JPH1160333A - 圧電セラミックス - Google Patents
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- JPH1160333A JPH1160333A JP9242113A JP24211397A JPH1160333A JP H1160333 A JPH1160333 A JP H1160333A JP 9242113 A JP9242113 A JP 9242113A JP 24211397 A JP24211397 A JP 24211397A JP H1160333 A JPH1160333 A JP H1160333A
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鉛を全くあるいは殆ど含まないセラミックス
材料よりなり，広がり方向のモード及び横モードの圧電
特性に優れた圧電セラミックスを提供すること。 【解決手段】 菱面体晶を主相として含むペロブスカイ
ト型セラミックスよりなり，かつ擬立方晶表示で｛１０
０｝面が配向している結晶配向セラミックスよりなり，
更に配向度がロットゲーリング（Ｌｏｔｇｅｒｉｎｇ）
法で３０％以上である。
材料よりなり，広がり方向のモード及び横モードの圧電
特性に優れた圧電セラミックスを提供すること。 【解決手段】 菱面体晶を主相として含むペロブスカイ
ト型セラミックスよりなり，かつ擬立方晶表示で｛１０
０｝面が配向している結晶配向セラミックスよりなり，
更に配向度がロットゲーリング（Ｌｏｔｇｅｒｉｎｇ）
法で３０％以上である。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は，加速度センサ，超音波センサ，
圧電トランス，圧電アクチュエータ，超音波モータ，圧
電フォン，レゾネータ等の広い範囲に利用することがで
きる優れた圧電機能を持った圧電セラミックスに関す
る。
圧電トランス，圧電アクチュエータ，超音波モータ，圧
電フォン，レゾネータ等の広い範囲に利用することがで
きる優れた圧電機能を持った圧電セラミックスに関す
る。
【０００２】
【従来技術】現在工業分野で主に使用されている圧電材
料のうち，水晶やＬｉＮｂＯ3 のような単結晶材料及び
ＺｎＯのような薄膜材料を除いたバルク多結晶材料の殆
どはＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 （以下，ＰＺＴとする）等
の鉛を多く含む系の材料であった。
料のうち，水晶やＬｉＮｂＯ3 のような単結晶材料及び
ＺｎＯのような薄膜材料を除いたバルク多結晶材料の殆
どはＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 （以下，ＰＺＴとする）等
の鉛を多く含む系の材料であった。
【０００３】しかしながら，近年，これら鉛化合物を生
産する際に発生する鉛を含む蒸気及び廃棄物，更に鉛含
有製品の廃棄が環境に与える悪影響が懸念されている。
そこで，鉛を低減した，あるいは全く用いない圧電材料
の開発が進められている。この中でも，特に，ＰＺＴと
同じペロブスカイト型材料であるＢｉ0.5 Ｎａ0.5 Ｔｉ
Ｏ3 （以下，ＢＮＴとする）を端相とする材料が比較的
高い電気機械結合係数を持ち，かつ焼結しやすい材料と
して注目されている。
産する際に発生する鉛を含む蒸気及び廃棄物，更に鉛含
有製品の廃棄が環境に与える悪影響が懸念されている。
そこで，鉛を低減した，あるいは全く用いない圧電材料
の開発が進められている。この中でも，特に，ＰＺＴと
同じペロブスカイト型材料であるＢｉ0.5 Ｎａ0.5 Ｔｉ
Ｏ3 （以下，ＢＮＴとする）を端相とする材料が比較的
高い電気機械結合係数を持ち，かつ焼結しやすい材料と
して注目されている。
【０００４】例えば特公平４−６００７３号には，Ｂｉ
0.5 Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 にＢａＴｉＯ3 またはＢｉ0.5 Ｋ
0.5 ＴｉＯ3 を固溶させた圧電セラミックスとその製法
が示されてある。これによれば，鉛含む材料を用いるこ
となく厚みモード電気機械結合係数Ｋｔが大きく，ま
た，広がりモード電気機械結合係数ＫｐがＫｔよりも充
分大きい材料を得ることができる。なお，このようにＫ
ｔ>>Ｋｐである圧電材料は医療用の超音波アレイプロー
ブに好適であることが知られている。
0.5 Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 にＢａＴｉＯ3 またはＢｉ0.5 Ｋ
0.5 ＴｉＯ3 を固溶させた圧電セラミックスとその製法
が示されてある。これによれば，鉛含む材料を用いるこ
となく厚みモード電気機械結合係数Ｋｔが大きく，ま
た，広がりモード電気機械結合係数ＫｐがＫｔよりも充
分大きい材料を得ることができる。なお，このようにＫ
ｔ>>Ｋｐである圧電材料は医療用の超音波アレイプロー
ブに好適であることが知られている。
【０００５】また，Ｓｉｌｉｃａｔｅｓ Ｉｎｄｕｓｔ
ｒｉｅｌｓ, Ｎｏ．７／８, １３６−１４２（１９９
３）では，Ｂｉ0.5 Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 に対してＢａＴｉ
Ｏ3 ，ＰｂＴｉＯ3 ，（Ｐｂ, Ｂａ）ＴｉＯ3 ，ＫＮｂ
Ｏ3 で置換した系について特性を調べている。これらの
組成よりなる材料も一般にＫｔ>>Ｋｐである。
ｒｉｅｌｓ, Ｎｏ．７／８, １３６−１４２（１９９
３）では，Ｂｉ0.5 Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 に対してＢａＴｉ
Ｏ3 ，ＰｂＴｉＯ3 ，（Ｐｂ, Ｂａ）ＴｉＯ3 ，ＫＮｂ
Ｏ3 で置換した系について特性を調べている。これらの
組成よりなる材料も一般にＫｔ>>Ｋｐである。
【０００６】また，これら固溶体を作製する他に，微量
元素を加えて特性を変える試みも為されており，例え
ば，Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ, Ｖ
ｏｌ．９, Ｎｏ．１, ４７−５５（１９９７）では，
（Ｂｉ0.5 Ｎａ0.5 ）0.94Ｂａ0.06ＴｉＯ3 組成の材料
に対するＭｎの添加効果を調べている。Ｍｎの添加によ
り，機械的品質係数Ｑｍが向上する。このような材料は
ラム波デバイス用基板に好適であることが知られてい
る。
元素を加えて特性を変える試みも為されており，例え
ば，Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ, Ｖ
ｏｌ．９, Ｎｏ．１, ４７−５５（１９９７）では，
（Ｂｉ0.5 Ｎａ0.5 ）0.94Ｂａ0.06ＴｉＯ3 組成の材料
に対するＭｎの添加効果を調べている。Ｍｎの添加によ
り，機械的品質係数Ｑｍが向上する。このような材料は
ラム波デバイス用基板に好適であることが知られてい
る。
【０００７】
【解決しようとする課題】さて，上記のような材料は確
かに医療用超音波プローブのような厚み方向の圧電振動
モードのみを使用するデバイスには好都合である。とこ
ろで，圧電効果を応用したデバイスの中には，厚み方向
や縦方向のモードだけではなく，広がり方向や横方向の
モードを利用するものも多い。例えば，共振型の加速度
センサー素子やバイモルフ型アクチュエータ，圧電フォ
ン，圧電ブザー，圧電トランス等である。
かに医療用超音波プローブのような厚み方向の圧電振動
モードのみを使用するデバイスには好都合である。とこ
ろで，圧電効果を応用したデバイスの中には，厚み方向
や縦方向のモードだけではなく，広がり方向や横方向の
モードを利用するものも多い。例えば，共振型の加速度
センサー素子やバイモルフ型アクチュエータ，圧電フォ
ン，圧電ブザー，圧電トランス等である。
【０００８】しかしながら，従来技術において示したＢ
ＮＴ及びその固溶体は，広がりモード電気機械結合定数
Ｋｐ，横モード圧電ｄ定数ｄ31及び横モード圧電ｇ定数
ｇ31が小さく，Ｐｂ（Ｚｒ, Ｔｉ）Ｏ3 （ＰＺＴ）等の
鉛を多く含む系の材料（例えば，ＰＺＴはＫｐが０．５
〜０．６程度である）に大きく劣るという欠点があっ
た。このような材料では応用範囲がごく限られてしまう
おそれがあった。
ＮＴ及びその固溶体は，広がりモード電気機械結合定数
Ｋｐ，横モード圧電ｄ定数ｄ31及び横モード圧電ｇ定数
ｇ31が小さく，Ｐｂ（Ｚｒ, Ｔｉ）Ｏ3 （ＰＺＴ）等の
鉛を多く含む系の材料（例えば，ＰＺＴはＫｐが０．５
〜０．６程度である）に大きく劣るという欠点があっ
た。このような材料では応用範囲がごく限られてしまう
おそれがあった。
【０００９】本発明は，かかる問題点に鑑み，鉛を全く
あるいは殆ど含まないセラミックス材料よりなり，広が
り方向のモード及び横モードの圧電特性に優れた圧電セ
ラミックスを提供しようとするものである。
あるいは殆ど含まないセラミックス材料よりなり，広が
り方向のモード及び横モードの圧電特性に優れた圧電セ
ラミックスを提供しようとするものである。
【００１０】
【課題の解決手段】請求項１の発明は，菱面体晶を端相
として含むペロブスカイト型セラミックスよりなり，か
つ擬立方晶表示で｛１００｝面が配向している結晶配向
セラミックスよりなり，更に配向度がＬｏｔｇｅｒｉｎ
ｇ法で３０％以上であることを特徴とする圧電セラミッ
クスにある。
として含むペロブスカイト型セラミックスよりなり，か
つ擬立方晶表示で｛１００｝面が配向している結晶配向
セラミックスよりなり，更に配向度がＬｏｔｇｅｒｉｎ
ｇ法で３０％以上であることを特徴とする圧電セラミッ
クスにある。
【００１１】請求項１における『菱面体晶を端相として
含むペロブスカイト型セラミックス』とは，例えばＢｉ
0.5 Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 （ＢＮＴ）を端相とするペロブス
カイト型固溶体セラミックスを挙げることができる。こ
の場合，ＢＮＴに対して固溶する化合物としては，Ｂｉ
0.5 Ｋ0.5 ＴｉＯ3 ，ＢａＴｉＯ3 ，ＰｂＴｉＯ3 ，Ｓ
ｒＴｉＯ3 ，ＣａＴｉＯ3 ，ＮａＮｂＯ3 ，ＫＮｂＯ3
等を挙げることができる。また，他の化合物としては，
（Ｐｂ，Ｂｉ）（Ｎｉ，Ｔｉ）Ｏ3 ，Ｂａ（Ｚｒ，Ｔ
ｉ）Ｏ3 ，（Ｂａ，Ｋ）（Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ3 等の固溶体
の菱面体晶の組成のものを挙げることができる。
含むペロブスカイト型セラミックス』とは，例えばＢｉ
0.5 Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 （ＢＮＴ）を端相とするペロブス
カイト型固溶体セラミックスを挙げることができる。こ
の場合，ＢＮＴに対して固溶する化合物としては，Ｂｉ
0.5 Ｋ0.5 ＴｉＯ3 ，ＢａＴｉＯ3 ，ＰｂＴｉＯ3 ，Ｓ
ｒＴｉＯ3 ，ＣａＴｉＯ3 ，ＮａＮｂＯ3 ，ＫＮｂＯ3
等を挙げることができる。また，他の化合物としては，
（Ｐｂ，Ｂｉ）（Ｎｉ，Ｔｉ）Ｏ3 ，Ｂａ（Ｚｒ，Ｔ
ｉ）Ｏ3 ，（Ｂａ，Ｋ）（Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ3 等の固溶体
の菱面体晶の組成のものを挙げることができる。
【００１２】また，請求項１における『擬立方晶表示』
について以下に説明する。一般にペロブスカイト型構造
の化合物はＡＢＯ3 という化学式にて表現することがで
きる。Ａはアルカリ金属，アルカリ土類金属，希土類金
属及びＰｂ，Ｂｉ等から選ばれる１〜３価の金属元素で
あり，Ｂは２〜６価の遷移金属であり，単位セルは立方
晶または立方晶に極めて近い構造である。
について以下に説明する。一般にペロブスカイト型構造
の化合物はＡＢＯ3 という化学式にて表現することがで
きる。Ａはアルカリ金属，アルカリ土類金属，希土類金
属及びＰｂ，Ｂｉ等から選ばれる１〜３価の金属元素で
あり，Ｂは２〜６価の遷移金属であり，単位セルは立方
晶または立方晶に極めて近い構造である。
【００１３】そして，立方晶構造からの僅かな格子の歪
みによって，ペロブスカイト型構造は正方晶構造，菱面
体構造，あるいは斜方晶構造をとったりする。しかしな
がら，いずれの場合においても立方晶からのずれは僅か
であるため，本明細書においては菱面体構造をとる化合
物も立方晶としてのミラー指数表示で説明する。これが
擬立方表示の意味である。
みによって，ペロブスカイト型構造は正方晶構造，菱面
体構造，あるいは斜方晶構造をとったりする。しかしな
がら，いずれの場合においても立方晶からのずれは僅か
であるため，本明細書においては菱面体構造をとる化合
物も立方晶としてのミラー指数表示で説明する。これが
擬立方表示の意味である。
【００１４】また，『Ｌｏｔｇｅｒｉｎｇ法』につき，
以下に説明する。即ち，Ｌｏｔｇｅｒｉｎｇ法により得
られた結晶配向セラミックスの結晶配向度Ｑ（ＨＫＬ）
は，以下の数１により定義される。
以下に説明する。即ち，Ｌｏｔｇｅｒｉｎｇ法により得
られた結晶配向セラミックスの結晶配向度Ｑ（ＨＫＬ）
は，以下の数１により定義される。
【００１５】
【数１】
【００１６】ここに，Ｉ（ＨＫＬ）は結晶配向セラミッ
クスにおける結晶面（ＨＫＬ）からのＸ線回折強度であ
る。一方，Ｉ0 （ＨＫＬ）は，上記結晶配向セラミック
スと同一組成の同一化合物であり，かつ無配向の多結晶
セラミックスにおける結晶面（ＨＫＬ）からのＸ線回折
強度である。
クスにおける結晶面（ＨＫＬ）からのＸ線回折強度であ
る。一方，Ｉ0 （ＨＫＬ）は，上記結晶配向セラミック
スと同一組成の同一化合物であり，かつ無配向の多結晶
セラミックスにおける結晶面（ＨＫＬ）からのＸ線回折
強度である。
【００１７】また，Σ´Ｉ（ＨＫＬ）はＩ（１００），
Ｉ（２００），Ｉ（３００）等，結晶配向セラミックス
における各結晶配向面からのＸ線回折強度の総和であ
る。一方，ΣＩ0 （ｈｋｌ）は，上記無配向の多結晶セ
ラミックスにおける全ての結晶面（ｈｋｌ）からのＸ線
回折強度の総和である。なお，Ｑ（ＨＫＬ）の値は無配
向の場合に０％，全ての結晶粒子が配向している場合に
１００％となるよう規格化してある。
Ｉ（２００），Ｉ（３００）等，結晶配向セラミックス
における各結晶配向面からのＸ線回折強度の総和であ
る。一方，ΣＩ0 （ｈｋｌ）は，上記無配向の多結晶セ
ラミックスにおける全ての結晶面（ｈｋｌ）からのＸ線
回折強度の総和である。なお，Ｑ（ＨＫＬ）の値は無配
向の場合に０％，全ての結晶粒子が配向している場合に
１００％となるよう規格化してある。
【００１８】また，本発明にかかる圧電セラミックスの
結晶配向度が３０％未満である場合には，本発明にかか
る効果を得られないおそれがある。なお，結晶配向度が
５０％以上の場合には更に高い効果を示す事ができる。
結晶配向度が３０％未満である場合には，本発明にかか
る効果を得られないおそれがある。なお，結晶配向度が
５０％以上の場合には更に高い効果を示す事ができる。
【００１９】本発明の作用につき，以下に説明する。本
発明にかかる圧電セラミックスは，菱面体晶を端相とし
て含むペロブスカイト型セラミックスであり，かつ擬立
方晶表示で｛１００｝面が配向している結晶配向セラミ
ックスであり，更にその配向度はＬｏｔｇｅｒｉｎｇ法
で３０％以上である。
発明にかかる圧電セラミックスは，菱面体晶を端相とし
て含むペロブスカイト型セラミックスであり，かつ擬立
方晶表示で｛１００｝面が配向している結晶配向セラミ
ックスであり，更にその配向度はＬｏｔｇｅｒｉｎｇ法
で３０％以上である。
【００２０】こうした菱面体晶のペロブスカイト型セラ
ミックスは結晶軸が配向することにより，無配向の同成
分，同組成のセラミックスよりも横方向，広がり方向に
対して，高い電気機械結合定数，高い圧電定数を獲得す
ることができる（実施形態例１参照）。上記菱面体晶の
ペロブスカイト型セラミックスの分極軸は擬立方表示
｛１００｝方向ではなく｛１１１｝方向であり，分極軸
と電界方向は一致していない。これにより，誘電定数が
大きく低下することなく，かつ結晶に対してせん断モー
ドの圧電効果が働くことにより，無配向のセラミックス
と比較して横方向及び広がり方向の圧電特性が高くなる
のである。
ミックスは結晶軸が配向することにより，無配向の同成
分，同組成のセラミックスよりも横方向，広がり方向に
対して，高い電気機械結合定数，高い圧電定数を獲得す
ることができる（実施形態例１参照）。上記菱面体晶の
ペロブスカイト型セラミックスの分極軸は擬立方表示
｛１００｝方向ではなく｛１１１｝方向であり，分極軸
と電界方向は一致していない。これにより，誘電定数が
大きく低下することなく，かつ結晶に対してせん断モー
ドの圧電効果が働くことにより，無配向のセラミックス
と比較して横方向及び広がり方向の圧電特性が高くなる
のである。
【００２１】即ち，発明者は菱面体晶のペロブスカイト
型セラミックスで，擬立方晶表示｛１００｝面が配向
し，この配向した面に電極を設けた素子を作製すれば，
広がり方向や横方向の圧電特性が大きく向上することを
新たに見出したものである。
型セラミックスで，擬立方晶表示｛１００｝面が配向
し，この配向した面に電極を設けた素子を作製すれば，
広がり方向や横方向の圧電特性が大きく向上することを
新たに見出したものである。
【００２２】また，上記菱面体晶のペロブスカイト型セ
ラミックスとしては各種の組成の化合物が存在し，その
中には鉛を含んでいない，あるいは殆ど含んでいない化
合物がある。従って，本発明にかかる圧電セラミックス
は鉛を全く，あるいは殆ど含んでいない。このため，鉛
による悪影響についての配慮が不要となり，圧電セラミ
ックスの製造，利用等が容易となる。
ラミックスとしては各種の組成の化合物が存在し，その
中には鉛を含んでいない，あるいは殆ど含んでいない化
合物がある。従って，本発明にかかる圧電セラミックス
は鉛を全く，あるいは殆ど含んでいない。このため，鉛
による悪影響についての配慮が不要となり，圧電セラミ
ックスの製造，利用等が容易となる。
【００２３】以上により，本発明によれば，鉛を全くあ
るいは殆ど含まないセラミックス材料よりなり，広がり
モード及び横モードの圧電特性に優れた圧電セラミック
スを得ることができる。
るいは殆ど含まないセラミックス材料よりなり，広がり
モード及び横モードの圧電特性に優れた圧電セラミック
スを得ることができる。
【００２４】また，これらの性質を利用することによ
り，優れた加速度センサ，超音波センサ，圧電トラン
ス，圧電アクチュエータ，超音波モータ，圧電フォン，
レゾネータ等を，本発明にかかる圧電セラミックスは作
製することができる。これ以外にも広い範囲の優れた圧
電機能性セラミックス材料として，本発明にかかる圧電
セラミックスを用いることができる。
り，優れた加速度センサ，超音波センサ，圧電トラン
ス，圧電アクチュエータ，超音波モータ，圧電フォン，
レゾネータ等を，本発明にかかる圧電セラミックスは作
製することができる。これ以外にも広い範囲の優れた圧
電機能性セラミックス材料として，本発明にかかる圧電
セラミックスを用いることができる。
【００２５】次に，本発明にかかる圧電セラミックスを
製造するに当たっては，以下に示す方法を利用すること
が好ましい。板状形状を有し，層状ペロブスカイト構造
を有するホスト材料Ａを準備し，一方，ペロブスカイト
型構造を有するゲスト材料Ｂまたはゲスト材料Ｂを生成
可能な原料Ｑを準備し，更に，上記ホスト材料Ａを，ゲ
スト材料Ｂまたはペロブスカイト型構造を有するゲスト
材料Ｃの少なくとも一方に転換するための添加剤を準備
し，上記ホスト材料Ａと，上記ゲスト材料Ｂ，原料Ｑあ
るいはゲスト材料Ｂと原料Ｑとの混合物と，添加剤とを
混合し，ホスト材料Ａが配向するように成形し，次いで
加熱焼結する方法である。
製造するに当たっては，以下に示す方法を利用すること
が好ましい。板状形状を有し，層状ペロブスカイト構造
を有するホスト材料Ａを準備し，一方，ペロブスカイト
型構造を有するゲスト材料Ｂまたはゲスト材料Ｂを生成
可能な原料Ｑを準備し，更に，上記ホスト材料Ａを，ゲ
スト材料Ｂまたはペロブスカイト型構造を有するゲスト
材料Ｃの少なくとも一方に転換するための添加剤を準備
し，上記ホスト材料Ａと，上記ゲスト材料Ｂ，原料Ｑあ
るいはゲスト材料Ｂと原料Ｑとの混合物と，添加剤とを
混合し，ホスト材料Ａが配向するように成形し，次いで
加熱焼結する方法である。
【００２６】これにより，ゲスト材料Ｂ単相よりなるセ
ラミックス，あるいはゲスト材料Ｂとゲスト材料Ｃとの
固溶体よりなるセラミックスが製造される。そして，上
記ゲスト材料Ｂ，あるいはゲスト材料Ｂとゲスト材料Ｃ
との固溶体が本発明にかかる圧電セラミックスとなる。
ラミックス，あるいはゲスト材料Ｂとゲスト材料Ｃとの
固溶体よりなるセラミックスが製造される。そして，上
記ゲスト材料Ｂ，あるいはゲスト材料Ｂとゲスト材料Ｃ
との固溶体が本発明にかかる圧電セラミックスとなる。
【００２７】ここで，板状形状を有するチタン酸ビスマ
ス等の層状ペロブスカイト構造を有するホスト材料Ａ
は，溶融塩フラックス法，あるいは水熱法等，液相中で
の合成により作製することがができる。また，上記ホス
ト材料Ａが配向するように行う成形としては，一軸加圧
成形，テープ成形，押し出し成形，圧延等を利用するこ
とができる。
ス等の層状ペロブスカイト構造を有するホスト材料Ａ
は，溶融塩フラックス法，あるいは水熱法等，液相中で
の合成により作製することがができる。また，上記ホス
ト材料Ａが配向するように行う成形としては，一軸加圧
成形，テープ成形，押し出し成形，圧延等を利用するこ
とができる。
【００２８】上記製造方法において，加熱することによ
りゲスト材料Ｂは配向した板状のホスト材料Ａを種結晶
として，該ホスト材料Ａの表面で上記ホスト材料Ａの結
晶格子をテンプレートとする形でエピタキシャル配向す
る。または，原料Ｑより生成したゲスト材料Ｂがホスト
材料Ａの表面でエピタキシャル生成する。
りゲスト材料Ｂは配向した板状のホスト材料Ａを種結晶
として，該ホスト材料Ａの表面で上記ホスト材料Ａの結
晶格子をテンプレートとする形でエピタキシャル配向す
る。または，原料Ｑより生成したゲスト材料Ｂがホスト
材料Ａの表面でエピタキシャル生成する。
【００２９】この時，層状ペロブスカイト型構造を有す
るホスト材料Ａの広がり面である擬正方晶表示｛００
１｝面とペロブスカイト型構造を有するゲスト材料Ｂの
擬立方晶表示｛１００｝面との間には格子整合性があ
る。このため，ホスト材料Ａの広がり面に対し平行とな
るようにゲスト材料Ｂの擬立方晶表示｛１００｝面が配
向する。引き続いて添加剤の作用によりホスト材料Ａ自
体がゲスト材料Ｂまたはゲスト材料Ｃに転換する。
るホスト材料Ａの広がり面である擬正方晶表示｛００
１｝面とペロブスカイト型構造を有するゲスト材料Ｂの
擬立方晶表示｛１００｝面との間には格子整合性があ
る。このため，ホスト材料Ａの広がり面に対し平行とな
るようにゲスト材料Ｂの擬立方晶表示｛１００｝面が配
向する。引き続いて添加剤の作用によりホスト材料Ａ自
体がゲスト材料Ｂまたはゲスト材料Ｃに転換する。
【００３０】更に加熱焼結の過程で，配向したゲスト材
料Ｂまたはゲスト材料Ｂとゲスト材料Ｃとの固溶体が未
だ配向していないゲスト材料Ｂを吸収して粒成長し，ゲ
スト材料Ｂまたはゲスト材料Ｂとゲスト材料Ｃとの固溶
体よりなるセラミックスの全体が，当初の配向成形によ
り配向したゲスト材料Ｂの配向面と平行となるようにゲ
スト材料Ｂの擬立方晶表示｛１００｝面が配向すること
になる。以上により本発明にかかる圧電セラミックスを
得ることができる。
料Ｂまたはゲスト材料Ｂとゲスト材料Ｃとの固溶体が未
だ配向していないゲスト材料Ｂを吸収して粒成長し，ゲ
スト材料Ｂまたはゲスト材料Ｂとゲスト材料Ｃとの固溶
体よりなるセラミックスの全体が，当初の配向成形によ
り配向したゲスト材料Ｂの配向面と平行となるようにゲ
スト材料Ｂの擬立方晶表示｛１００｝面が配向すること
になる。以上により本発明にかかる圧電セラミックスを
得ることができる。
【００３１】なお，上記ホスト材料Ａの体積比を原料全
体の２０％以上とした場合には，圧電セラミックスの結
晶配向度を３０％以上とすることができる。ただし，上
記ホスト材料Ａの体積比が１０％程度であっても，加熱
焼結の過程における粒成長条件を最適化（高温化，長時
間化）することにより結晶配向度を３０％以上とするこ
とができる。
体の２０％以上とした場合には，圧電セラミックスの結
晶配向度を３０％以上とすることができる。ただし，上
記ホスト材料Ａの体積比が１０％程度であっても，加熱
焼結の過程における粒成長条件を最適化（高温化，長時
間化）することにより結晶配向度を３０％以上とするこ
とができる。
【００３２】次に，上記圧電セラミックスは，Ｂｉ0.5
Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 を端相とするペロブスカイト型固溶体
セラミックスよりなり，該ペロブスカイト型固溶体セラ
ミックスの組成は，ｘ（ＡＢＯ3 ）＋（１−ｘ）（Ｂｉ
0.5 Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 ）であることが好ましい。ここに
ｘの値及び（ＡＢＯ3 ）の組成は以下に示す値及び組成
を採る。 （ＡＢＯ3 ）の組成 ｘの範囲 Ｂｉ0.5 Ｋ0.5 ＴｉＯ3 ０≦ｘ＜０．２５ ＢａＴｉＯ3 ０≦ｘ＜０．１ ＰｂＴｉＯ3 ０≦ｘ＜０．２ ＳｒＴｉＯ3 ０≦ｘ＜０．２５ ＣａＴｉＯ3 ０≦ｘ＜０．１ ＮａＮｂＯ3 ０≦ｘ＜０．１ ＫＮｂＯ3 ０≦ｘ＜０．１
Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 を端相とするペロブスカイト型固溶体
セラミックスよりなり，該ペロブスカイト型固溶体セラ
ミックスの組成は，ｘ（ＡＢＯ3 ）＋（１−ｘ）（Ｂｉ
0.5 Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 ）であることが好ましい。ここに
ｘの値及び（ＡＢＯ3 ）の組成は以下に示す値及び組成
を採る。 （ＡＢＯ3 ）の組成 ｘの範囲 Ｂｉ0.5 Ｋ0.5 ＴｉＯ3 ０≦ｘ＜０．２５ ＢａＴｉＯ3 ０≦ｘ＜０．１ ＰｂＴｉＯ3 ０≦ｘ＜０．２ ＳｒＴｉＯ3 ０≦ｘ＜０．２５ ＣａＴｉＯ3 ０≦ｘ＜０．１ ＮａＮｂＯ3 ０≦ｘ＜０．１ ＫＮｂＯ3 ０≦ｘ＜０．１
【００３３】ここに示した組成にかかるペロブスカイト
型固溶体セラミックスはいずれもＢＮＴ系固溶体で菱面
体晶を含む化合物である。これらの化合物により圧電セ
ラミックスを形成することで，焼結により組織の緻密化
を行うことができる通常のセラミックス材料を得ること
ができる。これにより，鉛を全く含まない，あるいは鉛
含有量が少なく，かつ広がり方向及び横方向の圧電特性
に優れた圧電セラミックスを得ることができる。
型固溶体セラミックスはいずれもＢＮＴ系固溶体で菱面
体晶を含む化合物である。これらの化合物により圧電セ
ラミックスを形成することで，焼結により組織の緻密化
を行うことができる通常のセラミックス材料を得ること
ができる。これにより，鉛を全く含まない，あるいは鉛
含有量が少なく，かつ広がり方向及び横方向の圧電特性
に優れた圧電セラミックスを得ることができる。
【００３４】なお，前述したｘの値はＡＢＯ3 の組成毎
に対応した値であり，例えば，（ＡＢＯ3 ）の組成が
『Ｂｉ0.5 Ｋ0.5 ＴｉＯ3 』，ｘの範囲が『０≦ｘ＜
０．２５』である場合には，Ｂｉ0.5 Ｋ0.5xＮａ
0.5(1-x)ＴｉＯ3 ［ここにｘは０≦ｘ＜０．２５］とい
う組成の化合物を示している。この化合物はＢｉ0.5 Ｋ
0.5 ＴｉＯ3 とＢｉ0.5 Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 との固溶体で
ある。
に対応した値であり，例えば，（ＡＢＯ3 ）の組成が
『Ｂｉ0.5 Ｋ0.5 ＴｉＯ3 』，ｘの範囲が『０≦ｘ＜
０．２５』である場合には，Ｂｉ0.5 Ｋ0.5xＮａ
0.5(1-x)ＴｉＯ3 ［ここにｘは０≦ｘ＜０．２５］とい
う組成の化合物を示している。この化合物はＢｉ0.5 Ｋ
0.5 ＴｉＯ3 とＢｉ0.5 Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 との固溶体で
ある。
【００３５】なお，本発明にかかる圧電セラミックスは
必ずしも前述したＡＢＯ3 の１種類とＢｉ0.5 Ｎａ0.5
ＴｉＯ3 との間の固溶体でなくてはならないわけではな
く，２種類以上のＡＢＯ3 とＢｉ0.5 Ｎａ0.5 ＴｉＯ3
との間の固溶体であっても，その結晶構造が菱面体晶で
あるならば同様に効果がある。
必ずしも前述したＡＢＯ3 の１種類とＢｉ0.5 Ｎａ0.5
ＴｉＯ3 との間の固溶体でなくてはならないわけではな
く，２種類以上のＡＢＯ3 とＢｉ0.5 Ｎａ0.5 ＴｉＯ3
との間の固溶体であっても，その結晶構造が菱面体晶で
あるならば同様に効果がある。
【００３６】また，上述した圧電セラミックスは，例え
ば以下に示すごとき方法にて製造することができる。板
状形状を有するチタン酸ビスマス（Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12）
を準備し，一方，Ｂｉ0.5 Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 ，Ｂｉ0.5
Ｋ0.5 ＴｉＯ3 ，ＢａＴｉＯ3 ，ＰｂＴｉＯ3 ，ＳｒＴ
ｉＯ3 ，ＣａＴｉＯ3 ，ＮａＮｂＯ3 ，ＫＮｂＯ3 等の
セラミックス粉末，更にＢｉ2 Ｏ3 ，ＰｂＯ，Ｔｉ
Ｏ2 ，Ｎｂ2 Ｏ5 等の酸化物原料，Ｎａ2ＣＯ3 ，Ｋ2
ＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，ＣａＣＯ3 ，ＳｒＣＯ3 等の炭酸
塩原料を準備する。そして，金属元素別の合計比が得よ
うとする圧電セラミックスの組成の金属元素の比に一致
するように上記原料を秤量する。なお，上記原料として
は水酸化物や有機酸塩，アルコキシド等の酸化物の前駆
体を用いる事もできる。
ば以下に示すごとき方法にて製造することができる。板
状形状を有するチタン酸ビスマス（Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12）
を準備し，一方，Ｂｉ0.5 Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 ，Ｂｉ0.5
Ｋ0.5 ＴｉＯ3 ，ＢａＴｉＯ3 ，ＰｂＴｉＯ3 ，ＳｒＴ
ｉＯ3 ，ＣａＴｉＯ3 ，ＮａＮｂＯ3 ，ＫＮｂＯ3 等の
セラミックス粉末，更にＢｉ2 Ｏ3 ，ＰｂＯ，Ｔｉ
Ｏ2 ，Ｎｂ2 Ｏ5 等の酸化物原料，Ｎａ2ＣＯ3 ，Ｋ2
ＣＯ3 ，ＢａＣＯ3 ，ＣａＣＯ3 ，ＳｒＣＯ3 等の炭酸
塩原料を準備する。そして，金属元素別の合計比が得よ
うとする圧電セラミックスの組成の金属元素の比に一致
するように上記原料を秤量する。なお，上記原料として
は水酸化物や有機酸塩，アルコキシド等の酸化物の前駆
体を用いる事もできる。
【００３７】例えば，ＡＢＯ3 がＢｉ0.5 Ｋ0.5 ＴｉＯ
3 であり，ｘが０．１５である，Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ
0.15）0.5 ＴｉＯ3 という組成の圧電セラミックスを作
製する場合に，チタン酸ビスマス（Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12）
の板状粉末より圧電セラミックスにかかるＢサイト原子
（Ｔｉ）の２０％を供給し，かつ，目的とする組成であ
るチタン酸ナトリウムカリウムビスマス（Ｂｉ0.5 （Ｎ
ａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）の等軸形状微粉末を２０
％供給するとする。
3 であり，ｘが０．１５である，Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ
0.15）0.5 ＴｉＯ3 という組成の圧電セラミックスを作
製する場合に，チタン酸ビスマス（Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12）
の板状粉末より圧電セラミックスにかかるＢサイト原子
（Ｔｉ）の２０％を供給し，かつ，目的とする組成であ
るチタン酸ナトリウムカリウムビスマス（Ｂｉ0.5 （Ｎ
ａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）の等軸形状微粉末を２０
％供給するとする。
【００３８】更に，ここにチタン酸ビスマス（Ｂｉ4 Ｔ
ｉ3 Ｏ12）板状粉末，チタン酸ナトリウムカリウムビス
マス（Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）の等
軸形状微粉末，Ｂｉ２Ｏ3 ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3
及びＴｉＯ2 とが，Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12：Ｂｉ0.5 （Ｎａ
0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ：Ｂｉ2 Ｏ3 ：Ｎａ2 Ｃ
Ｏ3 ：Ｋ2 ＣＯ3 ：ＴｉＯ2 ＝１：３：１：２．５５：
０．４５：９のモル比となるように秤量する。
ｉ3 Ｏ12）板状粉末，チタン酸ナトリウムカリウムビス
マス（Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）の等
軸形状微粉末，Ｂｉ２Ｏ3 ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3
及びＴｉＯ2 とが，Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12：Ｂｉ0.5 （Ｎａ
0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ：Ｂｉ2 Ｏ3 ：Ｎａ2 Ｃ
Ｏ3 ：Ｋ2 ＣＯ3 ：ＴｉＯ2 ＝１：３：１：２．５５：
０．４５：９のモル比となるように秤量する。
【００３９】これで，元素のモル比ではＢｉ：Ｎａ：
Ｋ：Ｔｉ＝１：０．８５：０．１５：２であり，この総
てが反応すれば，ペロブスカイト化合物（Ｂｉ0.5 （Ｎ
ａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）となる。
Ｋ：Ｔｉ＝１：０．８５：０．１５：２であり，この総
てが反応すれば，ペロブスカイト化合物（Ｂｉ0.5 （Ｎ
ａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）となる。
【００４０】また，前述したＡＢＯ3 型の酸化物以外
に，鉛系のペロブスカイト型化合物圧電体への改質剤と
して一般によく知られている少量の添加物を，１モル％
を上限としてＡサイトまたはＢサイトに置換してもよ
い。この元素には，Ａサイトへの置換元素として，Ｌ
ａ，Ｎｄ等の希土類元素，Ａサイトへの置換元素とし
て，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｃｒ等の遷移金属元素が挙げられる。
これらの元素も通常，酸化物または炭酸塩の形で出発原
料に導入される。
に，鉛系のペロブスカイト型化合物圧電体への改質剤と
して一般によく知られている少量の添加物を，１モル％
を上限としてＡサイトまたはＢサイトに置換してもよ
い。この元素には，Ａサイトへの置換元素として，Ｌ
ａ，Ｎｄ等の希土類元素，Ａサイトへの置換元素とし
て，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｃｒ等の遷移金属元素が挙げられる。
これらの元素も通常，酸化物または炭酸塩の形で出発原
料に導入される。
【００４１】以上の様にして選択した原料を秤量した
後，これらはボールミル等で混合し，この際，必要に応
じて可塑剤や結合材を加え，チタン酸ビスマスの広がり
面である，擬正方晶表示｛００１｝面を配向させるよう
な成形を行う。
後，これらはボールミル等で混合し，この際，必要に応
じて可塑剤や結合材を加え，チタン酸ビスマスの広がり
面である，擬正方晶表示｛００１｝面を配向させるよう
な成形を行う。
【００４２】この成形にて得られた成形体に対して，チ
タン酸ビスマス粉末の表面上及び表面近傍の内部にてペ
ロブスカイト型構造の物質を配向生成または配向させる
ための熱処理を行う。この熱処理の温度は通常１０００
℃以下，好ましくは８００℃以下で行うことが好まし
い。またこの熱処理と同時に可塑剤や結合材を燃焼除去
する脱脂過程が行われることとなる。熱処理の後，２段
目の焼結過程に供する前に静水圧加圧（ＣＩＰ）処理を
行うことにより，焼結体の密度を更に高めることができ
る。
タン酸ビスマス粉末の表面上及び表面近傍の内部にてペ
ロブスカイト型構造の物質を配向生成または配向させる
ための熱処理を行う。この熱処理の温度は通常１０００
℃以下，好ましくは８００℃以下で行うことが好まし
い。またこの熱処理と同時に可塑剤や結合材を燃焼除去
する脱脂過程が行われることとなる。熱処理の後，２段
目の焼結過程に供する前に静水圧加圧（ＣＩＰ）処理を
行うことにより，焼結体の密度を更に高めることができ
る。
【００４３】その後，更に１２００℃までの温度での焼
結を施して焼結体の緻密化を進行させる。これと同時に
配向したペロブスカイト型化合物が粒成長し，｛１０
０｝配向度の大きい圧電セラミックスを作製することが
できる。最後に，必要に応じて焼結体の形状を加工し，
配向方向と平行な表面を研磨し，電極を設けて，各種デ
バイスの素子を作製する。
結を施して焼結体の緻密化を進行させる。これと同時に
配向したペロブスカイト型化合物が粒成長し，｛１０
０｝配向度の大きい圧電セラミックスを作製することが
できる。最後に，必要に応じて焼結体の形状を加工し，
配向方向と平行な表面を研磨し，電極を設けて，各種デ
バイスの素子を作製する。
【００４４】また，ドクターブレード等のテープ成形を
行って得られたテープ状の成形体を円柱の周りに巻き付
けて焼結し，パイプ状焼結体を得ることができる。ま
た，このパイプ状の焼結体を切断して円環状焼結体を作
製し，放射方向と垂直に擬立方｛１００｝面が配向した
圧電セラミックスを作製する事もできる。
行って得られたテープ状の成形体を円柱の周りに巻き付
けて焼結し，パイプ状焼結体を得ることができる。ま
た，このパイプ状の焼結体を切断して円環状焼結体を作
製し，放射方向と垂直に擬立方｛１００｝面が配向した
圧電セラミックスを作製する事もできる。
【００４５】
実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかるＢｉ0.5 （Ｎａ
0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ，即ち，０．８５（Ｂｉ0.5
Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 ）＋０．１５（Ｂｉ0.5 Ｋ0.5 ＴｉＯ
3）の組成の圧電セラミックスについて以下に説明す
る。本例にかかる圧電セラミックスは，菱面体晶を端相
として含むペロブスカイト型セラミックスよりなり，か
つ擬立方晶表示で｛１００｝面が配向している結晶配向
セラミックスよりなり，更に配向度がロットゲーリング
（Ｌｏｔｇｅｒｉｎｇ）法で３０％以上である。
0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ，即ち，０．８５（Ｂｉ0.5
Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 ）＋０．１５（Ｂｉ0.5 Ｋ0.5 ＴｉＯ
3）の組成の圧電セラミックスについて以下に説明す
る。本例にかかる圧電セラミックスは，菱面体晶を端相
として含むペロブスカイト型セラミックスよりなり，か
つ擬立方晶表示で｛１００｝面が配向している結晶配向
セラミックスよりなり，更に配向度がロットゲーリング
（Ｌｏｔｇｅｒｉｎｇ）法で３０％以上である。
【００４６】まず，本例にかかるセラミックスの製造方
法について説明する。酸化ビスマス及び酸化チタンの粉
末を塩化ナトリウム及び塩化カリウムの粉末と混合し，
これらを１０５０℃に加熱した。以上により，チタン酸
ビスマスの板状粒子よりなる粉末が合成された。これが
ホスト材料Ａである。
法について説明する。酸化ビスマス及び酸化チタンの粉
末を塩化ナトリウム及び塩化カリウムの粉末と混合し，
これらを１０５０℃に加熱した。以上により，チタン酸
ビスマスの板状粒子よりなる粉末が合成された。これが
ホスト材料Ａである。
【００４７】次に，Ｂｉ2 Ｏ3 ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，Ｋ2 Ｃ
Ｏ3 ，ＴｉＯ2 を，Ｂｉ：Ｎａ：Ｋ：Ｔｉ＝１：０．８
５：０．１５：２となる比に秤量した混合物を，８５０
℃，２時間で熱処理した。これにより，チタン酸ナトリ
ウムカリウムビスマス（Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）
0.5 ＴｉＯ3 ）の粉末を合成した。上記合成粉末を直径
３ｍｍのジルコニアボールを用いてエタノール中で微粉
砕し，チタン酸ナトリウムカリウムビスマスＢｉ
0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 の等軸形状微粉末
を得た。これがゲスト材料Ｂである。
Ｏ3 ，ＴｉＯ2 を，Ｂｉ：Ｎａ：Ｋ：Ｔｉ＝１：０．８
５：０．１５：２となる比に秤量した混合物を，８５０
℃，２時間で熱処理した。これにより，チタン酸ナトリ
ウムカリウムビスマス（Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）
0.5 ＴｉＯ3 ）の粉末を合成した。上記合成粉末を直径
３ｍｍのジルコニアボールを用いてエタノール中で微粉
砕し，チタン酸ナトリウムカリウムビスマスＢｉ
0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 の等軸形状微粉末
を得た。これがゲスト材料Ｂである。
【００４８】次に，ホスト材料Ａのチタン酸ビスマス
（Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12）の板状粉末と，ゲスト材料Ｂのチ
タン酸ナトリウムカリウムビスマス（Ｂｉ0.5 （Ｎａ
0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）の等軸形状微粉末と，添加
剤であるＮａ2 ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3 及びＴｉＯ2 とが，
Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12：Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 Ｔ
ｉＯ3 ：Ｎａ2 ＣＯ3 ：Ｋ2 ＣＯ3 ：ＴｉＯ2 ＝１：
７：１．７：０．３：５というモル比となるように秤量
した。
（Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12）の板状粉末と，ゲスト材料Ｂのチ
タン酸ナトリウムカリウムビスマス（Ｂｉ0.5 （Ｎａ
0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）の等軸形状微粉末と，添加
剤であるＮａ2 ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3 及びＴｉＯ2 とが，
Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12：Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 Ｔ
ｉＯ3 ：Ｎａ2 ＣＯ3 ：Ｋ2 ＣＯ3 ：ＴｉＯ2 ＝１：
７：１．７：０．３：５というモル比となるように秤量
した。
【００４９】このモル比は元素のモル比に換算するとＢ
ｉ：Ｎａ：Ｋ：Ｔｉ＝１：０．８５：０．１５：２であ
り，この元素の総てが反応すれば，ペロブスカイト化合
物Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 となる組成
比にあたる。また，上記ホスト材料Ａ，ゲスト材料Ｂ，
添加剤の他に炭酸マンガンを主に絶縁破壊防止を目的と
する改質剤として加えた。上記改質剤は本製造方法にお
いて製造されるペロブスカイト化合物（圧電セラミック
ス）１モルに対し，０．０００５モルの割合となるよう
に添加する。
ｉ：Ｎａ：Ｋ：Ｔｉ＝１：０．８５：０．１５：２であ
り，この元素の総てが反応すれば，ペロブスカイト化合
物Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 となる組成
比にあたる。また，上記ホスト材料Ａ，ゲスト材料Ｂ，
添加剤の他に炭酸マンガンを主に絶縁破壊防止を目的と
する改質剤として加えた。上記改質剤は本製造方法にお
いて製造されるペロブスカイト化合物（圧電セラミック
ス）１モルに対し，０．０００５モルの割合となるよう
に添加する。
【００５０】これらの原料にエタノールとトルエンとを
加えてボールミル混合し，更にバインダーとしてポリビ
ニルブチラールを，可塑剤としてジブチルフタレートを
それぞれ添加・混合した。得られた均一なスラリーをド
クターブレード装置によりテープ成形し，テープ成形体
を得た。その後，テープ成形体を室温で乾燥した。これ
により，上記テープ成形体は厚さが約１００μｍとなっ
た。
加えてボールミル混合し，更にバインダーとしてポリビ
ニルブチラールを，可塑剤としてジブチルフタレートを
それぞれ添加・混合した。得られた均一なスラリーをド
クターブレード装置によりテープ成形し，テープ成形体
を得た。その後，テープ成形体を室温で乾燥した。これ
により，上記テープ成形体は厚さが約１００μｍとなっ
た。
【００５１】上記テープ成形体を２２枚重ねて８０℃，
１００ｋｇ／ｃｍ2 の条件で圧着し，２軸ロールで厚み
が約２分の１になるまで圧延し，成形体とした。上記成
形体を酸素雰囲気中６００℃または７００℃で２時間加
熱して脱脂した。その後，酸素雰囲気中１２００℃で５
時間常圧焼結した。以上により，本例にかかる圧電セラ
ミックスを得た。
１００ｋｇ／ｃｍ2 の条件で圧着し，２軸ロールで厚み
が約２分の１になるまで圧延し，成形体とした。上記成
形体を酸素雰囲気中６００℃または７００℃で２時間加
熱して脱脂した。その後，酸素雰囲気中１２００℃で５
時間常圧焼結した。以上により，本例にかかる圧電セラ
ミックスを得た。
【００５２】また，上記脱脂された成形体に４０００ｋ
ｇ／ｃｍ2 の静水圧成形処理を加え，その後，酸素雰囲
気中１２００℃で５時間常圧焼結した。以上により，本
例にかかる他の圧電セラミックスを得た。
ｇ／ｃｍ2 の静水圧成形処理を加え，その後，酸素雰囲
気中１２００℃で５時間常圧焼結した。以上により，本
例にかかる他の圧電セラミックスを得た。
【００５３】得られた各圧電セラミックスは後述するご
とく菱面体晶を端相として含むペロブスカイト型セラミ
ックスであるチタン酸ナトリウムカリウムビスマス（Ｂ
ｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）である。
とく菱面体晶を端相として含むペロブスカイト型セラミ
ックスであるチタン酸ナトリウムカリウムビスマス（Ｂ
ｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）である。
【００５４】そして，該圧電セラミックスの｛１００｝
面及び｛２００｝面の回折ピークをα，また｛１１０｝
面の回折ピークをβ（いずれも擬立方晶として結晶面を
記述した）とした場合，回折ピーク比α／βの値は後述
する無配向のチタン酸ナトリウムカリウムビスマス（Ｂ
ｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）粉末の回折ピ
ーク比α／βに比べて，著しく大きな値となった。
面及び｛２００｝面の回折ピークをα，また｛１１０｝
面の回折ピークをβ（いずれも擬立方晶として結晶面を
記述した）とした場合，回折ピーク比α／βの値は後述
する無配向のチタン酸ナトリウムカリウムビスマス（Ｂ
ｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）粉末の回折ピ
ーク比α／βに比べて，著しく大きな値となった。
【００５５】また，本例の製造方法にて得られた圧電セ
ラミックスの｛１００｝面にかかる結晶配向度をＬｏｔ
ｇｅｒｉｎｇ法に基づいて計算したところ，いずれのセ
ラミックスについても９５％以上であった。また，得ら
れた圧電セラミックスの表面層を研削により削除し，得
られた面をＸ線回折で調べた。その結果より，Ｌｏｔｇ
ｅｒｉｎｇ法による｛１００｝面の結晶配向度を計算し
たところ，８５％以上であった。なお，本例の圧電セラ
ミックスの研磨面における（１１１）回折ピークは２本
に分かれており，一方（２００）回折ピークは分かれて
いなかった。つまり，本例の圧電セラミックスは菱面体
晶からなることが確認された。
ラミックスの｛１００｝面にかかる結晶配向度をＬｏｔ
ｇｅｒｉｎｇ法に基づいて計算したところ，いずれのセ
ラミックスについても９５％以上であった。また，得ら
れた圧電セラミックスの表面層を研削により削除し，得
られた面をＸ線回折で調べた。その結果より，Ｌｏｔｇ
ｅｒｉｎｇ法による｛１００｝面の結晶配向度を計算し
たところ，８５％以上であった。なお，本例の圧電セラ
ミックスの研磨面における（１１１）回折ピークは２本
に分かれており，一方（２００）回折ピークは分かれて
いなかった。つまり，本例の圧電セラミックスは菱面体
晶からなることが確認された。
【００５６】また，本例の圧電セラミックスで表面の結
晶配向度が９８％である（相対密度は９８．１％）もの
を厚み０．５ｍｍ×直径１１ｍｍのペレットに加工し
た。そして，共振反共振法にて該ペレットの圧電特性を
測定した。その結果，Ｋｐ（広がりモード電気機械結合
係数）＝０．４０３，Ｋｔ（厚みモード電気機械結合係
数）＝０．４４４，ｄ31（横モード圧電ｄ定数）＝５
９．１ｐＣ／Ｎという結果を得た。
晶配向度が９８％である（相対密度は９８．１％）もの
を厚み０．５ｍｍ×直径１１ｍｍのペレットに加工し
た。そして，共振反共振法にて該ペレットの圧電特性を
測定した。その結果，Ｋｐ（広がりモード電気機械結合
係数）＝０．４０３，Ｋｔ（厚みモード電気機械結合係
数）＝０．４４４，ｄ31（横モード圧電ｄ定数）＝５
９．１ｐＣ／Ｎという結果を得た。
【００５７】つまり，後述する同じ条件で焼結し，成分
が略同じで無配向の圧電セラミックスに比べて，本例に
かかる圧電セラミックスはＫｐで約４割，ｄ31で約６割
高い特性を示したことが分かった。
が略同じで無配向の圧電セラミックスに比べて，本例に
かかる圧電セラミックスはＫｐで約４割，ｄ31で約６割
高い特性を示したことが分かった。
【００５８】以上により，菱面体晶を端相として含むペ
ロブスカイト型セラミックスよりなり，かつ擬立方晶表
示で｛１００｝面が配向している結晶配向セラミックス
よりなり，更に配向度がロットゲーリング（Ｌｏｔｇｅ
ｒｉｎｇ）法で３０％以上である圧電セラミックスは横
方向及び広がり方向の圧電特性に優れていることが分か
った。
ロブスカイト型セラミックスよりなり，かつ擬立方晶表
示で｛１００｝面が配向している結晶配向セラミックス
よりなり，更に配向度がロットゲーリング（Ｌｏｔｇｅ
ｒｉｎｇ）法で３０％以上である圧電セラミックスは横
方向及び広がり方向の圧電特性に優れていることが分か
った。
【００５９】更に，本例にかかる圧電セラミックスは鉛
を含んでいないため，製造の際にも使用する際にも取り
扱いが容易であることが分かった。そして，本例にかか
る圧電セラミックスは鉛を含むＰＺＴ等と同じ程度の横
方向の圧電ｇ特性（横モード圧電ｇ定数，ｇ31，約１１
×１０-3Ｖｍ／Ｎ）を有することが分かった。
を含んでいないため，製造の際にも使用する際にも取り
扱いが容易であることが分かった。そして，本例にかか
る圧電セラミックスは鉛を含むＰＺＴ等と同じ程度の横
方向の圧電ｇ特性（横モード圧電ｇ定数，ｇ31，約１１
×１０-3Ｖｍ／Ｎ）を有することが分かった。
【００６０】よって，本例にかかる圧電セラミックスよ
り，加速度センサのようなデバイスを作製した場合，感
度の優れたデバイスとなることが分かった。
り，加速度センサのようなデバイスを作製した場合，感
度の優れたデバイスとなることが分かった。
【００６１】次に，本例の圧電セラミックスと比較対照
する無配向のセラミックスについて説明する。Ｂｉ2 Ｏ
3 ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3 ，ＴｉＯ2 を，Ｂｉ：Ｎ
ａ：Ｋ：Ｔｉ＝１：０．８５：０．１５：２となる比に
秤量した。これに本製造方法より得られるペロブスカイ
ト化合物１モルに対して０．０００５モルとなるよう
に，炭酸マンガンを絶縁破壊防止剤として加えた。以上
の混合物をエタノール中でボールミルで混合した。
する無配向のセラミックスについて説明する。Ｂｉ2 Ｏ
3 ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3 ，ＴｉＯ2 を，Ｂｉ：Ｎ
ａ：Ｋ：Ｔｉ＝１：０．８５：０．１５：２となる比に
秤量した。これに本製造方法より得られるペロブスカイ
ト化合物１モルに対して０．０００５モルとなるよう
に，炭酸マンガンを絶縁破壊防止剤として加えた。以上
の混合物をエタノール中でボールミルで混合した。
【００６２】上記混合粉末を乾燥させた後，８５０℃，
２時間で熱処理し，チタン酸ナトリウムカリウムビスマ
ス（Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）の粉末
を合成した。そして，上記合成粉末を直径３ｍｍのジル
コニアボールを用いてエタノ―ル中で微粉砕した。以上
により，チタン酸ナトリウムカリウムビスマス（Ｂｉ
0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）の等軸形状微粉
末を得た。
２時間で熱処理し，チタン酸ナトリウムカリウムビスマ
ス（Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）の粉末
を合成した。そして，上記合成粉末を直径３ｍｍのジル
コニアボールを用いてエタノ―ル中で微粉砕した。以上
により，チタン酸ナトリウムカリウムビスマス（Ｂｉ
0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）の等軸形状微粉
末を得た。
【００６３】上記粉末を圧力２００ＭＰａで一軸加圧し
て成形体とした。更に，上記成形体に４０００ｋｇ／ｃ
ｍ2 の静水圧成形処理を加えた。次いで，上記成形体を
酸素雰囲気中１２００℃で５時間常圧焼結した。得られ
た常圧焼結体の表面を研削し，Ｘ線回折で調べたとこ
ろ，上記常圧焼結体が無配向のセラミックスであること
が明らかとなった。この無配向のセラミックスも（１１
１）回折ピークが分割しており，菱面体晶を端相とする
ことがわかった。また，この無配向のセラミックスの相
対密度は９９．０％であった。
て成形体とした。更に，上記成形体に４０００ｋｇ／ｃ
ｍ2 の静水圧成形処理を加えた。次いで，上記成形体を
酸素雰囲気中１２００℃で５時間常圧焼結した。得られ
た常圧焼結体の表面を研削し，Ｘ線回折で調べたとこ
ろ，上記常圧焼結体が無配向のセラミックスであること
が明らかとなった。この無配向のセラミックスも（１１
１）回折ピークが分割しており，菱面体晶を端相とする
ことがわかった。また，この無配向のセラミックスの相
対密度は９９．０％であった。
【００６４】また，このセラミックスを厚み０．５ｍｍ
×直径１１ｍｍのペレットに加工し，共振反共振法にて
該ペレットの圧電特性を測定したところ，Ｋｐ＝０．２
８９，Ｋｔ＝０．３９８，ｄ31＝３７．１ｐＣ／Ｎであ
った。これにより，同組成であっても配向していないセ
ラミックスにおいては，横方向，広がり方向の圧電特性
が低いことが分かった。
×直径１１ｍｍのペレットに加工し，共振反共振法にて
該ペレットの圧電特性を測定したところ，Ｋｐ＝０．２
８９，Ｋｔ＝０．３９８，ｄ31＝３７．１ｐＣ／Ｎであ
った。これにより，同組成であっても配向していないセ
ラミックスにおいては，横方向，広がり方向の圧電特性
が低いことが分かった。
【００６５】実施形態例２ 本例においては，Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 Ｔｉ
Ｏ3 ，即ち，０．８５（Ｂｉ0.5 Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 ）＋
０．１５（Ｂｉ0.5 Ｋ0.5 ＴｉＯ3 ）の組成の圧電セラ
ミックスについて説明する。
Ｏ3 ，即ち，０．８５（Ｂｉ0.5 Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 ）＋
０．１５（Ｂｉ0.5 Ｋ0.5 ＴｉＯ3 ）の組成の圧電セラ
ミックスについて説明する。
【００６６】まず，実施形態例１で合成したチタン酸ビ
スマス（Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12）の板状粉末，チタン酸ナト
リウムカリウムビスマス（Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）
0.5ＴｉＯ3 ）の等軸形状微粉末，Ｂｉ2 Ｏ3 ，Ｎａ2
ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3 及びＴｉＯ2 とが，Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ
12：Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ：Ｂｉ2
Ｏ3 ：Ｎａ2 ＣＯ3 ：Ｋ2 ＣＯ3 ：ＴｉＯ2 ＝１：３：
１：２．５５：０．４５：９というモル比となるように
秤量した。
スマス（Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12）の板状粉末，チタン酸ナト
リウムカリウムビスマス（Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）
0.5ＴｉＯ3 ）の等軸形状微粉末，Ｂｉ2 Ｏ3 ，Ｎａ2
ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3 及びＴｉＯ2 とが，Ｂｉ4 Ｔｉ3 Ｏ
12：Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ：Ｂｉ2
Ｏ3 ：Ｎａ2 ＣＯ3 ：Ｋ2 ＣＯ3 ：ＴｉＯ2 ＝１：３：
１：２．５５：０．４５：９というモル比となるように
秤量した。
【００６７】このモル比は元素のモル比に換算するとＢ
ｉ：Ｎａ：Ｋ：Ｔｉ＝１：０．８５：０．１５：２であ
り，この元素の総てが反応すれば，ペロブスカイト化合
物Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 となる組成
比にあたる。
ｉ：Ｎａ：Ｋ：Ｔｉ＝１：０．８５：０．１５：２であ
り，この元素の総てが反応すれば，ペロブスカイト化合
物Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 となる組成
比にあたる。
【００６８】これらの原料にエタノールとトルエンとを
加えてボールミル混合し，更にバインダーとしてポリビ
ニルブチラールを，可塑剤としてジブチルフタレートを
それぞれ添加・混合した。得られた均一なスラリーをド
クターブレード装置によりテープ成形し，テープ成形体
を得た。その後，テープ成形体を室温で乾燥した。これ
により，上記テープ成形体は厚さが約１００μｍとなっ
た。
加えてボールミル混合し，更にバインダーとしてポリビ
ニルブチラールを，可塑剤としてジブチルフタレートを
それぞれ添加・混合した。得られた均一なスラリーをド
クターブレード装置によりテープ成形し，テープ成形体
を得た。その後，テープ成形体を室温で乾燥した。これ
により，上記テープ成形体は厚さが約１００μｍとなっ
た。
【００６９】上記テープ成形体を２２枚重ねて８０℃，
１００ｋｇ／ｃｍ2 の条件で圧着し，２軸ロールで厚み
が約２分の１になるまで圧延し，成形体とした。上記成
形体を酸素雰囲気中６００℃または７００℃で２時間加
熱して脱脂した。その後，酸素雰囲気中１１５０℃で１
０時間常圧焼結した。以上により，本例にかかる圧電セ
ラミックスを得た。
１００ｋｇ／ｃｍ2 の条件で圧着し，２軸ロールで厚み
が約２分の１になるまで圧延し，成形体とした。上記成
形体を酸素雰囲気中６００℃または７００℃で２時間加
熱して脱脂した。その後，酸素雰囲気中１１５０℃で１
０時間常圧焼結した。以上により，本例にかかる圧電セ
ラミックスを得た。
【００７０】また，上記脱脂された成形体に３０００ｋ
ｇ／ｃｍ2 または４０００ｋｇ／ｃｍ2 の静水圧成形処
理を加え，その後，酸素雰囲気中１１５０℃で１０時間
常圧焼結した。以上により，本例にかかる他の圧電セラ
ミックスを得た。
ｇ／ｃｍ2 または４０００ｋｇ／ｃｍ2 の静水圧成形処
理を加え，その後，酸素雰囲気中１１５０℃で１０時間
常圧焼結した。以上により，本例にかかる他の圧電セラ
ミックスを得た。
【００７１】得られた各圧電セラミックスは後述するご
とく菱面体晶を端相として含むペロブスカイト型セラミ
ックスであるチタン酸ナトリウムカリウムビスマス（Ｂ
ｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）である。
とく菱面体晶を端相として含むペロブスカイト型セラミ
ックスであるチタン酸ナトリウムカリウムビスマス（Ｂ
ｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）である。
【００７２】そして，該圧電セラミックスの表面のＸ線
回折パターンを測定したところ，ペロブスカイト型の単
相回折ピークが観察された。また，擬立方晶｛１１１｝
回折ピークが分かれている，一方｛２００｝ピークは分
かれておらず，菱面体晶であることが分かった。
回折パターンを測定したところ，ペロブスカイト型の単
相回折ピークが観察された。また，擬立方晶｛１１１｝
回折ピークが分かれている，一方｛２００｝ピークは分
かれておらず，菱面体晶であることが分かった。
【００７３】そして，ペロブスカイト型であるチタン酸
ナトリウムカリウムビスマス（Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ
0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）の｛１００｝面及び｛２００｝面
の回折ピークをα，また｛１１０｝面の回折ピークをβ
（いずれも擬立方晶として結晶面を記述した）とした場
合，回折ピーク比α／βの値は後述する無配向のチタン
酸ナトリウムカリウムビスマス（Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ
0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）粉末の回折ピーク比α／βに比ベ
て，著しく大きな値となった。
ナトリウムカリウムビスマス（Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ
0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）の｛１００｝面及び｛２００｝面
の回折ピークをα，また｛１１０｝面の回折ピークをβ
（いずれも擬立方晶として結晶面を記述した）とした場
合，回折ピーク比α／βの値は後述する無配向のチタン
酸ナトリウムカリウムビスマス（Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ
0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）粉末の回折ピーク比α／βに比ベ
て，著しく大きな値となった。
【００７４】また，本例の製造方法にて得られた圧電セ
ラミックスの｛１００｝面にかかる結晶配向度をＬｏｔ
ｇｅｒｉｎｇ法に基づいて計算したところ，いずれのセ
ラミックスについても９０％以上であった。なお，各圧
電セラミックスの表面層を研削により削除し，得られた
面をＸ線回折で調べた。その結果より，Ｌｏｔｇｅｒｉ
ｎｇ法による｛１００｝面の結晶配向度を計算したとこ
ろ，８０％以上であった。
ラミックスの｛１００｝面にかかる結晶配向度をＬｏｔ
ｇｅｒｉｎｇ法に基づいて計算したところ，いずれのセ
ラミックスについても９０％以上であった。なお，各圧
電セラミックスの表面層を研削により削除し，得られた
面をＸ線回折で調べた。その結果より，Ｌｏｔｇｅｒｉ
ｎｇ法による｛１００｝面の結晶配向度を計算したとこ
ろ，８０％以上であった。
【００７５】また，本例の圧電セラミックスで表面の結
晶配向度が９３％（相対密度９６．０％）であるものを
厚み０．５ｍｍ×直径１１ｍｍのペレットに加工した。
そして，共振反共振法にて該ペレットの圧電特性を測定
した。その結果，Ｋｐ＝０．４０４，Ｋｔ＝０．４７
２，ｄ31＝５７．７ｐＣ／Ｎ，ｇ31（横モード圧電ｇ定
数）＝１１．４×１０-3Ｖｍ／Ｎという結果を得た。
晶配向度が９３％（相対密度９６．０％）であるものを
厚み０．５ｍｍ×直径１１ｍｍのペレットに加工した。
そして，共振反共振法にて該ペレットの圧電特性を測定
した。その結果，Ｋｐ＝０．４０４，Ｋｔ＝０．４７
２，ｄ31＝５７．７ｐＣ／Ｎ，ｇ31（横モード圧電ｇ定
数）＝１１．４×１０-3Ｖｍ／Ｎという結果を得た。
【００７６】つまり，後述する同じ条件で焼結し，成分
が略同じで無配向の圧電セラミックスに比べて，本例に
かかる圧電セラミックスはＫｐで約４割，ｄ31とｇ31で
約６割高い特性を示した。また，１〜１００ｋＨｚにお
ける誘電損失を測定したところ，後述する無配向のセラ
ミックスに比べて，本例の結晶配向した圧電セラミック
スは約４割低い値を示すことがわかった。
が略同じで無配向の圧電セラミックスに比べて，本例に
かかる圧電セラミックスはＫｐで約４割，ｄ31とｇ31で
約６割高い特性を示した。また，１〜１００ｋＨｚにお
ける誘電損失を測定したところ，後述する無配向のセラ
ミックスに比べて，本例の結晶配向した圧電セラミック
スは約４割低い値を示すことがわかった。
【００７７】以上により，本例による圧電セラミックス
は広がり方向及び横方向の圧電特性に優れ，低い誘電損
失を有することが分かった。よって，本例にかかる圧電
セラミックスより，超音波モータやレゾネータというよ
うなデバイスを作製した場合，損失が小さく発熱しにく
い，優れたデバイスとなることが分かった。
は広がり方向及び横方向の圧電特性に優れ，低い誘電損
失を有することが分かった。よって，本例にかかる圧電
セラミックスより，超音波モータやレゾネータというよ
うなデバイスを作製した場合，損失が小さく発熱しにく
い，優れたデバイスとなることが分かった。
【００７８】次に，本例の圧電セラミックスと比較対照
する無配向のセラミックスについて説明する。Ｂｉ2 Ｏ
3 ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3 ，ＴｉＯ2 とを，Ｂｉ：
Ｎａ：Ｋ：Ｔｉ＝１：０．８５：０．１５：２となる比
に秤量し，エタノール中でボールミル混合した。混合後
の乾燥粉末を，８５０℃，２時間で熱処理し，チタン酸
ナトリウムカリウムビスマス（Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ
0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）の粉末を得た。上記粉末を直径３
ｍｍのジルコニアボールを用いてエタノール中で微粉砕
し，チタン酸ナトリウムカリウムビスマス（Ｂｉ
0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）の等軸形状微粉
末を得た。
する無配向のセラミックスについて説明する。Ｂｉ2 Ｏ
3 ，Ｎａ2 ＣＯ3 ，Ｋ2 ＣＯ3 ，ＴｉＯ2 とを，Ｂｉ：
Ｎａ：Ｋ：Ｔｉ＝１：０．８５：０．１５：２となる比
に秤量し，エタノール中でボールミル混合した。混合後
の乾燥粉末を，８５０℃，２時間で熱処理し，チタン酸
ナトリウムカリウムビスマス（Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ
0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）の粉末を得た。上記粉末を直径３
ｍｍのジルコニアボールを用いてエタノール中で微粉砕
し，チタン酸ナトリウムカリウムビスマス（Ｂｉ
0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）の等軸形状微粉
末を得た。
【００７９】この等軸形状微粉末を２００ＭＰａで一軸
加圧し，更に４０００ｋｇ／ｃｍ2の静水圧成形処理を
加え，成形体とした。この成形体を上述した圧電セラミ
ックスの製造の際と同様に酸素雰囲気中１１５０℃で１
０時間常圧焼結した。
加圧し，更に４０００ｋｇ／ｃｍ2の静水圧成形処理を
加え，成形体とした。この成形体を上述した圧電セラミ
ックスの製造の際と同様に酸素雰囲気中１１５０℃で１
０時間常圧焼結した。
【００８０】得られた常圧焼結体の表面を研削し，Ｘ線
回折パターンを調べたところ，相対密度は９９．２％で
あったが，際立ったピークのないパターンが得られ，該
常圧焼結体が無配向のセラミックスであることが分かっ
た。このセラミックスを厚み０．５ｍｍ×直径１１ｍｍ
のペレットに加工し，共振反共振法にて該ペレットの圧
電特性を測定したところ，Ｋｐ＝０．２９５，Ｋｔ＝
０．４２７，ｄ31＝３６．７ｐＣ／Ｎ，ｇ31＝７．０×
１０-3Ｖｍ／Ｎであった。これにより，同組成であって
も配向していないセラミックスにおいては，横方向，広
がり方向の圧電特性が低いことが分かった。
回折パターンを調べたところ，相対密度は９９．２％で
あったが，際立ったピークのないパターンが得られ，該
常圧焼結体が無配向のセラミックスであることが分かっ
た。このセラミックスを厚み０．５ｍｍ×直径１１ｍｍ
のペレットに加工し，共振反共振法にて該ペレットの圧
電特性を測定したところ，Ｋｐ＝０．２９５，Ｋｔ＝
０．４２７，ｄ31＝３６．７ｐＣ／Ｎ，ｇ31＝７．０×
１０-3Ｖｍ／Ｎであった。これにより，同組成であって
も配向していないセラミックスにおいては，横方向，広
がり方向の圧電特性が低いことが分かった。
【００８１】実施形態例３ 本例は，実施形態例２に示した圧電セラミックスと同組
成のチタン酸ナトリウムカリウムビスマス（Ｂｉ
0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）について，原料
や熱処理条件，静水圧成形処理の条件が異なるが，焼結
条件は１１５０℃×１０時間と共通した試料をいくつか
作製し，得られた圧電セラミックスの表面を研磨し，該
研磨面の｛１００｝配向度と圧電特性を測定した結果に
ついて説明するものである。
成のチタン酸ナトリウムカリウムビスマス（Ｂｉ
0.5 （Ｎａ0.85Ｋ0.15）0.5 ＴｉＯ3 ）について，原料
や熱処理条件，静水圧成形処理の条件が異なるが，焼結
条件は１１５０℃×１０時間と共通した試料をいくつか
作製し，得られた圧電セラミックスの表面を研磨し，該
研磨面の｛１００｝配向度と圧電特性を測定した結果に
ついて説明するものである。
【００８２】上記結果に基づいて，｛１００｝配向度と
Ｋｐ，Ｋｔとの間の関係を図１に記載した。また，同様
に｛１００｝配向度とｄ31，ｇ31との間の関係を図２に
記載した。同図によれば，｛１００｝配向度が高くなれ
ばなるほど，Ｋｐ，Ｋｔ，ｄ31，ｇ31が高くなることが
分かった。そして，特にＫｐとｄ31，ｇ31が大きく高ま
ることが分かった。
Ｋｐ，Ｋｔとの間の関係を図１に記載した。また，同様
に｛１００｝配向度とｄ31，ｇ31との間の関係を図２に
記載した。同図によれば，｛１００｝配向度が高くなれ
ばなるほど，Ｋｐ，Ｋｔ，ｄ31，ｇ31が高くなることが
分かった。そして，特にＫｐとｄ31，ｇ31が大きく高ま
ることが分かった。
【００８３】実施形態例４ 実施形態例１及び２に示した方法と同様の方法にて，Ｂ
ＮＴを端相とする各種組成の圧電セラミックスを作製
し，該圧電セラミックスの表面を研磨し，得られた研磨
面の配向度と広がりモード電気機械結合係数Ｋｐとを測
定し，同じ組成ではあるが無配向の圧電セラミックスに
かかるＫｐと比較した。なお，ＢＮＴを端相とする各圧
電セラミックスの組成式は，ｘ（ＡＢＯ3 ）＋（１−
ｘ）（Ｂｉ0.5 Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 ）［ここにｘの値及び
（ＡＢＯ3 ）の組成は表１に示す値及び組成を採る］で
ある。この結果を表１に記載した。
ＮＴを端相とする各種組成の圧電セラミックスを作製
し，該圧電セラミックスの表面を研磨し，得られた研磨
面の配向度と広がりモード電気機械結合係数Ｋｐとを測
定し，同じ組成ではあるが無配向の圧電セラミックスに
かかるＫｐと比較した。なお，ＢＮＴを端相とする各圧
電セラミックスの組成式は，ｘ（ＡＢＯ3 ）＋（１−
ｘ）（Ｂｉ0.5 Ｎａ0.5 ＴｉＯ3 ）［ここにｘの値及び
（ＡＢＯ3 ）の組成は表１に示す値及び組成を採る］で
ある。この結果を表１に記載した。
【００８４】同表によれば，全ての試料において配向し
た圧電セラミックスのほうがＫｐの値が高く，圧電特性
に優れていることが分かった。本例による圧電セラミッ
クスは広がり方向の圧電特性に優れた物質であって，こ
れらの効果を利用する各種デバイスに適することが分か
った。
た圧電セラミックスのほうがＫｐの値が高く，圧電特性
に優れていることが分かった。本例による圧電セラミッ
クスは広がり方向の圧電特性に優れた物質であって，こ
れらの効果を利用する各種デバイスに適することが分か
った。
【００８５】
【表１】
【００８６】
【発明の効果】上記のごとく，本発明によれば，鉛を全
くあるいは殆ど含まないセラミックス材料よりなり，広
がり方向のモード及び横モードの圧電特性に優れた圧電
セラミックスを提供することができる。
くあるいは殆ど含まないセラミックス材料よりなり，広
がり方向のモード及び横モードの圧電特性に優れた圧電
セラミックスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例３における，Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ
0.15）0.5 ＴｉＯ3 の｛１００｝配向度とＫｔ及びＫｐ
との関係を示す線図。
0.15）0.5 ＴｉＯ3 の｛１００｝配向度とＫｔ及びＫｐ
との関係を示す線図。
【図２】実施形態例３における，Ｂｉ0.5 （Ｎａ0.85Ｋ
0.15）0.5 ＴｉＯ3 の｛１００｝配向度とｄ31及びｇ31
との関係を示す線図。
0.15）0.5 ＴｉＯ3 の｛１００｝配向度とｄ31及びｇ31
との関係を示す線図。
Claims (1)
- 【請求項１】 菱面体晶を端相として含むペロブスカイ
ト型セラミックスよりなり，かつ擬立方晶表示で｛１０
０｝面が配向している結晶配向セラミックスよりなり，
更に配向度がロットゲーリング（Ｌｏｔｇｅｒｉｎｇ）
法で３０％以上であることを特徴とする圧電セラミック
ス。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24211397A JP3975518B2 (ja) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | 圧電セラミックス |
| US09/136,420 US6093338A (en) | 1997-08-21 | 1998-08-20 | Crystal-oriented ceramics, piezoelectric ceramics using the same, and methods for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24211397A JP3975518B2 (ja) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | 圧電セラミックス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1160333A true JPH1160333A (ja) | 1999-03-02 |
| JP3975518B2 JP3975518B2 (ja) | 2007-09-12 |
Family
ID=17084499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24211397A Expired - Fee Related JP3975518B2 (ja) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | 圧電セラミックス |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6093338A (ja) |
| JP (1) | JP3975518B2 (ja) |
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| US8158255B2 (en) | 2007-02-26 | 2012-04-17 | Ngk Insulators, Ltd. | Plate-like polycrystalline particle, method for producing plate-like polycrystalline particles, and method for producing crystallographically-oriented ceramic |
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