(57)【要約】      （修正有）【課題】鉛を含まず、圧電特性の温度依存性が小さく、広い温度範囲にわたって高く安定した圧電特性を有する圧電磁器を提供する。【解決手段】組成式（１−ｘ）｛（Ｋ１−ａＮａａ）１−ｂＬｉｂ｝ｃ（Ｎｂ１−ｄ−ｅＴａｄＳｂｅ）Ｏ３＋ｘＢｉα（Ａ１１−βＡ２β）Ｏ３で表される成分１００質量部に対して、ＭｎをＭｎＯ２換算で０．０１〜０．５０質量部含み、ｘ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、α、βが、それぞれ、０．００１０≦ｘ≦０．００５０、０．５０≦ａ≦０．５４、０．０２≦ｂ≦０．０６、１．０００≦ｃ≦１．００５、０．０４≦ｄ≦０．１０、０≦ｅ≦０．１０、２／３≦α≦１、１／３≦β≦２／３、の範囲、Ａ１が、Ｍｇ、ＣｕおよびＺｎからなる元素群のうち少なくともいずれか１種、Ａ２が、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇｅ、ＳｎおよびＣｅからなる元素群のうち少なくともいずれか１種である圧電磁器を用いる。【選択図】図３
2014069988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成式（１−ｘ）｛（Ｋ１−ａＮａａ）１−ｂＬｉｂ｝ｃ（Ｎｂ１−ｄ−ｅＴａｄＳｂｅ）Ｏ３＋ｘＢｉα（Ａ１１−βＡ２β）Ｏ３で表される成分と、Ｍｎとを含み、
該Ｍｎの含有量が、前記組成式の成分１００質量部に対してＭｎＯ２換算で０．０１〜０．５０質量部であるとともに、
前記組成式におけるｘ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、α、βが、それぞれ、
０．００１０≦ｘ≦０．００５０、
０．５０≦ａ≦０．５４、
０．０２≦ｂ≦０．０６、
１．０００≦ｃ≦１．００５、
０．０４≦ｄ≦０．１０、
０≦ｅ≦０．１０、
２／３≦α≦１、
１／３≦β≦２／３、
の範囲であり、
Ａ１が、Ｍｇ、ＣｕおよびＺｎからなる元素群のうち少なくともいずれか１種、
Ａ２が、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇｅ、ＳｎおよびＣｅからなる元素群のうち少なくともいずれか１種であることを特徴とする圧電磁器。
【請求項２】
前記Ａ２がＮｂ、ＴａおよびＳｂからなる元素群のうち少なくともいずれか１種であるとともに、α＋βが４／３であることを特徴とする請求項１に記載の圧電磁器。
【請求項３】
前記Ａ２がＳｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、ＣｅおよびＧｅからなる元素群のうち少なくともいずれか１種であるとともに、前記βが１／２であることを特徴とする請求項１に記載の圧電磁器。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の圧電磁器が対向面を有し、該対向面に、互いに対向するように配置された一対の電極を備えることを特徴とする圧電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電磁器に関し、例えば、位置決め、光学装置の光路長制御、流量制御用バルブ、ポンプ、超音波モータ、エンジンの燃料噴射装置、自動車等のブレーキ装置、インクジェットプリンタのインク吐出ヘッド等に使用されるアクチュエータなどに好適に用いられる圧電磁器および圧電素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電磁器を利用した製品としては、例えば、フィルタ、位置決め、光学装置の光路長制御、流量制御用バルブ、超音波モータなどがある。特に圧電アクチュエータは、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できることに加えて、電気−機械の変換効率が高いために、応答速度が速く、小さい消費電力でも大きな発生力が得られる、という利点も有することから、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も利用されている。
【０００３】
従来、アクチュエータとしては、圧電性の高いＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）系材料やＰＴ（チタン酸鉛）系材料が使用されていた。しかしながら、ＰＺＴ系材料やＰＴ系材料は、鉛を約６０質量％の割合で含有しているため、酸性雨により鉛の溶出が起こり、環境汚染を招く危険性が指摘されている。そこで、鉛を主成分としない圧電材料に高い期待が寄せられている。特に、ペロブスカイト構造（一般式ＡＢＯ３）のＡサイトにアルカリ金属を配し、Ｂサイトにニオブを配した、鉛を含まないニオブ酸アルカリ系の圧電材料については、研究・開発が盛んに行われている。
【０００４】
しかし、ニオブ酸アルカリだけを用いた圧電磁器では圧電定数が低いため、例えば、特許文献１では、｛Ｌｉｘ（Ｋ１−ｙＮａｙ）１−ｘ｝（Ｎｂ１−ｚ−ｗＴａｚＳｂｗ）Ｏ３、ただし、０≦ｘ≦０．２、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦０．４、０≦ｗ≦０．２、ｘ＋ｚ＋ｗ＞０、で表される一般式１ｍｏｌに対して、周期律表における２〜１５族に属する金属元素、半金属元素、遷移金属元素、貴金属元素、及びアルカリ土類金属元素から選ばれるいずれか一種以上の添加元素を０．０００１〜０．１５ｍｏｌ含有する多結晶体のセラミックスであって、該多結晶体を構成する各結晶粒の特定の結晶面が配向していることを特徴とする結晶配向セラミックスが提案されている。
【０００５】
このような組成とすることにより、いずれも強誘電相である斜方晶と正方晶との相転移点が、室温近傍となり、室温近傍における圧電定数が高くなり、また、結晶粒の特定の結晶面を配向させることで、さらに圧電定数が大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−０２８００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された結晶配向セラミックスでは、相転移点がある室温近傍において、圧電定数が急激に高くなるとともに、圧電特性の温度依存性も大きくなるという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、鉛を含まないニオブ酸カリウム・ナトリウム系の圧電材料を用いて、圧電定数が高くても圧電特性の温度依存性が小さく
、広い温度範囲にわたって高く安定した圧電特性を有する圧電磁器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の圧電磁器は、組成式（１−ｘ）｛（Ｋ１−ａＮａａ）１−ｂＬｉｂ｝ｃ（Ｎｂ１−ｄ−ｅＴａｄＳｂｅ）Ｏ３＋ｘＢｉα（Ａ１１−βＡ２β）Ｏ３で表される成分と、Ｍｎとを含み、前記Ｍｎの含有量が、前記組成式の成分１００質量部に対してＭｎＯ２換算で０．０１〜０．５０質量部であるとともに、前記組成式におけるｘ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、α、βが、それぞれ、
０．００１０≦ｘ≦０．００５０、
０．５０≦ａ≦０．５４、
０．０２≦ｂ≦０．０６、
１．０００≦ｃ≦１．００５、
０．０４≦ｄ≦０．１０、
０≦ｅ≦０．１０、
２／３≦α≦１、
１／３≦β≦２／３、
の範囲であり、Ａ１が、Ｍｇ、ＣｕおよびＺｎからなる元素群のうち少なくともいずれか１種、Ａ２が、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇｅ、ＳｎおよびＣｅからなる元素群のうち少なくともいずれか１種であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の圧電素子は、上記の圧電磁器が対向面を有し、該対向面に、互いに対向するように配置された一対の電極を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、鉛を含まないニオブ酸カリウム・ナトリウム系の圧電材料を用いて、圧電定数が高くても圧電特性の温度依存性が小さく、広い温度範囲にわたって高く安定した圧電特性を有する圧電磁器および圧電素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は、本発明の圧電素子の実施形態の一例である圧力センサ素子の概略斜視図であり、（ｂ）は、本発明の圧電素子の実施形態の一例であるアクチュエータの概略縦断面図である。
【図２】試料Ｎｏ．４のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを示す図である。
【図３】試料Ｎｏ．１および試料Ｎｏ．４の誘電率の温度特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の圧電磁器は、鉛を含まないニオブ酸カリウム・ナトリウムを主成分とし、式１で表される成分１００質量部に対して、ＭｎをＭｎＯ２換算で０．０１〜０．５０質量部含有する。
【００１４】
【数１】
2014069988.tif 000003
【００１５】
ここで、ｘ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、α、βは、それぞれ、
０．００１０≦ｘ≦０．００５０、
０．５０≦ａ≦０．５４、
０．０２≦ｂ≦０．０６、
１．０００≦ｃ≦１．００５、
０．０４≦ｄ≦０．１０、
０≦ｅ≦０．１０、
２／３≦α≦１、
１／３≦β≦２／３、
の範囲であり、Ａ１が、Ｍｇ、ＣｕおよびＺｎからなる元素群のうち少なくともいずれか１種、Ａ２が、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇｅ、ＳｎおよびＣｅからなる元素群のうち少なくともいずれか１種であることにより、圧電定数が大きくても圧電特性の温度依存性が小さく、広い温度範囲にわたって高く安定した圧電特性を得ることができる。
【００１６】
式１において、下記の式２で表される組成を有するニオブ酸カリウム・ナトリウムは、圧電磁器の主成分であり、ペロブスカイト構造を有している。
【００１７】
【数２】
2014069988.tif 000004
【００１８】
式２において、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの範囲を
０．５０≦ａ≦０．５４、
０．０２≦ｂ≦０．０６、
１．０００≦ｃ≦１．００５、
０．０４≦ｄ≦０．１０、
０≦ｅ≦０．１０、
とすることで、圧電磁器の圧電定数が高くなる。これは、組成によって結晶構造が変化する境界を含む領域、いわゆるＭＰＢ（Morphotoropic Phase Boundary）領域となる組成範囲である。
【００１９】
すなわち、式２において、ａを０．５０≦ａ≦０．５４の範囲とし、Ｋの一部をＮａで置換することにより、圧電定数を高くすることができる。
【００２０】
また、ｂを０．０２以上とし、ＬｉをＡサイトに導入することにより、圧電磁器の焼結性を高めることができ、ｂを０．０２≦ｂ≦０．０６の範囲とすることにより、圧電定数を高くすることができる。
【００２１】
ｄを０．０４≦ｄ≦０．１０の範囲としたのは、Ｎｂの一部をＴａで置換することにより圧電定数を高くすることができるためである。なお、ｄが０．１０を超えると圧電定数が低下し、さらにキュリー温度が低下する懸念がある。
【００２２】
ｅを０≦ｅ≦０．１０の範囲としたのは、必要に応じてＮｂの一部をＳｂで置換することにより焼結性を向上することができるためである。なお、ｅが０．１０を超えると焼結性が低下するおそれがある。
【００２３】
ｃは、１．０００≦ｃ≦１．００５の範囲とする。これは、ペロブスカイト構造のＡサイト原子がＢサイト原子に対して１．００５を超えて過剰に含まれると、圧電特性が低下する懸念があるからである。
【００２４】
ただし、上述のニオブ酸カリウム・ナトリウムは、ＭＰＢ領域となる組成ではあるが、
このような組成を有する圧電磁器においては、高い圧電特性を発現するものの、圧電特性の温度依存性が大きかった。また、この組成を有する緻密な圧電磁器を得るためには、高い温度で焼成する必要があるとともに、高い圧電特性を発現する圧電磁器を得られる焼成温度の範囲が狭く、再現よく高い圧電特性を有する圧電磁器を得ることが困難だった。
【００２５】
本発明者らは、このようなニオブ酸カリウム・ナトリウムに、下記の式３で表されるＢｉ複合酸化物、およびＭｎを導入することにより、広い温度範囲に渡って高い圧電定数を有する圧電磁器を再現よく得ることができ、さらに圧電特性の温度依存性を小さくすることができることを見出した。
【００２６】
【数３】
2014069988.tif 000005
【００２７】
式３で表されるＢｉ複合酸化物は、複合ペロブスカイト構造を有しており、Ｂｉは６ｓ２孤立電子対を持つため、結晶構造に大きな歪を有する。このＢｉ複合酸化物を式２で表されるニオブ酸カリウム・ナトリウムに所定量導入することにより、ニオブ酸カリウム・ナトリウムの結晶構造に歪みが導入されて分極が大きくなり、圧電特性が向上する。また、同時に、圧電特性の温度依存性を小さくすることが可能となる。
【００２８】
なお、Ｂｉを含有する化合物は比較的低温で液相を生成するため、Ｂｉ複合酸化物を導入することにより、圧電磁器の焼成温度が低下するという効果も得られる。
【００２９】
ここで、αは、２／３≦α≦１の範囲である。αをこのような範囲とすることにより、ニオブ酸カリウム・ナトリウムにＢｉ複合酸化物を過不足なく取り込むことができる。なお、αが２／３よりも小さくなると、圧電特性が低下するおそれがあり、αが１よりも大きくなると、過剰なＢｉが粒界に残存し、圧電磁器の絶縁性が劣化するおそれがある。
【００３０】
Ａ１はＭｇ、ＣｕおよびＺｎからなる元素群のうち少なくともいずれか１種であり、Ａ２は、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇｅ、ＳｎおよびＣｅからなる元素群のうち少なくともいずれか１種である。これらは、酸素との６配位状態において、Ｎｂと同程度のイオン半径を有している。
【００３１】
βは１／３≦β≦２／３の範囲である。βをこのような範囲とすることにより、Ａ１とＡ２の比率を化学量論比の範囲内とすることができる。なお、Ａ１とＡ２の比率が化学量論比から著しくずれると、酸素空孔が形成され、圧電特性が低下するおそれがある。
【００３２】
なお、Ａ２が５価のイオンとなる元素、すなわちＮｂ、ＴａおよびＳｂのうち少なくともいずれか１種の元素である場合は、α＋βを４／３とすることにより、Ａ１とＡ２を化学量論比の範囲内とすることができ、好ましい。また、Ａ２が４価のイオンとなる元素、すなわちＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇｅ、ＳｎおよびＣｅのうち少なくともいずれか１種である場合は、βを１／２とすることにより、Ａ１とＡ２を化学量論比の範囲内とすることができ、好ましい。
【００３３】
このように、式２で表されるニオブ酸カリウム・ナトリウムのペロブスカイト構造に、式３で表されるＢｉ複合酸化物の歪みの大きい複合ペロブスカイト構造を導入することで、圧電定数を高めるとともに圧電特性の温度依存性を小さくすることができる。
【００３４】
ニオブ酸カリウム・ナトリウムに対するＢｉ複合酸化物の割合は、式１におけるｘで表
され、ｘは０．００１０≦ｘ≦０．００５０である。ｘをこのような範囲とすることで、ニオブ酸カリウム・ナトリウムのペロブスカイト構造に適度な歪みが導入され、圧電定数を高めることができる。なお、ｘが０．００１０より小さいと所望の効果が得られず、ｘが０．００５０より大きいと導入された歪が大きくなりすぎて圧電特性が低下する。
【００３５】
さらに、本発明の圧電磁器は、式１の成分１００質量部に対して、ＭｎＯ２換算で０．０１〜０．５０質量部のＭｎを含有している。これにより圧電磁器をより緻密なものとすることができ、さらに圧電定数を高めることができる。
【００３６】
本発明の圧電磁器においては、その組成の９９質量％以上が式１の成分およびＭｎ成分によって占められ、それ以外の不純物元素は酸化物換算した合計で０．５質量％未満、より好ましくは０．２質量％未満、さらに好ましくは０．１質量％未満である。不純物元素としては、たとえば圧電磁器の製造工程に起因するもの、たとえばＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ａｌなどがあるが、酸化物換算した合計で０．５質量％未満の微量であれば特性上問題ない。なお、圧電磁器の組成や不純物元素の含有量は、蛍光Ｘ線分析やＩＣＰ発光分光分析などの元素分析により確認できる。
【００３７】
本発明の圧電磁器の製法の一例について説明する。本発明の圧電磁器を作製するには、原料として、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、Ｌｉ２ＣＯ３およびＭｇＣＯ３などの炭酸塩や、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、Ｓｂ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＣｕＯ、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２，Ｃｅ２Ｏ３、ＧｅＯ２およびＭｎＯ２などの酸化物を用いればよい。なお、原料はこれらに限定されるものではなく、焼成により酸化物を生成する、たとえば硝酸塩等の金属塩を用いても良い。
【００３８】
前述の式１において、Ａ１をＭｇ、ＣｕおよびＺｎのうちの少なくともいずれか１種、Ａ２をＮｂ、Ｔａ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇｅ、ＳｎおよびＣｅのうちの少なくともいずれか１種から選択し、上記の原料を用いて、式１におけるｘ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、α、βがそれぞれ、
０．００１０≦ｘ≦０．００５０、
０．５０≦ａ≦０．５４、
０．０２≦ｂ≦０．０６、
１．０００≦ｃ≦１．００５、
０．０４≦ｄ≦０．１０、
０≦ｅ≦０．１０、
２／３≦α≦１、
１／３≦β≦２／３、
の範囲となるとともに、式１の成分１００質量部に対して、ＭｎをＭｎＯ２換算で０．０１〜０．５質量部となるように秤量する。秤量した原料を混合して混合物とし、粒度分布における平均粒径（Ｄ５０）が０．３〜１．０μｍの範囲となるように混合物を粉砕する。この混合物を８５０〜１０００℃で仮焼・合成し合成物を得る。得られた合成物を粉砕し、粒度分布における平均粒径（Ｄ５０）を０．３〜１μｍの範囲に調整する。その後、所定のバインダを加えて湿式混合し、造粒粉末を得る。
【００３９】
得られた造粒粉末を、プレス成形、テープ成形等、周知の成形方法により所定形状に成形し、大気中等の酸化性雰囲気において、１０００〜１１５０℃の温度範囲で２〜５時間焼成することにより、本発明の圧電磁器が得られる。
【００４０】
なお、本発明の圧電磁器は、単一相からなるものであってもよいし、本発明の範囲内にある異なる組成を有する２種以上の粒子が複合化した複合体であってもよい。複合体は、たとえば組成の異なる２種以上の合成物を合成し、これら２種以上の合成物を粉砕・混合
して圧電磁器を作製すればよい。また、圧電磁器が単一相からなるか、複合体であるかについては、たとえば、圧電磁器を構成する各結晶粒子の組成を分析したり、圧電磁器のＸ線回折パターンを解析することにより判断できる。
【００４１】
このような圧電磁器を、対向面を有する形状に必要に応じて加工し、その対向面に、互いに対向するように一対の電極を配置することにより、本発明の圧電素子が得られる。
【００４２】
図１（ａ）に、本発明の圧電素子の実施形態の一例である圧力センサ素子の概略斜視図を示す。この圧力センサは、上述の組成の圧電磁器からなる圧電基体１の対向する一対の主面に、互いに対向するように配置された一対の電極２、３を備えている。また、分極は主面に垂直な方向に施してある。このような圧力センサでは、主面間に加わる圧力により、各主面に電荷が生じるため、この電荷を測定することにより、主面間に加わっている圧力を測定することができる。
【００４３】
図１（ｂ）に、本発明の圧電素子の実施形態の一例であるアクチュエータの概略縦断面図を示す。このアクチュエータは、上述の組成の圧電磁器からなる圧電基体１１の一方の主面に電極１２を、他方の主面に電極１３を配し、振動板１４上に設置したものである。分極方向は圧電基体１の厚み方向である。
【００４４】
このようなアクチュエータは、上述のように作製した圧電磁器の厚み方向に分極を施して圧電基体１１を作製し、電極１２、１３を配して振動板１４に接着する、または、圧電磁器に電極１２、１３を配して振動板１４に接着したのち、圧電磁器の厚み方向に分極することにより作製できる。このようなアクチュエータは、電極１２と電極１３との間に電圧を加えることにより、圧電基体１１がその厚みに垂直な平面方向に縮み、振動板を屈曲させることでアクチュエータとして働く。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明の圧電磁器について、実施例に基づき詳細に説明する。まず、出発原料として、純度９９．９％のＮａ２ＣＯ３粉末、Ｋ２ＣＯ３粉末、Ｌｉ２ＣＯ３粉末、Ｎｂ２Ｏ５粉末、Ｔａ２Ｏ５粉末、Ｓｂ２Ｏ３粉末、Ｂｉ２Ｏ３粉末、ＭｇＣＯ３粉末、ＺｎＯ粉末、ＣｕＯ粉末、ＴｉＯ２粉末、ＳｎＯ２粉末、ＺｒＯ２粉末、ＨｆＯ２粉末，Ｃｅ２Ｏ３粉末、ＧｅＯ２粉末およびＭｎＯ２粉末を準備した。
【００４６】
これらの粉末を、式１におけるｘ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、α、βが表１および表２に示す量となるように秤量し、さらに、式１の成分１００質量部に対して、ＭｎをＭｎＯ２換算で表１に示す割合になるように秤量した。
【００４７】
秤量した原料粉末を、純度９９．９％のＺｒＯ２ボールおよびイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）と共にポリポットに投入し、回転ミルで１６時間混合した。この混合物をポリポットから取り出して乾燥した後、大気中にて９００〜１０００℃の温度で３時間の仮焼・合成を行い、得られた合成物を、上述と同様な方法で再度粉砕して合成粉末を得た。その後、合成粉末にバインダとしてポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を混合し、造粒粉末を作製した。
【００４８】
次に、得られた造粒粉末を２００ＭＰａの圧力で、直径１６ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの円板状に成形した。この成形体を、大気中において１０００〜１１５０℃で３時間焼成することにより、圧電磁器を得た。
【００４９】
得られた圧電磁器の組成は、ＩＣＰ発光分光分析にて定量分析を行い、原料の調合組成と同じであることを確認した。
【００５０】
また、得られた磁器のＸ線回折（ＸＲＤ）測定を行い、回折パターンを同定した結果、いずれの試料もペロブスカイト型結晶を主体とするものであった。一例として、試料Ｎｏ．４のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを図２に示す。
【００５１】
得られた圧電磁器の圧電特性は、以下のようにして評価した。研磨加工により圧電磁器の厚さを１ｍｍとした後、圧電磁器の両主面（円板の上下面）にＡｇ電極を形成して、円板状の圧電磁器の厚さ方向に分極処理を８０℃で行い、圧電素子を作製した。
【００５２】
作製した圧電素子について、ｄ３３メーターを用いて圧電定数ｄ３３を測定した。また、恒温槽の中で圧電素子の温度を変化させながら、インピーダンスアナライザを用いて圧電素子の静電容量の温度特性を測定し、その測定値を誘電率に換算した。なお、これらの圧電特性の測定は、日本電子材料工業会標準規格ＥＭＡＳに準じて行った。表２に、各試料の圧電定数ｄ３３および誘電率の変化率Δε／εｒを示す。また、試料Ｎｏ．１および４について、２５℃における誘電率εｒの値を基準とした誘電率の温度特性を図３に示す。
【００５３】
なお、誘電率の変化率Δε／εｒは、−２０℃から＋１５０℃の温度範囲における誘電率の最大値εｍａｘと最小値εｍｉｎとの差であるΔεと、２５℃における誘電率εｒの値とをもとに算出した。
【００５４】
【表１】
2014069988.tif 000006
【００５５】
【表２】
2014069988.tif 000007
【００５６】
試料Ｎｏ．２〜４０は、圧電定数ｄ３３が２００より大きく、−２０℃〜＋１５０℃における誘電率の変化率Δε／εｒが５０％未満であり、優れた圧電特性を示すものであった。一方、本発明の範囲外である試料Ｎｏ．１は、圧電定数ｄ３３が１９０と小さく、Δε／εｒが８１％と大きいものであり、性能に劣るものであった。
【符号の説明】
【００５７】
１、１１：圧電基体（圧電磁器）
２、３、１２、１３：電極
１４    ：振動体
Ｐ      ：分極の向き
【図１】
2014069988.tif 000008
【図２】
2014069988.tif 000009
【図３】
2014069988.tif 000010