【手続補正書】
【提出日】平成17年1月27日(2005.1.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電セラミックスと高分子とを有してなるコンポジット圧電体であって、上記高分子がアクリロニトリル系共重合樹脂を高分子材とし且つその内部に気泡が分散されていて嵩密度が０．４ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とするコンポジット圧電体。
【請求項２】
高分子材としてアクリロニトリル系共重合樹脂を用い、セラミックスに機械加工にて複数の溝を形成する第１工程と、上記第１工程で形成されたセラミックスの溝の中に所定の温度で気化する液体を封入した高分子粉体を充填し、上記液体が気化する温度で熱処理することにより、高分子を膨張させて嵩密度を０．４ｇ／ｃｍ３以下にした高分子とセラミックスとを一体化させる第２工程とを経由することを特徴とする請求項１記載のコンポジット圧電体の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、圧電セラミックスと高分子とを有してなるコンポジット圧電体において、高分子材としてアクリロニトリル系共重合樹脂を用い、内部に気泡を分散させて嵩密度を０．４ｇ／ｃｍ３以下にした高分子と圧電セラミックスとを主材としてコンポジット圧電体を構成することにより、上記課題を解決したものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明におけるコンポジット圧電体とは、構造的には、一般にいわれているように、圧電セラミックス（ここでは単結晶も含む）と高分子との複合体を主材として構成される圧電体を意味する。コンポジット圧電体は、圧電セラミックスと高分子とをどのように複合化するかにより、１−３コンポジット、２−２コンポジット、０−３コンポジット、３−０コンポジットなどと呼ばれる。前記の「１−３」、「２−２」、「０−３」、「３−０」などの数字は圧電セラミックスが端面に出ることができるｘｙｚ方向の数と高分子が端面に出ることができるｘｙｚ方向の数を表している。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
ここで、本発明のコンポジット圧電体を図面に基づいて説明すると、図１は１−３タイプのコンポジット圧電体を模式的に示すものであるが、この図１に示すコンポジット圧電体では、圧電セラミックス１の端面がコンポジット圧電体のｘｙｚ方向に１方向（縦方向）のみ出ていて、高分子２の端面がコンポジット圧電体のｘｙｚ方向に３方向出ているので、１−３コンポジットになる。この図１に示す１−３タイプのコンポジット圧電体についてさらに説明すると、圧電セラミックス１は、複数本の角柱が独立して直立した状態で存在し、その周囲にアクリロニトリル系共重合樹脂を高分子材とする高分子２が配置していて、その高分子２には図示していないが気泡が分散した状態で存在し、その高分子２の嵩密度は０．４ｇ／ｃｍ３以下になっている。なお、コンポジット圧電体には、通常、その上面および下面に対向する電極が形成されているが、その電極を図示してしまうと、圧電セラミックス１と高分子２とのかかわりがわかりにくくなるので、この図１では電極の図示を省略しているが、実際には、上面および下面に対向する電極が形成されている。また、以下に説明する図２および図３においても、電極の図示を省略して、コンポジット圧電体を図示しているが、その上面および下面には対向する電極が形成されている。また、この図１をはじめ後に説明する図２や図３においても、圧電セラミックス１と高分子２とを視覚的に識別しやすくするために、圧電セラミックス１には色付けしている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明のコンポジット圧電体における高分子材としては、厳しい機械加工性が要求される場合にも対応することができるアクリロニトリル系共重合樹脂が用いられる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明のコンポジット圧電体は、セラミックスに機械加工にて複数の溝を形成する第１工程と、上記第１工程で形成されたセラミックスの溝の中に所定の温度で気化する液体を封入した高分子粉体を充填し、上記液体が気化する温度で熱処理することにより、高分子を膨張させて嵩密度を０．４ｇ／ｃｍ３以下にした高分子とセラミックスとを一体化させる第２工程とを経由することによって製造される。そして、上記コンポジット圧電体の製造工程において、必要に応じて、不要高分子やセラミックスを取り除き、厚みを調整する第３工程を取り入れてよい。また、上記のような溝の形成や高分子との一体化にあたっては、通常、分極処理前のセラミックスが用いられ、その後、電極形成や分極処理が行われるが、分極処理済みの圧電セラミックスを用いて溝の形成や高分子との一体化を行ってもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本発明のコンポジット圧電体の製造にあたって用いる液体を封入した高分子粉体とは、所定温度に加熱されることによって、高分子が軟化し、かつ、高分子粉体中に封入された液体が気化するように設定された高分子粉体をいい、その具体例としては、例えば、イソブタン、イソペンタン、ノルマルペンタン、ノルマルヘキサンなどの液体を封入したアクリロニトリル系共重合樹脂が用いられる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
本発明において、コンポジット圧電体中の高分子の嵩密度を０．４ｇ／ｃｍ３以下に規定しているが、これは高分子の嵩密度が０．４ｇ／ｃｍ３より高くなると、高分子の体積率が同じコンポジット圧電体で比較した場合、高分子による拘束が顕著になるためか、電気機械結合係数が低くなるからであり、高分子の嵩密度としては、０．０５ｇ／ｃｍ３ 程度まで低くすることができるが、実用上０．１ｇ／ｃｍ３程度までが好ましい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
得られた１−３コンポジットの幾何学的なサイズをマイクロメータとノギスにて測定し、精密天秤にて重量を測定して、測定値より１−３コンポジットの嵩密度を算出した。その結果を後記の表１に示す。なお、この１−３コンポジットにおける高分子成分の嵩密度は計算上０．２ｇ／ｃｍ３であった。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
【００３７】
この比較例２の１−３コンポジット圧電体についても、前記実施例１の場合と同様に嵩密度、ｋｔ、加工性を調べた。その結果を表１に示す。なお、加工性の評価（電極剥がれおよび折れの評価）に関しては、評価の対象とした試験片（前記の整合層用樹脂を接着した状態での厚さが１．２ｍｍで１０ｍｍ×０．１ｍｍの短冊状加工品）の数を分母に示し、電極剥がれや折れが生じたコンポジット圧電体の試験片の数を分子に示す態様で表１に表示する。