KR20160111476A - 압전 세라믹, 그의 제조 방법, 압전 소자, 적층 압전 소자, 액체 토출 헤드, 액체 토출 장치, 초음파 모터, 광학 기기, 진동 장치, 먼지 제거 장치, 촬상 장치 및 전자 기기 - Google Patents

압전 세라믹, 그의 제조 방법, 압전 소자, 적층 압전 소자, 액체 토출 헤드, 액체 토출 장치, 초음파 모터, 광학 기기, 진동 장치, 먼지 제거 장치, 촬상 장치 및 전자 기기 Download PDF

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mol
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다카유키 와타나베
미키 우에다
줌페이 하야시
가오루 미우라
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

납, 칼륨 및 코발트 중 어느 것도 함유하지 않는, 퀴리 온도가 높고, 기계적 품질 계수, 압전성이 양호한 압전 세라믹을 제공한다.
그 때문에 하기 화학식 1에 의해 나타내어지는 페로브스카이트형 금속 산화물, CuO 및 MgO를 함유하는 압전 세라믹이며, 상기 페로브스카이트형 금속 산화물 1 mol에 대하여 CuO의 함유량이 0.1 mol% 이상 1 mol% 이하이고, MgO의 함유량이 0.1 mol% 이상 2 mol% 이하인 압전 세라믹을 제공한다.
<화학식 1>
(NaxBa1 -y)(NbyTi1 -y)O3 (식 중 0.85 ≤ x ≤ 0.92, 0.85 ≤ y ≤ 0.92, 0.95 ≤ x/y ≤ 1.05를 나타낸다.)

Description

압전 세라믹, 그의 제조 방법, 압전 소자, 적층 압전 소자, 액체 토출 헤드, 액체 토출 장치, 초음파 모터, 광학 기기, 진동 장치, 먼지 제거 장치, 촬상 장치 및 전자 기기 {PIEZOELECTRIC CERAMIC, METHOD FOR PRODUCING THE SAME, PIEZOELECTRIC ELEMENT, MULTILAYER PIEZOELECTRIC ELEMENT, LIQUID EJECTION HEAD, LIQUID EJECTING APPARATUS, ULTRASONIC MOTOR, OPTICAL DEVICE, VIBRATING APPARATUS, DUST-REMOVING APPARATUS, IMAGING APPARATUS, AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 압전 세라믹에 관한 것으로서, 특히 납을 함유하지 않는 압전 세라믹 및 상기 압전 세라믹의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 압전 세라믹을 사용한 압전 소자, 적층 압전 소자, 액체 토출 헤드, 액체 토출 장치, 초음파 모터, 광학 기기, 진동 장치, 먼지 제거 장치, 촬상 장치, 및 전자 기기에 관한 것이다.
압전 세라믹은 티타늄산지르콘산납(이하 "PZT"라고 한다)과 같은 ABO3형 페로브스카이트형 금속 산화물이 일반적이다. 그러나, PZT는 A 사이트 원소로서 납을 함유하기 때문에, PZT의 환경에 대한 영향이 문제시되고 있다. 이 때문에, 납을 함유하지 않는 페로브스카이트형 금속 산화물을 사용한 압전 세라믹이 요구되고 있다.
비특허문헌 1에서는, 반강유전체인 니오브산나트륨에 소량의 티타늄산바륨을 고용시키면 니오브산나트륨이 강유전체로 되는 것이 발견되어 있다. 비특허문헌 1에는, 1200℃ 내지 1280℃에서 소결한 티타늄산바륨 농도가 5% 내지 20%인 압전 세라믹에 대해서, 상대 유전 상수 εr, 유전 정접 tan D, 잔류 분극의 2배값 2Pr, 항전계의 2배값 2Ec, 퀴리 온도 Tc, 압전 상수 d33, 전기기계 결합 계수 kp 및 kt가 개시되어 있다. 비특허문헌 1의 압전 재료는, 납을 포함하지 않는 것 외에, 난소결성이나 저내습성의 원인이 되는 칼륨을 포함하지 않는다. 비특허문헌 1의 압전 재료 퀴리 온도는, 대표적인 비납압전 재료인 티타늄산바륨의 퀴리 온도(110℃ 내지 120℃)보다도 높다. 비특허문헌 1에 기재된 압전 재료의 퀴리 온도는 압전 재료가 최대의 압전 상수 d33 = 143pC/N을 갖는 조성 (Na0 . 9Ba0 .1)(Nb0 . 9Ti0 . 1)O3을 압전 재료가 가질 때 230℃인 것으로 개시되어 있다.
비특허문헌 2는, 1265℃에서 소결한 Cu-도핑된 (Na0 . 9Ba0 .1)(Nb0 . 9Ti0 . 1)O3 압전 세라믹에 대해서, 상대 밀도, 입경, 압전 상수 d33, 전기기계 결합 계수 kp, 기계적 품질 계수 Qm, 주파수 상수 Nd, 상대 유전 상수 εr, 유전 정접 tan D, 분극-전계의 히스테리시스 곡선의 구리 첨가량 의존성을 개시하고 있다(비특허문헌 2의 도 2 내지 7). 비특허문헌 2에서는, 도 3은, 구리의 첨가량 증가에 수반하여 세라믹의 입경이 증대한 것을 개시하고 있으며, 도 5는, 구리의 첨가에 의해 Qm이 약 275부터 약 375까지 증가하는 것을 개시하고 있다.
특허문헌 1에서는, 니오브산나트륨과 티타늄산바륨의 고용체인 압전 세라믹에 코발트를 가함으로써, 압전 세라믹의 압전 상수가 향상되는 것이 개시되어 있다. 특허문헌 1에서는 또한, 압전 상수 d31이 12pC/N으로 작은 조성을 갖는 압전 세라믹에서는 기계적 품질 계수 Qm이 1020이지만, 압전 상수 d31이 54 내지 56pC/N으로 큰 조성을 갖는 압전 세라믹에서는 기계적 품질 계수 Qm이 250 내지 430으로 저하되는 것을 개시하고 있다. 또한, 특허문헌 1에서는, 특허문헌 1의 압전 재료에는, 절연 저항이 106 Ω 이하로 낮기 때문에, 분극 처리가 곤란한 시료가 포함되어 있었던 것도 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2009-227535호 공보
J. T. Zeng et al., Journal of the American Ceramic Society, 2006, Vol. 89, pp. 2828-2832 K. Zhu et al., Journal of the Chinese Ceramic Society, 2010, Vol. 38, pp. 1031-1035
종래의 기술에서는, 니오브산나트륨에 티타늄산바륨을 고용시켜서 얻어지는 압전 재료(이후, "SN-BT"로 지칭됨)의 기계적 품질 계수가, 압전 재료의 압전 상수가 커지는 조성 부근에서는 작다는 과제가 있었다. 기계적 품질 계수 향상을 위해서는, 구리 또는 코발트를 필요하였다. 그러나, 코발트는 고가이고 코발트가 유발할 수 있는 잠재적 유해성이 지적되었다. 코발트를 첨가한 SN-BT는 절연 저항이 반드시 높은 것은 아니라는 과제가 있었다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 납, 칼륨 및 코발트 중 어느 것도 함유하지 않는, 퀴리 온도가 높고, 기계적 품질 계수, 압전성이 양호한 압전 세라믹 및 상기 압전 세라믹의 제조 방법을 제공하는 것이다. 또한 본 발명은 상기 압전 세라믹을 사용한 압전 소자, 적층 압전 소자, 액체 토출 헤드, 액체 토출 장치, 초음파 모터, 광학 기기, 진동 장치, 먼지 제거 장치, 촬상 장치, 및 전자 기기를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 본 발명의 압전 세라믹은, 하기 화학식 1에 의해 나타내어지는 페로브스카이트형 금속 산화물, CuO 및 MgO를 함유하는 압전 세라믹이며, 상기 페로브스카이트형 금속 산화물 1 mol에 대하여 CuO의 함유량이 0.1 mol% 이상 1 mol% 이하이고, MgO의 함유량이 0.1 mol% 이상 2 mol% 이하인 것을 특징으로 한다.
<화학식 1>
(NaxBa1 -y)(NbyTi1 -y)O3 (식 중 0.85 ≤ x ≤ 0.92, 0.85 ≤ y ≤ 0.92, 0.95 ≤ x/y ≤ 1.05를 나타낸다.)
본 발명의 제2 측면에 따르면, 본 발명에 따른 압전 세라믹의 제조 방법은, Na, Nb, Ba, Ti, Cu 및 Mg를 포함하는 원료 분말을 소결하는 공정을 포함하고, 상기 원료 분말에 포함되는 Na와 Nb의 몰비는 0.95 ≤ Na/Nb ≤ 1.10인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3 측면에 따르면, 본 발명에 따른 압전 소자는, 제1 전극, 압전 재료부 및 제2 전극을 포함하는 압전 소자이며, 상기 압전 재료부가 상기 압전 세라믹을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제4 측면에 따르면, 본 발명에 따른 적층 압전 소자는, 압전 세라믹 층과, 내부 전극을 포함하는 전극 층이 교대로 적층된 적층 압전 소자이며, 상기 압전 세라믹 층이 각각 상기 압전 세라믹으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제5 측면에 따르면, 본 발명에 따른 액체 토출 헤드는, 상기 압전 소자 또는 적층 압전 소자를 배치한 진동부를 구비한 액실과, 상기 액실과 연통하는 토출구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제6 측면에 따르면, 본 발명에 따른 액체 토출 장치는, 기록 매체의 반송부와, 상기 액체 토출 헤드를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제7 측면에 따르면, 본 발명에 따른 초음파 모터는, 상기 압전 소자 또는 적층 압전 소자를 배치한 진동체와, 상기 진동체와 접촉하는 이동체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제8 측면에 따르면, 본 발명에 따른 광학 기기는, 구동부에 상기 초음파 모터를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제9 측면에 따르면, 본 발명에 따른 진동 장치는, 상기 압전 소자 또는 적층 압전 소자를 배치한 진동체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제10 측면에 따르면, 본 발명에 따른 먼지 제거 장치는, 상기 진동 장치를 진동부에 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제11 측면에 따르면, 본 발명에 따른 촬상 장치는, 상기 먼지 제거 장치와, 촬상 소자 유닛을 포함하는 촬상 장치이며, 상기 먼지 제거 장치의 진동 부재를 상기 촬상 소자 유닛의 수광면측에 설치한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제12 측면에 따르면, 본 발명에 따른 전자 기기는, 상기 압전 소자 또는 적층 압전 소자를 구비한 압전 음향 부품을 배치한 것을 특징으로 한다.
첨부 도면과 예시적인 실시 형태에 대한 이하의 상세한 설명을 참조하면, 본 발명의 다른 특징들이 명확해질 것이다.
본 발명의 측면에 따르면, 납, 칼륨 및 코발트 중 어느 것도 함유하지 않는, 퀴리 온도가 높고, 기계적 품질 계수, 압전성이 양호한 압전 세라믹 및 상기 압전 세라믹의 제조 방법을 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 압전 세라믹을 사용한 압전 소자, 적층 압전 소자, 액체 토출 헤드, 액체 토출 장치, 초음파 모터, 광학 기기, 진동 장치, 먼지 제거 장치, 촬상 장치, 및 전자 기기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 측면에 따른 압전 세라믹은, 납을 사용하고 있지 않기 때문에 환경에 대한 부하가 작고, 또한 칼륨을 사용하고 있지 않기 때문에, 소결성이나 내습성의 면에서도 우수하다.
도 1은 본 발명의 압전 소자의 구성의 일 실시 형태를 도시하는 개략도이다.
도 2의 (a)와 (b)는 본 발명의 적층 압전 소자의 구성의 일 실시 형태를 도시하는 단면 개략도이다.
도 3의 (a)와 (b)는 본 발명의 액체 토출 헤드의 구성의 일 실시 형태를 도시하는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 액체 토출 장치의 일 실시 형태를 도시하는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 액체 토출 장치의 다른 실시 형태를 도시하는 개략도이다.
도 6의 (a)와 (b)는 본 발명의 초음파 모터의 구성의 일 실시 형태를 도시하는 개략도이다.
도 7의 (a)와 (b)는 본 발명의 광학 기기의 일 실시 형태를 도시하는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 광학 기기의 다른 실시 형태를 도시하는 개략도이다.
도 9의 (a)와 (b)는 본 발명의 진동 장치를 먼지 제거 장치로 한 경우의 일 실시 형태를 도시하는 개략도이다.
도 10의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 먼지 제거 장치에 있어서의 압전 소자의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 11의 (a)와 (b)는 본 발명의 먼지 제거 장치의 진동 원리를 도시하는 모식도이다.
도 12는 본 발명의 촬상 장치의 일 실시 형태를 도시하는 개략도이다.
도 13은 본 발명의 촬상 장치의 다른 실시 형태를 도시하는 개략도이다.
도 14는 본 발명의 전자 기기의 일 실시 형태를 도시하는 개략도이다.
도 15의 (a) 내지 (c)는 각각 비교예 3, 실시예 1 및 실시예 2의 압전 세라믹의 표면 광학 현미경 사진이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 설명한다.
본 발명은 니오브산나트륨에 티타늄산바륨을 고용시켜서 얻어지는 압전 세라믹(SN-BT)을 베이스로 하여, 퀴리 온도가 높고, 기계적 품질 계수, 압전성이 양호한 비납 압전 세라믹을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 압전 세라믹은, 유전 재료로서의 특성을 이용하여 콘덴서, 메모리, 및 센서 등이 여러가지 용도에 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 압전 세라믹은, 하기 화학식 1에 의해 나타내어지는 페로브스카이트형 금속 산화물, CuO 및 MgO를 함유하는 압전 세라믹이며, 상기 페로브스카이트형 금속 산화물 1 mol에 대하여 CuO의 함유량이 0.1 mol% 이상 1 mol% 이하이고, MgO의 함유량이 0.1 mol% 이상 2 mol% 이하인 것을 특징으로 한다.
<화학식 1>
(NaxBa1 -y)(NbyTi1 -y)O3 (식 중 0.85 ≤ x ≤ 0.92, 0.85 ≤ y ≤ 0.92, 0.95 ≤ x/y ≤ 1.05를 나타낸다.)
본 발명에 있어서, 용어 "페로브스카이트형 금속 산화물"이란, 이와나미 이화학 사전 제5판(이와나미 쇼텐 1998년 2월 20일 발행)에 기재되어 있는 바와 같은, 이상적으로는 입방정 구조인 페로브스카이트형 구조("페로브스카이트 구조"라고도 한다)를 갖는 금속 산화물을 가리킨다. 페로브스카이트 구조를 갖는 금속 산화물은 일반적으로 ABO3의 화학식으로 표현된다. 페로브스카이트형 금속 산화물에 있어서, 원소 A, B는 각각 이온의 형으로 A 사이트, B 사이트라고 불리는 단위 격자의 특정한 위치를 차지한다. 예를 들어, 입방정계의 단위 격자라면, A 원소는 입방체의 정점, B 원소는 체심에 위치하고, O 원소는 산소의 음이온으로서 입방체의 면심 위치를 차지한다. A 사이트 원소는 12배위이며, B 사이트 원소는 6배위이다.
상기 화학식 1에 의해 나타내어지는 금속 산화물은, A 사이트에 위치하는 금속 원소가 Na와 Ba이며, B 사이트에 위치하는 금속 원소가 Ti와 Nb인 것을 의미한다. 단, 일부의 Na와 Ba가 B 사이트에 위치해도 된다. 마찬가지로, 일부의 Ti와 Nb가 A 사이트에 위치해도 된다.
상기 화학식 1에 있어서의, B 사이트의 원소와 O 원소의 몰비는 모두 1:3인데, 원소량의 비가 1:3으로부터 약간 어긋난 경우(예를 들어, 1.00:2.94 내지 1.00:3.06)에도, 상기 금속 산화물이 페로브스카이트 구조를 주상으로 하고 있으면, 본 발명의 범위에 포함된다. 상기 금속 산화물이 페로브스카이트 구조인 것은, 예를 들어, X선 회절이나 전자선 회절에 의한 구조 해석으로부터 판단할 수 있다.
본 명세서 중에 있어서 용어 "세라믹"이란, 기본 성분이 금속 산화물이며, 열처리에 의해 구워서 굳혀진 결정 입자의 응집체("소결체"라고도 한다), 소위 다결정체를 나타낸다. 용어 "세라믹"은 소결 후에 가공된 것도 포함된다.
상기 화학식 1은 y mol의 Nax / yNbO3와 1-y mol의 BaTiO3을 포함하는 페로브스카이트형 금속 산화물의 조성을 나타내고 있다. 상기 화학식 1의 페로브스카이트형 금속 산화물은, 니오브산나트륨에 티타늄산바륨을 고용시켜서 얻어진 NaNbO3과 BaTiO3의 고용체를 나타낸다. 고용체의 Na와 Nb의 몰비(Na/Nb)는 사용하는 원료 분말의 조성이나 원료 분말의 칭량에 따라서는, 1보다도 커지는 경우가 있다. 한편, 하소 또는 소결의 공정 중에 Na가 휘발할 경우, Na/Nb 비가 1보다도 작아지는 경우가 있다. 상기 화학식 1에서는, 본 발명의 압전 세라믹이 압전 세라믹에서의 Nb 함유량에 대하여 Na 함유량이 과잉이거나 결손되거나 하는 경우도 있는 것을 근거로 하여, Nb의 첨자 "y"와 구별하여, Na의 첨자를 "x"로 표기하였다.
화학식 1의 x의 범위는 0.85 ≤ x ≤ 0.92이다. Na 함유량 x가 0.85보다도 작아지면 압전 세라믹의 퀴리 온도가 120℃보다도 낮아진다. 한편, Na 함유량 x가 0.92보다도 커지면 압전 세라믹의 압전성이 저하된다. 바람직한 x의 범위는 0.85 ≤ x ≤ 0.90이다.
화학식 1의 y의 범위는 0.85 ≤ y ≤ 0.92이다. Nb 함유량 y가 0.85보다도 작아지면 압전 세라믹의 퀴리 온도가 120℃보다도 낮아진다. 한편, Nb 함유량 y가 0.92보다도 커지면 압전 세라믹의 압전성이 저하된다. 바람직한 y는 0.85 ≤ y ≤ 0.90이다.
화학식 1의 Nb 함유량 y에 대한 Na 함유량 x의 비인 x/y의 범위는 0.95 ≤ x/y ≤ 1.05이다. Na 함유량이 Nb 함유량에 대하여 5%보다도 많이 결손된 조성에서는 Ba4Nb2O9, Ba6Ti7Nb9O42, Ba3Nb4Ti4O21, Ba3Nb3 . 2Ti5O21 등과 유사한 X선 회절 패턴을 갖는 상(이하 "불순물 상"이라 한다)이 압전 세라믹에서 발생하여 압전 세라믹의 전기기계 결합 계수가 저하된다. Na 함유량이 Nb 함유량에 대하여 5%보다도 많이 과잉인 조성에서는 압전 세라믹의 기계적 품질 계수가 저하되거나, 절연성이 저하되거나 한다. Nb 함유량 y에 대한 Na 함유량 x의 비 x/y가 0.95 ≤ x/y ≤ 1.05의 범위에 있으면, 압전 세라믹에서 불순물 상의 발생을 억제할 수 있어, 절연성이 높은 양호한 압전성이 얻어진다.
본 발명의 압전 세라믹은, 상기 화학식 1에 의해 나타내어지는 페로브스카이트형 금속 산화물 1 mol에 대하여 CuO를 0.1 mol% 이상 1.00 mol% 이하 함유하고 있다. 압전 세라믹에 CuO가 포함되어 있으면, 압전 세라믹의 압전성을 향상시키는 효과와 압전 세라믹의 소결 온도를 저하시키는 효과가 얻어진다. 일 실시 형태에 따른 압전 세라믹에서, 바람직한 CuO의 함유량은 상기 화학식 1에 의해 나타내어지는 페로브스카이트형 금속 산화물의 함량의 0.1 mol% 이상 0.5 mol% 이하이다. CuO 함유량이 상기 범위의 값이면 CuO를 포함하지 않는 압전 세라믹의 조성에 대하여 10% 이상의 압전 상수의 향상 효과가 얻어진다. CuO 첨가에 의한 압전 세라믹의 압전 상수의 증가는, 압전 세라믹의 소결 온도가 저하될수록 현저하게 나타난다.
본 발명의 압전 세라믹은, 상기 화학식 1에 의해 나타내어지는 페로브스카이트형 금속 산화물 1 mol에 대하여 MgO를 0.1 mol% 이상 2.00 mol% 이하 함유하고 있다. MgO가 페로브스카이트형 금속 산화물 1 mol에 대하여 2.00 mol%보다도 많이 포함되면 압전 세라믹의 압전성이 저하된다. 한편, MgO 함유량이 페로브스카이트형 금속 산화물의 함유량의 0.1 mol%보다도 적으면 압전 세라믹의 기계적 품질 계수를 증가시키는 효과를 얻지 못한다.
Cu 및 Mg는 페로브스카이트 구조의 A 사이트(12배위), B 사이트(6배위) 또는 그 양쪽 모두에 존재할 수 있다. 또한, Cu 및 Mg는 세라믹의 입계에 존재할 수 있다.
Cu 또는 CuO는 융점이 낮기 때문에, 액상 소결을 촉진시킨다. 그 결과, Cu 또는 CuO가 입계로 편석하는 경우가 있다. 액상 소결이 촉진되면, 소결체 중의 포어가 감소하고, 소결체의 밀도가 높아진다. 포어가 억제된 결과, 압전 세라믹의 기계적 품질 계수가 증가하거나, 영률이 증가하거나 한다.
또한, Cu 및 Mg는 B 사이트를 치환하면, 압전 세라믹의 분극 후의 압전 세라믹 내에 내부 전계를 발생시킨다. 내부 전계가 존재하면, 외부 전계에 의한 도메인 월의 진동이 억제되기 때문에 압전 세라믹의 기계적 품질 계수가 증가한다. 내부 전계는 분극-전계의 히스테리시스 곡선을 측정함으로써 평가할 수 있다. 히스테리시스 곡선의 측정으로부터, 자발 분극이 부로부터 정으로 반전하는 경우의 항전계(+Ec)와, 정으로부터 부로 반전하는 경우의 항전계(-Ec)를 알 수 있다. +Ec와 -Ec의 크기는, 내부 전계가 존재하지 않는 경우에는 동등해진다. 내부 전계가 존재하는 경우, 히스테리시스 곡선의 중심이 x축(전계축) 방향으로 시프트한다. 내부 전계의 크기는 +Ec와 -Ec의 평균값이다. 히스테리시스 곡선의 측정에는 시판되고 있는 강유전체 평가 장치를 사용할 수 있다. 통상, 히스테리시스 곡선의 측정 시에는, 시료에 정부의 삼각파, 또는 사인파의 교류 전계가 인가된다. 또한, 시료에의 정부의 최대 전계 인가 시의 분극량의 평균값이 y축의 0으로 되도록, 히스테리시스 곡선은 소프트웨어로 센터링되어 표시된다. 시료 내에서의 Cu 및 Mg의 분포나, 결정 중의 Cu 및 Mg의 점유 사이트는, 전자 현미경, 에너지 분산형 X선 분광, X선 회절, 라만 산란, 투과형 전자 현미경으로도 평가할 수 있다.
본 발명의 압전 세라믹이 디바이스 제작 공정에서의 가열이나 디바이스 구동에 있어서의 발열에 의해 탈분극하는 것을 방지하기 위해서는, 본 발명의 압전 세라믹 퀴리 온도가 120℃ 이상, 바람직하게는 125℃ 이상, 보다 바람직하게는 130℃ 이상인 압전 세라믹의 조성을 선택하는 것이 바람직하다. 본 발명의 압전 세라믹의 퀴리 온도는, 조성 파라미터 x, y, Cu 및 Mg의 함유량, 및 압전 재료의 마이크로 스케일에서의 조성 균일성에 의해 제어 가능하다.
본 명세서에 있어서, 용어 "퀴리 온도"란, 퀴리 바이스 법칙으로 어림잡아지는 퀴리 온도 외에, 강유전상과 상유전상(입방정)의 상전이 온도 근방에서 유전 상수가 극대가 되는 온도도 퀴리 온도로서 취급한다.
본 발명의 압전 세라믹의 제조를 쉽게 하거나, 본 발명의 압전 세라믹의 물성을 조정하거나 하는 목적에서, Ba의 일부를 2가의 금속 원소, 예를 들어 Sr이나 Ca으로 치환해도 상관없다. 마찬가지로, Nb의 일부를 5가의 금속 원소, 예를 들어 Ta나 V으로 20 mol% 이하의 범위에서 치환해도 상관없다. 또한 마찬가지로 Ti의 일부를 Zr이나 Sn으로 20 mol% 이하의 범위에서 치환하거나, Na의 일부를 Li으로 15 mol% 이하의 범위에서 치환해도 상관없다. 또한 마찬가지로 화학식 1에 의해 나타내어지는 페로브스카이트형 금속 산화물 1 mol에 대하여 Mn, Ni 및 Zn으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 5 mol% 이하 첨가해도 상관없다. 또한 마찬가지로 화학식 1에 의해 나타내어지는 페로브스카이트형 금속 산화물 1 mol에 대하여 La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm 및 Yb로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 5 mol% 이하 첨가해도 상관없다. 또한 마찬가지로 상기 압전 세라믹 100중량부에 대하여 Si 및 B로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 소결 부성분을 금속 환산으로 0.001중량부 이상 4.000중량부 이하 첨가해도 상관없다.
본 발명에 따른 압전 세라믹의 제조 방법은, 적어도 Na, Nb, Ba, Ti, Cu 및 Mg를 포함하는 원료 분말을 소결하는 공정을 포함하고, 상기 원료 분말에 포함되는 Na와 Nb의 몰비가 0.95 ≤ Na/Nb ≤ 1.10인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 압전 세라믹을 제조할 때, 성형체를 제작할 필요가 있다. 상기 성형체란 소결 전의 원료 분말을 성형한 고형물이다. 원료 분말은 순도가 높은 것 쪽이 바람직하다. 원료 분말로서는, 압전 세라믹을 구성하는 금속 산화물, 금속염의 분말이나 액체를 원료로서 사용할 수 있다. 또한, 원료 분말에 티타늄산바륨 분말이나 니오브산나트륨 분말과 같은 페로브스카이트형 금속 산화물 분말을 사용해도 된다. Cu 성분으로서는, 산화구리(I), 산화구리(II), 탄산구리, 아세트산구리(II), 옥살산구리와 같은 각종 구리 화합물의 분말을 사용할 수 있다. Mg 성분으로서는, 산화마그네슘 등의 마그네슘 화합물의 분말을 사용할 수 있다.
원료 분말의 성형 방법으로서는, 1축 가압 가공, 냉간 정수압 가공, 온간 정수압 가공, 주입 성형과 압출 성형을 들 수 있다. 성형체를 제작할 때에는, 조립 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 조립 분말을 사용한 성형체를 소결하면, 소결체의 결정립 크기 분포가 균일해지기 쉽다는 이점이 있다.
압전 세라믹의 원료 분말을 조립하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 조립 분말의 입경을 보다 균일하게 할 수 있다는 관점에 있어서, 가장 바람직한 조립 방법은 스프레이 드라이법이다.
원료 분말을 조립할 때에 사용 가능한 바인더의 예로서는, 폴리비닐알코올(PVA), 폴리비닐부티랄(PVB), 아크릴계 수지를 들 수 있다. 첨가하는 바인더의 양은, 상기 압전 세라믹의 원료 분말 100중량부에 대하여 1중량부 내지 10중량부가 바람직하고, 성형체의 밀도가 높아진다는 관점에서 2중량부 내지 5중량부가 보다 바람직하다.
상기 성형체의 소결 방법은 특별히 한정되지 않지만, 소결 방법의 예로서는, 전기로에 의한 소결, 가스로에 의한 소결, 통전 가열법, 마이크로파 소결법, 밀리미터파 소결법, 열간 등방압 프레스(HIP) 등을 들 수 있다. 전기로 및 가스에 의한 소결은, 연속로이거나 배치로여도 상관없다.
소결 온도에 특별히 제한은 없지만, 본 발명의 압전 세라믹은 SN-BT에 Cu와 Mg를 첨가하는 효과에 의해, 저온 공정에서 충분한 압전성을 얻을 수 있다. 예를 들어, 종래의 SN-BT로 이루어지는 압전 세라믹은, 1280℃ 이상의 소결 온도가 아니면 충분한 밀도 및 압전 성능을 얻어지지 않지만, 본 발명의 압전 세라믹은 1200℃ 이하의 소결 온도에서 충분한 밀도 및 압전 성능을 갖는 압전 세라믹이 된다.
소결 처리에 의해 얻어지는 압전 세라믹의 특성을 재현 좋게 안정시키기 위해서는, 소결 온도를 상기 범위 내에서 일정하게 해서 2시간 이상 48시간 이하의 소결 처리를 행하면 된다. 또한, 2단계 소결법 등의 소결 방법을 사용해도 되지만, 생산성을 고려하면 급격한 온도 변화가 없는 방법이 바람직하다.
본 발명의 압전 세라믹의 결정립의 바람직한 입경 범위는, 평균 원 상당 직경이 0.5 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하이다. 평균 입경 20 ㎛를 초과하는 경우, 절단 가공 및 연마 가공 시에 강도에 떨어질 우려가 있다. 또한 평균 입경이 0.5 ㎛ 미만이면 압전 세라믹의 압전성이 저하된다. 압전 세라믹의 결정립 평균 원 상당 직경이 0.5 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하이면, 이러한 압전 세라믹을 압전 소자에 적합하게 사용할 수 있다. 용어 "평균 원 상당 직경"이란, 복수의 결정립의 원 상당 직경 평균값을 나타낸다. 평균 원 상당 직경은, 압전 세라믹의 표면을 광학 현미경이나 주사형 전자 현미경으로 촬영하여 얻어지는 사진 화상을 화상 처리하여 구할 수 있다. 대상으로 되는 입경에 따라 측정을 위한 최적 배율이 상이하기 때문에, 광학 현미경과 전자 현미경을 구분지어 사용해도 상관없다. 본 발명에서는, 시료의 평균 원 상당 직경이 20 ㎛보다도 큰 경우를 "이상 입성장"이라 정의한다.
본 발명의 압전 세라믹의 제작에 사용하는 원료 분말 중의 Na와 Nb의 몰비(Na/Nb)가 바람직한 범위는 0.95 이상 1.10 이하이다. 원료 분말 중의 Na/Nb 비가 0.95 미만이면 압전 세라믹 중의 Na/Nb 비가 0.95 미만이 되며, 이에 의해 불순물 상이 발생하여 압전 세라믹의 전기기계 결합 계수가 저하된다. 원료 분말 중의 Na/Nb 비가 1.10을 초과하면, 압전 세라믹 중의 Na/Nb 비가 1.05를 초과하는 경우가 있으며, 이에 의해 Na/Nb 비가 1.05 이하의 시료와 비교하여, 압전 세라믹의 기계적 품질 계수가 낮아지거나, 절연성이 저하되거나 한다.
본 발명의 압전 세라믹의 바람직한 소결 온도는 1200℃ 이하이고, 더 바람직한 소결 온도는 1150℃ 이하이다. 상기 소결 온도가 1200℃를 초과하면, 압전 세라믹의 밀도가 저하될 우려가 있다. 압전 세라믹의 밀도는 아르키메데스법에 의해 측정할 수 있다. 압전 세라믹의 측정된 밀도를 압전 세라믹의 이론 밀도로 나누어서 얻어지는 압전 세라믹의 상대 밀도가 이론 밀도의 94% 이상이라면 압전 세라믹에서 충분히 결정화가 진행되어 있다고 판단한다. 상대 밀도가 94%보다도 낮은 시료로는, 상대 밀도가 94% 이상인 시료와 비교하여 전기기계 결합 계수가 저하될 우려가 있다.
또한, 압전 소자의 제조 비용의 관점에서도 소결 온도가 1200℃ 이하인 것이 바람직하다. 내부 전극에 Ag/Pd 페이스트를 사용한 적층 압전 소자를 소결할 때, 1200℃보다도 높은 온도에서 소결을 행하기 위해서는, Pd 비율을 30%보다도 높게 하여 내부 전극의 내열성을 향상시킬 필요가 있다. 고가의 Pd 비율이 증가하면, 압전 소자의 제조 비용이 현저하게 증가해버리기 때문에 바람직하지 않다. 소결 온도가 1200℃ 이하이면, 압전 세라믹의 밀도를 향상시킬 수 있고, 또한, 내열성이 낮은 저렴한 전극을 사용할 수 있기 때문에 바람직하다.
(압전 소자)
이어서, 본 발명의 압전 소자에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 압전 소자의 구성의 일 실시 형태를 도시하는 개략도이다. 본 발명에 따른 압전 소자는, 제1 전극(1), 압전 재료부(2) 및 제2 전극(3)을 포함하는 압전 소자이며, 상기 압전 재료부(2)가 본 발명의 압전 세라믹을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 압전 세라믹은, 제1 전극과 제2 전극을 포함하는 압전 소자에 형성될 때 압전 세라믹의 압전성이 평가될 수 있다. 상기 제1 전극 및 제2 전극은, 두께 약 5 nm 내지 약 10 ㎛의 도전층으로 이루어진다. 도전층에 대한 재료는 특별히 한정되지 않고 압전 소자에 통상 사용되고 있는 것이면 된다. 예를 들어, Ti, Pt, Ta, Ir, Sr, In, Sn, Au, Al, Fe, Cr, Ni, Pd, Ag, Cu 등의 금속 및 이들의 화합물을 들 수 있다.
상기 제1 전극 및 제2 전극은, 상기 기재된 금속 및 화합물 중에 1종으로 이루어지는 것이어도 되고, 또는 이들의 2종 이상을 적층하여 이루어지는 것이어도 된다. 또한, 제1 전극과 제2 전극이 각각 상이한 재료여도 된다.
상기 제1 전극과 제2 전극의 제조 방법은 한정되지 않고, 금속 페이스트의 베이킹에 의해 형성해도 되고, 스퍼터, 증착법 등에 의해 형성해도 된다. 또한 제1 전극과 제2 전극 모두 원하는 형상으로 패터닝하여 사용해도 된다.
(분극 처리)
상기 압전 소자는 일정 방향으로 자발 분극의 방향이 정렬되어 있는 것이면, 더 바람직하다. 압전 소자에서의 자발 분극의 방향이 일정 방향으로 정렬되어 있음으로써 상기 압전 소자의 압전 상수는 커진다.
상기 압전 소자의 분극 방법은 특별히 한정되지 않는다. 분극 처리는 대기 중에서 행해도 되고, 실리콘 오일 중에서 행해도 된다. 분극 처리할 때의 온도는 60℃ 내지 150℃의 온도가 바람직한데, 압전 소자를 구성하는 압전 세라믹의 조성에 따라 최적의 조건은 다소 상이하다. 분극 처리를 하기 위하여 인가하는 전계는 10kV/cm 내지 30kV/cm가 바람직하다.
(공진-반공진법)
상기 압전 소자의 압전 상수 및 기계적 품질 계수는, 시판되고 있는 임피던스 애널라이저를 사용하여 얻어지는 공진 주파수 및 반공진 주파수의 측정 결과로부터, 전자 정보 기술 산업 협회 규격(JEITA EM-4501)에 기초하여, 계산에 의해 구할 수 있다. 이하, 이 방법을 "공진-반공진법"이라 칭한다.
(적층 압전 소자)
이어서, 본 발명에 따른 일 실시 형태에 따른 적층 압전 소자에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 적층 압전 소자는, 복수의 압전 세라믹 층과, 내부 전극을 포함하는 복수의 전극 층이 교대로 적층된 적층 압전 소자이며, 상기 압전 세라믹 층이 본 발명의 압전 세라믹을 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 2의 (a)와 (b)는 본 발명의 적층 압전 소자의 구성의 일 실시 형태를 도시하는 단면 개략도이다. 본 발명에 따른 적층 압전 소자는, 본 발명의 압전 세라믹을 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 세라믹 층과, 내부 전극을 포함하는 전극 층으로 구성되어 있고, 이들이 교대로 적층된 적층 압전 소자이다. 전극 층은, 내부 전극 이외에 제1 전극이나 제2 전극과 같은 외부 전극을 포함하고 있어도 된다.
도 2의 (a)는 2층의 압전 세라믹 층(54)과 1층의 내부 전극(55)이 교대로 적층되고, 그 적층 구조체를 제1 전극(51)과 제2 전극(53)으로 협지한 본 발명의 적층 압전 소자의 구성을 도시하고 있지만, 도 2의 (b)와 같이 압전 세라믹 층과 내부 전극의 수를 증가시켜도 되고, 그 층수에 한정은 없다. 도 2의 (b)의 적층 압전 소자는, 9층의 압전 세라믹 층(504)과 8층의 내부 전극(505)(505a 및 505b)이 교대로 적층되고, 그 적층 구조체를 제1 전극(501)과 제2 전극(503)으로 협지한 구성이며, 교대로 형성된 내부 전극(505a 및 505b)을 단락하기 위한 외부 전극(506a 및 506b)을 갖는다.
내부 전극(55)의 크기나 형상은 반드시 압전 세라믹 층(54)과 동일할 필요는 없다. 내부 전극(505) 및 외부 전극(506a 및 506b)의 크기나 형상은 반드시 압전 세라믹 층(504)과 동일할 필요는 없다. 내부 전극(55 및 505) 및 외부 전극(506a 및 506b)은 각각 본수로 분할되어 있어도 된다.
내부 전극(55 및 505) 및 외부 전극(506a 및 506b), 제1 전극(51 및 501) 및 제2 전극(53 및 503)은, 두께 약 5 nm 내지 약 2000 nm의 도전층으로 이루어진다. 그 재료는 특별히 한정되지 않고 압전 소자에 통상 사용되고 있는 것이면 된다. 예를 들어, Ti, Pt, Ta, Ir, Sr, In, Sn, Au, Al, Fe, Cr, Ni, Pd, Ag, Cu 등의 금속 및 이들의 화합물을 들 수 있다. 내부 전극(55 및 505) 및 외부 전극(506a 및 506b)은, 상기 기재된 금속 및 화합물 중에 1종으로 이루어지는 것이어도 되고, 2종 이상의 혼합물 또는 합금이어도 되고, 또는 이들의 2종 이상을 적층하여 이루어지는 것이어도 된다. 또한 복수의 전극이 각각 상이한 재료여도 된다.
내부 전극(55 및 505)은 Ag와 Pd를 포함하고, 상기 Ag의 함유 중량 M1과 상기 Pd의 함유 중량 M2의 중량비 M1/M2가 1.5 ≤ M1/M2 ≤ 9.0인 것이 바람직하다. 상기 중량비 M1/M2가 1.5 미만이면 내부 전극의 내열성은 높지만 Pd 성분의 증가에 의해 전극 비용이 증대하기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 상기 중량비 M1/M2이 9.0보다도 커지면, 내부 전극 내열 온도 부족에 의해, 적층 압전 소자 내에서 내부 전극이 층 내에서 섬 형상으로 불균일해지므로 바람직하지 않다. 내열성과 비용의 관점에서, M1/M2 비는 보다 바람직하게는 2.0 ≤ M1/M2 ≤ 5.0이다.
전극 재료가 저렴하다고 하는 관점에 있어서, 내부 전극(55 및 505)은 Ni 및 Cu 중 적어도 1종을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 본 발명의 적층 압전 소자는 환원 분위기에서 소결하는 것이 바람직하다.
도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 내부 전극(505)을 포함하는 복수의 전극은, 구동 전압의 위상을 정렬시킬 목적에서 서로 단락시켜도 된다. 예를 들어, 내부 전극(505a)과 제1 전극(501)을 외부 전극(506a)으로 단락시켜도 되고, 내부 전극(505b)과 제2 전극(503)을 외부 전극(506b)으로 단락시켜도 된다. 내부 전극(505a 및 505b)은 교대로 배치되어 있어도 된다. 또한 전극끼리의 단락 방법은 한정되지 않는다. 적층 압전 소자의 측면에 단락을 위한 전극이나 배선을 설치해도 되고, 압전 재료층(504)을 관통하는 스루홀을 설치하고, 그 내측에 도전 재료를 설치하여 전극끼리를 단락시켜도 된다.
(적층 압전 소자의 제조 방법)
본 발명에 따른 적층 압전 소자의 제조 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 이하에 그 제작 방법을 예시하며, 이는 하기 공정을 포함한다:
공정 (A): Na, Nb, Ba, Ti, Cu 및 Mg를 함유하는 금속 화합물로 이루어지는 원료 분말을 분산시켜서 슬러리를 얻는 공정;
공정 (B): 상기 슬러리를 기재 상에 설치하여 성형체를 얻는 공정;
공정 (C): 상기 성형체에 전극을 형성하는 공정; 및
공정 (D): 상기 전극이 형성된 성형체를 소결하여, 적층 압전 소자를 얻는 공정.
본 명세서에 있어서의 용어 "분말"이란, 고형 입자의 집합체를 의도하고 있다. "분말"은 Na, Nb, Ba, Ti, Cu 및 Mg를 동시에 포함한 입자의 집합체여도 되고, 임의의 원소를 포함한 복수 종류의 입자 집합체여도 된다.
상기 공정 (A)에 있어서의 금속 화합물 분말로서는, Na 화합물, Nb 화합물, Ba 화합물, Ti 화합물, Cu 화합물 및 Mg 화합물을 들 수 있다. 사용 가능한 Na 화합물로서는, 탄산나트륨, 니오브산나트륨 등을 들 수 있다. 사용 가능한 Nb 화합물로서는, 산화니오븀, 니오브산나트륨 등을 들 수 있다. 사용 가능한 Ba 화합물로서는, 산화바륨, 탄산바륨, 옥살산바륨, 아세트산바륨, 질산바륨, 티타늄산바륨 등을 들 수 있다. 사용 가능한 Ti 화합물로서는, 산화티타늄, 티타늄산바륨 등을 들 수 있다. 사용 가능한 Cu 화합물로서는, 산화구리, 황산구리, 아세트산구리 등을 들 수 있다. 사용 가능한 Mg 화합물로서는, 산화마그네슘 등을 들 수 있다.
상기 원료 분말 중의 Na와 Nb의 몰비(Na/Nb)의 바람직한 범위는 0.95 이상 1.10 이하이다. 원료 분말 중의 Na/Nb 비가 0.95 미만이면 압전 세라믹 중의 Na/Nb 비가 0.95 미만이 되며, 이에 의해 불순물 상이 발생하여 전기기계 결합 계수가 저하된다. 원료 분말 중의 Na/Nb 비가 1.10을 초과하면, 압전 세라믹 중의 Na/Nb 비가 1.05를 초과하는 경우가 있다. 압전 세라믹에서의 Na/Nb 비가 1.05를 초과하면, Na/Nb 비가 1.05 이하의 시료와 비교하여, 압전 세라믹의 기계적 품질 계수가 낮아지거나, 절연성이 저하되거나 한다.
상기 공정 (A)에 있어서의 슬러리의 제작 방법을 예시한다. 상기 금속 화합물 분말의 1.6 내지 1.7배의 중량의 용매를 첨가하고, 혼합한다. 용매로는, 예를 들어, 톨루엔, 에탄올, 또는, 톨루엔과 에탄올의 혼합 용매, 아세트산n-부틸, 물을 사용할 수 있다. 분말 및 용매를 볼 밀로 24시간 혼합한 후에 바인더와 가소제를 생성된 혼합물에 첨가한다. 바인더로서는 폴리비닐알코올(PVA), 폴리비닐부티랄(PVB), 아크릴계 수지를 들 수 있다. 바인더에 PVB를 사용하는 경우, 용매와 PVB의 중량비는 예를 들어 88:12로 되도록 칭량한다. 가소제로서는 디옥틸세바케이트, 디옥틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트를 들 수 있다. 가소제에 디부틸프탈레이트를 사용하는 경우, 바인더와 등 중량을 칭량한다. 그리고, 다시 볼 밀을 밤새 행한다. 슬러리의 점도가, 300 내지 500mPa·s가 되도록 용매나 바인더의 양을 조정한다.
상기 공정 (B)에 있어서의 성형체란, 상기 금속 화합물 분말, 바인더와 가소제의 시트 형상의 혼합물이다. 상기 공정 (B)에 있어서의 성형체를 얻는 방법으로서는, 예를 들어, 시트 성형이 있으며, 시트 성형에는, 예를 들어, 닥터 블레이드법을 사용할 수 있다. 닥터 블레이드법이란, 닥터 블레이드를 사용하여, 상기 슬러리를 상기 기재 상에 도포하고, 건조시킴으로써, 시트 형상의 성형체를 형성하는 방법이다. 기재로서는, 예를 들어, PET 필름을 사용할 수 있다. PET 필름의 슬러리를 설치하는 면에는 예를 들어 불소 코팅하면 성형체를 박리하는 것이 용이해지므로 바람직하다. 건조는 자연 건조여도 되고, 열풍 건조여도 된다. 상기 성형체의 두께는 특히 제한되지 않고, 적층 압전 소자의 두께에 맞춰서 조정할 수 있다. 성형체의 두께는 예를 들어 슬러리의 점도를 높게 하면 두껍게 할 수 있다.
상기 공정 (C)에 있어서의 전극 즉 내부 전극(505) 및 외부 전극(506a 및 506b)의 제조 방법은 한정되지 않고, 금속 페이스트의 베이킹에 의해 형성해도 되고, 스퍼터링법, 증착법, 인쇄법 등에 의해 형성해도 된다. 구동 전압을 작게 할 목적으로, 압전 세라믹 층(504)의 층 두께 및 피치 간격을 작게 하는 경우가 있다. 그 때에는 압전 세라믹 층(504)의 전구체와 내부 전극(505a 및 505b)을 포함하는 적층체를 형성한 후에, 상기 적층체를 동시에 소결하는 공정이 선택된다. 공정이 선택된 경우에는, 압전 세라믹 층(504)의 소결에 필요한 온도에 의해 형상 변화나 도전성 열화를 일으키지 않는 내부 전극의 소재가 요구된다. Ag, Pd, Au, Cu, Ni와 같은 Pt와 비교하여 저융점 또한 저렴한 금속 또는 그의 합금을 내부 전극(505a 및 505b) 및 외부 전극(506a 및 506b)에 사용할 수 있다. 단, 외부 전극(506a 및 506b)은, 상기 적층체의 소결 후에 형성해도 되고, 그 경우에는 외부 전극(506a 및 506b)을 형성하는데 Ag, Pd, Cu, Ni 외에, Al이나 탄소계 전극 재료를 사용할 수 있다.
상기 전극의 형성 방법으로서는 스크린 인쇄법이 바람직하다. 스크린 인쇄법이란 기재 상에 설치된 성형체 상에 스크린판을 설치한 뒤에, 주걱을 사용하여, 금속 페이스트를 도포하는 방법이다. 상기 스크린판에는 적어도 일부에 스크린 메쉬가 형성되어 있으며, 상기 스크린 메쉬가 형성되어 있는 부분의 금속 페이스트가 성형체 상에 도포된다. 상기 스크린판 중의 스크린 메쉬는, 패턴이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 금속 페이스트를 사용하여 상기 패턴을 상기 성형체에 전사함으로써 상기 성형체 상에 전극을 패터닝할 수 있다.
상기 공정 (C)에 있어서의 전극을 형성 후, 상기 기재로부터 성형체를 박리한 후에, 상기 성형체를 1매 또는 복수매 적층 압착한다. 압착 방법으로서는, 1축 가압 가공, 냉간 정수압 가공과 온간 정수압 가공을 들 수 있다. 온간 정수압 가공은 적층체에 등방적으로 균일하게 압력을 가할 수 있으므로, 바람직하다. 압착 중에 바인더의 유리 전이점 온도 근방까지 가열하면 보다 양호하게 압착할 수 있으므로 바람직하다. 상기 성형체는 원하는 두께가 될 때까지 복수매 겹쳐 쌓아서 압착할 수 있다. 예를 들어, 상기 성형체를 10 내지 100층 적층한 후에, 50 내지 80℃에서 10 내지 60MPa의 압력을 적층 방향으로 10초 내지 10분에 걸쳐 열 압착함으로써, 상기 성형체를 적층할 수 있다. 또한, 전극에 얼라인먼트 마크를 붙임으로써, 복수매의 성형체를 얼라인먼트하여 고정밀도로 적층할 수 있다. 물론, 위치 결정용의 스루홀을 성형체에 형성함으로써도 고정밀도로 성형체를 적층할 수 있다.
상기 공정 (D)에 있어서의 성형체의 소결 온도는 특별히 한정되지 않지만, 각 화합물이 반응하여, 성형체가 충분히 결정 성장하는 온도인 것이 바람직하다. 바람직한 소결 온도로서는, 압전 세라믹의 입경을 1 ㎛ 내지 20 ㎛의 범위로 한다는 관점에서 1200℃ 이하이다. 상기 온도 범위에 있어서 소결한 적층 압전 소자는 양호한 압전 성능을 나타낸다. 상기 공정 (C)에 있어서 전극에 Ni를 주성분으로 한 재료를 사용했을 때는, 공정 (D)를 분위기 소결이 가능한 로에서 행하는 것이 바람직하다. 대기 분위기 중에서 바인더를 200℃ 내지 600℃의 온도로 연소 제거한 후에, 환원성 분위기로 바꾸어서 1550℃ 이하, 바람직하게는 1200℃ 이하의 온도로 소결한다. 여기서 용어 "환원성 분위기"란, 주로 수소(H2)와 질소(N2)의 혼합 기체로 이루어지는 분위기를 말한다. 수소와 질소의 체적 비율은, H2:N2 = 1:99 내지 10:90의 범위가 바람직하다. 또한, 상기 혼합 기체에는 산소가 포함되어 있어도 된다. 그 산소 농도는, 10-12 Pa 이상 10-4 Pa 이하이고, 보다 바람직하게는 10-8 Pa 이상 10-5 Pa 이하이다. 산소 농도는 지르코니아의 산소 농도계로 측정 가능하다. Ni 전극을 사용함으로써, 본 발명의 적층 압전 소자는 저렴하게 제조하는 것이 가능하게 된다. 환원성 분위기에서 소결한 후에, 600℃까지 강온하고, 분위기를 대기 분위기(산화성 분위기)로 바꿔 놓고, 성형체에 산화 처리를 행하는 것이 바람직하다. 소결로로부터 취출한 후에, 내부 전극의 단부가 노출되는 소체의 측면에 도전성 페이스트를 도포하여 건조시켜서, 외부 전극을 형성한다.
(액체 토출 헤드)
이어서, 본 발명의 액체 토출 헤드에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 액체 토출 헤드는, 상기 압전 소자 또는 상기 적층 압전 소자를 배치한 진동부를 구비한 액실과, 상기 액실과 연통하는 토출구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 3의 (a)와 (b)는, 본 발명의 액체 토출 헤드의 구성의 일 실시 형태를 도시하는 개략도이다. 도 3의 (a)와 (b)에 도시한 바와 같이, 본 발명의 액체 토출 헤드는, 본 발명의 압전 소자(101)를 갖는 액체 토출 헤드이다. 압전 소자(101)는 제1 전극(1011), 압전 재료(1012), 제2 전극(1013)을 포함하는 압전 소자이다. 압전 재료(1012)는 도 3의 (b)와 같이, 필요에 따라 패터닝되어 있다.
도 3의 (b)는 액체 토출 헤드의 모식도이며, 액체 토출 헤드는, 토출구(105), 개별 액실(102), 개별 액실(102)과 토출구(105)를 연결하는 연통 구멍(106), 액실 격벽(104), 공통 액실(107), 진동판(103), 압전 소자(101)를 갖는다. 도 3의 (b)에 있어서 압전 소자(101)는 직사각 형상이지만, 그 형상은, 타원형, 원형, 평행사변형 등의 직사각형 이외여도 된다. 일반적으로, 압전 세라믹(1012)은 개별 액실(102)의 형상을 따른 형상으로 된다.
본 발명의 액체 토출 헤드에 포함되는 압전 소자(101)의 근방을 도 3의 (a)에서 상세하게 설명한다. 도 3의 (a)는 도 3의 (b)에 나타난 압전 소자의 폭 방향에서의 단면도이다. 도 3의 (a)에서 압전 소자(101)의 단면 형상은 직사각형으로 도시되어 있지만, 사다리꼴이나 역사다리꼴이어도 된다.
도 3의 (a)에서는, 제1 전극(1011)이 하부 전극, 제2 전극(1013)이 상부 전극으로서 사용되고 있다. 그러나, 제1 전극(1011)과, 제2 전극(1013)의 배치는 이에 한정하지 않는다. 예를 들어, 제1 전극(1011)을 하부 전극으로서 사용해도 되고, 상부 전극으로서 사용해도 된다. 동일하게, 제2 전극(1013)을 상부 전극으로서 사용해도 되고, 하부 전극으로서 사용해도 된다. 또한, 진동판(103)과 하부 전극의 사이에 버퍼층(108)이 존재해도 된다. 또한, 상기 기재된 전극에서의 이들 명칭의 차이는 디바이스의 제조 방법에 따른 것이며, 어느 경우에도 본 발명의 효과는 얻어진다.
상기 액체 토출 헤드에 있어서는, 진동판(103)이 압전 세라믹(1012)의 신축에 의해 상하로 변동하고, 개별 액실(102)의 액체에 압력을 가한다. 그 결과, 토출구(105)로부터 액체가 토출된다. 본 발명의 액체 토출 헤드는, 프린터 용도나 전자 기기의 제조에 사용할 수 있다.
진동판(103)의 두께는, 1.0 ㎛ 이상 15 ㎛ 이하이고, 바람직하게는 1.5 ㎛ 이상 8 ㎛ 이하이다. 진동판의 재료는 한정되지 않지만, 바람직하게는 Si이다. 진동판의 Si에 붕소나 인이 도핑되어 있어도 된다. 또한, 진동판 상의 버퍼층, 전극 층이 진동판의 일부가 되어도 된다. 버퍼층(108)의 두께는, 5nm 이상 300nm 이하이고, 바람직하게는 10nm 이상 200nm 이하이다. 토출구(105)의 크기는, 원 상당 직경으로 5 ㎛ 이상 40 ㎛ 이하이다. 토출구(105)의 형상은, 원형이어도 되고, 스타형이나 각형 형상, 삼각 형상이어도 된다.
(액체 토출 장치)
이어서, 본 발명의 액체 토출 장치에 대하여 설명한다. 본 발명의 액체 토출 장치는, 기록 매체의 반송부와 상기 액체 토출 헤드를 구비한 것을 특징으로 한다. 또한, 일 실시 형태에 따른 액체 토출 장치는 피전사체의 지지부와 상기 액체 토출 헤드를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 액체 토출 장치의 일례로서, 도 4 및 도 5에 도시하는 잉크젯 기록 장치를 들 수 있다. 도 4에 도시하는 액체 토출 장치(잉크젯 기록 장치)(881)의 외장(882 내지 885 및 887)을 벗긴 상태를 도 5에 도시한다. 잉크젯 기록 장치(881)는 피전사체로서의 기록지를 장치 본체(896) 내에 자동 급송하는 자동 급송부(897)를 가지며, 또한, 자동 급송부(897)로부터 보내지는 기록지를 소정의 기록 위치에 유도하고, 기록 위치에서 배출구(898)에 유도하는, 피전사체의 지지부인 반송부(899)와, 기록 위치에 반송된 기록지에 기록을 행하는 기록부(891)와, 기록부(891)에 대한 회복 처리를 행하는 회복부(890)를 갖는다. 기록부(891)에는, 본 발명의 액체 토출 헤드를 수납하고, 레일 상에서 왕복 이송되는 캐리지(892)가 구비된다.
이러한 잉크젯 기록 장치에 있어서, 컴퓨터로부터 송출되는 전기 신호에 의해 캐리지(892)가 레일 상에서 이송되고, 압전 세라믹을 협지하는 전극에 구동 전압이 인가되면 압전 세라믹이 변위한다. 이 압전 재료의 변위에 의해, 도 3의 (b)에 도시하는 압전 재료와 개별 액실(102) 사이에 존재하는 진동판(103)을 통하여 개별 액실(102)을 가압하고, 잉크를 토출구(105)로부터 토출시켜서, 인자를 행한다.
본 발명의 액체 토출 장치에 있어서는, 균일하게 고속도로 액체를 토출시킬 수 있고, 장치의 소형화를 도모할 수 있다.
상기 예는, 프린터로서 예시했지만, 본 발명의 액체 토출 장치는, 팩시밀리나 복합기, 복사기 등의 잉크젯 기록 장치 외에, 산업용 액체 토출 장치로서 사용할 수 있다.
추가로 유저는 용도에 따라서 일 실시 형태에 따른 액체 토출 장치에서 원하는 피전사체를 선택할 수 있다. 또한 일 실시 형태에 따른 액체 토출 장치에서 지지부로서의 스테이지에 적재된 피전사체에 대하여 액체 토출 헤드가 상대적으로 이동하는 구성을 취해도 된다.
(초음파 모터)
이어서, 본 발명의 초음파 모터에 대하여 설명한다. 본 발명에 따른 초음파 모터는, 상기 압전 소자 또는 상기 적층 압전 소자를 배치한 진동체와, 상기 진동체와 접촉하는 이동체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 6의 (a)와 (b)는, 본 발명의 초음파 모터의 구성의 일 실시 형태를 도시하는 개략도이다. 본 발명의 압전 소자가 단판으로 이루어지는 초음파 모터를, 도 6의 (a)에 도시하었다. 초음파 모터는, 진동자(201), 진동자(201)의 슬라이딩면에 도시하지 않은 가압 스프링에 의한 가압력으로 접촉하고 있는 로터(202), 로터(202)와 일체적으로 설치된 출력축(203)을 갖는다. 상기 진동자(201)는 금속의 탄성체 링(2011), 본 발명의 압전 소자(2012), 압전 소자(2012)를 탄성체 링(2011)에 접착하는 유기계 접착제(2013)(에폭시계, 시아노아크릴레이트계 등)로 구성된다. 본 발명의 압전 소자(2012)는 도시하지 않은 제1 전극과 제2 전극에 의해 끼워진 압전 세라믹으로 구성된다.
본 발명의 압전 소자에 위상이 π/2의 홀수배 상이한 2상의 교번 전압을 인가하면, 진동자(201)에 굴곡 진행파가 발생하고, 진동자(201)의 슬라이딩면 상의 각 점은 타원 운동을 한다. 이 진동자(201)의 슬라이딩면에 로터(202)가 압접되어 있으면, 로터(202)는 진동자(201)로부터 마찰력을 받고, 굴곡 진행파와는 역의 방향으로 회전한다. 도시하지 않은 피구동체는, 출력축(203)과 접합되어 있어, 로터(202)의 회전력으로 구동된다.
압전 세라믹에 전압을 인가하면, 압전 가로 효과에 의해 압전 세라믹은 신축된다. 금속 등의 탄성체가 압전 소자에 접합되어 있을 경우, 탄성체는 압전 세라믹의 신축에 의해 구부러진다. 여기서 설명된 종류의 초음파 모터는, 이 원리를 이용한 것이다.
이어서, 적층 구조를 가진 압전 소자를 포함하는 초음파 모터를 도 6의 (b)에 예시한다. 진동자(204)는 통 형상의 금속 탄성체(2041), 및 금속 탄성체(2041)의 상부와 하부 사이에 끼워진 적층 압전 소자(2042)로 이루어진다. 적층 압전 소자(2042)는 도시하지 않은 복수의 적층된 압전 세라믹에 의해 구성되는 소자이며, 적층 외면에 제1 전극과 제2 전극, 적층 내면에 내부 전극을 갖는다. 금속 탄성체(2041) 단부는 볼트에 의해 체결되어, 금속 탄성체(2041)의 상부 및 하부 사이에 적층 압전 소자(2042)를 협지 고정하여, 진동자(204)가 된다.
적층 압전 소자(2042)에 위상이 상이한 교번 전압을 인가함으로써, 진동자(204)는 서로 직교하는 2개의 진동을 여기한다. 이 2개의 진동은 합성되어, 진동자(204)의 선단부를 구동하기 위한 원 진동을 형성한다. 또한, 진동자(204)의 상부에는 잘록한 주위 홈이 형성되어, 구동을 위한 진동 변위를 크게 하고 있다.
로터(205)는 가압용의 스프링(206)에 의해 진동자(204)와 가압하여 접촉하고, 로터(205)는 구동을 위한 마찰력을 얻는다. 로터(205)는 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.
(광학 기기)
이어서, 본 발명의 광학 기기에 대하여 설명한다. 본 발명의 광학 기기는, 구동부에 상기 초음파 모터를 구비한 것을 특징으로 한다.
도 7의 (a)와 (b)는, 본 발명의 광학 기기의 바람직한 실시 형태의 일례인 일안 반사식 카메라의 교환 렌즈 경통의 주요 단면도이다. 또한, 도 8은 본 발명의 광학 기기의 바람직한 실시 형태의 일례인 일안 반사식 카메라의 교환 렌즈 경통의 분해 사시도이다. 카메라와의 착탈 마운트(711)에는, 고정통(712)과, 직진 안내통(713), 전군경통(714)이 고정되어 있다. 이들은 교환 렌즈 경통의 고정 부재이다.
직진 안내통(713)에는, 포커스 렌즈(702)용의 광축 방향의 직진 안내 홈(713a)이 형성되어 있다. 포커스 렌즈(702)를 보유 지지한 후 군경통(716)에는, 직경 방향 외측으로 돌출된 캠 롤러(717a 및 717b)가 축 비스(718)에 의해 고정되어 있고, 이 캠 롤러(717a)가 이 직진 안내 홈(713a)에 끼워져 있다.
직진 안내통(713)의 내주에는, 캠 링(715)이 회동 가능하게 끼워져 있다. 직진 안내통(713)과 캠 링(715)은, 캠 링(715)에 고정된 롤러(719)가 직진 안내통(713)의 주위 홈(713b)에 끼워짐으로써, 광축 방향으로의 상대 이동이 규제되어 있다. 이 캠 링(715)에는, 포커스 렌즈(702)용의 캠 홈(715a)이 형성되어 있고, 캠 홈(715a)에는, 전술한 캠 롤러(717b)가 동시에 끼워져 있다.
고정통(712)의 외주측에는 볼 레이스(727)에 의해 고정통(712)에 대하여 정위치 회전 가능하게 보유 지지된 회전 전달 링(720)이 배치되어 있다. 회전 전달 링(720)에는, 회전 전달 링(720)부터 방사상으로 연장된 축(720f)에 휠(722)가 회전 자유롭게 보유 지지되어 있어, 이 휠(722)의 대직경부(722a)가 매뉴얼 포커스 링(724)의 마운트측 단부면(724b)과 접촉하고 있다. 또한 휠(722)의 소직경부(722b)는 접합 부재(729)와 접촉하고 있다. 휠(722)는 회전 전달 링(720)의 외주에 등간격으로 6개 배치되어 있고, 각각의 휠이 상기 관계로 구성되어 있다.
매뉴얼 포커스 링(724)의 내경부에는 저마찰 시트(워셔 부재)(733)가 배치되고, 이 저마찰 시트가 고정통(712)의 마운트측 단부면(712a)과 매뉴얼 포커스 링(724)의 전방측 단부면(724a) 사이에 협지되어 있다. 또한, 저마찰 시트(733)의 외경면은 링 형상으로 되어 매뉴얼 포커스 링(724)의 내경(724c)과 직경 감합되어 있고, 또한 매뉴얼 포커스 링(724)의 내경(724c)은 고정통(712)의 외경부(712b)와 직경 감합되어 있다. 저마찰 시트(733)는 매뉴얼 포커스 링(724)이 고정통(712)에 대하여 광축 방향 둘레에 상대 회전하는 구성의 링 회전 기구에 있어서의 마찰을 경감하는 역할을 한다.
또한, 휠(722)의 대직경부(722a)와 매뉴얼 포커스 링(724)의 마운트측 단부면(724b)은, 웨이브 워셔(726)가 초음파 모터(725)를 렌즈 전방으로 가압하는 힘에 의해, 가압력이 부여된 상태에서 접촉하고 있다. 또한 동일하게, 웨이브 워셔(726)가 초음파 모터(725)를 렌즈 전방에 가압하는 힘에 의해, 휠(722)의 소직경부(722b)와 접합 부재(729) 사이도 적당한 가압력이 부여된 상태에서 접촉하고 있다. 웨이브 워셔(726)는 고정통(712)에 대하여 바요넷 결합한 워셔(732)에 의해 마운트 방향으로의 이동이 규제되어 있고, 웨이브 워셔(726)가 발생하는 스프링력(가압력)은 초음파 모터(725), 또한 휠(722)에 전해지고, 매뉴얼 포커스 링(724)이 고정통(712)의 마운트측 단부면(712a)을 압박하는 힘으로도 된다. 즉, 매뉴얼 포커스 링(724)은 저마찰 시트(733)를 개재하여 고정통(712)의 마운트측 단부면(712a)에 가압된 상태에서 내장되어 있다.
따라서, 도시하지 않은 제어부에 의해 초음파 모터(725)가 고정통(712)에 대하여 회전 구동되면, 접합 부재(729)가 휠(722)의 소직경부(722b)와 마찰 접촉하고 있기 때문에, 휠(722)이 축(720f) 중심 주위로 회전한다. 휠(722)이 축(720f) 주위로 회전하면, 결과로서 회전 전달 링(720)이 광축 주위로 회전한다(오토 포커스 동작).
또한, 도시하지 않은 매뉴얼 조작 입력부로부터 매뉴얼 포커스 링(724)에 광축 둘레의 회전력이 부여되면, 매뉴얼 포커스 링(724)의 마운트측 단부면(724b)이 휠(722)의 대직경부(722a)와 가압하여 접촉하고 있기 때문에, 마찰력에 의해 휠(722)이 축(720f) 주위로 회전한다. 휠(722)의 대직경부(722a)가 축(720f) 주위로 회전하면, 회전 전달 링(720)이 광축 주위로 회전한다. 이때 초음파 모터(725)는 로터(725c)와 스테이터(725b)의 마찰 보유 지지력에 의해 회전하지 않게 되어 있다(매뉴얼 포커스 동작).
회전 전달 링(720)에는, 포커스 키(728)가 2개 서로 대향하는 위치에 설치되어 있고, 포커스 키(728)가 캠 링(715)의 선단에 설치된 절결부(715b)와 감합되어 있다. 따라서, 오토 포커스 동작 또는 매뉴얼 포커스 동작이 행하여져서, 회전 전달 링(720)이 광축 주위로 회전시켜지면, 그 회전력이 포커스 키(728)를 통하여 캠 링(715)에 전달된다. 캠 링(715)이 광축 주위로 회전시켜지면, 캠 롤러(717a)와 직진 안내 홈(713a)에 의해 회전 규제된 후 군경통(716)이 캠 롤러(717b)에 의해 캠 링(715)의 캠 홈(715a)을 따라 진퇴한다. 이에 의해, 포커스 렌즈(702)가 구동되어, 포커스 동작이 행하여진다.
여기서 본 발명의 광학 기기로서, 일안 반사식 카메라의 교환 렌즈 경통에 대하여 설명했지만, 콤팩트 카메라, 전자 스틸 카메라 등, 카메라의 종류를 막론하고, 구동부에 초음파 모터를 갖는 광학 기기에 적용할 수 있다.
(진동 장치 및 먼지 제거 장치)
입자, 분말, 액체의 반송, 제거 등에서 이용되는 진동 장치는, 전자 기기 등에서 널리 사용되고 있다. 이하, 본 발명의 진동 장치의 하나의 예로서, 본 발명의 압전 소자를 사용한 먼지 제거 장치에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 진동 장치는, 상기 압전 소자 또는 상기 적층 압전 소자를 진동판에 배치한 진동체를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 먼지 제거 장치는, 상기 압전 소자 또는 상기 적층 압전 소자를 진동판에 배치한 진동체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 9의 (a)와 (b)는 본 발명의 먼지 제거 장치의 일 실시 형태를 도시하는 개략도이다. 먼지 제거 장치(310)는 판 형상의 압전 소자(330)와 진동판(320)으로 구성된다. 압전 소자(330)는 본 발명의 적층 압전 소자여도 된다. 진동판(320)의 재질은 한정되지 않지만, 먼지 제거 장치(310)를 광학 기기에 사용하는 경우에는 투광성 재료나 광 반사성 재료를 진동판(320)으로서 사용할 수 있다.
도 10의 (a) 내지 (c)은 도 9의 (a)와 (b)에 있어서의 압전 소자(330)의 구성을 도시하는 개략도이다. 도 10의 (a)와 (c)는 압전 소자(330)의 표리면의 구성, 도 10의 (b)는 압전 소자(330)의 측면의 구성을 도시하고 있다. 압전 소자(330)는 도 9의 (a) 내지 도 10의 (c)에 도시하는 바와 같이 압전 세라믹(331)과 제1 전극(332)과 제2 전극(333)으로 구성된다. 제1 전극(332)과 제2 전극(333)은 압전 세라믹(331)의 판면에 대향하여 배치되어 있다. 도 9의 (a)와 (b)와 마찬가지로 압전 소자(330)는 본 발명의 적층 압전 소자여도 된다. 그 경우, 압전 세라믹(331)은 압전 재료층과 내부 전극의 교대 구조를 취하고, 내부 전극을 교대로 제1 전극(332) 또는 제2 전극(333)과 단락시킴으로써, 압전 세라믹 층마다 위상이 상이한 구동 파형을 부여할 수 있다. 도 10의 (c)에 있어서 압전 소자(330)의 앞에 나와 있는 제1 전극(332)이 설치된 면을 용어 "제1 전극면(336)"으로 한다. 도 10의 (a)에 있어서 압전 소자(330)의 앞에 나와 있는 제2 전극(333)이 설치된 면을 용어 "제2 전극면(337)"으로 한다.
여기서, 본 발명에 있어서의 용어 "전극면"이란 전극이 설치되어 있는 압전 소자의 면을 가리키고 있고, 예를 들어 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이 제1 전극(332)이 제2 전극면(337)에 돌아 들어가 있어도 된다.
도 9의 (a)와 (b)에 도시하는 바와 같이 압전 소자(330)의 제1 전극면(336)으로 진동판(320)의 판면에 고착된다. 그리고 압전 소자(330)의 구동에 의해 압전 소자(330)와 진동판(320) 사이에 응력이 발생하고, 진동판에 면외 진동을 발생시킨다. 본 발명의 먼지 제거 장치(310)는 이 진동판(320)의 면외 진동에 의해 진동판(320)의 표면에 부착된 먼지 등의 이물을 제거하는 장치이다. 용어 "면외 진동"이란, 진동판을 광축 방향 즉 진동판의 두께 방향으로 변위시키는 탄성 진동을 의미한다.
도 11의 (a)와 (b)는 본 발명의 먼지 제거 장치(310)의 진동 원리를 도시하는 모식도이다. 도 11의 (a)는 좌우 한 쌍의 압전 소자(330)에 동위상의 교번 전압을 인가하고, 진동판(320)에 면외 진동을 발생시킨 상태를 나타내고 있다. 좌우 한 쌍의 압전 소자(330)를 구성하는 압전 세라믹의 분극 방향은 압전 소자(330)의 두께 방향과 동일하고, 먼지 제거 장치(310)는 7차의 진동 모드로 구동하고 있다. 도 11의 (b)는 좌우 한 쌍의 압전 소자(330)에 위상이 180°반대인 역위상의 교번 전압을 인가하고, 진동판(320)에 면외 진동을 발생시킨 상태를 나타내고 있다. 먼지 제거 장치(310)는 6차의 진동 모드로 구동하고 있다. 본 발명의 먼지 제거 장치(310)는 적어도 상이한 2개의 진동 모드를 사용함으로써 진동판의 표면에 부착된 먼지를 효과적으로 제거할 수 있는 장치이다.
(촬상 장치)
이어서, 본 발명의 촬상 장치에 대하여 설명한다. 본 발명의 촬상 장치는, 상기 먼지 제거 장치와 촬상 소자 유닛을 포함하는 촬상 장치로서, 상기 먼지 제거 장치의 진동판을 상기 촬상 소자 유닛의 수광면측에 설치한 것을 특징으로 한다. 도 12 및 도 13은 본 발명의 촬상 장치의 바람직한 실시 형태의 일례인 디지털 일안 반사식 카메라를 도시하는 도면이다.
도 12는, 카메라 본체(601)를 피사체측에서 본 정면측 사시도이며, 촬영 렌즈 유닛을 뗀 상태를 도시한다. 도 13은, 본 발명의 먼지 제거 장치와 촬상 유닛(400)의 주변 구조에 대하여 설명하기 위한 카메라 내부의 개략 구성을 도시하는 분해 사시도이다.
카메라 본체(601) 내에는, 촬영 렌즈를 통과한 촬영 광속이 유도되는 미러 박스(605)가 설치되어 있다. 미러 박스(605) 내에 메인 미러(퀵 리턴 미러)(606)가 배치되어 있으며, 이는 2개의 상태: 촬영 광속을 펜타 다하 미러(도시하지 않음)의 방향으로 유도하기 위하여 촬영 광축에 대하여 45°의 각도로 유지되는 상태와, 촬상 소자(도시하지 않음)의 방향으로 유도하기 위하여 촬영 광속으로부터 퇴피한 위치에 유지되는 상태를 취할 수 있다.
카메라 본체(601)의 골격이 되는 본체 섀시(300)의 피사체측에는, 피사체 측부터 순서대로 미러 박스(605), 셔터 유닛(200)이 배치된다. 또한, 본체 섀시(300)의 촬영자측에는, 촬상 유닛(400)이 배치된다. 촬상 유닛(400)은 촬영 렌즈 유닛이 설치되는 기준이 되는 마운트부(602)의 설치면에 촬상 소자의 촬상면이 소정의 거리를 두고, 또한 평행해지도록 조정되어서 설치된다.
여기서, 본 발명의 촬상 장치로서, 디지털 일안 반사식 카메라에 대하여 설명했지만, 예를 들어 미러 박스(605)를 구비하고 있지 않은 미러레스형의 디지털 일안 반사식 카메라와 같은 촬영 렌즈 유닛 교환식 카메라여도 된다. 또한, 촬영 렌즈 유닛 교환식의 비디오 카메라나, 복사기, 팩시밀리, 스캐너 등의 각종 촬상 장치 또는 촬상 장치를 구비하는 전자 전기 기기 중, 특히 광학 부품의 표면에 부착되는 먼지의 제거가 필요한 기기에도 적용할 수 있다.
(전자 기기)
이어서, 본 발명의 전자 기기에 대하여 설명한다. 본 발명의 전자 기기는, 상기 압전 소자 또는 상기 적층 압전 소자를 구비한 압전 음향 부품을 배치하는 것을 특징으로 한다. 압전 음향 부품에는 스피커, 버저, 마이크, 표면 탄성파(SAW) 소자가 포함된다.
도 14는 본 발명의 전자 기기의 바람직한 실시 형태의 일례인 디지털 카메라의 본체(931)의 전방으로부터 본 전체 사시도이다. 본체(931)의 전방면에는 광학 장치(901), 마이크(914), 스트로보 발광부(909), 보조광부(916)가 배치되어 있다. 마이크(914)는 본체(931) 내부에 내장되어 있기 때문에, 파선으로 나타내고 있다. 본체(931)는 마이크(914)의 전방에 형성된 외부로부터의 소리를 모으기 위한 구멍을 갖는다.
본체(931) 상면에는 전원 버튼(933), 스피커(912), 줌 레버(932), 합초 동작을 실행하기 위한 릴리즈 버튼(908)이 배치된다. 스피커(912)는 본체(931) 내부에 내장되어 있고, 파선으로 나타내고 있다. 본체(931)는 음성을 외부에 전달하기 위해 스피커(912)의 전방에 구멍 형상을 갖는다.
본 발명의 압전 음향 부품은, 마이크(914), 스피커(912), 또한 표면 탄성파 소자 중 적어도 하나의 부품에 사용된다.
여기서, 본 발명의 전자 기기로서 디지털 카메라에 대하여 설명했지만, 본 발명의 전자 기기는, 음성 재생 기기, 음성 녹음 기기, 휴대 전화, 정보 단말기 등 각종 압전 음향 부품을 갖는 전자 기기에도 적용할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 압전 소자 및 적층 압전 소자는, 액체 토출 헤드, 액체 토출 장치, 초음파 모터, 광학 기기, 진동 장치, 먼지 제거 장치, 촬상 장치 및 전자 기기에 적합하게 사용된다.
본 발명의 압전 소자 및 적층 압전 소자를 사용함으로써 납을 함유하는 압전 소자를 사용한 경우와 동등 이상의 노즐 밀도, 및 토출 속도를 갖는 액체 토출 헤드를 제공할 수 있다.
본 발명의 액체 토출 헤드를 사용함으로써 납을 함유하는 압전 소자를 사용한 경우와 동등 이상의 토출 속도 및 토출 정밀도를 갖는 액체 토출 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 압전 소자 및 적층 압전 소자를 사용함으로써 납을 함유하는 압전 소자를 사용한 경우와 동등 이상의 구동력, 및 내구성을 갖는 초음파 모터를 제공할 수 있다.
본 발명의 초음파 모터를 사용함으로써 납을 함유하는 압전 소자를 사용한 경우와 동등 이상의 내구성 및 동작 정밀도를 갖는 광학 기기를 제공할 수 있다.
본 발명의 압전 소자 및 적층 압전 소자를 사용함으로써 납을 함유하는 압전 소자를 사용한 경우와 동등 이상의 진동 능력, 및 내구성을 갖는 진동 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 진동 장치를 사용함으로써 납을 함유하는 압전 소자를 사용한 경우와 동등 이상의 먼지 제거 효율, 및 내구성을 갖는 먼지 제거 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 먼지 제거 장치를 사용함으로써 납을 함유하는 압전 소자를 사용한 경우와 동등 이상의 먼지 제거 기능을 갖는 촬상 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 압전 소자 또는 적층 압전 소자를 구비한 압전 음향 부품을 사용함으로써 납을 함유하는 압전 소자를 사용한 경우와 동등 이상의 발음성을 갖는 전자 기기를 제공할 수 있다.
본 발명의 압전 세라믹은, 액체 토출 헤드, 모터 등 외에, 초음파 진동자, 압전 액추에이터, 압전 센서, 강유전 메모리 등의 디바이스에 사용할 수 있다.
[실시예]
이하에 실시예를 들어서 본 발명의 압전 세라믹을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예에서 얻어진 압전 세라믹 및 그 중간체의 가공과 평가는 하기와 같은 수순으로 행하였다.
(비교예 1 및 2)
Cu를 함유하지 않는 비교용 압전 세라믹을 제작하였다. 비교예 1에서는, 비교용 압전 세라믹의 조성이 (Na0 . 88Ba0 .12)(Nb0 . 88Ti0 . 12)O3이도록 원료 분말을 칭량하였다. 비교예 2에서는, 비교용 압전 세라믹에 포함되는 MgO의 양이 1 mol의 페로브스카이트형 금속 산화물 (Na0.88Ba0.12)(Nb0 . 88Ti0 . 12)O3에 대하여 0.2 mol%이도록 원료 분말을 칭량하였다. 원료 분말에는, 니오브산나트륨(NaNbO3), 티타늄산바륨(BaTiO3), 산화마그네슘(MgO)의 분말을 사용하였다. 니오브산나트륨 분말은 순도 99% 이상의 니오브산나트륨, 티타늄산바륨 분말은 순도 99% 이상의 티타늄산바륨, 산화마그네슘은 순도 99.99% 이상의 산화마그네슘을 사용하였다. 니오브산나트륨 분말의 Nb에 대한 Na의 몰비는, 원자 흡광 분석법 및 ICP 발광 분광 분석법에 의하면 1.00 ± 0.05였다. 칭량 후, 에탄올과 지르코니아 볼을 원료 분말 외에, 24시간 습식 혼합하였다. 혼합후, 체를 사용하여 지르코니아 볼을 제거하였다. 에탄올을 함유하는 슬러리를 80℃로 유지한 건조로 내에서 건조시킨 후에, 혼합한 원료 분말에 바인더를 첨가하여 조립하였다. 조립 분말을 금속 금형 내에 충전하고, 압축함으로써 직경 17 mm, 두께가 약 1 mm인 성형체를 제작하였다. 얻어진 성형체를 공기 중에서, 최고 온도 1100℃에서 6시간 소결함으로써 세라믹(이하 "시료"라고 한다)을 얻었다. X선 회절에 의한 측정으로, 시료는 페로브스카이트 구조가 주상인 것을 확인하였다.
(비교예 3)
Mg를 함유하지 않는 비교용 압전 세라믹을 제작하였다. 비교예 3에서는, 산화구리 (CuO)가 비교용 압전 세라믹을 제작하는데 사용되는 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 비교용 압전 세라믹을 제작하였다. 구체적으로, 비교용 압전 세라믹에 포함되는 CuO의 양이 1 mol의 페로브스카이트형 금속 산화물 (Na0 . 88Ba0 .12)(Nb0 . 88Ti0 . 12)O3의 0.5 mol%였다. 산화구리 분말의 순도는 99% 이상이었다. X선 회절에 의한 측정으로, 시료는 거의 페로브스카이트 구조 단상인 것을 확인할 수 있었다. 소결체의 밀도는 이론 밀도의 94% 이상이었다. 도 15의 (a)는 비교예 3의 비교용 압전 세라믹 표면을 광학 현미경에 의해 20배 확대 관찰한 표면상이다. 시료의 결정립의 평균 원 상당 직경이 20 ㎛보다도 크게 이상 입성장되어 있음을 알 수 있다.
(비교예 4)
Nb2O5를 사용하여 원료 분말 중의 Nb에 대한 Na의 비를 0.95 미만으로 하여, Na/Nb 비가 0.95 미만인 비교용 압전 세라믹을 제작하였다. 구체적으로, 비교용 압전 세라믹이 1 mol의 페로브스카이트형 금속 산화물 (Na0 . 88Ba0 .12)(Nb0 . 88Ti0 . 12)O3에 대하여 0.5 mol%의 CuO, 1 mol%의 MgO, 6 mol%의 NbO2 .5를 포함하도록 원료 분말을 칭량하고, 비교예 1과 동일한 방법으로 비교용 압전 세라믹을 제작하였다. 산화니오븀 분말의 순도는 99% 이상이었다. X선 회절에 의한 측정으로, 시료에는 불순물 상이 확인되었다. 파장 분산형 형광 X선(XRF) 측정에 의하면, 세라믹 중의 Na/Nb는 0.93이었다. XRF 측정에는 검량선법을 사용하고, 원자 흡광 분석법 및 ICP 발광 분광 분석법에 의해 조성을 구한 표준 시료를 사용하였다.
(비교예 5)
탄산나트륨(Na2CO3)을 사용하여 원료 분말 중의 Nb에 대한 Na의 비를 1.1보다 크게 하여, Na/Nb 비가 1.05보다 큰 비교용 압전 세라믹을 제작하였다. 구체적으로, 비교용 압전 세라믹이 1 mol의 페로브스카이트형 금속 산화물 (Na0.88Ba0.12)(Nb0.88Ti0.12)O3에 대하여 0.5 mol%의 CuO, 1 mol%의 MgO, 10 mol%의 NaO0.5를 포함하도록 원료 분말을 칭량하고, 비교예 1과 동일한 방법으로 비교용 압전 세라믹을 제작하였다. 순도 99% 이상의 탄산나트륨의 분말을 사용하였다. X선 회절에 의한 측정으로, 시료는 페로브스카이트 구조가 주상인 것을 확인하였다. XRF 측정에 의하면, 세라믹 중의 Na/Nb는 1.06이었다.
(실시예 1 내지 6)
MgO가 압전 세라믹을 제작하는데 사용되는 것을 제외하고는 비교예 3과 동일한 방법으로 본 발명의 일 실시 형태에 따른 압전 세라믹을 제작하였다. 구체적으로, 1 mol의 페로브스카이트형 금속 산화물 (Na0.88Ba0.12)(Nb0.88Ti0.12)O3에 대하여 0.1 mol%(실시예 1), 0.2 mol%(실시예 2), 0.5 mol%(실시예 3), 0.75 mol%(실시예 4), 1.0 mol%(실시예 5), 2.0 mol%(실시예 6)의 MgO를 압전 세라믹이 포함하도록 원료 분말을 칭량하고, 소결 후의 압전 세라믹에 대하여 X선 회절을 측정하면, 시료는 페로브스카이트 구조가 주상인 것을 확인하였다. 압전 세라믹의 밀도는 이론 밀도의 94% 이상이었다. 또한, 실시예 1의 Cu 함유량에 대한 표현 "0.50 mol%"는, 화학식 1의 페로브스카이트형 금속 산화물 1 mol(172.2g)에 대하여 산화구리를 0.398g(Cu로서 0.318g) 포함하는 것을 나타낸다. XRF 측정에 의하면 원료 분말 중의 Na/Nb 비는 1.05였다.
실시예 1 내지 6의 펠릿 형상의 압전 세라믹의 표리를 연마하고, 두께를 0.5 mm로 하였다. 압전 세라믹의 표면 및 이면에 DC 스퍼터링법으로 금 전극을 형성하여 본 발명의 압전 소자로 하였다. 이 압전 소자를 10 mm × 2.5 mm × 0.5 mm의 직사각형으로 가공하고, 압전 세라믹의 각종 특성의 평가를 행하였다. 비교예 1 내지 5의 압전 세라믹에 대해서도, 실시예 1 내지 6과 동일한 가공을 행하여 비교용 압전 소자로 하였으며, 이 소자를 사용하여, 압전 세라믹의 각종 특성의 평가를 행하였다. 공진-반공진법에 의한 압전성의 평가에 앞서, 시료에 분극 처리를 실시하였다. 구체적으로는, 시료를 오일 배스 중에서 150℃로 가열하고, 그 시료에 20kV/cm의 전압을 30분간 인가하고, 전압을 인가한 채로 실온까지 냉각하였다.
표 1에, 실시예 1 내지 6의 압전 세라믹으로부터 얻은 압전 소자 및 비교예 1 내지 5의 비교용 압전 세라믹으로부터 얻은 압전 소자의, 퀴리 온도(Tc), 상대 유전 상수, 전기기계 결합 계수(k31), 압전 상수(d31), 영률(Y11), 기계적 품질 계수(Qm)를 나타낸다. 각 압전 소자의 상대 유전 상수는 주파수 1kHz, 전압 0.5V의 교류 전압을 상기 직사각 형상의 압전 소자에 인가하여 측정하였다. 각 압전 소자의 전기기계 결합 계수, 압전 상수, 영률, 기계적 품질 계수는 공진-반공진법에 의해 측정하였다. 또한, 표 1에는 압전 세라믹 표면을 연마한 후에 XRF 측정으로 구한 Nb에 대한 Na의 몰비(x/y), 및 페로브스카이트형 금속 산화물 1 mol에 대한 CuO, 및 MgO 함유량을 아울러 기재한다. 소결 후, CuO 함유량은 칭량값으로부터 20 내지 40% 감소되는 경우가 있었으므로, 표 1의 조성이 되도록 과잉으로 Cu 원료를 칭량하고 있다. 의도적으로 Nb를 첨가한 비교예 4 및 의도적으로 Na를 첨가한 비교예 5를 제외하고, 얻어진 시료의 x/y비의 1로부터의 어긋남은, 사용한 NaNbO3 원료 분말 중의 Na/Nb 비의 1로부터의 어긋남이나, 소결 공정 중의 Na의 휘발에 주로 유래한다. 조성에 관한 기재 내용은 표 3 및 4에 대해서도 표 1에서와 마찬가지이다.
표 1에 의하면, CuO를 포함하지 않는 비교예 1 및 2에서 제조된 비교용 압전 소자는 상대 유전 상수, 전기기계 결합 계수, 압전 상수가 현저하게 작은 것을 알 수 있고, 실시예 1 내지 6의 시료는, 비교예 1 내지 3과 비교하여, 기계적 품질 계수가 개선되어 있음을 알 수 있다.
상기 직사각 형상의 압전 소자에 주파수 10Hz의 삼각파 전계를 인가하여 분극-전계의 히스테리시스 곡선의 측정을 행하였다. 표 2에는, 히스테리시스 곡선으로부터 구한 항전계의 평균 크기와 내부 전계를 나타낸다. 표 2에서 MgO의 첨가에 의해 항전계의 평균 크기와 내부 전계의 크기 양쪽이 증가되어 있음을 알 수 있다.
Nb 함유량 y에 대한 Na 함유량 x의 비(x/y)가 0.95 미만인 시료(비교예 4)에서는, x/y가 본 발명의 범위에 있는 시료(실시예 5)와 비교하여 전기기계 결합 계수가 낮은 것을 알 수 있다. Nb 함유량 y에 대한 Na 함유량 x의 비(x/y)가 1.05보다도 큰 시료(비교예 5)에서는, x/y가 본 발명의 범위에 있는 시료(실시예 5)와 비교하여 기계적 품질 계수가 낮은 것을 알 수 있다.
<표 1>
Figure pct00001
<표 2>
Figure pct00002
도 15의 (a) 내지 (c)는 각각 비교예 3, 실시예 1 및 실시예 2의 압전 세라믹의 표면 광학 현미경 사진이다. 얻어진 소결체의 표면을 광학 현미경으로 관찰하여 입경을 평가한 바, 비교예 3(도 15의 (a)) 및 실시예 1(도 15의 (b))은 이상 입성장되어 있었다. 실시예 2(도 15의 (c)) 내지 실시예 6에서는 이상 입성장은 발생되어 있지 않고, 평균 원 상당 직경은 0.5 ㎛ 내지 20 ㎛의 범위에 있었다. MgO를 0.2 mol% 이상 첨가하면, MgO를 첨가하지 않은 경우와 비교하여 기계적 품질 계수를 증가시킬뿐만 아니라, 이상 입성장을 억제하는 효과가 있음을 알았다. 평균 원 상당 직경이 0.5 ㎛ 내지 20 ㎛인 압전 세라믹은 적합하게 디바이스에 사용할 수 있다. 작은 결정립의 입경을 특정하는 때에는, 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하였다. 이 관찰 결과로부터 결정립의 평균 원 상당 직경을 산출하고, 평균 입경으로 하였다.
(비교예 6, 8 및 9)
Na 함유량 x 또는 Nb 함유량 y가, 0.85 미만이거나 0.92보다도 큰 비교용 압전 세라믹을 1175℃에서 소결하였다. 비교용 압전 세라믹의 Cu와 Mg의 함유량은 각각 0.1 mol%와 0.5 mol%로 하였다. 소결 온도와 원료 분말의 칭량값을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 6, 8 및 9의 압전 세라믹을 제작하였다.
(비교예 7)
Mg를 함유하지 않는 비교용 압전 세라믹을 1175℃에서 소결하였다. 비교용 압전 세라믹의 Cu의 함유량은 0.1 mol%로 하였다. 소결 온도와 원료 분말의 칭량값을 제외하고, 비교예 3과 동일한 방법으로 비교예 7의 압전 세라믹을 제작하였다.
(실시예 7 내지 12)
Na 함유량 x 또는 Nb 함유량 y가 0.85 이상 0.92 이하인 본 발명의 압전 세라믹을 1175℃에서 소결하였다. 압전 세라믹의 Cu와 Mg의 함유량은 각각 0.1 mol%와 0.5 mol%로 하였다. 소결 온도와 원료 분말의 칭량값을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 7 내지 12의 압전 세라믹을 제작하였다.
실시예 7 내지 12의 압전 세라믹 및 비교예 6 내지 9의 비교용 압전 세라믹에 대해서, 실시예 1 내지 6의 시료와 마찬가지로 평가를 행하였다. 또한, 시료에 전압 0.5V, 주파수 1kHz의 교류 전압을 인가하면서 시료 온도를 -100℃로부터 350℃까지 변화시키고, 상대 유전 상수을 임피던스 애널라이저에 의해 측정하였다. 각 시료의 측정된 상대 유전 상수의 온도 의존성으로부터, 정방정으로부터 입방정으로의 상전이에 기인하여 시료의 상대 유전 상수이 극대가 되는 시료의 퀴리 온도를 구하였다. 시료의 조성에 따라서는 사방정과 정방정의 상전이에 기인하여 상대 유전 상수이 변극점을 나타내는 온도가, 퀴리 온도보다도 낮은 온도에 존재하였다. 예를 들어 조성 (Na0.90Ba0.10)(Nb0 . 90Ti0 . 10)O3을 갖는 시료의 퀴리 온도는 약 210℃였지만, 사방정으로부터 정방정으로의 상전이에 기인한 상대 유전 상수의 변극점이 20℃ 부근에 관찰되었다. 퀴리 온도의 측정에는, 분극 처리를 행하지 않은 시료를 사용하였다.
표 3에, 실시예 7 내지 12의 압전 세라믹으로부터 얻은 압전 소자 및 비교예 6 내지 9의 비교용 압전 세라믹으로부터 얻은 압전 소자의 상대 유전 상수, 전기기계 결합 계수(k31), 압전 상수(d31), 영률(Y11), 기계적 품질 계수(Qm) 및 Nb에 대한 Na의 몰비(x/y)를 나타낸다. 측정 조건은 표 1 기재된 시료와 마찬가지이다. 표 3에 의하면 압전 세라믹의 Na 함유량 x 또는 Nb 함유량 y가 0.85 미만이 되면, 퀴리 온도가 120℃보다도 낮기 때문에 실용에 도움이 되지 않는 것을 알 수 있다(비교예 6). 비교예 6의 압전 세라믹의 퀴리 온도는 60℃로 낮기 때문에, 기타의 실시예처럼 150℃에서의 압전 세라믹의 분극 처리를 할 수 없었다. 그 때문에 비교예 6에서 압전성의 평가를 보류하였다. 표 3 중의 기호 "-"는 공진-반공진 측정을 실시하지 않은 것을 나타낸다. 또한 압전 세라믹의 Na 함유량 x 또는 Nb 함유량 y가 0.92보다도 커지면 압전 상수가 현저하게 저하되는 것을 알 수 있다(비교예 8 및 비교예 9). MgO를 함유하지 않는 시료(비교예 7)의 기계적 품질 계수는, MgO를 함유하는 시료(실시예 11)보다도 떨어져 있었다.
<표 3>
Figure pct00003
(실시예 13 내지 21)
소결 온도와 원료 분말의 칭량값을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 본 발명의 압전 세라믹을 제작하였다.
실시예 13 내지 21의 압전 세라믹에 대해서, 실시예 1 내지 6의 시료와 마찬가지로 평가를 행하였다. 표 4에, 실시예 2, 3, 5, 6 및 13 내지 21의 압전 세라믹으로부터 얻은 압전 소자의 소결 온도와 밀도를 나타낸다.
밀도는 시료를 연마하기 전에 아르키메데스법에 의해 측정하였다. (Na0.88Ba0.12)(Nb0.88Ti0.12)O3의 이론 밀도는 4.69g/㎤이며, 시료의 실측 밀도가 4.41g/㎤ 이상이면, 시료의 상대 밀도는 94% 이상으로 된다. 압전 세라믹의 결정상은 X선 회절 측정에 의해 평가하였다.
표 4에 의하면, 1200℃에서 소결한 압전 세라믹(실시예 13 내지 16)의 밀도는, 1150℃ 또는 1100℃에서 제작한 본 발명의 압전 세라믹보다도 낮아, 이론 밀도의 94% 미만인 것을 알 수 있다.
<표 4>
Figure pct00004
(실시예 22)
실시예 2에서와 같이 동일한 원료 분말을 동일한 칭량비로 습식 혼합하여 탈수 건조하였다. 이 원료에 유기 바인더를 첨가하여 혼합한 후, 닥터 블레이드법에 의해 시트 형성하여 두께 50 ㎛의 그린 시트를 얻었다.
상기 그린 시트에 내부 전극용의 도전 페이스트를 인쇄하였다. 도전 페이스트에는, Ag 70%-Pd 30% 합금을 사용하였다. 이렇게 제작한 도전 페이스트를 도포한 그린 시트를 9매 적층하고, 그 적층체를 1100℃에서 소결하여 소결체를 얻었다. 이와 같이 하여 얻어진 소결체를 10 mm × 2.5 mm의 크기로 절단한 후에 그 측면을 연마하고, 내부 전극을 교대로 단락시키는 한 쌍의 외부 전극(제1 전극과 제2 전극)을 Au 스퍼터에 의해 형성하여, 도 2의 (b)와 같은 적층 압전 소자를 제작하였다.
얻어진 적층 압전 소자의 내부 전극을 관찰한 바, 전극재인 Ag-Pd가 압전 재료층과 교대로 형성되어 있었다.
압전성의 평가에 앞서 시료에 분극 처리를 실시하였다. 구체적으로는, 시료를 핫 플레이트 상에서 150℃로 가열하고, 제1 전극과 제2 전극 간에 20kV/cm의 전압을 30분간 인가하고, 전압을 인가한 채로 실온까지 냉각하였다.
시료의 압전성을 평가한 바, 시료가 충분한 절연성을 갖고, 실시예 2의 압전 세라믹과 동등한 양호한 압전성을 얻을 수 있었다.
(실시예 23)
실시예 2와 동일한 압전 소자를 사용하여, 도 3의 (a)와 (b)에 도시되는 액체 토출 헤드를 제작하였다. 입력한 전기 신호에 추종한 잉크의 토출이 액체 토출 헤드에서 확인되었다.
(실시예 24)
실시예 23과 동일한 액체 토출 헤드를 사용하여, 도 4에 도시되는 액체 토출 장치를 제작하였다. 입력한 전기 신호에 추종한 잉크의 토출이 액체 토출 장치에서 피전사체 상에 확인되었다.
(실시예 25)
실시예 2와 동일한 압전 소자를 사용하여, 도 6의 (a)에 도시하는 초음파 모터를 제작하였다. 교번 전압의 인가에 따른 초음파 모터의 회전이 확인되었다.
(실시예 26)
실시예 25와 동일한 초음파 모터를 사용하여, 도 7의 (a)에 도시하는 광학 기기를 제작하였다. 교번 전압의 인가에 따른 오토 포커스 동작이 광학 기기에서 확인되었다.
(실시예 27)
실시예 2와 동일한 압전 소자를 사용하여, 도 9의 (a)와 (b)에 도시하는 먼지 제거 장치를 제작하였다. 플라스틱제 비즈를 살포하고, 교번 전압을 인가한 바, 먼지 제거 장치에서 양호한 먼지 제거율이 확인되었다.
(실시예 28)
실시예 27과 동일한 먼지 제거 장치를 사용하여, 도 12에 도시하는 촬상 장치를 제작하였다. 동작시킨 바, 촬상 장치의 촬상 유닛의 표면 티끌을 양호하게 제거하여, 티끌 결함이 없는 화상이 촬상 장치에서 얻어졌다.
(실시예 29)
실시예 2와 동일한 압전 소자를 사용하여, 도 14에 도시되는 전자 기기를 제작하였다. 교번 전압의 인가에 따른 전자 기기의 스피커 동작이 확인되었다.
(실시예 30)
실시예 22와 동일한 적층 압전 소자를 사용하여, 도 3의 (a)와 (b)에 도시되는 액체 토출 헤드를 제작하였다. 입력한 전기 신호에 추종한 잉크의 토출이 액체 토출 헤드에서 확인되었다.
(실시예 31)
실시예 30과 동일한 액체 토출 헤드를 사용하여, 도 4에 도시되는 액체 토출 장치를 제작하였다. 입력한 전기 신호에 추종한 잉크의 토출이 액체 토출 장치의 액체 토출 헤드에서 피전사체 상에 확인되었다.
(실시예 32)
실시예 22와 동일한 적층 압전 소자를 사용하여, 도 6의 (b)에 도시하는 초음파 모터를 제작하였다. 교번 전압의 인가에 따른 초음파 모터의 회전이 확인되었다.
(실시예 33)
실시예 32와 동일한 초음파 모터를 사용하여, 도 7의 (a)에 도시하는 광학 기기를 제작하였다. 교번 전압의 인가에 따른 오토 포커스 동작이 광학 기기에서 확인되었다.
(실시예 34)
실시예 22와 동일한 적층 압전 소자를 사용하여, 도 9의 (a)와 (b)에 도시하는 먼지 제거 장치를 제작하였다. 플라스틱제 비즈를 살포하고, 교번 전압을 인가한 바, 먼지 제거 장치에서 양호한 먼지 제거율이 확인되었다.
(실시예 35)
실시예 34와 동일한 먼지 제거 장치를 사용하여, 도 12에 도시하는 촬상 장치를 제작하였다. 동작시킨 바, 촬상 장치의 촬상 유닛의 표면 티끌을 양호하게 제거하여, 티끌 결함이 없는 화상이 촬상 장치에서 얻어졌다.
(실시예 36)
실시예 22와 동일한 적층 압전 소자를 사용하여, 도 14에 도시되는 전자 기기를 제작하였다. 교번 전압의 인가에 따른 전자 기기의 스피커 동작이 확인되었다.
예시적인 실시예들을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 개시된 예시적 실시예들에 한정되지 않음을 이해하여야 한다. 하기된 특허청구범위는 그러한 변형들과 등가의 구조들과 기능들을 모두 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.
본원은 그 전문이 본원에 참조로 포함되는 2014년 1월 29일자로 출원된 일본 특허 출원 제2014-014471호의 우선권을 주장한다.
본 발명의 압전 세라믹은, 높은 환경 온도에 있어서도 양호한 압전성을 발현하며, 납을 함유하지 않기 때문에, 환경에 대한 부하가 적다. 따라서, 본 발명의 비납 압전 세라믹은, 액체 토출 헤드, 초음파 모터, 먼지 제거 장치 등의 압전 세라믹을 많이 사용하는 기기에도 문제없이 이용할 수 있다.

Claims (16)

  1. 압전 세라믹이며,
    화학식 1에 의해 나타내어지는 페로브스카이트형 금속 산화물과,
    CuO와,
    MgO를 포함하고,
    상기 페로브스카이트형 금속 산화물의 함유량에 대하여, CuO의 함유량이 0.1 mol% 이상 1 mol% 이하이고, MgO의 함유량이 0.1 mol% 이상 2 mol% 이하인, 압전 세라믹.
    <화학식 1>
    (NaxBa1 -y)(NbyTi1 -y)O3 (식 중, 0.85 ≤ x ≤ 0.92, 0.85 ≤ y ≤ 0.92, 0.95 ≤ x/y ≤ 1.05를 나타낸다.)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압전 세라믹을 구성하는 결정립의 평균 원 상당 직경이 0.5 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하인, 압전 세라믹.
  3. 제1항에 따른 압전 세라믹을 제조하는 방법이며,
    Na, Nb, Ba, Ti, Cu 및 Mg를 포함하는 원료 분말을 소결하는 단계를 포함하고,
    상기 원료 분말에 포함되는 Na와 Nb의 몰비가 0.95 ≤ Na/Nb ≤ 1.10인, 압전 세라믹의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    소결 온도가 1200℃ 이하인, 압전 세라믹의 제조 방법.
  5. 압전 소자이며,
    제1 전극;
    압전 재료부; 및
    제2 전극을 포함하고,
    상기 압전 재료부는 제1항 또는 제2항에 따른 압전 세라믹을 포함하는, 압전 소자.
  6. 적층 압전 소자이며,
    복수의 압전 세라믹 층과,
    내부 전극을 각각 포함하는 복수의 전극 층을 포함하고,
    상기 압전 세라믹 층과 상기 전극 층은 서로 교대로 적층되어 있으며,
    상기 압전 세라믹 층은 제1항 또는 제2항에 따른 압전 세라믹을 각각 포함하는, 적층 압전 소자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 내부 전극은 Ag와 Pd를 포함하고,
    상기 Ag의 중량 M1과 상기 Pd의 중량 M2의 중량비 M1/M2가 1.5 ≤ M1/M2 ≤ 9.0인, 적층 압전 소자.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 내부 전극은 Ni 및 Cu로부터 선택되는 하나 이상의 소자를 포함하는, 적층 압전 소자.
  9. 액체 토출 헤드이며,
    제5항에 따른 압전 소자 또는 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 적층 압전 소자가 배치된 진동부를 구비한 액실과,
    상기 액실과 연통하는 토출구를 포함하는, 액체 토출 헤드.
  10. 액체 토출 장치이며,
    기록 매체의 반송부와,
    제9항에 따른 액체 토출 헤드를 포함하는, 액체 토출 장치.
  11. 제5항에 따른 압전 소자 또는 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 적층 압전 소자를 배치한 진동체와, 상기 진동체와 접촉하는 이동체를 포함하는, 초음파 모터.
  12. 제11항에 따른 초음파 모터를 구비한 구동부를 포함하는, 광학 기기.
  13. 제5항에 따른 압전 소자 또는 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 적층 압전 소자가 배치된 진동판을 구비한 진동체를 포함하는, 진동 장치.
  14. 제13항에 따른 진동 장치를 구비한 진동부를 포함하는, 먼지 제거 장치.
  15. 촬상 장치이며,
    제14항에 따른 먼지 제거 장치와,
    촬상 소자 유닛을 포함하고,
    상기 먼지 제거 장치의 진동판은 상기 촬상 소자 유닛의 수광면측에 배치되는, 촬상 장치.
  16. 제5항에 따른 압전 소자 또는 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 적층 압전 소자를 구비한 압전 음향 부품을 포함하는, 전자 기기.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210077967A (ko) * 2019-12-18 2021-06-28 에코디엠랩 주식회사 다중 주파수 초음파 발생이 가능한 원통형 초음파 발진 프로브

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3278376B1 (en) * 2015-04-03 2020-12-02 C/o Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric material, piezoelectric element, and electronic apparatus
EP3268996B1 (en) 2015-04-03 2019-12-11 C/o Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric material, method of producing piezoelectric material, piezoelectric element, and electronic apparatus
DE102015117203A1 (de) 2015-10-08 2017-04-13 Epcos Ag Drucksensor
CN105845819A (zh) * 2016-03-28 2016-08-10 东南大学 一种钛酸钡基陶瓷换能器的制备方法
JP2017179416A (ja) * 2016-03-29 2017-10-05 Tdk株式会社 圧電磁器スパッタリングターゲット、非鉛圧電薄膜およびそれを用いた圧電薄膜素子
JP6646265B2 (ja) * 2016-09-29 2020-02-14 株式会社村田製作所 誘電体磁器組成物、及びセラミックコンデンサ
US11066332B2 (en) 2016-10-17 2021-07-20 Shoei Chemical Inc. Dielectric ceramic composition and ceramic electronic component
SG10201805743TA (en) * 2017-07-07 2019-02-27 Advanced Material Technologies Inc Film structure body and method for manufacturing the same
JP6569922B2 (ja) * 2017-08-04 2019-09-04 キヤノン株式会社 圧電材料、圧電素子、および電子機器
JP7034639B2 (ja) * 2017-09-14 2022-03-14 キヤノン株式会社 圧電材料、圧電素子、および電子機器
KR102612961B1 (ko) 2017-12-29 2023-12-12 삼성전자주식회사 스피커용 압전 소자 및 그의 제조 방법
SG11202100433QA (en) * 2018-09-14 2021-02-25 Agency Science Tech & Res Method of producing electromechanical polymer multilayer structure and resulting devices
JP7374597B2 (ja) * 2019-03-14 2023-11-07 太陽誘電株式会社 積層型圧電セラミックス及びその製造方法、積層型圧電素子並びに圧電振動装置
US11889767B2 (en) * 2019-03-14 2024-01-30 Taiyo Yuden Co., Ltd. Multilayer piezoelectric ceramic and method for manufacturing same, multilayer piezoelectric element, as well as piezoelectric vibration apparatus
JP7426875B2 (ja) * 2020-03-27 2024-02-02 太陽誘電株式会社 圧電素子及びその製造方法
CN112151667A (zh) * 2020-09-10 2020-12-29 广州凯立达电子股份有限公司 一种贱金属电极高压电常数无铅多层压电陶瓷片
CN115894019B (zh) * 2022-12-13 2023-09-22 西安交通大学 一种反铁电陶瓷材料及其低温烧结制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009227535A (ja) 2008-03-25 2009-10-08 Panasonic Corp 圧電性磁器組成物

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3389477B2 (ja) * 1997-09-30 2003-03-24 京セラ株式会社 圧電磁器組成物
JP3678234B2 (ja) * 2002-07-25 2005-08-03 株式会社村田製作所 積層型圧電部品の製造方法、及び積層型電子部品
JP4265217B2 (ja) * 2002-10-31 2009-05-20 株式会社村田製作所 圧電磁器組成物、圧電トランス、圧電トランスインバータ回路、及び圧電磁器組成物の製造方法
EP1630149B1 (en) * 2003-05-29 2013-10-09 NGK Spark Plug Co., Ltd. Piezoelectric ceramic composition and piezoelectric element including the same
JP3945536B2 (ja) * 2005-04-28 2007-07-18 株式会社村田製作所 圧電体磁器組成物、及び該圧電体磁器組成物の製造方法、並びに圧電セラミック電子部品
JP4347288B2 (ja) * 2005-11-07 2009-10-21 キヤノン株式会社 撮像装置
CN100448796C (zh) * 2007-06-14 2009-01-07 北京科技大学 一种低温合成镁掺杂铌酸钾钠基无铅压电陶瓷及制备方法
JP2012162408A (ja) * 2011-02-03 2012-08-30 Fdk Corp 圧電材料
JP6021351B2 (ja) * 2011-02-28 2016-11-09 キヤノン株式会社 圧電材料、圧電素子、液体吐出ヘッド、超音波モータ、塵埃除去装置およびデバイス
JP6080465B2 (ja) * 2011-10-26 2017-02-15 キヤノン株式会社 圧電材料、圧電素子、圧電音響部品、および電子機器
EP2812293B1 (en) * 2012-03-30 2017-12-13 Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric ceramic, method for manufacturing piezoelectric ceramic, piezoelectric element, and electronic device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009227535A (ja) 2008-03-25 2009-10-08 Panasonic Corp 圧電性磁器組成物

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J. T. Zeng et al., Journal of the American Ceramic Society, 2006, Vol. 89, pp. 2828-2832
K. Zhu et al., Journal of the Chinese Ceramic Society, 2010, Vol. 38, pp. 1031-1035

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210077967A (ko) * 2019-12-18 2021-06-28 에코디엠랩 주식회사 다중 주파수 초음파 발생이 가능한 원통형 초음파 발진 프로브

Also Published As

Publication number Publication date
EP3099649B1 (en) 2018-07-25
JP2015163576A (ja) 2015-09-10
TW201529525A (zh) 2015-08-01
JP5960305B2 (ja) 2016-08-02
US20160351789A1 (en) 2016-12-01
WO2015115279A1 (en) 2015-08-06
TWI551569B (zh) 2016-10-01
CN105939983A (zh) 2016-09-14
EP3099649A1 (en) 2016-12-07

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