JPH0786659A - 強誘電体の低電界分極法 - Google Patents
強誘電体の低電界分極法Info
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- JPH0786659A JPH0786659A JP23025393A JP23025393A JPH0786659A JP H0786659 A JPH0786659 A JP H0786659A JP 23025393 A JP23025393 A JP 23025393A JP 23025393 A JP23025393 A JP 23025393A JP H0786659 A JPH0786659 A JP H0786659A
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- polarized
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 強誘電体の分極を大気中で、低電圧印加によ
って行なうことを目的とする。 【構成】 大気中において、対向電極間に強誘電体を配
することにより、該強誘電体の分極したい部分もしくは
パターン領域を、局所的にレーザー光線の照射などの手
段を用いてキュリー温度近傍にまで昇温させ、強誘電体
の抗電界を小さくした状態で電界を印加して分極を行な
う。 【効果】 第一に、従来絶縁油中で分極していたために
必要となっていた、分極用の電極の設置を不要にするこ
ともできるとともに、分極後の絶縁油の洗浄が不要とな
ること、さらに分極時に印加していた電圧値を低減でき
たため、低コスト化が実現できるとともに、電圧印加時
間も短縮できるため、作業工程に要する時間を短縮でき
る。また、第二に従来よりも高い分極率の値を得ること
ができ、厚い強誘電体材の分極も可能となった。
って行なうことを目的とする。 【構成】 大気中において、対向電極間に強誘電体を配
することにより、該強誘電体の分極したい部分もしくは
パターン領域を、局所的にレーザー光線の照射などの手
段を用いてキュリー温度近傍にまで昇温させ、強誘電体
の抗電界を小さくした状態で電界を印加して分極を行な
う。 【効果】 第一に、従来絶縁油中で分極していたために
必要となっていた、分極用の電極の設置を不要にするこ
ともできるとともに、分極後の絶縁油の洗浄が不要とな
ること、さらに分極時に印加していた電圧値を低減でき
たため、低コスト化が実現できるとともに、電圧印加時
間も短縮できるため、作業工程に要する時間を短縮でき
る。また、第二に従来よりも高い分極率の値を得ること
ができ、厚い強誘電体材の分極も可能となった。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超音波モーターなどに使
用する強誘電材の分極方法に関するものである。
用する強誘電材の分極方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来強誘電材、あるいはその一種である
圧電材料を分極する場合、強誘電材に蒸着等で電極を形
成後、隣接電極間の放電を防ぐため絶縁油中に強誘電材
を入れ、その対向電極間に高電圧を印加することにより
分極を行っていた。
圧電材料を分極する場合、強誘電材に蒸着等で電極を形
成後、隣接電極間の放電を防ぐため絶縁油中に強誘電材
を入れ、その対向電極間に高電圧を印加することにより
分極を行っていた。
【０００３】上記従来の分極工程を図を用いて説明す
る。例えば強誘電材１を図５のように局所的に分極せし
めたい場合には、強誘電材に図６に示すような電極６１
１，６１２，６１３，６３を蒸着法等で形成した後、図
７に示す浴槽７１中に絶縁油７２を入れ、ヒーター５３
により絶縁油の温度を上げ、所定の温度に達した時点で
上記の電極を付加形成した強誘電材を入れ、外部から電
極６１１，６１２，６１３，６３の間に高電圧を印加す
ることによって分極を行っている。
る。例えば強誘電材１を図５のように局所的に分極せし
めたい場合には、強誘電材に図６に示すような電極６１
１，６１２，６１３，６３を蒸着法等で形成した後、図
７に示す浴槽７１中に絶縁油７２を入れ、ヒーター５３
により絶縁油の温度を上げ、所定の温度に達した時点で
上記の電極を付加形成した強誘電材を入れ、外部から電
極６１１，６１２，６１３，６３の間に高電圧を印加す
ることによって分極を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような従来例の場合、以下に掲げる問題点が存在してい
た。 （Ｉ）分極工程のためだけの目的で電極を形成する必要
があった。 （ＩＩ）従来の場合は分極工程が電極間の放電を防ぐた
め、外界からの絶縁のために絶縁油中で行なわれてお
り、この絶縁油の酸化による寿命劣化を避けるために、
１２０℃程度という比較的低温下で行なわなくてはなら
ず、これが原因でより高い電界を印加しなくてはならな
いために高電圧電源が必要である。しかも上記電源電圧
値も無制限に高電圧のものを用いることができるわけで
はなく、値に上限があるため、強誘電体の厚さが厚い場
合には、これに対して有効な分極率値（０．１９程度；
別項参照）を実現するために完全に必要な電界を得るこ
とができず、分極できないという問題点が存在してい
た。
ような従来例の場合、以下に掲げる問題点が存在してい
た。 （Ｉ）分極工程のためだけの目的で電極を形成する必要
があった。 （ＩＩ）従来の場合は分極工程が電極間の放電を防ぐた
め、外界からの絶縁のために絶縁油中で行なわれてお
り、この絶縁油の酸化による寿命劣化を避けるために、
１２０℃程度という比較的低温下で行なわなくてはなら
ず、これが原因でより高い電界を印加しなくてはならな
いために高電圧電源が必要である。しかも上記電源電圧
値も無制限に高電圧のものを用いることができるわけで
はなく、値に上限があるため、強誘電体の厚さが厚い場
合には、これに対して有効な分極率値（０．１９程度；
別項参照）を実現するために完全に必要な電界を得るこ
とができず、分極できないという問題点が存在してい
た。
【０００５】さらに、分極終了後には強誘電材に付着し
た絶縁油を洗浄しなくてはならず、工程をより煩雑なも
のにする原因となっていた。
た絶縁油を洗浄しなくてはならず、工程をより煩雑なも
のにする原因となっていた。
【０００６】ここでキヤノン独自の分極率の測定方法に
ついて説明する。
ついて説明する。
【０００７】当社では独自に、以下に述べるごとき、分
極率の測定方法を採用している。
極率の測定方法を採用している。
【０００８】測定したい物体に対してＣ0なる容量を並
列に接続し、これに交流を印加する。この系の等価回路
は図６（ａ）のようになる。
列に接続し、これに交流を印加する。この系の等価回路
は図６（ａ）のようになる。
【０００９】この時の系のコンダクタンスＹ、インピー
ダンスＺ、印加する交流の周波数をｆとすると、
ダンスＺ、印加する交流の周波数をｆとすると、
【００１０】
【外１】 で表され、インピーダンスＺの値は、周波数ｆに応じ
て、その共振点付近において図９のような周波数特性を
呈し、ｆ＝ｆ0、ｆ2のときに極値を持ち、またｆ0とｆ2
のあいだのｆ1に変曲点を有する。
て、その共振点付近において図９のような周波数特性を
呈し、ｆ＝ｆ0、ｆ2のときに極値を持ち、またｆ0とｆ2
のあいだのｆ1に変曲点を有する。
【００１１】この周波数特性曲線の測定から得た値、
【００１２】
【外２】 を、分極率の評価を行なうべき物理量として、便宜上分
極率と称して、材料の評価を行なっている。
極率と称して、材料の評価を行なっている。
【００１３】
【課題を解決するための手段及び作用】前記問題点を鑑
み、本発明の開示する第１の手段としては、（Ｉ）大気
中の対向電極間に強誘電材を置き、（ＩＩ）キュリー温
度以上、もしくは近傍にまで加温した条件下で分極を行
なうことに特徴を有する強誘電体の分極方法であり、第
二の手段としては上記（Ｉ）、（ＩＩ）の特徴に加えて
（ＩＩＩ）局所過熱可能のコテや、操作手段を有するレ
ーザービーム等のような手段を用いることにより、強誘
電材の分極したい部分もしくはパターン領域を局所的に
分極せしめることに特徴を有する強誘電体の分極方法で
ある。
み、本発明の開示する第１の手段としては、（Ｉ）大気
中の対向電極間に強誘電材を置き、（ＩＩ）キュリー温
度以上、もしくは近傍にまで加温した条件下で分極を行
なうことに特徴を有する強誘電体の分極方法であり、第
二の手段としては上記（Ｉ）、（ＩＩ）の特徴に加えて
（ＩＩＩ）局所過熱可能のコテや、操作手段を有するレ
ーザービーム等のような手段を用いることにより、強誘
電材の分極したい部分もしくはパターン領域を局所的に
分極せしめることに特徴を有する強誘電体の分極方法で
ある。
【００１４】上記手段を用いることによって、 （１）分極のためだけに用いる電極を強誘電体自体に形
成することが不要になる。 （２）大気中で分極を行なうので、低い電圧印加で所定
の分極を達成することができるので大気中で分極でき
る。 （３）強誘電材を抗電界が小さいキュリー温度近傍にま
で昇温して分極を行なうことができる。 （４）絶縁油の洗浄をする必要がなくなる。 というような作用が得られる。
成することが不要になる。 （２）大気中で分極を行なうので、低い電圧印加で所定
の分極を達成することができるので大気中で分極でき
る。 （３）強誘電材を抗電界が小さいキュリー温度近傍にま
で昇温して分極を行なうことができる。 （４）絶縁油の洗浄をする必要がなくなる。 というような作用が得られる。
【００１５】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に
説明する。
説明する。
【００１６】（実施例１）図１は本発明の特許請求の範
囲第１項に対応した１実施例である。１１は厚さが０．
５ｍｍの強誘電体（東北金属（株）製：ＮＰ−６１（商
標））、１２、１３は電極であり、これらに対して電圧
源１４によって、誘電体間にＤＣ４００Ｖ電界を印加す
る。またこの電界方向はスイッチ１６により反転が可能
である。この強誘電体のうちの分極したい部分もしくは
パターン領域に対して、電源装置１４からコテ部１５を
介して熱が加えられる。ここで加熱コテ１５の先端部は
強誘電体材料全体のうちの上述した分極したい部分もし
くはパターン領域１７に合わせた形状を取ることにより
図２のように１７部分のみを局所的に分極せしめること
が可能である。
囲第１項に対応した１実施例である。１１は厚さが０．
５ｍｍの強誘電体（東北金属（株）製：ＮＰ−６１（商
標））、１２、１３は電極であり、これらに対して電圧
源１４によって、誘電体間にＤＣ４００Ｖ電界を印加す
る。またこの電界方向はスイッチ１６により反転が可能
である。この強誘電体のうちの分極したい部分もしくは
パターン領域に対して、電源装置１４からコテ部１５を
介して熱が加えられる。ここで加熱コテ１５の先端部は
強誘電体材料全体のうちの上述した分極したい部分もし
くはパターン領域１７に合わせた形状を取ることにより
図２のように１７部分のみを局所的に分極せしめること
が可能である。
【００１７】また図２のように強誘電体材料の上面およ
び下面の双方から加熱を行なうようにすれば、肉厚の厚
い強誘電体材料に対しても十分な加熱を行なうことがで
きるので、抗電界の小さい状態における比較的低電界の
もとで十分な分極を達成することができる。
び下面の双方から加熱を行なうようにすれば、肉厚の厚
い強誘電体材料に対しても十分な加熱を行なうことがで
きるので、抗電界の小さい状態における比較的低電界の
もとで十分な分極を達成することができる。
【００１８】（実施例２）図３は本発明の特許請求の範
囲第２項に対応した１つの実施例である。強誘電体３
１、電極３２、３３、電源３４の配置は実施例１と同じ
ものである。これに加えて本実施例においては、複雑か
つ微細なパターン領域に対して分極を行なうための加熱
手段としてレーザー光線を用い、かつ基板面内でレーザ
ー照射手段を自由に走査することのできる手段３７を具
備している。具体的には図４に記載のように強誘電体材
料の表面３７全体にわたってレーザービーム照射手段４
２を移動することができ、かつビームスポット４３が微
細であるから複雑かつ微細なパターン領域の分極も容易
に可能となっている。
囲第２項に対応した１つの実施例である。強誘電体３
１、電極３２、３３、電源３４の配置は実施例１と同じ
ものである。これに加えて本実施例においては、複雑か
つ微細なパターン領域に対して分極を行なうための加熱
手段としてレーザー光線を用い、かつ基板面内でレーザ
ー照射手段を自由に走査することのできる手段３７を具
備している。具体的には図４に記載のように強誘電体材
料の表面３７全体にわたってレーザービーム照射手段４
２を移動することができ、かつビームスポット４３が微
細であるから複雑かつ微細なパターン領域の分極も容易
に可能となっている。
【００１９】続いて動作を説明する。まず、強誘電体材
に向けてファイバー３５によりレーザー光線を前記領域
に導き、照射することによって、強誘電体の温度をいっ
たん瞬間的に３５０℃まで引き上げる。その後照射を終
了後、温度がキュリー温度（３２０℃）近傍にまで昇温
されているため、抗電界の小さい状態となっているので
速やかな分極が得られるのである。
に向けてファイバー３５によりレーザー光線を前記領域
に導き、照射することによって、強誘電体の温度をいっ
たん瞬間的に３５０℃まで引き上げる。その後照射を終
了後、温度がキュリー温度（３２０℃）近傍にまで昇温
されているため、抗電界の小さい状態となっているので
速やかな分極が得られるのである。
【００２０】その後照射を終了後、温度がキュリー温度
のほぼ２分の１にあたる１００℃まで降下するまでの間
約１〜２分間電圧印加を継続した後、２〜３日間の時間
の経過後、最終的に０．１９という分極率の値を得るこ
とができた。
のほぼ２分の１にあたる１００℃まで降下するまでの間
約１〜２分間電圧印加を継続した後、２〜３日間の時間
の経過後、最終的に０．１９という分極率の値を得るこ
とができた。
【００２１】（比較例１）分極を行なう強誘電体材料は
実施例１で用いたものと同一、同じ厚さを有するものを
用いる。この強誘電体材料の表面上にあらかじめ図４の
６１１，６１２，６１３，６３に記載のごとき電極を設
けた後、図５のように絶縁油５２の入った浴槽７１内に
これを沈め該絶縁油を外部からのヒーター７３により１
２０℃まで加熱したうえで該電極間に１５００Ｖの直流
電圧を１時間にわたって印加した。この後絶縁油分を洗
浄した段階で該強誘電体の分極率を測定したところ、
０．１７であった。
実施例１で用いたものと同一、同じ厚さを有するものを
用いる。この強誘電体材料の表面上にあらかじめ図４の
６１１，６１２，６１３，６３に記載のごとき電極を設
けた後、図５のように絶縁油５２の入った浴槽７１内に
これを沈め該絶縁油を外部からのヒーター７３により１
２０℃まで加熱したうえで該電極間に１５００Ｖの直流
電圧を１時間にわたって印加した。この後絶縁油分を洗
浄した段階で該強誘電体の分極率を測定したところ、
０．１７であった。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の強誘電体
の分極方法により、従来の方法と比べて、 （１）分極に実際に有する時間を短縮すること、および
絶縁油の洗浄工程を省くことができるなどの作用から、
より製造工程の効率をアップすることができる。 （２）従来と比べて電界印加に用いる電源の電圧値を低
くすることができると共に電界の印加時間も大幅に短縮
することができるので、コストを低減することができ
る。 （３）従来よりも高い分極率を実現することができる。 などの効果を得ることができる。
の分極方法により、従来の方法と比べて、 （１）分極に実際に有する時間を短縮すること、および
絶縁油の洗浄工程を省くことができるなどの作用から、
より製造工程の効率をアップすることができる。 （２）従来と比べて電界印加に用いる電源の電圧値を低
くすることができると共に電界の印加時間も大幅に短縮
することができるので、コストを低減することができ
る。 （３）従来よりも高い分極率を実現することができる。 などの効果を得ることができる。
【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例における強誘電体材料の
別の加熱手段を示す図である。
別の加熱手段を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施例の構成を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例における局所的な加熱手
段を示す図である。
段を示す図である。
【図５】部分的に分極せしめた強誘電体材料を示す。
【図６】図５に示したごとき局所的な分極を行ないたい
場合に、従来必要であった分極用の電極を設置した段階
を示す図である。
場合に、従来必要であった分極用の電極を設置した段階
を示す図である。
【図７】従来の強誘電体材料の分極に用いられていた装
置の構成を示す図である。
置の構成を示す図である。
【図８】分極率の測定の際の系の等価回路を示す図であ
る。
る。
【図９】分極率測定の際に観測される周波数特性を示す
図である。
図である。
１０、３０、７０ 電界印加用電源 １１、２１、３１、４１、６２ 強誘電体 １２、１３、３２、３３ 電極 １４ 加熱用電源装置 １５ コテ部 １６、３６ 切り替えスイッチ １７ 分極すべきパターン領域 ３４ レーザー発生手段 ３５ レーザービームを導くべき光ファイバー ３７ レーザー照射手段を走査する手段 ４２ レーザービーム照射手段 ４３ ビームスポット ６１１、６１２、６１３、６３ 強誘電体材料表面上に
設けた電極 ７１ 浴槽 ７２ 絶縁油 ７３ ヒーター ８１ 分極率を測定すべき物体
設けた電極 ７１ 浴槽 ７２ 絶縁油 ７３ ヒーター ８１ 分極率を測定すべき物体
Claims (4)
- 【請求項１】 強誘電体の分極方法であって、 強誘電体を大気中においてキュリー温度以上、もしくは
近傍にまで加温して電界を印加することにより、前記強
誘電体の分極せしめるべき部分、もしくはパターン領域
を分極せしめることを特徴とする強誘電材料の分極方
法。 - 【請求項２】 強誘電体の分極方法であって、 強誘電体の分極せしめるべき部分、もしくはパターン領
域を大気中において局所的にキュリー温度以上、あるい
は近傍にまで加温し、電界を印加することによって前記
分極したい部分、もしくはパターン領域を分極せしめる
ことを特徴とする強誘電体の分極方法。 - 【請求項３】 前記強誘電材料の分極したい部分もしく
はパターン領域を局所的に加温する手段として走査手段
を有するレーザー光線を用いることを特徴とする請求項
２に記載の強誘電体の分極方法。 - 【請求項４】 前記強誘電体の分極方法において、加温
手段によって該強誘電体の分極せしめるべき部分、もし
くはパターン領域を瞬間的にキュリー温度以上、あるい
は近傍にまで昇温した後、該強誘電体の温度がキュリー
温度の略２分の１に降下するまでの間電界を印加し続け
ることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の強誘
電体の分極方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23025393A JPH0786659A (ja) | 1993-09-16 | 1993-09-16 | 強誘電体の低電界分極法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23025393A JPH0786659A (ja) | 1993-09-16 | 1993-09-16 | 強誘電体の低電界分極法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0786659A true JPH0786659A (ja) | 1995-03-31 |
Family
ID=16904916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23025393A Withdrawn JPH0786659A (ja) | 1993-09-16 | 1993-09-16 | 強誘電体の低電界分極法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0786659A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001319565A (ja) * | 2000-05-11 | 2001-11-16 | Hamamatsu Photonics Kk | 光電陰極 |
| JP2008254206A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-23 | Fujifilm Corp | 圧電素子製造方法及び液体吐出ヘッド製造方法 |
| JP2014175551A (ja) * | 2013-03-11 | 2014-09-22 | Ricoh Co Ltd | 電気−機械変換素子の製造装置、電気−機械変換素子の製造方法、電気−機械変換素子、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置 |
-
1993
- 1993-09-16 JP JP23025393A patent/JPH0786659A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001319565A (ja) * | 2000-05-11 | 2001-11-16 | Hamamatsu Photonics Kk | 光電陰極 |
| JP2008254206A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-23 | Fujifilm Corp | 圧電素子製造方法及び液体吐出ヘッド製造方法 |
| JP2014175551A (ja) * | 2013-03-11 | 2014-09-22 | Ricoh Co Ltd | 電気−機械変換素子の製造装置、電気−機械変換素子の製造方法、電気−機械変換素子、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001128 |