(57)【要約】【課題】  焼成時における歪みの緩和及び結晶粒成長の安定化を図りつつ、変位量の増大が図られた圧電素子の製造方法を提供する。【解決手段】  本発明に係る圧電素子１０の製造方法は、圧電体層１２と内部電極１３Ａ，１３Ｂとを交互に積層した積層体１１を焼成して圧電素子１０を作製する圧電素子の製造方法であって、圧電体層１２を構成する圧電材料が、ＴｉＯ２原料とＺｒＯ２原料とＰｂＯ２原料とを主成分として含み、且つ、圧電材料に、ＴｉＯ２原料及びＺｒＯ２原料に含まれるＰ２Ｏ５が４０ｐｐｍ以上３５０ｐｐｍ以下の範囲で混入していることを特徴とする。発明者らは、圧電材料にＰが含有されており、そのＰがＰ２Ｏ５として、圧電材料中のＴｉＯ２原料及びＺｒＯ２原料から所定範囲の量だけ混入する場合に、焼成時における歪みの緩和及び結晶粒成長の安定化が実現し、且つ、圧電素子１０の変位量が増大することを見い出した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体層と電極層とを交互に積層した積層体を焼成して圧電素子を作製する圧電素子の製造方法であって、
前記圧電体層を構成する圧電材料が、ＴｉＯ２原料とＺｒＯ２原料とＰｂＯ２原料とを主成分として含み、且つ、前記圧電材料に、前記ＴｉＯ２原料及び前記ＺｒＯ２原料に含まれるＰ２Ｏ５が４０ｐｐｍ以上３５０ｐｐｍ以下の範囲で混入している、圧電素子の製造方法。
【請求項２】
前記圧電材料には、副成分として、３０％以下の添加割合でＰ２Ｏ５が添加されている、請求項１に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項３】
前記電極層が、Ａｇ−Ｐｄ合金、若しくは、Ｃｕで構成される、請求項１又は２に記載の圧電素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、発音体、センサ、アクチュエータ等の種々の用途に、圧電素子が利用されている。そして、圧電素子としては、単板圧電素子や積層型圧電素子が知られている。単板圧電素子は、一対の電極層間に圧電磁器からなる圧電体層を備える構造を有している。また、積層型圧電素子は、圧電体層と内部電極とが交互に積層された構造の素体を有している。この積層型圧電素子において、素体は、その積層方向の両端面が複数の圧電体層からなる保護層によって覆われていることが一般的である。
【０００３】
このような圧電素子に利用される圧電磁器の材料は、例えば、下記特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開平５−２４９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような圧電磁器の圧電体層においては、焼成時に生じる歪みの緩和及び結晶粒成長の安定化が望まれていた。発明者らは、リンを含む圧電材料を用いることで、歪みの緩和や結晶粒成長の安定化を実現できることを見い出した。ただし、圧電材料中のリンは圧電素子の変位量に悪影響を及ぼしてしまうため、発明者らは、圧電素子の変位量についての研究を重ね、ついに変位量を増大することができる技術を見い出した。
【０００５】
つまり、本発明は、焼成時における歪みの緩和及び結晶粒成長の安定化を図りつつ、変位量の増大が図られた圧電素子の製造方法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】
【０００６】
発明者らは、圧電素子の圧電体層を構成する圧電材料にＰが含有されており、そのＰがＰ２Ｏ５として、圧電材料中のＴｉＯ２原料及びＺｒＯ２原料から所定範囲の量だけ混入する場合に、焼成時における歪みの緩和及び結晶粒成長の安定化が実現し、且つ、変位量が増大することを見い出し、本発明を完成させるに至った。
【０００７】
すなわち、本発明に係る圧電素子の製造方法は、圧電体層と電極層とを交互に積層した積層体を焼成して圧電素子を作製する圧電素子の製造方法であって、圧電体層を構成する圧電材料が、ＴｉＯ２原料とＺｒＯ２原料とＰｂＯ２原料とを主成分として含み、且つ、圧電材料に、ＴｉＯ２原料及びＺｒＯ２原料に含まれるＰ２Ｏ５が４０ｐｐｍ以上３５０ｐｐｍ以下の範囲で混入していることを特徴とする。
【０００８】
また、圧電材料には、副成分として、３０％以下の添加割合でＰ２Ｏ５が添加されている態様であってもよく、電極層が、Ａｇ−Ｐｄ合金、若しくは、Ｃｕで構成される態様であってもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、焼成時における歪みの緩和及び結晶粒成長の安定化を図りつつ、変位量の増大が図られた圧電素子の製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するにあたり最良と思われる形態について詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。
【００１１】
まず、本発明の実施形態に係る製造方法によって作製される圧電素子について、図１を参照しつつ説明する。図１は、本発明の実施形態に係る圧電素子の概略断面図である。図１に示す圧電素子１０は、直方体状の積層体１１と、この積層体１１の対向する端面に形成された一対の外部電極１７Ａ，１７Ｂとを備えた積層型圧電素子である。
【００１２】
積層体１１は、圧電体層１２を介して内部電極層（電極層）１３Ａ，１３Ｂを交互に積層してなる素体１４と、この素体１４をその積層方向の両端面側（図中上下方向）から挟み込むように設けられた一対の保護層１５，１６とから構成される。このように、素体１４においては、圧電体層１２と内部電極層１３Ａ，１３Ｂとが交互に積層されている。
【００１３】
圧電体層１２は、主としてＰＺＴ系圧電体セラミックの圧電材料から構成される層である。また、圧電体層１２の圧電材料中にはリン元素が含まれている。圧電材料において、リン元素は、原子、酸化物又は圧電体層１２に含まれている他の金属等との化合物の形態で含まれる。リン元素は、圧電体層１２中に均一に分散していることが好ましい。
【００１４】
内部電極層１３Ａ，１３Ｂはそれぞれ平行となるように設けられている。内部電極層１３Ａは、一方の端部が積層体１１における外部電極１７Ａが形成された端面に露出するように形成されている。また、内部電極層１３Ｂは、一方の端部が積層体１１における外部電極１７Ｂが形成された端面に露出するように形成されている。
【００１５】
さらに、内部電極層１３Ａと内部電極１３Ｂとは、これらの大部分が積層方向に重なり合うように配置されている。内部電極１３Ａ，１３Ｂ間に挟まれた圧電体層１２は、内部電極１３Ａ，１３Ｂに電圧を印加したときに積層方向に伸縮（変位）する圧電活性部となる。この内部電極層１３Ａ，１３Ｂは、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉやこれらの合金によって構成される。なお、焼成時における内部電極１３Ａ，１３Ｂから圧電体層１２への金属の拡散は、特にＡｇ−Ｐｄ合金又はＣｕの場合に生じ易い傾向にある。したがって、内部電極１３Ａ，１３Ｂの金属をＡｇ−Ｐｄ合金又はＣｕとする場合に、リン元素による圧電体層１２の歪みを抑制する効果が特に良好に得られる。
【００１６】
保護層１５，１６は、主として圧電材料から構成される層である。保護層１５，１６を形成する圧電材料としては、圧電体層１２と同様のものが挙げられる。保護層１５，１６及び圧電体層１２にそれぞれ含まれる圧電材料は、同じであっても異なっていてもよい。ただし、圧電素子１０の製造を容易におこなう観点からは、同じであることが好ましい。かかる観点からは、保護層１５，１６は、圧電体層１２が複数積層されてなるものであると特に好ましい。
【００１７】
保護層１５，１６に含まれる圧電材料は、リン元素を含む。このリン元素は、原子、酸化物又は保護層１５，１６に含まれている他の金属等との化合物の形態で含まれる。リン元素は、保護層１５，１６において均一に分散していることが好ましい。
【００１８】
保護層１５，１６に含まれる圧電材料中のリン元素の含有量は、Ｐ２Ｏ５に換算してモル基準で５０〜１０００ｐｐｍであると好ましく、５０〜５００ｐｐｍであるとより好ましい。このリン元素の含有量が５０ｐｐｍ未満であると、後述する圧電素子１０の製造方法において、焼成時における内部電極層１３Ａ，１３Ｂから保護層１５，１６への金属の拡散が不均一となり、保護層１５，１６が歪みを有した状態となり易い傾向にある。一方、１０００ｐｐｍを超えると、焼成による圧電材料の焼結が不十分となり、保護層１５，１６の密度が低下して、素体１４を十分に保護することが困難となる場合がある。
【００１９】
外部電極１７Ａ，１７Ｂは、これらが設けられている端面において、当該端面に露出している内部電極１３Ａ，１３Ｂの端部とそれぞれ接している。これにより、外部電極１７Ａ，１７Ｂは、内部電極１３Ａ，１３Ｂと電気的に接続される。この外部電極１７Ａ，１７Ｂは、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ等を主成分とする導電材料から構成される。
【００２０】
次に、上述した構造を有する圧電素子１０の好適な製造方法について、図２を参照して説明する。図２は、圧電素子１０を作製する手順を示したフローチャートである。
【００２１】
圧電素子１０を作製する際は、まず、出発原料を用意する（ステップ１１）。この出発原料は、ＰＺＴ系圧電材料であり、主成分としてＰｂＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５等の粉体原料を含み、副成分としてＰ２Ｏ５試薬（若しくは、Ｐ４Ｏ１０試薬、Ｈ３ＰＯ４試薬）を含んでいる。そして、これらの原料が所定の組成比となるようにそれぞれの原料を秤量する。このとき、Ｐ２Ｏ５試薬の量は、圧電材料に含まれるＰ２Ｏ５の３０％以下の割合となるように調整される。
【００２２】
次に、安定化ジルコニアボールをメディアに用いたボールミルによって、上記出発原料の湿式混合を２４時間程度行う（ステップＳ１２）。続いて、混合された原料を乾燥させる（ステップＳ１３）。そして、混合された原料に対し、例えば８５０℃程度の温度で２時間程度の加熱処理を施す仮焼成をおこなう（ステップＳ１４）。これにより、主にＰｂ、Ｚｒ、Ｔｉ元素を含有したペロブスカイト構造を有する複合型酸化物圧電材料の原料組成物が得られる。
【００２３】
この原料組成物をボールミルにより湿式粉砕した後（ステップＳ１５）、これを乾燥させ（ステップＳ１６）、原料組成物の粉体（圧電磁器粉体）を得る。続いて、これらの原料組成物の粉体に、有機バインダー、有機溶剤、有機可塑剤等を加えてボールミル等により２０時間程度の混合をおこない、圧電体ペーストを得る（ステップＳ１７）。この圧電体ペーストを、例えばドクターブレード法によって、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製のベースフィルム等に塗布して、圧電体層１２形成用及び保護層１５，１６形成用の圧電体成形物をそれぞれ得る（ステップＳ１８）。
【００２４】
その後、圧電体層１２形成用の圧電体成形物上に、スクリーン印刷法等により内部電極１３Ａ，１３Ｂを構成する金属、有機バインダー等を含む電極ペーストを塗布して、電極ペースト層を形成させる（ステップＳ１９）。この際、電極ペースト層は、上述した内部電極１３Ａ及び１３Ｂの形状が得られるようにそれぞれ形成する。
【００２５】
それから、内部電極１３Ａ又は１３Ｂに対応する電極ペースト層が形成された圧電体成形物を、それぞれ交互に積層する。また、この積層構造の積層方向の両端面の表面上に、保護層１５，１６形成用の圧電体成形物を複数層ずつ積層する。こうして得られた積層体を、適宜加熱しながら積層方向に加圧（プレス）し、更に必要に応じて所望のサイズに切断することで、積層体グリーンを得る（ステップＳ２０）。
【００２６】
その後、この積層体グリーンを、安定化ジルコニアセッター等に載置した後、大気雰囲気中で加熱することにより、積層体グリーン及び電極ペースト層中に含まれるバインダー等を除去する脱脂処理をおこなう（ステップＳ２１；脱バインダー）。それから、セッター上に載置された積層体グリーンに対し、密閉された容器中で、例えば１０５０〜１１００℃、２時間程度の加熱を行う焼成処理（本焼成）をおこない、積層体１１を得る（ステップＳ２２）。この焼成処理において、圧電体成形物及び電極ペースト層が一体焼成され、圧電体層１２形成用の圧電体成形物が圧電体層１２となり、電極ペースト層が内部電極１３Ａ，１３Ｂとなる。また、保護層１５，１６形成用の圧電体成形物から、それぞれ保護層１５及び１６が形成される。
【００２７】
そして、得られた積層体１１の積層方向に平行であり互いに対向している端面（内部電極１３Ａ，１３Ｂの端部が露出している端面）に、外部電極１７Ａ，１７Ｂをそれぞれ焼き付ける（ステップＳ２３）。具体的には、外部電極１７Ａ，１７Ｂを構成する金属、有機バインダー等を含む外部電極形成用のペーストを積層体１１の上記端面に塗布した後、これを焼成することで、外部電極１７Ａ，１７Ｂが形成される。このようにして、図１に示す構造を有する圧電素子１０（積層型圧電素子）が得られる。
【００２８】
以上で説明したように、発明者らは、圧電素子１０の圧電体層１２を構成する圧電材料にＰが含有されており、そのＰがＰ２Ｏ５として、圧電材料中のＴｉＯ２原料及びＺｒＯ２原料から所定範囲の量だけ混入する場合に、焼成時における歪みの緩和及び結晶粒成長の安定化が実現し、且つ、変位量が増大することを見い出した。
【００２９】
この場合、電極ペースト層に含まれる金属が、本焼成の際に圧電体成形物中に拡散し易くなるが、圧電体成形物中に金属と反応し易いリン元素が分散されているため、金属の拡散は圧電体成形物中で均一に生じるようになる。その結果、圧電体成形物がリン元素を含まない場合に比して、焼結による圧電体成形物（圧電体層１２）の収縮が均一に生じるようになる。その結果、圧電体層１２は、歪みが少ない形状を有するものとなり、圧電素子１０全体も歪みが少ないものとなる。
【００３０】
具体的には、圧電材料中のＴｉＯ２粉末原料及びＺｒＯ２粉末原料のリン元素の含有量は、Ｐ２Ｏ５に換算してモル基準で４０ｐｐｍ以上３５０ｐｐｍ以下の範囲に調整される。すなわち、この量のリン元素が圧電材料に混入されている。このリン元素の含有量が４０ｐｐｍ未満であると、焼成による圧電材料の焼結が不十分となり、圧電体層１２の密度が低下して十分な変位が得られ難くなる場合がある。一方、リン元素の含有量が３５０ｐｐｍを超えると圧電歪み定数（ｄ３１）の値が実用的なレベルを下回ってしまう。
【００３１】
なお、上述した実施形態では、圧電材料中のＴｉＯ２原料及びＺｒＯ２原料からＰをＰ２Ｏ５として混入させ、且つ、副成分として圧電材料にＰ２Ｏ５試薬を添加させているが、Ｐ２Ｏ５試薬を必ずしも添加する必要はない。Ｐ２Ｏ５試薬を添加する場合は、Ｐ２Ｏ５試薬の添加割合は３０％以下にするとよい。それにより、Ｐ２Ｏ５試薬を添加して圧電材料中のＰ２Ｏ５含有量を増加させる場合に比べて、変位量を所定の基準値以上に維持しつつ、より多くのＰ２Ｏ５を圧電材料中に含有させることができるため、さらなる歪み緩和及び結晶粒成長の安定性の向上を図ることができるようになる。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
（第１実施例）
【００３３】
まず、図２に示すステップＳ１１〜Ｓ１６を実施して、圧電材料の原料組成物の粉体（出発原料）を得た。この出発原料には、Ｐ２Ｏ５を含有するＴｉＯ２及びＺｒＯ２と、ＰｂＯ、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５とが含まれている。そして、これらの出発原料を、焼成後にＰｂ０．９９［（Ｚｎ１／３ Ｎｂ２／３）０．１ Ｔｉ０．４４ Ｚｒ０．４６］Ｏ３の組成を有する圧電磁器が得られるように秤量し配合した。
【００３４】
次に、その圧電材料の原料組成物の粉体に、ポリビニルアルコール系のバインダーを加えて造粒した後、成形を約１９６ＭＰａで行い、一辺が約２０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのサイズを有する角板状の圧電体成形物を得た。
【００３５】
その後、圧電体成形物の脱バインダーを行い、圧電体成形物をマグネシア（ＭｇＯ）の密閉容器に入れ、１１５０℃で２時間加熱する本焼成を行った。これにより、角板状の圧電磁器を得た。
【００３６】
最後に、得られた圧電磁器を、高さ１．０ｍｍに加工し、さらにその両面に銀焼付電極を形成して、単板圧電素子（１２ｍｍ×３ｍｍ）を作製した。さらに、この単板圧電素子に、１２０℃のシリコーン油中で分極処理（処理条件：３ｋＶ／ｍｍ、１５分）を行った。
【００３７】
以上のようにして得られた単板圧電素子の圧電歪み定数（ｄ３１）を測定した。測定方法としては、インピーダンスアナライザーを用いて測定した素子の静電容量、共振周波数及び反共振周波数から、圧電歪み定数を算出した。また、圧電磁器の断面を走査型電子顕微鏡で観察し、圧電粒子の平均粒子径を円相当径として画像処理ソフト（Ｍａｃ Ｖｉｅｗ）を用いて測定した。
（比較例）
【００３８】
上述した実施例と同様に、図２に示すステップＳ１１〜Ｓ１６を実施して、圧電材料の原料組成物の粉体を得た。この出発原料には、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＰｂＯ、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５が含まれており、これにＰ２Ｏ５試薬が添加されている。そして、Ｐ２Ｏ５が添加された出発原料を、焼成後にＰｂ０．９９［（Ｚｎ１／３ Ｎｂ２／３）０．１ Ｔｉ０．４４ Ｚｒ０．４６］Ｏ３の組成を有する圧電磁器が得られるように秤量し配合した。
【００３９】
次に、その圧電材料の原料組成物の粉体に、ポリビニルアルコール系のバインダーを加えて造粒した後、成形を約１９６ＭＰａで行い、一辺が約２０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのサイズを有する角板状の圧電体成形物を得た。
【００４０】
その後、圧電体成形物の脱バインダーを行い、圧電体成形物をマグネシア（ＭｇＯ）の密閉容器に入れ、１１５０℃で２時間加熱する本焼成を行った。これにより、角板状の圧電磁器を得た。
【００４１】
最後に、得られた圧電磁器を、高さ１．０ｍｍに加工し、さらにその両面に銀焼付電極を形成して、単板圧電素子（１２ｍｍ×３ｍｍ）を作製した。さらに、この単板圧電素子に、１２０℃のシリコーン油中で分極処理（処理条件：３ｋＶ／ｍｍ、１５分）を行った。
【００４２】
以上のようにして得られた単板圧電素子の圧電歪み定数を、実施例同様に測定した。また、圧電磁器の断面を走査型電子顕微鏡で観察し、圧電粒子の平均粒子径を円相当径として画像処理ソフト（Ｍａｃ Ｖｉｅｗ）を用いて測定した。
【００４３】
上記実施例及び比較例により測定した圧電歪み定数は、以下の表１及び図３のグラフに示すとおりであった。ここで、図３のグラフの横軸は、圧電材料中のＰ２Ｏ５含有量（ｐｐｍ）を示しており、縦軸は圧電歪み定数（ｐＣ／Ｎ）を示している。
【表１】
2008263080.tif 000003
【００４４】
これらの測定結果（表１及び図３のグラフ）から、圧電材料中にＰ２Ｏ５を直接添加した比較例に比べて、圧電材料にＴｉＯ２粉末原料及びＺｒＯ２粉末原料からＰ２Ｏ５を混入させた実施例のほうが、圧電歪み定数の値が高くなることがわかった。さらに、圧電材料中のＴｉＯ２粉末原料及びＺｒＯ２粉末原料のリン元素の含有量が、Ｐ２Ｏ５に換算してモル基準で３５０ｐｐｍ以下である場合には、圧電歪み定数が実用上十分な値（２００ｐＣ／Ｎ以上）となった。一方、Ｐ２Ｏ５が３５０ｐｐｍを超えると、圧電歪み定数が２００ｐＣ／Ｎを下回ってしまった。そのため、圧電材料にＴｉＯ２原料及びＺｒＯ２原料から混入させるＰ２Ｏ５は３５０ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００４５】
また、実施例及び比較例における顕微鏡写真は図４に示すとおりであった。この写真から、圧電粒子の平均粒子径を測定した結果、図５に示すグラフが得られた。ここで、図５のグラフの横軸は、圧電材料のＰ２Ｏ５含有量（ｐｐｍ）を示しており、縦軸は圧電粒子の平均粒子径（μｍ）を示している。
【００４６】
これらの測定結果（図４の写真及び図５のグラフ）から、同じ濃度のＰ２Ｏ５を圧電材料中に含有させるとき、圧電材料中にＰ２Ｏ５を直接添加した場合（比較例）に比べて、圧電材料にＴｉＯ２粉末原料及びＺｒＯ２粉末原料からＰ２Ｏ５を混入させた場合（実施例）のほうが、圧電磁器が、大きな平均粒子径の圧電粒子で構成されることがわかる。つまり、所定のＰ２Ｏ５含有量範囲（４０ｐｐｍ以上３５０ｐｐｍ以下）において、任意の含有量で比較した場合、比較例に係る平均粒径よりも実施例に係る平均粒径のほうが大きくなる。このように実施例では比較例に比べて平均粒子径が大きくなるため、実施例に係る圧電磁器のほうがより高い焼結性を実現することができる。
（第２実施例）
【００４７】
まず、図２に示すステップＳ１１〜Ｓ１６を実施して、圧電材料の原料組成物の粉体（出発原料）を得た。この出発原料には、Ｐ２Ｏ５を含有するＴｉＯ２及びＺｒＯ２と、ＰｂＯ、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５とが含まれている。この出発原料には、所定量のＰ２Ｏ５試薬が添加されている。そして、これらの出発原料を、焼成後にＰｂ０．９４ Ｓｒ０．０５［（Ｚｎ１／３ Ｎｂ２／３）０．１ （Ｍｇ１／３ Ｎｂ２／３）０．２Ｔｉ０．３８ Ｚｒ０．３２］Ｏ３にＮｉＯが０．４ｗｔ％含まれる組成を有する圧電磁器が得られるように秤量し配合した。
【００４８】
次に、ステップＳ１７に示すように、圧電材料の原料組成物の粉体に、ポリビニルアルコール系のバインダーを加えて造粒した後、ステップＳ１８に示す成形を行い、圧電体成形物を得た。次いで、この圧電体成形物の片面上に、ステップＳ１９に示すように、Ａｇ：Ｐｄ＝７：３の比率を有する金属、有機バインダー及び有機溶剤を含む電極ペーストをスクリーン印刷法により塗布して、電極ペースト層を形成させた。電極ペースト中の金属の含有量は、５０質量％とした。
【００４９】
その後、ステップＳ２０に示すように、電極ペースト層が形成された圧電体成形物を１７枚重ねて積層体を形成し、それを安定化ジルコニアセッター上に載置し、４００℃、１時間の加熱により、脱バインダーを行った。そして、ステップＳ２１に示すように、電極ペースト層が形成された圧電体成形物をセッター上に配置したまま密閉匣鉢中に入れ、１０５０〜１１００℃で２時間加熱する本焼成をおこなった。
【００５０】
最後に、得られた素体をの両端面に銀焼付電極を形成して、図１に示す圧電素子と同様の圧電素子（５．２ｍｍ×１．０ｍｍ）を作製した。
【００５１】
以上のようにして得られた圧電素子の変位量を測定した。その測定には、変位測定機（レーザードップラー変位径）を用いた。本実施例により測定した変位量は、以下の表２に示すとおりであった。
【表２】
2008263080.tif 000004
【００５２】
上記実施例１同様に、圧電材料に含まれるＰ２Ｏ５の総量（Ｐ２Ｏ５総量）が３５ｐｐｍ、１５０ｐｐｍ、２５０ｐｐｍ、３５０ｐｐｍ、４００ｐｐｍである試料をそれぞれ準備し、圧電材料中のＴｉＯ２原料及びＺｒＯ２原料から混入するＰ２Ｏ５の量（Ｐ２Ｏ５混入量）を２５０ｐｐｍ、１５０ｐｐｍ、３５ｐｐｍとして、その不足分をＰ２Ｏ５の試薬の量（Ｐ２Ｏ５添加量）で補うようにした。
【００５３】
上記実施例により測定した変位量は、以下の表３〜５に示すとおりであった。なお、Ｐ２Ｏ５の添加量（ｐｐｍ）は、原料化合物から換算した圧電体セラミックス１モルに対する値である。
【表３】
2008263080.tif 000005
【表４】
2008263080.tif 000006
【表５】
2008263080.tif 000007
【００５４】
なお、測定結果として、上記実施例１〜４におけるＰ２Ｏ５総量と変位量との関係を示すグラフを図６に、上記実施例１〜４における添加割合と変位量との関係を示すグラフを図７に示す。ここで、図６のグラフの横軸は、圧電材料のＰ２Ｏ５総量（ｐｐｍ）を示しており、縦軸は変位量（ｎｍ）を示している。また、図７のグラフの横軸は、Ｐ２Ｏ５添加量の添加割合（％）を示しており、縦軸は変位量（ｎｍ）を示している。
【００５５】
すなわち、同じ濃度のＰ２Ｏ５を圧電材料中に含有させるとき、圧電材料にＴｉＯ２粉末原料及びＺｒＯ２粉末原料から所定の含有量範囲（４０ｐｐｍ以上３５０ｐｐｍ以下）でＰ２Ｏ５を混入させることで、変位量が実用上十分な値（６００ｎｍ以上）となった。
【００５６】
また、副成分として圧電材料にＰ２Ｏ５試薬を添加する場合には、その添加割合を３０％以下に抑えることで、変位量を実用上十分な値（６００ｎｍ以上）にできることがわかった。
【００５７】
それにより、Ｐ２Ｏ５試薬を添加して圧電材料中のＰ２Ｏ５含有量を増加させる場合に比べて、変位量を所定の基準値以上に維持しつつ、より多くのＰ２Ｏ５を圧電材料中に含有させることができるため、さらなる歪み緩和及び結晶粒成長の安定性の向上を図ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施例に係る圧電素子を示す斜視図である。
【図２】図１に示した圧電素子の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例に係る測定結果を示したグラフである。
【図４】本発明の実施例に係る測定結果を示した顕微鏡写真である。
【図５】本発明の実施例に係る測定結果を示したグラフである。
【図６】本発明の実施例に係る測定結果を示したグラフである。
【図７】本発明の実施例に係る測定結果を示したグラフである。
【符号の説明】
【００５９】
１０…積層型圧電素子、１１…積層体、１２…圧電体層、１３Ａ，１３Ｂ…内部電極、１４…素体、１５，１６…保護層、１７Ａ，１７Ｂ…外部電極。
【図１】
2008263080.tif 000008
【図２】
2008263080.tif 000009
【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図４】
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