(57)【要約】【課題】特性向上の要因となりうる新たな指標ないし項目を見出し、それを正確に評価する方法を提案し、それらの結果に基づいて、電気的特性を向上させたニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体を提供すること。【解決手段】正方晶ペロブスカイト型酸化物が主結晶相であり、正方晶（００２）面の回折ピークの非対称度が、１以上、３．３以下であるニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体の提供による。【選択図】図２
2010030810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｌｉ，Ｎａ及びＫからなる群より選択される少なくとも１種類の元素をＡサイト構成元素として含み、Ｎｂ及びＴａからなる群より選択される少なくとも１種類の元素をＢサイト構成元素として含む正方晶ペロブスカイト型酸化物を主結晶相とし、正方晶（００２）面の回折ピークの非対称度が、１以上、３．３以下である圧電／電歪セラミックス焼結体。
【請求項２】
主成分の組成が一般式｛Ｌｉｙ（Ｎａ１−ｘＫｘ）１−ｙ｝ａ（Ｎｂ１−ｚＴａｚ）Ｏ３（但し、０．９０≦ａ≦１．１０、０．２≦ｘ≦０．８、０．００≦ｙ≦０．１０、０．００≦ｚ≦０．５０）で示される請求項１に記載の圧電／電歪セラミックス焼結体。
【請求項３】
主成分の組成が一般式｛Ｌｉｙ（Ｎａ１−ｘＫｘ）１−ｙ｝ａ（Ｎｂ１−ｚ−ｗＴａｚＳｂｗ）Ｏ３（但し、０．９０≦ａ≦１．１０、０．２≦ｘ≦０．８、０．００≦ｙ≦０．１０、０．００≦ｚ≦０．５０、０．００＜ｗ≦０．１０）で示される請求項１に記載の圧電／電歪セラミックス焼結体。
【請求項４】
主成分の組成が一般式［｛Ｌｉｙ（Ｎａ１−ｘＫｘ）１−ｙ｝１‐ｔＢｉｔ］ａ（Ｎｂ１−ｚＴａｚ）Ｏ３（但し、０．９０≦ａ≦１．１０、０．２≦ｘ≦０．８、０．００≦ｙ≦０．１０、０．００≦ｚ≦０．５０、０．００＜ｔ≦０．１０）で示される請求項１に記載の圧電／電歪セラミックス焼結体。
【請求項５】
主成分の組成が一般式｛Ｌｉｙ（Ｎａ１−ｘＫｘ）１−ｙ｝ａ（Ｎｂ１−ｚ−ｗＴａｚＳｂｗ）Ｏ３＋Ｂｉ２Ｏ３（但し、０．９０≦ａ≦１．１０、０．２≦ｘ≦０．８、０．００≦ｙ≦０．１０、０．００≦ｚ≦０．５０、０．００＜ｗ≦０．１０、０＜Ｂｉ２Ｏ３≦５ｍｏｌ％）で示される請求項１に記載の圧電／電歪セラミックス焼結体。
【請求項６】
Ａｇ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、及びＺｎからなる群から選択される少なくとも１種類の金属元素を更に含有する請求項１〜５の何れか一項に記載の圧電／電歪セラミックス焼結体。
【請求項７】
主成分１００ｍｏｌ部に対する、前記金属元素の含有量が３ｍｏｌ部以下である請求項６に記載の圧電／電歪セラミックス焼結体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータやセンサーに用いられるニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電／電歪アクチュエータは、サブミクロンのオーダーで変位を精密に制御することが出来るという利点を有する。特に、圧電／電歪セラミックス焼結体を圧電／電歪体（圧電／電歪素子）として用いた圧電／電歪アクチュエータは、上記変位を精密に制御することに加えて、電気機械変換効率が高く、発生力が大きく、応答速度が速く、耐久性が高く、消費電力が少ない、という利点も有することから、これらの利点を生かして、インクジェットプリンタのヘッドやディーゼルエンジンのインジェクタ等に採用されている。
【０００３】
このような圧電／電歪アクチュエータ用の圧電／電歪セラミックス焼結体としては、従来、チタン酸ジルコン酸鉛｛Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、ＰＺＴ｝系の材料が用いられていたが、焼結体からの鉛の溶質が地球環境に与える影響が強く懸念されるようになってからは、ニオブ酸アルカリ系のものも検討されている（例えば、特許文献１、非特許文献１〜４を参照）。
【０００４】
代表的な圧電／電歪セラミックス焼結体であるＰＺＴ系材料では、相境界で圧電特性が高くなることが知られている。相境界とは、組成は同じであるが結晶系が異なる２つ以上の結晶相が混在している状態のことである。例えば、Ｚｒ＝Ｔｉ＝０．５近傍において、正方晶と菱面体晶が共存する状態（相境界）となり、圧電特性が高くなる。
【０００５】
これに対し、ニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体では、正方晶と斜方晶の相境界で特性が高くなるといわれている。ＡサイトにＫとＮａのみを含む場合は、正方晶と斜方晶の相境界温度が２００℃以上となるため、室温近傍での特性は低いが、ＬｉをＡサイトに置換することによって相境界温度を下げ、室温近傍の特性を高くした研究（非特許文献３を参照）が報告されてからは、Ｌｉを含む組成が主流となっている。Ｘ線回折法を用いた解析では、ニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体の主結晶相であるペロブスカイト型酸化物の結晶系は、正方晶、又は斜方晶、又は正方晶と斜方晶の混晶、と報告されている。
【０００６】
そして、このような技術の流れを背景として、従来から、電気的特性を向上させるために、緻密化度向上（例えば、非特許文献１を参照）、元素置換（例えば、非特許文献３を参照）、配向構造改善（例えば、非特許文献４を参照）といった試みがなされている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−０２８００１号公報
【非特許文献１】Ｍ．Ｍａｔｓｕｂａｒａ  ｅｔ．  ａｌ．，  Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．  ４４  （２００５）  ｐｐ．６１３６−６１４２．
【非特許文献２】Ｅ．Ｈｏｌｌｅｎｓｔｅｉｎ  ｅｔ．  ａｌ．，  Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．  ８７  （２００５）  １８２９０５．
【非特許文献３】Ｙ．Ｇｕｏ  ｅｔ．  ａｌ．，  Ａｐｐ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．  ８５  （２００４）  ４１２１
【非特許文献４】Ｙ．Ｓａｉｔｏ  ｅｔ．  ａｌ．，  Ｎａｔｕｒｅ  ４３２，  ８４−８７  （２００４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、これまでのニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体では、例えば電界誘起歪Ｓ４０００は必ずしも十分ではなく、この電界誘起歪等の電気的特性を、更に向上させたニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体が望まれている。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、特性向上の要因となりうる新たな指標ないし項目を見出し、それを正確に評価する方法を提案し、それらの結果に基づいて、電気的特性を向上させたニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体を提供することである。
【０００９】
研究が重ねられた結果、高分解能型Ｘ線回折装置を用いた精密測定により、ニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体の技術分野において、これまでに認識されている正方晶、又は斜方晶ペロブスカイト型酸化物以外の未知の結晶相（第３相とよぶ）が発見された。この第３相は、これまでニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体の技術分野において認識されていない結晶相である。又、併せて、その第３相を、汎用型Ｘ線回折装置でも簡便に定量化する手段が見出された。そして、定量化された第３相と電気的特性との相関を明らかにし、これをニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体の開発の指針とすることを想到するに至り、以下に示す本発明が完成した。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
即ち、本発明によれば、正方晶ペロブスカイト型酸化物が主結晶相であり、正方晶（００２）面の回折ピークの非対称度が、１以上、３．３以下であるニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体が提供される。
【００１１】
本発明に係るニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体は、組成式ＡＢＯ３（Ａは、少なくともＬｉ、Ｎａ、Ｋから選択される１つ以上の元素、Ｂは、少なくともＮｂ、Ｔａから選択される１つ以上の元素を含む）で表される材料であり、換言すれば、ＡサイトにＬｉ、Ｎａ、Ｋからなる群から選択される少なくとも１種類のイオン、ＢサイトにＮｂ、Ｔａからなる群から選択される少なくとも１種類のイオンを含むニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体である。
【００１２】
本発明に係るニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体（単に、本発明に係る圧電／電歪セラミックス焼結体ともいう）の主成分は、組成式｛Ｌｉｙ（Ｎａ１−ｘＫｘ）１−ｙ｝ａ（Ｎｂ１−ｚＴａｚ）Ｏ３（但し、０．９０≦ａ≦１．１０、０．２≦ｘ≦０．８、０．００≦ｙ≦０．１０、０．００≦ｚ≦０．５０）で示されるものが好ましい。
【００１３】
本発明に係るニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体の主成分は、組成式｛Ｌｉｙ（Ｎａ１−ｘＫｘ）１−ｙ｝ａ（Ｎｂ１−ｚ−ｗＴａｚＳｂｗ）Ｏ３（但し、０．９０≦ａ≦１．１０、０．２≦ｘ≦０．８、０．００≦ｙ≦０．１０、０．００≦ｚ≦０．５０、０．００＜ｗ≦０．１０）で示されるものが好ましい。
【００１４】
本発明に係るニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体の主成分は、組成式［｛Ｌｉｙ（Ｎａ１−ｘＫｘ）１−ｙ｝１‐ｔＢｉｔ］ａ（Ｎｂ１−ｚＴａｚ）Ｏ３（但し、０．９０≦ａ≦１．１０、０．２≦ｘ≦０．８、０．００≦ｙ≦０．１０、０．００≦ｚ≦０．５０、０．００＜ｔ≦０．１０）で示されるものが好ましい。
【００１５】
本発明に係るニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体の主成分は、組成式｛Ｌｉｙ（Ｎａ１−ｘＫｘ）１−ｙ｝ａ（Ｎｂ１−ｚ−ｗＴａｚＳｂｗ）Ｏ３＋Ｂｉ２Ｏ３（但し、０．９０≦ａ≦１．１０、０．２≦ｘ≦０．８、０．００≦ｙ≦０．１０、０．００≦ｚ≦０．５０、０．００＜ｗ≦０．１０、０＜Ｂｉ２Ｏ３≦５ｍｏｌ％）で示されるものが好ましい。
【００１６】
本発明に係るニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体は、Ａｇ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、及びＺｎからなる群から選択される少なくとも１種類の金属元素を含有するものが好ましい。これらの金属元素は、遷移金属元素または典型金属元素であり、化学的な性質が類似する第４周期の６族〜１２族に属する。これらの金属元素は、酸化物等として粒界相だけでなく、粒内または異相に含有されていてもよい。
【００１７】
本発明に係るニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体は、Ａｇ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、及びＺｎからなる群から選択される少なくとも１種類の金属元素を含有する場合において、主成分１００ｍｏｌ部に対する、金属元素の含有量が３ｍｏｌ部以下であることが好ましい。換言すれば、これら副成分である金属元素は、ペロブスカイト型酸化物１００ｍｏｌ部に対する金属原子換算の添加量が３ｍｏｌ部以下となるように含有されていることが望ましい。含有量を３ｍｏｌ部以下としたのは、この範囲を上回ると、誘電損失が増加し、高電界印加時の電界誘起歪が小さくなる傾向があるからである。
【００１８】
正方晶（００２）面の回折ピークの非対称度が１以上３．３以下であるニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体を得る手段としては、上記した何れかの好ましいニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体であることを条件として、（１）焼成工程において、焼成キープ工程を加える、（２）５０℃以上の高温で分極する、（３）分極後に高温で熱処理する（エージング処理する）、（４）組成のコンポジット化、を挙げることが出来る。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体は、正方晶ペロブスカイト型酸化物が主結晶相であり、正方晶（００２）面の回折ピークの非対称度を１以上、３．３以下とすることにより優れた電気的特性（電界誘起歪、比誘電率、圧電定数、誘電損失等）を得ることが出来る。非対称度が小さいということは、第３相が少ないことを意味する。即ち、第３相とニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体の電気的特性との相関は、第３相が少ない程、電気的特性が良いということである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明について、適宜、図面を参酌しながら、実施形態を説明するが、本発明はこれらに限定されて解釈されるべきものではない。本発明に係る要旨を損なわない範囲で、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良、置換を加え得るものである。例えば、図面は、好適な本発明に係る実施形態を表すものであるが、本発明は図面に表される態様や図面に示される情報により制限されない。本発明を実施し又は検証する上では、本明細書中に記述されたものと同様の手段若しくは均等な手段が適用され得るが、好適な手段は、以下に記述される手段である。
【００２１】
本発明に係るニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体は、正方晶（００２）面の回折ピークの非対称度が、１以上、３．３以下のニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体である。そこで、先ず、以下に、未知なる第３相とその定量化手段及び非対称度の算出方法について説明する。
【００２２】
（Ｘ線回折装置１）先ず、Ｘ線回折（ＸＲＤ）プロファイルの測定に用いるＸ線回折装置について説明する。例えば、主として、Ｘ線源（ＣｕＫα線）、回折光学系、検出器、試料アタッチメントの４つの部分から構成された高分解能型粉末Ｘ線回折装置を用いる。回折光学系として、ブラッグ−ブレンターノ集中光学系（ゴニオメーター半径２５０ｍｍ）、検出器として所望のＸ線（ＣｕＫα線）のみに感度を有する半導体式のものを用いる。発散スリットは０．５°、散乱スリットは０．５°、受光スリットは０．１ｍｍとする。試料アタッチメントは、試料の温度を−２０℃から＋１００℃まで制御出来るものを用いる。試料の冷却は液体窒素で行う。試料の加熱は直熱式のＰｔヒーターで行い、温度はＰｔヒーター裏側の温度を測定し、Ｐｔヒーターを制御する。
【００２３】
（ＸＲＤプロファイルの測定方法１）次に、高分解能型Ｘ線回折装置を用いたＸＲＤプロファイルの測定方法について説明する。結露を防ぐために、アタッチメント内部は真空状態にしておく。そして、−２０℃まで冷却し、５分間保持した後、Ｘ線回折（ＸＲＤ）プロファイルを測定する。その後、４℃／分で昇温し、所定の温度に達してから、５分間保持した後、ＸＲＤプロファイルを測定する。これを繰り返しながら、＋１００℃までＸＲＤプロファイルを測定する。室温以上になった時点で、真空を破り、大気圧とする。ＸＲＤプロファイルの測定は、２θ／θスキャンにより、−２０℃から＋１００℃の状態にあるニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体の表面のＸ線回折プロファイルを測定する。２θ／θスキャンの幅は、０．０２°又は０．０１°とすることが好ましい。
【００２４】
但し、ここで説明した高分解能型Ｘ線回折装置の構成は、一例にすぎず、十分な分解能及び精度でＸ線回折プロファイルを測定することが出来るのであれば、他の構成を採用してもよい。
【００２５】
（ＸＲＤプロファイルの解析１）図１は、上記の高分解能型Ｘ線回折装置を用いて測定された代表的なニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体のＸＲＤプロファイルである。図１のＸＲＤプロファイルを一見すると、正方晶ペロブスカイト型酸化物の単相と判断することも出来る。しかし、詳細に観察すると、正方晶ペロブスカイト型酸化物に加えて、これまで認識されていない未知相（第３相）を確認することが出来た。即ち、正方晶（００２）面の回折ピークの高角側には、未知ピーク（図１を参照）が存在した。これは、強度比や２θ角度から、ＣｕＫα２線による（００２）面の回折ピークではない。この未知ピークは斜方晶ペロブスカイト型酸化物に起因する可能性がある。しかしながら、室温以下で測定したＸＲＤプロファイルより、斜方晶のピークは、先の未知ピークの角度には現れず、斜方晶（０２２）面と（２００）面の回折ピークは、未知ピークより高角側に現れた。これらの事実より、未知ピークは斜方晶ペロブスカイト型酸化物を示すものではない。そして、ニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体では、組成比や置換・添加元素の有無・種類によらず、この未知ピークが検出されたことから、未知相（第３相）は、ニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体に特有の結晶相であると考えられる。
【００２６】
（Ｘ線回折装置２）汎用型粉末Ｘ線回折装置でも、第３相を検出することが可能である。例えば、主としてＸ線源（ＣｕＫα線）、回折光学系、モノクロメーター、検出器の４つの部分から構成された粉末Ｘ線回折装置を用いる。これは、一般に最も普及している装置構成の一つである。回折光学系として、ブラッグ−ブレンターノ集中光学系（ゴニオメーター半径１８５ｍｍ）のものを用いる。試料と検出器の間には、カウンターモノクロメーター（結晶は湾曲型グラファイト）を設置する。これは、ＣｕＫα線以外の余分なＸ線（連続Ｘ線、蛍光Ｘ線、Ｋβ線等）を可能な限り除去するためのものである。発散スリットは１°、散乱スリットは１°、受光スリットは０．３ｍｍとする。
【００２７】
（ＸＲＤプロファイルの測定方法２）次に、汎用型Ｘ線回折装置を用いたＸＲＤプロファイルの測定方法について説明する。ＸＲＤプロファイルの測定は、２θ／θスキャンにより、室温の状態にあるニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体の表面のＸ線回折プロファイルを測定する。２θ／θスキャンの幅は、０．０２°又は０．０１°とすることが好ましい。
【００２８】
但し、ここで説明した汎用型Ｘ線回折装置の構成は、一例にすぎず、同等の分解能及び精度でＸ線回折プロファイルを測定することが出来るのであれば、他の構成を採用してもよい。
【００２９】
（ＸＲＤプロファイルの解析２）図２は、上記の汎用型Ｘ線回折装置を用いて測定された代表的なニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体のＸＲＤプロファイルである（バックグラウンドを除去済み）。図２は、図１と同じ焼結体のＸＲＤプロファイルである。図２では、図１とは異なり、未知ピークを明瞭には検出することが出来なかった。しかしながら、ピークの膨らみから、その存在を確認することが出来た。即ち、正方晶（００２）面の回折ピークのピークトップから高角側にかけてピークが膨らんでいた（図２を参照）。高角側のピークの膨らみは、ＣｕＫα２線の影響もある。しかしながら、正方晶（００２）面の回折ピークに近い２θ角度にある正方晶（２００）面の回折ピークの高角側の膨らみと比べると、はるかに大きかった。この差が、第３相の存在を明確に示している。従って、これを数値化することによって、第３相の定量化が可能となる。
【００３０】
（第３相の定量化：非対称度の算出）先ず、既述のように、上記の汎用型Ｘ線回折装置と同等の分解能と精度を有するＸ線回折装置を用いて、ＸＲＤプロファイルを測定する。次いで、ＸＲＤプロファイルについて、バックグラウンドを計算処理により除去し、図２に示されるように、正方晶（００２）と（２００）面の、それぞれの回折ピークトップから、真下に線（図２では点線）を引く。そして、各ピークの半値幅を測り、これらをＷ１とＷ２とし、それぞれの回折ピークトップから真下に引いた線から、低角側の幅をＷ（Ｌ）１とＷ（Ｌ）２とし、高角側の幅をＷ（Ｈ）１とＷ（Ｈ）２とする。即ち、Ｗ（Ｌ）１＋Ｗ（Ｈ）１＝Ｗ１、Ｗ（Ｌ）２＋Ｗ（Ｈ）２＝Ｗ２、である。次いで、以下の式（図２も参照可能）を用いて、正方晶（００２）面の回折ピークの非対称度を求める。正方晶（２００）面のＷ（Ｌ）２とＷ（Ｈ）２の比で割ることにより、ＣｕＫα２線による非対称性を簡易的に補正することが可能である。非対称度が１のとき、第３相は無く、非対称度が１より大きくなる程、第３相が多くなると判断することが出来る。
非対称度＝（Ｗ（Ｈ）１／Ｗ（Ｌ）１）／（Ｗ（Ｈ）２／Ｗ（Ｌ）２）
【００３１】
次に、本発明に係るニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体を製造する方法について、その一例を説明する。
【００３２】
先ず、圧電／電歪セラミックス粉末（仮焼／粉砕粉）を製造する。圧電／電歪セラミックス粉末の組成中の各金属元素の割合（モル比）を満たすように、それぞれの金属元素を含有する化合物を秤量し、ボールミル等の混合方法によりエタノール等の溶剤と混合して混合スラリーを得る。尚、それぞれの金属元素を含有する化合物の種類は特に限定されないが、各金属元素の酸化物、又は炭酸塩、又は酒石酸塩等が好適に用いられ、例えば、炭酸リチウム、酒石酸カリウム、酒石酸ナトリウム、酸化ニオブ、酸化タンタルを用いることが出来る。次いで、得られた混合スラリーを、乾燥器を使用するか、又は濾過等の操作によって乾燥し、仮焼、粉砕する。粉砕はボールミル等の方法により行えばよい。このようにして、圧電／電歪セラミックス粉末（仮焼／粉砕粉）を製造する。
【００３３】
圧電／電歪セラミックス粉末（仮焼／粉砕粉）の平均粒径は、０．１μｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。ここで、平均粒径とは累積分布における５０％径（メジアン径）とする。又、仮焼／粉砕粉には、Ａｇ、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，及びＺｎからなる群から選択される少なくとも１種類の金属元素を添加することが好ましい。
【００３４】
次に、仮焼／粉砕粉をペレット状に成形し焼成する。焼成の時の最高温度は９５０〜１１００℃、最高温度を維持する時間は０．５〜６時間が好ましい。焼成は、昇温過程において、８００〜９５０℃の範囲の一定温度で、一定時間維持する焼成キープ工程を行った後、更に昇温して焼成温度にて焼結する方法が好ましい。更に好ましくは、焼成キープ工程において、０．５〜２０時間の一定時間維持するとよい。特に、キープ温度８００〜９００℃の範囲が、より好ましい。
【００３５】
その後、得られた焼結体を必要に応じて適当な形状（例えば、短冊状）に加工後、分極処理を行う。分極処理は、５ｋＶ／ｍｍ程度の電圧を１５分以上印加して行う。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３７】
（比較例１）｛Ｌｉｙ（Ｎａ１−ｘＫｘ）１−ｙ｝ａ（Ｎｂ１−ｚＴａｚ）Ｏ３（ｘ＝０．４５０、ｙ＝０．０６０、ｚ＝０．０８２、ａ＝１．０１）＋０．０２ｍｏｌ％ＭｎＯ２の組成からなる仮焼／粉砕粉（粒径０．２〜０．５μｍ、粒形状は球状）をペレット状に成形し、ペレット状試料Ａを得た。このペレット状試料Ａに対し、大気中において２００℃／ｈの速度で焼成温度９７０℃まで昇温し、９７０℃で３時間保持した後、２００℃／ｈの速度で室温まで冷却し、圧電／電歪セラミックス焼結体を得た。
【００３８】
次に、得られた圧電／電歪セラミックス焼結体の表裏両面のＸＲＤプロファイルを測定し、非対称度１（分極前の非対称度）を算出した。表裏の平均を非対称度１とした。
【００３９】
次に、圧電／電歪セラミックス焼結体を短冊状に加工した後、大気中において６００℃で１時間熱処理し、加工応力を除去した。そして、２５℃に保持したシリコンオイル中で５ｋＶ／ｍｍの電圧で１５分間分極処理を行い、電気的特性（電界誘起歪Ｓ４０００）を評価した。電界誘起歪Ｓ４０００とは、４ｋＶ／ｍｍの電界を加えたときの３１方向（電界印加方向に対して垂直方向）の歪量である。次いで、電気的特性評価後の短冊状試料の表裏両面のＸＲＤプロファイルを測定し、非対称度２（分極後の非対称度）を算出した。表裏の平均を非対称度２とした。表１に、非対称度１、２及び電界誘起歪Ｓ４０００を示す。
【００４０】
（実施例１〜３）比較例１と同様にして得たペレット状試料Ａに対し、大気中で２００℃／ｈの速度で８５０℃まで昇温し、８５０℃で３時間（実施例１）、６時間（実施例２）、１０時間（実施例３）、それぞれ保持し、焼成キープ工程を行った後、２００℃／ｈの速度で焼成温度９７０℃まで昇温し、９７０℃で３時間保持した後、２００℃／ｈの速度で室温まで冷却し、圧電／電歪セラミックス焼結体を得た。
【００４１】
次に、比較例１と同様にして、非対称度１を算出し、続いて、加工、熱処理、分極処理を施した後、電気的特性を評価し、非対称度２を算出した。表１に、焼成キープ条件（温度と時間）、非対称度１、２及び電界誘起歪Ｓ４０００を示す。
【００４２】
【表１】
2010030810.tif 000003
【００４３】
（比較例２）｛Ｌｉｙ（Ｎａ１−ｘＫｘ）１−ｙ｝ａ（Ｎｂ１−ｚ−ｗＴａｚＳｂｗ）Ｏ３（ｘ＝０．４５０、ｙ＝０．０６０、ｚ＝０．０８２、ａ＝１．０１、ｗ＝０．０４０）＋０．０２ｍｏｌ％ＭｎＯ２の組成からなる仮焼／粉砕粉（粒径０．２〜０．５μｍ、粒形状は球状）をペレット状に成形し、ペレット状試料Ｂを得た。このペレット状試料Ｂに対し、大気中において２００℃／ｈの速度で焼成温度９８０℃まで昇温し、９８０℃で３時間保持した後、２００℃／ｈの速度で室温まで冷却し、圧電／電歪セラミックス焼結体を得た。
【００４４】
次に、比較例１と同様にして、非対称度１を算出した。次に、圧電／電歪セラミックス焼結体を短冊状に加工した後、大気中において９００℃で１時間熱処理し、加工応力を除去した。そして、２５℃に保持したシリコンオイル中で５ｋＶ／ｍｍの電圧で１５分間分極処理を行い、比較例１と同様にして、電気的特性を評価し、非対称度２を算出した。表２に、分極温度、非対称度１、２及び電界誘起歪Ｓ４０００を示す。
【００４５】
（実施例４）比較例２と同様にして得たペレット状試料Ｂに対し、大気中で２００℃／ｈの速度で８８０℃まで昇温し、８８０℃で３時間保持し、焼成キープ工程を行った後、２００℃／ｈの速度で焼成温度９８０℃まで昇温し、９８０℃で３時間保持した後、２００℃／ｈの速度で室温まで冷却し、圧電／電歪セラミックス焼結体を得た。
【００４６】
次に、比較例２と同様にして、非対称度１を算出し、続いて、加工、熱処理を施した後、８０℃に保持したシリコンオイル中で５ｋＶ／ｍｍの電圧で１５分間分極処理を行った。続いて、大気中において、２５０℃で１２時間熱処理（エージング処理）を施した。そして、比較例１と同様にして、電気的特性を評価し、非対称度２を算出した。表２に、焼成キープ条件（温度と時間）、分極温度、エージング条件（温度と時間）、非対称度１、２及び電界誘起歪Ｓ４０００を示す。
【００４７】
【表２】
2010030810.tif 000004
【００４８】
（比較例３）［｛Ｌｉｙ（Ｎａ１−ｘＫｘ）１−ｙ｝１‐ｔＢｉｔ］ａ（Ｎｂ１−ｚＴａｚ）Ｏ３（ｘ＝０．４５０、ｙ＝０．０６０、ｚ＝０．０８２、ａ＝１．０１、ｔ＝０．０００５）＋  ０．０５ｍｏｌ％ＭｎＯ２の組成からなる仮焼／粉砕粉（粒径０．２〜０．５μｍ、粒形状は球状）をペレット状に成形し、ペレット状試料Ｃを得た。このペレット状試料Ｃに対し、大気中において２００℃／ｈの速度で焼成温度９７０℃まで昇温し、９７０℃で３時間保持した後、２００℃／ｈの速度で室温まで冷却し、圧電／電歪セラミックス焼結体を得た。
【００４９】
次に、比較例１と同様にして、非対称度１を算出した。次に、圧電／電歪セラミックス焼結体を短冊状に加工した後、大気中において９００℃で１時間熱処理し、加工応力を除去した。そして、２５℃に保持したシリコンオイル中で５ｋＶ／ｍｍの電圧で１５分間分極処理を行い、比較例１と同様にして、電気的特性を評価し、非対称度２を算出した。表３に、分極温度、非対称度１、２及び電界誘起歪Ｓ４０００を示す。
【００５０】
（実施例５）比較例３と同様にして得たペレット状試料Ｃに対し、大気中で２００℃／ｈの速度で８５０℃まで昇温し、８５０℃で４時間保持し、焼成キープ工程を行った後、２００℃／ｈの速度で焼成温度９７０℃まで昇温し、９７０℃で３時間保持した後、２００℃／ｈの速度で室温まで冷却し、圧電／電歪セラミックス焼結体を得た。
【００５１】
次に、比較例３と同様にして、非対称度１を算出し、続いて、加工、熱処理を施した後、７５℃に保持したシリコンオイル中で５ｋＶ／ｍｍの電圧で１５分間分極処理を行った。続いて、大気中において１５０℃で１２時間熱処理（エージング処理）を施した。そして、比較例１と同様にして、電気的特性を評価し、非対称度２を算出した。表３に、焼成キープ条件（温度と時間）、分極温度、エージング条件（温度と時間）、非対称度１、２及び電界誘起歪Ｓ４０００を示す。
【００５２】
【表３】
2010030810.tif 000005
【００５３】
（比較例４）｛Ｌｉｙ（Ｎａ１−ｘＫｘ）１−ｙ｝ａ（Ｎｂ１−ｚＴａｚ）Ｏ３（ｘ＝０．４５０、ｙ＝０．０６０、ｚ＝０．０８２、ａ＝１．０１）の組成からなる仮焼／粉砕粉（粒径０．２〜０．５μｍ、粒形状は球状）をペレット状に成形し、ペレット状試料Ｄを得た。このペレット状試料Ｄに対し、大気中において２００℃／ｈの速度で焼成温度１０００℃まで昇温し、１０００℃で３時間保持した後、２００℃／ｈの速度で室温まで冷却し、圧電／電歪セラミックス焼結体を得た。
【００５４】
次に、比較例１と同様にして、非対称度１を算出した。次に、圧電／電歪セラミックス焼結体を短冊状に加工した後、大気中において９００℃で１時間熱処理し、加工応力を除去した。そして、比較例１と同様にして、分極処理を施した後、電気的特性を評価し、非対称度２を算出した。表４に、非対称度１、２及び電界誘起歪Ｓ４０００を示す。
【００５５】
（実施例６、７）｛Ｌｉｙ（Ｎａ１−ｘＫｘ）１−ｙ｝ａ（Ｎｂ１−ｚＴａｚ）Ｏ３（ｘ＝０．４５０、ｙ＝０．０６０、ｚ＝０．０８２、ａ＝１．０１）の組成からなる仮焼／粉砕粉（母材原料粉末）と｛Ｌｉｙ（Ｎａ１−ｘＫｘ）１−ｙ｝ａ（Ｎｂ１−ｚＴａｚ）Ｏ３（ｘ＝０．４５０、ｙ＝０．０６０、ｚ＝０．０８２、ａ＝１．０１）＋０．０２ｍｏｌ％ＭｎＯ２の組成からなる仮焼／粉砕粉（添加材原料粉末）を用意した。母材原料粉末の粒径は０．２〜０．５μｍ、添加材原料粉末の粒径は１〜２μｍであった。そして、母材原料粉末に対して、２０ｖｏｌ％（実施例６）、４０ｖｏｌ％（実施例７）となるように、それぞれ添加材を加え、乾式混合をした後、ペレット状に成形し、ペレット状試料を得た。これらペレット状試料に対し、大気中において２００℃／ｈの速度で焼成温度１０００℃まで昇温し、１０００℃で３時間保持した後、２００℃／ｈの速度で室温まで冷却し、圧電／電歪セラミックス焼結体を得た。
【００５６】
次に、比較例４と同様にして、非対称度１を算出し、続いて、加工、熱処理、分極処理を施した後、電気的特性を評価し、非対称度２を算出した。表４に、添加材原料粉末の量、非対称度１、２及び電界誘起歪Ｓ４０００を示す。
【００５７】
【表４】
2010030810.tif 000006
【００５８】
表１〜４に、製造条件、非対称度、及び圧電特性の関係が示されている。これら表１〜４に示される実施例１〜７及び比較例１〜４の結果より、非対称度（非対称度１、２）を１に近くする、即ち、第３相を減らすことによって、例えば電界誘起歪Ｓ４０００と言った電気的特性を向上させることが可能なことがわかる。そして、非対称度を１に近くする、即ち、第３相を減らす手段としては、焼成キープ工程、高温分極、高温エージング処理、組成のコンポジット化が有効である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明に係るニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体は、優れた電界誘起歪を示すものであり、アクチュエータ、センサー等を構成する圧電／電歪素子（圧電／電歪体）の材料として好適に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】高分解能型Ｘ線回折装置を用いて測定された代表的なニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体のＸＲＤプロファイルである。
【図２】汎用型Ｘ線回折装置を用いて測定された代表的なニオブ酸アルカリ系の圧電／電歪セラミックス焼結体のＸＲＤプロファイルである。
【図１】
2010030810.tif 000007
【図２】
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