の
酸化物は、主成分の粒界に存在していることもあるが、
主成分の一部に拡散して存在していることもある。

【００２１】なお、この圧電磁器は鉛（Ｐｂ）を含んで
いてもよいが、その含有量は１質量％以下であることが
好ましく、鉛を全く含んでいなければより好ましい。焼
成時における鉛の揮発、および圧電部品として市場に流
通し廃棄された後における環境中への鉛の放出を最小限
に抑制することができ、低公害化、対環境性および生態
学的見地から好ましいからである。

【００２２】この圧電磁器は、例えば、圧電素子である
アクチュエータなどの振動素子，発音体あるいはセンサ
ーなどの材料として好ましく用いられる。

【００２３】図１は本実施の形態に係る圧電磁器を用い
た圧電素子の一構成例を表すものである。この圧電素子
は、本実施の形態の圧電磁器よりなる圧電基板１と、こ
の圧電基板１の一対の対向面１ａ，１ｂにそれぞれ設け
られた一対の電極２，３とを備えている。圧電基板１
は、例えば、厚さ方向、すなわち電極２，３の対向方向
に分極されており、電極２，３を介して電圧が印加され
ることにより、厚み方向に縦振動および径方向に広がり
振動するようになっている。

【００２４】電極２，３は、例えば、金（Ａｕ）などの
金属によりそれぞれ構成されており、圧電基板１の対向
面１ａ，１ｂの全面にぞれぞれ設けられている。これら
電極２，３には、例えば、図示しないワイヤなどを介し
て図示しない外部電源が電気的に接続される。

【００２５】このような構成を有する圧電磁器および圧
電素子は、例えば、次のようにして製造することができ
る。

【００２６】まず、主成分の原料として、例えば、ナト
リウム，カリウム，リチウム，銀，ニオブおよびタンタ
ルを含む酸化物粉末を必要に応じてそれぞれ用意する。
また、副成分の原料として、必要に応じて、長周期型周
期表における３〜１２族元素のうちの少なくとも１種を
含む酸化物粉末を用意する。なお、これら主成分および
副成分の原料には、酸化物でなく、炭酸塩あるいはシュ
ウ酸塩のように焼成により酸化物となるものを用いても
よい。次いで、これら原料を十分に乾燥させたのち、最
終組成が上述した範囲となるように秤量する。

【００２７】続いて、例えば、秤量した原料をボールミ
ルなどにより有機溶媒中または水中で十分に混合したの
ち、乾燥し、プレス成形して、７５０℃〜１１００℃で
１時間〜４時間仮焼する。仮焼したのち、例えば、この
仮焼物をボールミルなどにより有機溶媒中または水中で
十分に粉砕し、再び乾燥して、バインダを加えて造粒す
る。造粒したのち、この造粒粉を一軸プレス成形機ある
いは静水圧成形機（ＣＩＰ）などを用いプレス成形す
る。

【００２８】成形したのち、例えば、この成形体を加熱
して脱バインダを行い、更に９５０℃〜１３５０℃で２
時間〜４時間焼成する。焼成ののち、得られた焼結体を
必要に応じて加工して圧電基板１を形成し、電極２，３
を設け、加熱したシリコーンオイル中で電界を印加して
分極処理を行う。これにより、上述した圧電磁器および
図１に示した圧電素子が得られる。

【００２９】このように本実施の形態によれば、ナトリ
ウム，カリウムおよびリチウムに加えて銀を含むペロブ
スカイト型酸化物を含有するようにしたので、比誘電率
εｒ，電気機械結合係数ｋｒおよび発生変位量を大きく
することができる。よって、鉛を含有しない、あるいは
鉛の含有量が少ない圧電磁器および圧電素子について
も、利用の可能性を高めることができる。すなわち、焼
成時における鉛の揮発が少なく、市場に流通し廃棄され
た後も環境中に鉛が放出される危険性が低く、低公害
化、対環境性および生態学的見地から極めて優れた圧電
磁器および圧電素子の活用を図ることができる。

【００３０】特に、第１の元素における銀の含有量が５
ｍｏｌ％以下となるようにすれば、比誘電率εｒ，電気
機械結合係数ｋｒおよび発生変位量をより大きくするこ
とができる。

【００３１】また、副成分として長周期型周期表におけ
る３〜１２族元素のうちの少なくとも１種を含む酸化物
を含有するようにすれば、焼結性を向上させることがで
き、圧電特性をより向上させることができる。中でも、
マンガンを含む酸化物を、酸化マンガンの含有量がＭｎ
Ｏに換算して主成分に対して０．０１質量％以上１質量
％以下の範囲内で含有するようにすればより高い効果を
得ることができる。

【００３２】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態に係る圧電磁器は、第１の実施の形態で説明した
ペロブスカイト型酸化物に加えて、タングステンブロン
ズ型酸化物を含む組成物を、主成分として含有すること
を除き、第１の実施の形態と同様の構成を有している。
また、第１の実施の形態と同様にして用いられ、同様に
して製造することができる。よって、ここでは、第１の
実施の形態と同一部分についての詳細な説明を省略す
る。

【００３３】この圧電磁器は、タングステンブロンズ型
酸化物を含むことにより、焼成を容易とすると共に、比
誘電率εｒ，電気機械結合係数ｋｒおよび発生変位量を
より大きくするものである。主成分の組成物において、
ペロブスカイト型酸化物とタングステンブロンズ型酸化
物とは、固溶していてもよく、完全に固溶していなくて
もよい。

【００３４】タングステンブロンズ型酸化物は、第３の
元素と第４の元素と酸素とからなる。第３の元素は、例
えば、長周期型周期表２族元素のうちの少なくとも１種
を含むことが好ましく、中でも、マグネシウム，カルシ
ウム，ストロンチウムおよびバリウムからなる群のうち
の少なくとも１種を含むことが好ましい。第４の元素
は、例えば、ニオブおよびタンタルからなる群のうちの
少なくともニオブを含むことが好ましく、更にタンタル
も含んでいればより好ましい。このような場合に、鉛を
含有せずあるいは鉛の含有量を少なくして、より優れた
圧電特性を得ることができるからである。このタングス
テンブロンズ型酸化物の化学式は、例えば化２で表され
る。

【００３５】

【化２】Ｍ（Ｎｂ_1-vＴａ_v）₂Ｏ₆ 式中、Ｍは第３の元素を表し、ｖは０≦ｖ＜１の範囲内
の値である。なお、第３の元素と第４の元素と酸素との
組成比は化学量論的に求めたものであり、化学量論組成
からずれていてもよい。

【００３６】なお、ペロブスカイト型酸化物の第２の元
素と、タングステンブロンズ型酸化物の第４の元素と
は、同一でもよく、異なっていてもよい。第２の元素と
第４の元素との合計におけるタンタルの含有量は、５０
ｍｏｌ％以下であることが好ましい。第１の実施の形態
で説明したように、タンタルの含有量が多くなり過ぎる
と、キュリー温度が低くなると共に、電気機械結合係数
ｋｒおよび発生変位量も小さくなってしまうからであ
る。

【００３７】ペロブスカイト型酸化物とタングステンブ
ロンズ型酸化物との組成比は、モル比で、化３に示した
範囲内であることが好ましい。すなわち、組成物におけ
るタングステンブロンズ型酸化物の含有量は、０ｍｏｌ
％よりも大きく５．３ｍｏｌ％以下であることが好まし
い。タングステンブロンズ型酸化物の含有量が多すぎる
と、電気機械結合係数ｋｒおよび発生変位量が小さくな
ってしまうからである。

【００３８】

【化３】（１−ｎ）Ａ＋ｎＢ式中、Ａはペロブスカイト型酸化物、Ｂはタングステン
ブロンズ型酸化物をそれぞれ表し、ｎは０＜ｎ≦０．０
５３の範囲内の値である。

【００３９】なお、副成分および鉛の含有量については
第１の実施の形態と同一である。

【００４０】このように本実施の形態によれば、ナトリ
ウム，カリウム，リチウムおよび銀を含むペロブスカイ
ト型酸化物と、タングステンブロンズ型酸化物とを含む
ようにしたので、焼成を容易とすることができると共
に、発生変位量をより大きくすることができる。よっ
て、鉛を含有しない、あるいは鉛の含有量が少ない圧電
磁器および圧電素子について、利用の可能性をより高め
ることができる。

【００４１】

【実施例】更に、本発明の具体的な実施例について説明
する。

【００４２】（実施例１−１〜１−３）化４に示したペ
ロブスカイト型酸化物を主成分として含有する圧電磁器
を用い、図１に示したような圧電素子を作製した。本実
施例では図１を参照し、図１に示した符号を用いて説明
する。

【００４３】

【化４】（Ｎａ_0.95-x-zＫ_xＬｉ_0.05Ａｇ_z）ＮｂＯ₃

【００４４】まず、主成分の原料として、炭酸ナトリウ
ム（Ｎａ₂ＣＯ₃）粉末、炭酸カリウム（Ｋ₂ＣＯ₃）
粉末、炭酸リチウム（Ｌｉ₂ＣＯ₃）粉末、酸化銀（Ａ
ｇ₂Ｏ）粉末、および酸化ニオブ（Ｎｂ₂Ｏ₅）粉末を
それぞれ用意した。また、副成分の原料として、炭酸マ
ンガン（ＭｎＣＯ₃）粉末を用意した。次いで、これら
主成分および副成分の原料を十分に乾燥させ秤量したの
ち、ボールミルにより水中で５時間混合し、乾燥して原
料混合粉末を得た。

【００４５】その際、実施例１−１〜１−３の原料混合
粉末の配合比を調整し、ペロブスカイト型酸化物の組
成、すなわち化４におけるｘおよびｚの値を表１に示し
たように変化させた。また、副成分である酸化マンガン
の含有量はＭｎＯを基準とし主成分に対して０．３１質
量％となるようにした。なお、副成分の含有量は、主成
分の原料のうち炭酸塩をＣＯ₂が解離した酸化物に換算
し、その換算した主成分の原料の合計質量に対して副成
分の原料である炭酸マンガン粉末の混合量が０．５質量
％となるようにしたものである。

【００４６】

【表１】

【００４７】続いて、この原料混合粉末をプレス成形し
て、８５０℃〜１０００℃で２時間仮焼した。仮焼した
のち、ボールミルを用いて水中で粉砕し、再び乾燥し
て、ポリビニルアルコールを加えて造粒した。造粒した
のち、この造粒粉を一軸プレス成形機により約４０ＭＰ
ａの圧力で直径１７ｍｍの円柱状に成形し、更に約４０
０ＭＰａの圧力で静水圧成形した。

【００４８】成形したのち、この成形体を６５０℃で４
時間加熱して脱バインダを行い、更に９５０℃〜１３５
０℃で４時間焼成した。そののち、この焼成体をスライ
ス加工およびラップ加工により厚さ０．６ｍｍの円板状
として圧電基板１を作製し、両面に銀ペーストを印刷し
て６５０℃で焼き付け、電極２，３を形成した。電極
２，３を形成したのち、３０℃〜２５０℃のシリコーン
オイル中で３ｋＶ／ｍｍ〜１０ｋＶ／ｍｍの電界を１分
〜３０分間印加して分極処理を行った。これにより、実
施例１−１〜１−３の圧電磁器を用いた圧電素子を得
た。

【００４９】得られた実施例１−１〜１−３の圧電素子
について、２４時間放置したのち、圧電特性として、比
誘電率εｒ、電気機械結合係数ｋｒ、および３ｋＶ／ｍ
ｍの電界を印加した際の発生変位量を測定した。比誘電
率εｒおよび電気機械結合係数ｋｒの測定にはインピー
ダンスアナライザー（ヒューレット・パッカード社製Ｈ
Ｐ４１９４Ａ）を用い、比誘電率εｒを測定する際の周
波数は１ｋＨｚとした。発生変位量の測定には、図２に
示したような渦電流による変位測定装置を用いた。この
変位測定装置は、一対の電極１１，１２の間に試料１３
を挟み、直流電流を印加した場合の試料１３の変位を変
位センサ１４により検出し、変位検出器１５によりその
発生変位量を求めるものである。それらの結果を表１に
示す。なお、表１に示した発生変位量は、測定値を試料
の厚さで割り１００を掛けた値（測定値／試料の厚さ×
１００）である。

【００５０】また、本実施例に対する比較例１−１とし
て、銀を含まないようにしたことを除き、すなわち化４
におけるｚの値を零にしたことを除き、他は実施例１−
１〜１−３と同様にして圧電素子を作製した。比較例１
−１についても、本実施例と同様にして、比誘電率ε
ｒ、電気機械結合係数ｋｒおよび３ｋＶ／ｍｍの電界を
印加した際の発生変位量を測定した。それらの結果につ
いても表１に合わせて示す。

【００５１】表１に示したように、銀を含む実施例１−
１〜１−３によれば、銀を含まない比較例１−１より
も、比誘電率εｒ，電気機械結合係数ｋｒおよび発生変
位量について大きな値が得られた。また、第１の元素に
おける銀の含有量が０．５ｍｏｌ％の場合に発生変位量
が最も大きくなり、銀の含有量が多くなると、それより
は小さくなる傾向が見られた。

【００５２】すなわち、ナトリウム，カリウム，リチウ
ムおよび銀を含むペロブスカイト酸化物を含有するよう
にすれば、発生変位量を大きくできることが分かった。
また、第１の元素における銀の含有量を５ｍｏｌ％以下
とすれば、より好ましいことも分かった。

【００５３】（実施例２−１〜２−３）化５に示した組
成物を主成分として含むようにしたことを除き、他は実
施例１−１〜１−３と同様にして圧電素子を作製した。
その際、実施例２−１〜２−３で、ペロブスカイト型酸
化物の組成、すなわち化５におけるｘおよびｚの値を表
２に示したように変化させた。タングステンブロンズ型
酸化物の含有量、すなわち化５におけるｎの値は０．０
０５とし、副成分の含有量は実施例１−１〜１−３と同
様に主成分に対して０．３１質量％とした。なお、主成
分のうちペロブスカイト型酸化物の組成は、実施例２−
１は実施例１−２と同一であり、実施例２−２は実施例
１−３と同一である。

【００５４】

【化５】

【００５５】

【表２】

【００５６】実施例２−１〜２−３についても、実施例
１−１〜１−３と同様にして、比誘電率εｒ，電気機械
結合係数ｋｒおよび３ｋＶ／ｍｍの電界を印加した際の
発生変位量を測定した。それらの結果を表２に示す。

【００５７】表２と表１とを比較すれば明らかなよう
に、ペロブスカイト型酸化物が銀を含み、かつ、タング
ステンブロンズ型酸化物を含有するようにした実施例２
−１〜２−３によれば、比較例１−１よりも、比誘電率
εｒ，電気機械結合係数ｋｒおよび発生変位量について
大きな値が得られた。また、実施例２−２，２−３の方
が、タングステンブロンズ型酸化物を含有しない実施例
１−２，１−３よりも大きな発生変位量が得られた。す
なわち、ペロブスカイト型酸化物に加えて、タングステ
ンブロンズ型酸化物を含むようにすれば、発生変位量を
より大きくできることが分かった。

【００５８】更に、化５におけるｚの値が大きくなるに
従い、つまり銀の含有量が多くなるに従い、比誘電率ε
ｒ，電気機械結合係数ｋｒおよび発生変位量は極大値を
示したのち、小さくなる傾向が見られた。すなわち、第
１の元素における銀の含有量を５ｍｏｌ％以下とすれ
ば、より好ましいことも分かった。

【００５９】なお、上記実施例では、主成分および副成
分の組成について例を挙げて具体的に説明したが、上記
実施の形態において説明した組成の範囲内であれば、他
の組成であっても同様の結果を得ることができる。

【００６０】以上、実施の形態および実施例を挙げて本
発明を説明したが、本発明は、上記実施の形態および実
施例に限定されるものではなく、種々変形することがで
きる。例えば、上記実施の形態および実施例では、ペロ
ブスカイト型酸化物とタングステンブロンズ型酸化物と
の組成物を含有する場合について説明したが、この組成
物にペロブスカイト型酸化物およびタングステンブロン
ズ型酸化物以外の他の成分を更に含んでいてもよい。

【００６１】また、上記実施の形態および実施例では、
主成分の組成物が第１の元素としてナトリウム，カリウ
ム，リチウムおよび銀を含み、第２の元素としてニオブ
およびタンタルからなる群のうちの少なくともニオブを
含み、第３の元素として長周期型周期表２族元素のうち
の少なくとも１種を含み、第４の元素としてニオブおよ
びタンタルからなる群のうちの少なくともニオブを含む
場合について説明したが、これら第１の元素，第２の元
素，第３の元素および第４の元素は、これら以外の他の
元素を更に含んでいてもよい。

【００６２】更に、上記実施の形態および実施例では、
主成分の組成物に加えて副成分を含む場合について説明
したが、本発明は、主成分の組成物を含んでいれば副成
分を含まない場合についても広く適用することができ
る。また、他の副成分を含む場合についても同様に適用
することができる。

【００６３】加えて、上記実施の形態では、単層構造の
圧電素子を例に挙げて説明したが、積層構造など他の構
造を有する圧電素子についても、本発明を同様に適用す
ることができる。また、圧電素子としてアクチュエータ
などの振動素子，発音体およびセンサを例に挙げたが、
他の圧電素子についても本発明を適用することができ
る。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし請
求項７のいずれかに記載の圧電磁器によれば、ナトリウ
ム，カリウムおよびリチウムに加えて銀を含むペロブス
カイト型酸化物を含有するようにしたので、比誘電率ε
ｒ，電気機械結合係数ｋｒおよび発生変位量を大きくす
ることができる。よって、鉛を含有しない、あるいは鉛
の含有量が少ない圧電磁器および圧電素子についても、
利用の可能性を高めることができる。すなわち、焼成時
における鉛の揮発が少なく、市場に流通し廃棄された後
も環境中に鉛が放出される危険性が低く、低公害化、対
環境性および生態学的見地から極めて優れた圧電磁器お
よび圧電素子の活用を図ることができる。

【００６５】特に、請求項２または請求項３または請求
項５または請求項６記載の圧電磁器によれば、副成分と
して長周期型周期表における３〜１２族元素のうちの少
なくとも１種を含む酸化物を含有するようにしたので、
焼結性を向上させることができ、圧電特性をより向上さ
せることができる。

【００６６】また、請求項４ないし請求項６のいずれか
に記載の圧電磁器によれば、ペロブスカイト型酸化物に
加えて、タングステンブロンズ型酸化物を含有するよう
にしたので、焼成を容易とすることができると共に、発
生変位量をより大きくすることができる。

【００６７】更に、請求項７記載の圧電磁器によれば、
第１の元素における銀の含有量が５ｍｏｌ％以下となる
ようにしたので、比誘電率εｒ，電気機械結合係数ｋｒ
および発生変位量をより大きくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る圧電磁器を用いた
圧電素子を表す構成図である。

【図２】本発明の実施例において発生変位量の測定に用
いた変位測定装置を表す構成図である。

【符号の説明】

１…圧電基板、１ａ，１ｂ…対向面、２，３…電極、１
１，１２…電極、１３…試料、１４…変位センサ、１５
…変位検出器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者古川正仁東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内Ｆターム(参考） 4G030 AA02 AA03 AA04 AA25 AA30 BA10 CA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ナトリウム（Ｎａ），カリウム（Ｋ），
リチウム（Ｌｉ）および銀（Ａｇ）を含む第１の元素
と、ニオブ（Ｎｂ）およびタンタル（Ｔａ）からなる群
のうちの少なくともニオブを含む第２の元素と、酸素
（Ｏ）とからなるペロブスカイト型酸化物を含むことを
特徴とする圧電磁器。
【請求項２】前記ペロブスカイト型酸化物を主成分と
し、更に、副成分として、長周期型周期表における３〜
１２族元素のうちの少なくとも１種を含む酸化物を含有
することを特徴とする請求項１記載の圧電磁器。
【請求項３】前記副成分としてマンガン（Ｍｎ）を含
む酸化物を含有し、酸化マンガンの含有量は、ＭｎＯに換算して、前記主成
分に対して０．０１質量％以上１質量％以下の範囲内で
あることを特徴とする請求項２に記載の圧電磁器。
【請求項４】前記ペロブスカイト型酸化物に加えて、
タングステンブロンズ型酸化物を含む組成物を含有し、前記タングステンブロンズ型酸化物は、長周期型周期表
２族元素のうちの少なくとも１種を含む第３の元素と、
ニオブおよびタンタルからなる群のうちの少なくともニ
オブを含む第４の元素と、酸素とからなることを特徴と
する請求項１記載の圧電磁器。
【請求項５】前記組成物を主成分とし、更に、副成分
として、長周期型周期表における３〜１２族元素のうち
の少なくとも１種を含む酸化物を含有することを特徴と
する請求項４記載の圧電磁器。
【請求項６】前記副成分としてマンガン（Ｍｎ）を含
む酸化物を含有し、酸化マンガンの含有量は、ＭｎＯに換算して、前記主成
分に対して０．０１質量％以上１質量％以下の範囲内で
あることを特徴とする請求項５に記載の圧電磁器。
【請求項７】前記第１の元素における銀の含有量は５
ｍｏｌ％以下の範囲内であることを特徴とする請求項１
ないし請求項６のいずれかに記載の圧電磁器。