JP2015171964A - 圧電セラミックス - Google Patents

Abstract

【課題】材料強度及び耐電圧性を向上すると共に、駆動に必要な電圧を低減した、非鉛系の圧電セラミックスを提供すること。
【解決手段】圧電セラミックスが、組成式（Ｋ_ｘＮａ_１−ｘ）_ｙ（Ｎｂ_１−ｚＴａ_ｚ）Ｏ_３（式中、０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜１、０≦ｚ≦０．５）で表されるペロブスカイト化合物、Ｋ、Ｃｏ、及びＴａを含む酸化物からなる焼結助剤、及び、銀の化合物、を含有し、前記ペロブスカイト化合物、及び、前記焼結助剤に含まれるＣｏ原子の合計１００モル％に対し、前記銀の化合物がＡｇ原子基準で１．０〜４．０モル％である。
【選択図】なし

Description

本発明は、圧電セラミックスに関する。

圧電体は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換可能な材料として、フィルタやアクチュエータなどの様々な分野で応用されている。現在、圧電材料の主流は、ジルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）を中心とした鉛系ペロブスカイト化合物である。この化合物については、鉛（特にＰｂＯ）を含むため、自然環境等への配慮から鉛系の圧電材料に代わる材料として、非鉛系の圧電セラミックスが検討されている。

非鉛系の圧電セラミックスとして、ニオブ酸カリウムナトリウム（（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ_３）からなる材料が、電気機械結合係数や機械的品質係数等の圧電特性が優れているものとして知られている。

このような圧電セラミックスを製造するにあたっては、長時間の焼結が必要になるが、揮発性の高いＫ，Ｎａ成分が蒸発することによって組成にずれを生じてしまう問題がある。そこで、焼結を短時間で完了し生産性を向上させることを目的として、圧電セラミックスに焼結助剤を添加することが行われている。

例えば、特許文献１では、組成式（Ｋ_ｘＮａ_１−ｘ）_ｙ（Ｎｂ_１−ｚＴａ_ｚ）Ｏ_３（式中、０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜１、０≦ｚ≦０．５）で表されるペロブスカイト化合物に対して、焼結助剤として、ＣｕとＴａ又はＮｂとを含む酸化物と、組成式ＭＴｉＯ_３（式中、ＭはＣａ又はＳｒ）で表される単純ペロブスカイト化合物とを配合した、圧電セラミックスが開示されている。また、特許文献２では、組成式（Ｋ_ｘＮａ_１−ｘ）_ｙ（Ｎｂ_１−ｚＴａ_ｚ）Ｏ_３（式中、０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜１、０≦ｚ≦０．５）で表されるペロブスカイト化合物に対して、焼結助剤として、Ｋ、Ｃｏ、及びＴａを含む酸化物を配合した、圧電セラミックスが開示されている。

特開２０１１−８８７８６号公報 特開２０１４−２４６９８号公報

従来の焼結助剤を添加した組成式（Ｋ_ｘＮａ_１−ｘ）_ｙ（Ｎｂ_１−ｚＴａ_ｚ）Ｏ_３（式中、０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜１、０≦ｚ≦０．５）で表されるペロブスカイト化合物非鉛系の圧電セラミックスは、鉛系の圧電材料に比べ、材料の信頼性が未知数であるとの課題がある。（ただし、１０００℃以上の高温で焼結する場合、その焼結中にアルカリ金属が揮発するために、自然にｙ＜１の条件は達成される。）例えば、圧電セラミックスを、インクジェットプリンターの圧電アクチュエータに応用する場合などには、材料強度及び耐電圧性の向上、並びに、駆動に必要な電圧の低減が求められている。

本発明は、以上に鑑み、材料強度及び耐電圧性を向上すると共に、駆動に必要な電圧を低減した、非鉛系の圧電セラミックスを提供することを課題とする。

本発明者らは上記課題を解決するため、圧電セラミックスの組成を種々検討したところ、組成式が（Ｋ_ｘＮａ_１−ｘ）_ｙ（Ｎｂ_１−ｚＴａ_ｚ）Ｏ_３で表されるペロブスカイト化合物に対し、特定元素を含む酸化物からなる焼結助剤及び銀の化合物を配合することにより、材料強度及び耐電圧性を向上すると共に、駆動に必要な電圧を低減した、非鉛系の圧電セラミックスが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、組成式（Ｋ_ｘＮａ_１−ｘ）_ｙ（Ｎｂ_１−ｚＴａ_ｚ）Ｏ_３（式中、０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜１、０≦ｚ≦０．５）で表されるペロブスカイト化合物、Ｋ、Ｃｏ、及びＴａを含む酸化物からなる焼結助剤、及び、銀の化合物、を含有し、前記ペロブスカイト化合物、及び、前記焼結助剤に含まれるＣｏ原子の合計１００モル％に対し、前記銀の化合物がＡｇ原子基準で１．０〜４．０モル％である、圧電セラミックスに関する。

本発明に係る圧電セラミックスは、高い密度および圧電定数を有する。高い密度を有するため材料強度及び耐電圧性に優れ、高い圧電定数を有するとは駆動に必要な電圧が低いということである。

インクジェットプリンターの概略平面図である。 図１のインクジェットヘッドの平面図である。 図２の部分拡大図である。 図３のＩＶ―ＩＶ線断面図である。

以下では、本発明の実施形態を具体的に説明する。

＜＜組成＞＞
本発明に係る圧電セラミックスは、組成式（Ｋ_ｘＮａ_１−ｘ）_ｙ（Ｎｂ_１−ｚＴａ_ｚ）Ｏ_３で表されるペロブスカイト化合物を主成分とした非鉛系の圧電セラミックスであり、この主成分に対し、少なくとも、Ｋ、Ｃｏ、及びＴａを含む酸化物からなる焼結助剤、及び、銀の化合物を含んでなるものである。

組成式（Ｋ_ｘＮａ_１−ｘ）_ｙ（Ｎｂ_１−ｚＴａ_ｚ）Ｏ_３で表されるペロブスカイト化合物は、本発明に係る圧電セラミックスの主成分を構成する。

前記組成式におけるｘは、１以下の正の数を表すが、より好適には０．４〜０．６程度であり、最も好適には０．５である。すなわち、ペロブスカイト化合物は、（Ｋ_０．５Ｎａ_０．５）_ｙ（Ｎｂ_１−ｚＢ_ｚ）Ｏ_３で表されるものが最も好適に用いられる。このペロブスカイト化合物においては、Ｋの割合が多くなると焼結性が低下する一方、Ｎａの割合が多くなると圧電特性が低下する傾向にある。そのため、ｘの適当な値はこれらの兼ね合いで決定すればよいが、一般的には０．５程度に設定すると、適度な焼結性及び圧電特性を両立することができる。

ペロブスカイト化合物では、ペロブスカイト化合物のＡサイトの元素（Ｋ_ｘＮａ_１−ｘ）よりもＢサイトの元素（Ｎｂ_１−ｚＴａ_ｚ）の方が過剰になっている。（ただし、１０００℃以上の高温で焼結する場合、その焼結中にアルカリ金属が揮発するために、自然にｙ＜１の条件は達成される。）前記組成式において、両サイトの割合を示すｙは、１未満の正の数を表すが、０．９以上であることが好ましい。このようにすれば、Ｂサイトの元素（Ｎｂ，Ｔａ）の過剰量すなわち化学量論比からのずれが適度に留められているので、ｙが０．９未満である場合と比較してより優れた圧電特性を発揮することが可能となる。より好ましくは、ｙは、０．９９９未満である。すなわち、Ｂサイト・イオンをＡサイト・イオンに対して０．１モル％以上過剰とすることによって、そうでない場合と比較してより優れた圧電特性を達成できる。

前記組成式におけるｚは、０以上０．５以下の数を表す。より好ましくは、０．４以下である。このようにすれば、Ｔａが過剰になることに起因して電気機械結合係数等の圧電特性が低下することが抑制されるので、一層高特性の圧電セラミックスが得られる。一般に、ＮｂがＴａで置換されていると誘電率が向上するが、焼結性は低下して密度が低くなる傾向にあり、この時ｚが一定量以上では圧電特性も低下する。そのため、誘電率の増加のためには、ｚの値を可及的に大きくすることが望まれるが、ｚの値を短時間での焼結が可能になる範囲で小さく留めることが望ましい。さらに本発明では、ｚの値は０．３３付近（例えば０．３０以上０．３５以下程度）であることが最も好ましい。本発明ではＫ、Ｃｏ、及びＴａを含む酸化物を焼結助剤として添加することにより、このようにｚが小さい数値であっても、良好な圧電特性を発揮することが可能となる。このｚの値を調節することにより、電気機械結合係数ｋｐ、機械的品質係数Ｑｍ、比誘電率ε、誘電損失ｔａｎδ、圧電定数などの圧電特性を調節することが可能である。

本発明の圧電セラミックスが焼結助剤として含有する成分：Ｋ、Ｃｏ、及びＴａを含む酸化物は、上述したペロブスカイト化合物の溶融を抑制すると共に、異常粒成長を抑制した条件下で焼結性を改善する。特許文献１に記載のＣｕを含む酸化物と比較すると、本発明に用いる酸化物は、固溶の仕方が異なるＣｏを含むため、ペロブスカイト化合物に配合したときに、酸素欠陥が少なくなる。そのため、Ｃｕを含む酸化物を使用した場合と比較すると、より機械的品質係数Ｑｍが低くソフトな圧電セラミックスを提供できるものと考えられる。

前記Ｋ、Ｃｏ、及びＴａを含む酸化物は、組成式：Ｋ_ａＣｏ_ｂＴａ_ｃＯ_ｄで表される酸化物であることが好ましい。この組成式において、ａ，ｂ，ｃ，ｄは、それぞれ、任意の正の数を表す。この酸化物を焼結助剤として添加することにより、Ｃｕを含む酸化物を添加する場合と比較して、機械的品質係数Ｑｍが低く、ソフトな圧電セラミックスを提供することができる。なお、前記酸化物は、単一の化合物であってもよいが、各種酸化物の混合物であってもよい。混合物である時には、混合物全体としての組成がＫ、Ｃｏ、Ｔａ、及びＯを含むものであればよい。

当該組成物に含まれる各元素の適切な組成割合は、当業者が、圧電セラミックスの製造可能性（焼結可能性）や、圧電セラミックスが示す圧電特性の観点から、実験により決定することができる。従って、前記酸化物におけるＫ、Ｃｏ、及びＴａの組成割合は特に限定しないが、以下では好ましい割合範囲について説明する。

前記酸化物においては、Ｋ、Ｃｏ、及びＴａの合計モル数に対するＫのモル比率が約４／１３以下であることが好ましい。前記酸化物におけるＫの割合がこれより多くなると、焼結時に液相が生成しやすくなるため、焼結時に成形体が融解したり成形体の形状が崩壊したりすることで、焼結体である圧電セラミックスを製造できない恐れがある。

また、前記酸化物においては、Ｋ、Ｃｏ、及びＴａの合計モル数に対するＣｏのモル比率が約１／２以下であることが好ましく、約３／１０以下であることがより好ましい。前記酸化物におけるＣｏの割合が多くなりすぎる（逆にＫやＴａの割合が少なくなりすぎる）と、機械的品質係数Ｑｍが大きくなり、ソフトな圧電セラミックスを得ることができず、また、圧電定数も小さいものになる恐れがある。

さらに、前記酸化物においては、Ｋ、Ｃｏ、及びＴａの合計モル数に対するＴａのモル比率が約３／１０以上であることが好ましく、約１／２以上であることがより好ましい。前記酸化物におけるＴａの割合が低くなりすぎると、焼結時に成形体が融解したり成形体の形状が崩壊したりすることで、焼結体である圧電セラミックスを製造できない恐れがある。また、Ｔａの割合を高めることで、よりソフトで、圧電定数が大きい圧電セラミックスを得ることができる。

本発明の圧電セラミックスにおける前記酸化物の配合割合は特に限定されない。当業者が、圧電セラミックスの製造可能性（焼結可能性）や、圧電セラミックスが示す圧電特性の観点から、実験により決定することができる。前記酸化物の好ましい配合割合についても、前記酸化物における各元素の組成比により変動し得るため、一概に規定することはできない。また、他の焼結助剤を併用するか否か、及び、他の焼結助剤の配合割合によっても変動し得る。

しかし一例を挙げると、前記酸化物の配合割合は、前記ペロブスカイト化合物のモル数と当該酸化物のモル数（Ｃｏ原子を基準としたモル数）との合計を１００モル％とした時に、Ｃｏの割合が約０．１％を超え２．０モル％未満程度になるような量であることが好ましい。より好ましくは約０．３モル％以上１．０モル％以下である。前記酸化物の配合割合が少なすぎると、焼結助剤としての役割を発揮できず、短時間での焼結が不可能となる恐れがあり、逆に、前記酸化物の配合割合が多すぎると、主成分たるペロブスカイト化合物が発揮する圧電特性を阻害する恐れがある。このような観点から、実験により、適切な配合割合を決定することができる。

本発明の圧電セラミックスでは、添加剤として、前記Ｋ、Ｃｏ、及びＴａを含む酸化物以外の化合物を適宜配合してもよい。そのような化合物としては、組成式ＭＴｉＯ_３で表される単純ペロブスカイト化合物、酸化マンガン（Ｍｎ_３Ｏ_４）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ＬａＭｎＯ_３等が挙げられる。これらの添加剤を配合することで、圧電セラミックスが示す圧電定数をさらに大きくすることができる。

本発明の圧電セラミックスは、Ｐｂを含まないものであるため、環境負荷の観点で優れている。さらには、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ、及びＬｕからなる群より選択される元素を含有することなく、大きい圧電定数を達成することができる。

本発明の圧電セラミックスにおける前記銀の化合物の種類は特に限定されない。銀の化合物としては、例えば、酸化物、銀とパラジウムの合金、及び有機銀化合物などが挙げられる。これらの中でも特に、取扱いが容易なため、酸化物であることが好ましい。

本発明の圧電セラミックスにおける前記銀の化合物は、前記ペロブスカイト化合物、及び、前記焼結助剤に含まれるＣｏ原子の合計１００モル％に対し、前記銀の化合物がＡｇ原子基準で１．０〜４．０モル％であることが好ましい。１．０モル％未満であると圧電定数が低下する。４．０モル％を超えると、銀の化合物を含有しない場合と比べ、密度および圧電定数のいずれも低下する。

本発明の圧電セラミックスにおいて、前記銀の化合物は、Ｋ、Ｃｏ、及びＴａを含む酸化物からなる焼結助剤と共に含まれることにより、圧電セラミックスの密度および圧電定数を高めることができる。

＜＜製造方法＞＞
次に、本発明に係る圧電セラミックスの製造方法について説明する。

本発明の圧電セラミックスは、組成式（Ｋ_ｘＮａ_１−ｘ）_ｙ（Ｎｂ_１−ｚＴａ_ｚ）Ｏ_３で表されるペロブスカイト化合物を生成するための主成分と、Ｋ、Ｃｏ、及びＴａを含む酸化物と、銀の化合物とを含む原料混合物を所定形状に成形して常圧で焼結することにより製造することができる。この原料混合物には、必要に応じ、他の焼結助剤又はこれを生成するための成分を含めることができる。

配合する銀の化合物としては、無機化合物又は有機化合物のいずれでもよく、有機化合物としては、例えばシュウ酸銀、コハク酸銀などが挙げられる。

前記Ｋ、Ｃｏ、及びＴａを含む酸化物は、例えば、ＫＨＣＯ_３（又はＫ_２ＣＯ_３）、ＮａＨＣＯ_３、ＣｏＯ及びＴａ_２Ｏ_５等の原料を用意し、これら原料を所定の割合で湿式混合した後、得られた混合物を大気雰囲気中で仮焼することにより製造できる。前記湿式混合は、エタノール等を分散媒とし、４８時間程度ボールミルで混合して行うことができる。また、仮焼時の条件としては８００℃程度の温度を２時間継続すればよいが、特に限定されない。仮焼により、原料中の炭酸水素イオンを分解させると共に他の成分との反応を進行させ、目的の酸化物を形成することができる。

組成式（Ｋ_ｘＮａ_１−ｘ）_ｙ（Ｎｂ_１−ｚＴａ_ｚ）Ｏ_３で表されるペロブスカイト化合物を生成するための主成分と、Ｋ、Ｃｏ、及びＴａを含む酸化物と、銀の化合物と、必要に応じて他の焼結助剤等とを含む原料混合物を調製する際には、各原料を所定の割合で湿式混合した後、１００℃程度での乾燥及び分級処理を行うことができる。前記湿式混合は、エタノール等を分散媒とし、４８時間程度ボールミルで混合して実施することができる。

原料混合物の成形には、一般的なセラミックスの各種成形方法を用いることができるが、特に湿式静水圧成形（ＣＩＰ）を用いることが好ましい。その際の圧力としては例えば１８０ＭＰａ程度がよい。

その後、得られた成形物を常圧で焼結することにより圧電セラミックスを得る。この焼結は空気中又は酸素気流中、１０５０−１２００℃程度の温度で１時間実施すればよい。

＜＜用途等＞＞
本発明の圧電セラミックスは、用途に応じた種々の形態を成すものであり、その寸法および形状は特に限定されない。形状としては、例えば、円板状、角柱状や矩形板状等が挙げられる。

本発明の圧電セラミックスの用途は特に限定されないが、例えば、圧電アクチュエータ等に好適に用いられる。本発明に係る圧電アクチュエータは、例えば、超音波モーター、超音波洗浄器、超音波センサ、プリンターに用いられるインクジェットヘッドに搭載される圧電アクチュエータであってもよい。例えば、円板状の圧電セラミックスを本実施形態に係る圧電セラミックスの製造方法より製造し、該圧電セラミックスの所定の領域に導電材料からなる電極膜を形成することにより駆動電極と接地電極を形成し、圧電アクチュエータとすることができる。

本発明の圧電セラミックスを用いたプリンターの圧電アクチュエータは、電圧印加時の変位特性に優れる。

本発明の圧電セラミックス及びプリンターの圧電アクチュエータをインクジェットプリンターに用いる場合、例えば、図１〜４に示すようなインクジェットプリンターのインクジェットヘッド内の圧電アクチュエータとして用いることができる。その他、インクジェットヘッドとしては、例えば、特開２０１１−１３４９３３号公報、または特開２０１２−１１６１５公報等に記載のインクジェットヘッドを挙げることができる。

インクジェットプリンター１は、所定の走査方向（図１の左右方向）に沿って往復移動可能に構成されたキャリッジ２と、このキャリッジ２に搭載されたインクジェットヘッド３と、記録用紙Ｐを走査方向と直交する搬送方向に搬送する搬送機構４などを備えている。

インクジェットヘッド３は、ノズル３０や圧力室２４を含むインク流路が形成された流路ユニット６と、圧力室２４内のインクに圧力を付与する圧電アクチュエータ７と、を有している。

圧電アクチュエータ７について説明する。図２〜図４に示すように、圧電アクチュエータ７は、複数の圧力室２４を覆うように流路ユニット６（キャビティプレート２０）の上面に配置された振動板４０と、この振動板４０の上面に、複数の圧力室２４と対向するように配置された圧電層４１と、振動板４０と圧電層４１の間に配置された共通電極４３と、圧電層４１の上面に配置された複数の個別電極４２と、を有している。

振動板４０及び圧電層４１には、ともに、本発明の圧電セラミックスを用いることができ、矩形状の平面形状を有するほぼ同じ厚みのシート状をしている。そして、振動板４０及び圧電層４１は、互いに積層された状態で、キャビティプレート２０の上面に複数の圧力室２４を覆うように複数の圧力室２４に跨って連続的に配設された状態で、キャビティプレート２０に接合されている。この圧電層４１は、少なくとも圧力室２４と対向する領域において厚み方向に分極されている。

共通電極４３は、振動板４０と圧電層４１の間において、これらのほぼ全域に複数の圧力室２４に跨って連続的に配置されている。共通電極４３は、圧電アクチュエータ７を駆動するヘッドドライバ（図示省略）のグランド配線に接続されて、常にグランド電位に保持される。

複数の個別電極４２は、圧電層４１の上面において、複数の圧力室２４と対向する領域にそれぞれ配置されている。各々の個別電極４２は圧力室２４よりも一回り小さい略楕円形の平面形状を有し、圧力室２４の中央部と対向している。また、複数の個別電極４２の端部からは、複数の接点部４５が個別電極４２の長手方向に沿ってそれぞれ引き出されている。これら複数の接点部４５は、図示しないフレキシブルプリント配線板（Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ）を介してヘッドドライバ（図示省略）と電気的に接続されている。これにより、ヘッドドライバから複数の個別電極４２に対して、所定の駆動電位とグランド電位の２種類の電位のうち、何れか一方の電位を選択的に付与することが可能となっている。

これら２つの電極のうち、共通電極４３には、圧電アクチュエータ７の製造工程の焼成工程における高温によって融解しにくい銀とパラジウムの合金（Ａｇ−Ｐｄ）を用いる。また、個別電極４２には、圧電アクチュエータ７の表面に露出し外気と接するため、防錆性の高い金属材料であり、加えて、マイグレーションしにくい金属材料である金（Ａｕ）を用いる。

そして、個別電極４２と共通電極４３に挟まれた圧電層４１の、少なくとも圧力室２４と対向する部分は、厚み方向に分極されて活性部Ｒ１となっている。

以下に実施例を掲げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
原料としてＫＨＣＯ_３、ＣｏＯ及びＴａ_２Ｏ_５を、それぞれモル比で４：１：８となる割合で使用し、上述した手順で仮焼を行い、組成式Ｋ_４ＣｏＴａ_８Ｏ_２３を持つ酸化物を得た。なお、この酸化物は、単一の化合物ではなく、ＫＴａＯ_３、Ｋ_２Ｔａ_４Ｏ_１１、Ｔａ_２Ｏ_５、ＣｏＴａ_２Ｏ_９などの混合物であり、混合物全体として組成式Ｋ_４ＣｏＴａ_８Ｏ_２３を持つ。すなわち、この組成は混合物全体における平均組成である。次いで、この酸化物と、銀の化合物としてＡｇ_２Ｏと、（Ｋ_０．５Ｎａ_０．５）（Ｎｂ_０．７Ｔａ_０．３）Ｏ_３（以下、略してＫＮＮＴともいう）、さらに添加剤としてＺｎＯを上述した手順で湿式混合した後に、乾燥及び分級処理を行った。ＣＩＰにより成形を行った後、空気中１１６０℃で１時間の焼結を行い、圧電セラミックスを得た。

なお、ＫＮＮＴと上記酸化物の割合は、９９．５ＫＮＮＴ：０．５（１／ｈ（Ｋ_ｇＣｏ_ｈＴａ_ｉＯ_ｊ）となるように、すなわちＫＮＮＴと上記酸化物中のＣｏの合計モル数を１００モル％とした場合にＣｏ量が０．５モル％となるように設定した。また、Ａｇ_２Ｏ及びＺｎＯの割合は、ＫＮＮＴと上記酸化物中のＣｏの合計モル数を１００モル％とした場合に、それぞれＡｇが１．５モル％、Ｚｎが０．５モル％となるように設定した。

得られたセラミックスを厚さ１ｍｍの円板状に加工した後、１００℃に保持し２ｋＶ／ｍｍの印加電圧で分極処理を施した。その後、室温で２４時間放置することによってエージングした後に密度および圧電特性の評価を行った。密度はアルキメデス法により評価した。圧電特性は、日本電子材料工業会標準規格「圧電セラミックス振動子の電気的試験法（ＥＭＡＳ−６１００）」に従い、インピーダンス・アナライザーを用いた共振反共振法によって実施した（誘電率εｒ、誘電損失ｔａｎδ、機械的品質係数Ｑｍ、電気機械結合係数ｋｐ）。また、圧電定数ｄ_３３は、圧電メータPiezometer system PM300, 100Hzにより評価した。結果は表１に示す。

（実施例２）
銀の化合物としてＡｇ_２Ｏの割合を、ＫＮＮＴと上記酸化物中のＣｏの合計モル数を１００モル％とした場合に、Ａｇが３．０モル％となるように設定し、焼結温度を１１４０℃とした以外は、実施例１と同様にして、圧電セラミックスを得、密度および圧電特性の評価を行った。結果は表１に示す。

（実施例３）
銀の化合物として銀とパラジウムの合金Ａｇ：Ｐｄ＝７０：３０の市販電極ペーストを、ＫＮＮＴと上記酸化物中のＣｏの合計モル数を１００モル％とした場合に、Ａｇが１．５モル％となるように０．１３２ｇ配合した以外は、実施例１と同様にして、圧電セラミックスを得、密度および圧電特性の評価を行った。結果は表１に示す。

（比較例１）
銀の化合物を配合しなかった以外は、実施例１と同様にして、圧電セラミックスを得、密度および圧電特性の評価を行った。結果は表１に示す。

（比較例２）
銀の化合物としてＡｇ_２Ｏの割合を、ＫＮＮＴと上記酸化物中のＣｏの合計モル数を１００モル％とした場合に、Ａｇが０．３モル％となるように設定した以外は、実施例１と同様にして、圧電セラミックスを得、密度および圧電特性の評価を行った。結果は表１に示す。

（比較例３）
銀の化合物としてＡｇ_２Ｏの割合を、ＫＮＮＴと上記酸化物中のＣｏの合計モル数を１００モル％とした場合に、Ａｇが４．５モル％となるように設定し、焼結温度を１１４０℃とした以外は、実施例１と同様にして、圧電セラミックスを得、密度および圧電特性の評価を行った。結果は表１に示す。

（比較例４）
原料としてＫＨＣＯ_３、ＣｕＯ及びＴａ_２Ｏ_５を、それぞれモル比で４：１：８となる割合で使用し、上述した手順で仮焼を行い、組成式Ｋ_４ＣｕＴａ_８Ｏ_２３を持つ酸化物を得た。酸化物として、この組成式Ｋ_４ＣｕＴａ_８Ｏ_２３を持つ酸化物を用い、ＫＮＮＴと上記酸化物の割合は、９９．５ＫＮＮＴ：０．５（１／ｈ（Ｋ_ｇＣｕ_ｈＴａ_ｉＯ_ｊ）となるように、すなわちＫＮＮＴと上記酸化物中のＣｕの合計モル数を１００モル％とした場合にＣｕ量が０．５モル％となるように設定し、銀の化合物を配合せず、焼結温度を１１００℃とした以外は実施例１と同様にして、圧電セラミックスを得、密度および圧電特性の評価を行った。結果は表１に示す。

（比較例５）
酸化物として比較例４で得られた酸化物を用い、銀の化合物としてＡｇ_２Ｏの割合を、ＫＮＮＴと上記酸化物中のＣｏの合計モル数を１００モル％とした場合に、Ａｇが０．３モル％となるように設定し、焼結温度を１１２０℃とした以外は、実施例１と同様にして、圧電セラミックスを得、密度および圧電特性の評価を行った。結果は表１に示す。

（比較例６）
酸化物として比較例４で得られた酸化物を用い、焼結温度を１１２０℃とした以外は、実施例１と同様にして、圧電セラミックスを得、密度および圧電特性の評価を行った。結果は表１に示す。

（比較例７）
酸化物として比較例４で得られた酸化物を用い、銀の化合物としてＡｇ_２Ｏの割合を、ＫＮＮＴと上記酸化物中のＣｏの合計モル数を１００モル％とした場合に、Ａｇが３．０モル％となるように設定し、焼結温度を１１００℃とした以外は、実施例１と同様にして、圧電セラミックスを得、密度および圧電特性の評価を行った。結果は表１に示す。

（比較例８）
酸化物として比較例４で得られた酸化物を用い、銀の化合物としてＡｇ_２Ｏの割合を、ＫＮＮＴと上記酸化物中のＣｏの合計モル数を１００モル％とした場合に、Ａｇが４．５モル％となるように設定し、焼結温度を１１００℃とした以外は、実施例１と同様にして、圧電セラミックスを得、密度および圧電特性の評価を行った。結果は表１に示す。

（比較例９）
銀の化合物を配合せず、パラジウムを、ＫＮＮＴと上記酸化物中のＣｏの合計モル数を１００モル％とした場合に、０．５モル％となるように設定し、焼結温度を１１２０℃とした以外は、実施例１と同様にして、圧電セラミックスを得、密度および圧電特性の評価を行った。結果は表１に示す。

（比較例１０）
銀の化合物を配合せず、パラジウムを、ＫＮＮＴと上記酸化物中のＣｏの合計モル数を１００モル％とした場合に、１．５モル％となるように設定し、焼結温度を１１００℃とした以外は、実施例１と同様にして、圧電セラミックスを得、密度および圧電特性の評価を行った。結果は表１に示す。

（比較例１１）
（Ｋ_０．５Ｎａ_０．５）（Ｎｂ_０．７Ｔａ_０．３）Ｏ_３と、添加剤としてＺｎＯを上述した手順で湿式混合した後に、乾燥及び分級処理を行った。ＣＩＰにより成形を行った後、空気中１１４０℃で１時間の焼結を行い、圧電セラミックスを得た。なお、ＺｎＯの割合は、ＫＮＮＴを９９．５モル％とした場合に、Ｚｎが０．５モル％となるように設定した。圧電セラミックスを得た以降は、実施例１と同様にして、密度および圧電特性の評価を行った。結果は表１に示す。

（比較例１２）
銀の化合物としてＡｇ_２Ｏと、（Ｋ_０．５Ｎａ_０．５）（Ｎｂ_０．７Ｔａ_０．３）Ｏ_３と、さらに添加剤としてＺｎＯを上述した手順で湿式混合した後に、乾燥及び分級処理を行った。ＣＩＰにより成形を行った後、空気中１１２０℃で１時間の焼結を行い、圧電セラミックスを得た。なお、Ａｇ_２Ｏ及びＺｎＯの割合は、ＫＮＮＴを９９．５モル％とした場合に、それぞれＡｇが１．５モル％、Ｚｎが０．５モル％となるように設定した。圧電セラミックスを得た以降は、実施例１と同様にして、密度および圧電特性の評価を行った。結果は表１に示す。

（比較例１３）
銀の化合物としてＡｇ_２Ｏの割合を、ＫＮＮＴを９９．５モル％とした場合に、Ａｇが３．０モル％となるように設定した以外は、比較例１２と同様にして、圧電セラミックスを得、密度および圧電特性の評価を行った。結果は表１に示す。

表１に示すように、比較例１と実施例１〜３を比較すると、Ａｇ原子基準で１．０〜４．０モル％の銀の化合物を配合した実施例１〜３の圧電セラミックスでは、密度が５．２０ｇ／ｃｍ^３以上と高い数値を示し、かつ、圧電定数ｄ_３３が１８５以上と高い値を示した。すなわち、実施例１〜３では、材料強度及び耐電圧性に優れ、駆動に必要な電圧を低い圧電セラミックスを製造することができた。

また、銀の化合物がＡｇ原子基準で１．０〜４．０モル％の範囲内ではない比較例２及び３では、銀の化合物の配合により圧電定数ｄ_３３が低下した。このことは、銀の化合物を配合しない比較例１との比較によりわかる。また、焼結助剤として、Ｋ、Ｃｏ、及びＴａを含む酸化物からなる焼結助剤を用いていない比較例４〜７では、銀の化合物の配合により、密度は低下し、圧電定数ｄ_３３の値は、銀の配合量が多いほど低下した。比較例８では、分極ができなかったため圧電特性の測定ができなかった。

比較例１と比較例９〜１０の比較によれば、銀の化合物を配合せず、パラジウム単体のみを配合した場合、密度は高い数値を示すが、圧電定数ｄ_３３が低下した。

比較例１１と比較例１２〜１３の比較によれば、Ｋ、Ｃｏ、及びＴａを含む酸化物からなる焼結助剤を含まない場合は、銀の化合物を配合しても、密度は高くならず、圧電定数ｄ_３３は大きく低下した。

Ｐ 記録用紙、１ インクジェットプリンター、２ キャリッジ、３ インクジェットヘッド、４ 搬送機構、６ 流路ユニット、７ 圧電アクチュエータ、１０ リニアエンコーダ、１１ フォトセンサ、１２ 給紙ローラ、１３ 排紙ローラ、１４ 給紙モータ、１５ 排紙モータ、１７ ガイド軸、１８ 無端ベルト、１９ キャリッジ駆動モータ、２０ キャビティプレート、２１ ベースプレート、２２ マニホールドプレート、２３ ノズルプレート、２４ 圧力室、２５、２６ 連通孔、２７ マニホール、２８ インク供給口、２９ 連通孔、３０ ノズル、３１ 個別インク流路、４０ 振動板、４１ 圧電層、４２ 個別電極、４３ 共通電極、４５ 接点部

Claims (3)

1. 組成式（Ｋ_ｘＮａ_１−ｘ）_ｙ（Ｎｂ_１−ｚＴａ_ｚ）Ｏ_３（式中、０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜１、０≦ｚ≦０．５）で表されるペロブスカイト化合物、
   Ｋ、Ｃｏ、及びＴａを含む酸化物からなる焼結助剤、及び、
   銀の化合物、
   を含有し、
   前記ペロブスカイト化合物、及び、前記焼結助剤に含まれるＣｏ原子の合計１００モル％に対し、前記銀の化合物がＡｇ原子基準で１．０〜４．０モル％である、
   圧電セラミックス。
2. 前記銀の化合物は、銀の酸化物である、請求項１に記載の圧電セラミックス。
3. 請求項１又は２に記載の圧電セラミックスを用いた、プリンターの圧電アクチュエータ。
   

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