(57)【要約】【課題】優れた圧電特性を有する圧電セラミック部品の製造方法を提供する。【解決手段】非磁性セラミック粒子を含有したセラミックスラリー１をベースフィルムＢＦ上に塗工して所定厚さの未配向シートＧＳ１を作成し、この未配向シートＧＳ１をベースフィルムＢＦで支持した状態のまま磁場印加装置３に送り込んで所定方向の磁場を印加し未配向シートＧＳ１内の非磁性セラミック粒子を磁場の方向に配向させて配向処理シートＧＳ２を作成し、この配向処理シートＧＳ１内の非磁性セラミック粒子の配向を乾燥により固定して配向固定シートＧＳ３を作成し、この配向固定シートＧＳ３を用いて圧電セラミック部品を製造する。【選択図】　図１
2004006704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックスラリーからセラミックグリーンシートを作成する工程を備えた圧電セラミック部品の製造方法であって、
前記セラミックグリーンシート作成工程は、
非磁性セラミック粒子を含有したセラミックスラリーをベースフィルム上に塗工して所定厚さの未配向シートを得るステップと、
この未配向シートをベースフィルムで支持した状態のまま磁場印加装置に送り込んで所定方向の磁場を印加し未配向シート内の非磁性セラミック粒子を磁場の方向に配向させて配向処理シートを得るステップと、
この配向処理シート内の少なくとも一部の非磁性セラミック粒子の配向を固定して配向固定シートを得るステップとを備える、
ことを特徴とする圧電セラミック部品の製造方法。
【請求項２】
非磁性セラミック粒子は、ビスマス層状化合物の粒子、または、タングステンブロンズ型化合物の粒子から成る、
ことを特徴とする請求項１に記載の圧電セラミック部品の製造方法。
【請求項３】
非磁性セラミック粒子の配向を固定するステップを、配向処理シートの少なくとも一部に硬化処理を施すことにより実施する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の圧電セラミック部品の製造方法。
【請求項４】
硬化処理は配向処理シートの乾燥である、
ことを特徴とする請求項３に記載の圧電セラミック部品の製造方法。
【請求項５】
セラミックスラリーは紫外線硬化型のバインダを含み、硬化処理は配向処理シートに対する紫外線照射である、
ことを特徴とする請求項３に記載の圧電セラミック部品の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の方法により製造され、圧電セラミック部には焼成後に分極処理が施されている、
ことを特徴とする圧電セラミック部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電セラミック部品の製造方法及び圧電セラミック部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電セラミック部品、例えば圧電セラミックトランスや圧電セラミックスピーカや圧電セラミックセンサや圧電セラミックアクチュエータや圧電セラミックディスプレイや圧電セラミックモータ等には、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３　）とジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３　）との固溶体から成るジルコン・チタン酸鉛、所謂、ＰＺＴがその圧電セラミック部の材料として一般に用いられている。このＰＺＴはそれまでの圧電セラミック材料、例えばチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３　）或いはチタン酸バリウムと他の酸化物との固溶体等に比べて優れた圧電効果が得られる。
【０００３】
しかし、前記のＰＺＴは鉛（Ｐｂ）を含むことから、これを使用することは環境保存の要求からして好ましいとは言えず、最近ではＰＺＴに代わる圧電セラミック材料が求められている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−５３３６７号公報
【特許文献２】
特願２０００−３０９７８５号（特開２００２−１２１０６９号）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記の要求に対し、発明者は、鉛（Ｐｂ）を含まない非磁性セラミック粒子、例えばＣａＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５等のビスマス層状化合物の粒子を用いてセラミックグリーンシートを作成し、このセラミックグリーンシートを用いて圧電セラミック部品を作成することを検討した。
【０００６】
ビスマス層状化合物の粒子は結晶軸の長手方向をｃ軸とするとこれと直交するａ（ｂ）軸方向に結晶成長し、同方向に大きな圧電特性が得られる物性を有するため、圧電セラミック部品用のセラミックグリーンシートを得るには粒子のａ（ｂ）軸がシートの厚さ方向に向くような配向処理を事前に行う必要がある。
【０００７】
前記粒子は結晶のａ（ｂ）軸方向とｃ軸方向に微小な磁化率差を有するため、当該粒子を含むスラリーに磁場を印加すれば前記の配向処理を行うことは可能である。しかし、スラリーに対して前記の配向処理を行っても、このセラミックスラリーからセラミックグリーンシートを得るまでの過程で配向が大きく乱れてしまうことから、所期の粒子配向を有するセラミックグリーンシートを得ることが困難であり、所期の圧電特性を有する圧電セラミック部品を得ることも難しい。
【０００８】
本発明は前記事情に鑑みて創作されたもので、その目的とするところは、優れた圧電特性を有する圧電セラミック部品の製造方法及び圧電セラミック部品を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る圧電セラミック部品の製造方法は、セラミックスラリーからセラミックグリーンシートを作成する工程を備えた圧電セラミック部品の製造方法であって、前記セラミックグリーンシート作成工程は、
非磁性セラミック粒子を含有したセラミックスラリーをベースフィルム上に塗工して所定厚さの未配向シートを得るステップと、この未配向シートをベースフィルムで支持した状態のまま磁場印加装置に送り込んで所定方向の磁場を印加し未配向シート内の非磁性セラミック粒子を磁場の方向に配向させて配向処理シートを得るステップと、この配向処理シート内の少なくとも一部の非磁性セラミック粒子の配向を固定して配向固定シートを得るステップとを備える、ことをその特徴とする。また、本発明に係る圧電セラミック部品は、前記の方法により製造され、圧電セラミック部には焼成後に分極処理が施されている、ことをその特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、ベースフィルム上に形成された未配向シートの厚みがほぼ一定であることから磁場印加による粒子配向を偏りなく均一に行えると共に、この配向処理シートに粒子配向を固定する処理を行うことで所期の粒子配向を有する配向シート（セラミックグリーンシート）を確実に得ることができる。依って、この配向シートを用いて圧電セラミック部品を製造すれば、所望の粒子配向を備えた圧電セラミック部を得て、優れた圧電特性を有する圧電セラミック部品を提供できる。
【００１１】
本発明の前記目的とそれ以外の目的と、構成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
［配向固定シート及びその製造方法］
以下に、圧電セラミック部品を製造する際に用いられる配向固定シート及びその製法について図１〜図８を引用して説明する。
【００１３】
まず、非磁性セラミック粒子と有機バインダと有機溶剤を必須成分とし必要に応じて可塑剤と分散剤が添加されたセラミックスラリー１を用意する。
【００１４】
用途等によって配合割合は異なるが、非磁性セラミック粒子と有機バインダと有機溶剤と可塑剤と分散剤とを含むセラミックスラリー１の場合、概ね、セラミックスラリー１中の非磁性セラミック粒子は４０〜６０ｗｔ％、有機バインダは３〜５ｗｔ％、有機溶剤は３０〜５０ｗｔ％、可塑剤は１〜２ｗｔ％、分散剤は０．５〜１ｗｔ％であり、セラミックスラリー１中の非磁性セラミック粒子の体積割合は３０〜５０ｖｏｌ％である。
【００１５】
前記の非磁性セラミック粒子には、ＣａＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５，ＢａＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５，ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５，Ｎａ０．５Ｂｉ４．５Ｔｉ４Ｏ１５，Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２，ＣａＢｉ２Ｔａ２Ｏ９，ＣａＢｉ２Ｎｂ２Ｏ９，ＢａＢｉ２Ｔａ２Ｏ９，ＢａＢｉ２Ｎｂ２Ｏ９，ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９，ＳｒＢｉ２Ｎｂ２Ｏ９等のビスマス層状化合物の粒子、または、Ｓｒ１．９Ｃａ０．１ＮａＮｂ５Ｏ１５，ＳｒＮｂ２Ｏ６，ＢａＮｂ２Ｏ６，ＮａＢａ２Ｎｂ５Ｏ１５，ＫＢａ２Ｎｂ５Ｏ１５，ＮａＳｒ２Ｎｂ５Ｏ１５，Ｂｉ１／３Ｂａ２Ｎｂ５Ｏ１５等のタングステンブロンズ型化合物の粒子が利用される。
【００１６】
また、前記の非磁性セラミック粒子は周知の合成法、例えば、水熱法や加水分解法や固相法やシュウ酸塩法やクエン酸法や気相法等の合成法を利用して作成される。例えば、ビスマス層状化合物の粒子としてＣａＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５を用いる場合には、ＣａＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５となるようにＣａＣＯ３とＢｉ２Ｏ３とＴｉＯ２を所定の比率で配合し、これをエタノール等の溶媒を用いてボールミルにより混合して乾燥させ、これを９００〜１０００℃、３〜５ｈで仮焼し、これをボールミルで粉砕して目的の粒子を得る。また、例えば、タングステンブロンズ型化合物の粒子としてＳｒ１．９Ｃａ０．１ＮａＮｂ５Ｏ１５を得る場合には、Ｓｒ１．９Ｃａ０．１ＮａＮｂ５Ｏ１５となるようにＳｒＣＯ３，ＣａＣＯ３，Ｎａ２ＣＯ３，Ｎｂ２Ｏ５を所定の比率で配合し、これにＭｎＯ２を助剤として０．２ｗｔ％加えてエタノール等の溶媒を用いてボールミルにより混合して乾燥させ、これを１１００〜１２００℃、３〜５ｈで仮焼し、これをボールミルで粉砕して目的の粒子を得る。
【００１７】
さらに、前記の非磁性セラミック粒子は板状，柱状，球状またはこれら以外の形状であっても構わないが、後述する配向処理を効率良く行うには形状異方性のないものを用いるほうが好ましい。前記の板状，柱状，球状には、表面凹凸があって形が多少歪なものも含まれる。非磁性セラミック粒子が球状である場合には、その平均粒径は０．１〜１μｍで、比表面積が１〜５ｍ２／ｇであることが好ましい。
【００１８】
前記の有機バインダにはポリビニルブチラール樹脂やセルロール樹脂やアクリル樹脂等が適宜使用され、前記の有機溶剤にはケトン類や炭化水素類やアルコール類やエステル類やエーテルアルコール類や塩化炭化水素類等が適宜使用され、前記の可塑剤にはジオクチル等のエステル系のもの等が適宜使用され、前記の分散剤にはポリアクリル酸アンモニウム等の陰イオン系のものやノニオン界面活性剤やアニオン界面活性剤等が適宜使用される。
【００１９】
次に、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂フィルムやステンレス等の金属薄板から成るテープ状のベースフィルムＢＦを一定速度で走行させながら、このベースフィルムＢＦ上にドクターブレードやダイコータやリバースコータ等の塗工機２を用いて前記のセラミックスラリー１を所定厚さで連続塗工してセラミックグリーンシートＧＳ１（以下、未配向シートＧＳ１と言う）を形成する。ベースフィルムＢＦと未配向シートＧＳ１の厚さに制限はないが、後述する圧電セラミック部品を製造する場合の未配向シートＧＳ１の厚さは概ね０．５〜２０μｍである。
【００２０】
次に、未配向シートＧＳ１をベースフィルムＢＦで支持した状態のまま磁場印加装置３に送り込み、ベースフィルムＢＦを一定速度で走行させながら、未配向シートＧＳ１に対して所定方向の磁場を印加する。磁場を印加する前の未配向シートＧＳ１内の非磁性セラミック粒子の配向方向はランダムであるが、磁場を印加すると未配向シートＧＳ１内の非磁性セラミック粒子は自らの磁化率差に基づいて結晶のａ（ｂ）軸またはｃ軸が磁場の方向と同じ向きとなるように配向される。これにより、配向処理されたセラミックグリーンシートＧＳ２（以下、配向処理シートＧＳ２と言う）が作成される。この配向処理を行う際の印加磁場は大きいほど好ましく、ＳＩ単位系で言えば３テスラ（Ｔ）以上、もしくは６テスラ（Ｔ）以上の磁束密度の磁場であることが望ましい。
【００２１】
前記の磁場印加装置３には、図２（Ａ）及び（Ｂ）、或いは、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、所定間隔をおいて平行に向き合う一対の磁石部３ａを備えたものが好ましく使用される。各磁石部３ａは矩形リング状を成していて中央に矩形孔３ａ１を有し、各磁石部３ａには矩形孔３ａ１を囲むように超伝導磁石または電磁石が内蔵されていてそのコイルには図示省略の電源回路から励磁用電力が供給される。符号Ｌ１は矩形孔３ａ１のシート走行方向と直交する方向の間隔を示し、符号Ｌ２は矩形孔３ａ１のシート走行方向の間隔を示すもので、間隔Ｌ１はベースフィルムＢＦの幅よりも大きく、間隔Ｌ２はベースフィルムＢＦと未配向シートＧＳ１の厚さの和よりも大きい。
【００２２】
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、各磁石部３ａを上下に配置してその間に未配向シートＧＳ１を通過させるようにした場合、各磁石部３ａ内のコイルに上から見て反時計回り方向に電流を流したときに生じる磁場強度ＳＭは両磁石部３ａ間の矩形孔３ａ１に対応する領域ＩＡ（以下、磁場印加領域ＩＡと言う）が他よりも大きく、この磁場印加領域ＩＡにおける磁場の向きは図２（Ａ）に太線矢印で示すようにシート面と直交し且つ上向きとなる。勿論、各磁石部３ａ内のコイルに流れる電流の向きを逆方向にすれば、磁場の向きを逆向きとすることも可能である。
【００２３】
また、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、各磁石部３ａを左右に配置して両磁石部３ａの矩形孔３ａ１内に未配向シートＧＳ１を通過させるようにした場合、各磁石部３ａ内のコイルに左から見て反時計回り方向に電流を流したときに生じる磁場強度ＳＭは両磁石部３ａ間の矩形孔３ａ１に対応する磁場印加領域ＩＡが他よりも大きく、この磁場印加領域ＩＡにおける磁場の向きは図３（Ａ）に太線矢印で示すようにシート面と平行で且つ左向きとなる。勿論、各磁石部３ａ内のコイルに流れる電流の向きを逆方向にすれば、磁場の向きを逆向きとすることも可能であり、また、各磁石部３ａの向きを上から見て９０度変化させれば、磁場の向きをシート面と平行で図面手前向きまたはその逆向きに設定することも可能である。
【００２４】
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す磁石部３ａの配置及び磁場の向きにおいて、未配向シートＧＳ１に磁場を適正且つ均一に印加するには、未配向シートＧＳ１の厚さ方向の中心が両磁石部３ａ間の中央を通るようにすることが好ましい。一方、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示す磁石部３ａの配置及び磁場の向きにおいて、未配向シートＧＳ１に磁場を適正且つ均一に印加するには、未配向シートＧＳ１の厚さ方向の中心が各矩形孔３ａ１の長さＬ２の中央を通るようにすることが好ましい。
【００２５】
前記の未配向シートＧＳ１がビスマス層状化合物の粒子を含むものであるときには、同粒子は結晶のａ（ｂ）軸方向に分極し易い性質を有することから、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す磁石部３ａの配置及び磁場の向きにおいて磁場を印加すると、未配向シートＧＳ１内のセラミック粒子は磁場印加領域ＩＡを通過する過程で結晶のａ（ｂ）軸が磁場の方向に配向される。
【００２６】
一方、前記の未配向シートＧＳ１がタングステンブロンズ型化合物の粒子を含むものであるときには、同粒子は結晶のｃ軸方向に分極し易い性質を有することから、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示す磁石部３ａの配置及び磁場の向きにて磁場を印加すると、未配向シートＧＳ１内の非磁性セラミック粒子は磁場印加領域ＩＡを通過する過程で結晶のｃ軸が磁場の方向に配向される。
【００２７】
次に、配向処理シートＧＳ２をベースフィルムＢＦで支持した状態のまま乾燥炉４に送り込んで乾燥処理を行う。この乾燥処理によって配向処理シートＧＳ２内の有機溶剤，可塑剤及び分散剤の少なくとも一部が蒸発して全体が硬化し、非磁性セラミック粒子の流動性が抑制されて配向が固定される。これにより、配向処理され且つ乾燥処理されたセラミックグリーンシートＧＳ３（以下、配向固定シートＧＳ３と言う）が作成される。この乾燥処理を行う際の温度及び時間は、配向処理シートＧＳ２の成分や厚さ等によって異なるが、概ね、２０〜１５０℃、１０〜３０分である。
【００２８】
前記の配向固定シートＧＳ３内の非磁性セラミック粒子の配向度をＸ線回折装置や電子線走査型顕微鏡等の検査装置で検査したところ、前記セラミックスラリー１中の非磁性セラミック粒子の体積割合が３０〜５０ｖｏｌ％の範囲内にあるときには、非磁性セラミック粒子の体積割合が３０ｖｏｌ％のときにも最も高い配向度（約７０％）を得られることが確認できた。また、配向度は、非磁性セラミック粒子の体積割合が３０ｖｏｌ％から５０ｖｏｌ％に変化するに従って低下するものの、５０ｖｏｌ％のときでも約５０％の配向度を得られることが確認できた。因みに、前記の配向度は、配向固定シートＧＳ３を焼成することで約１０％向上することも確認されている。
【００２９】
このように、前述の配向固定シートＧＳ３の製法によれば、ベースフィルムＢＦ上に形成された未配向シートＧＳ１の厚みが薄く且つほぼ一定であると共に、未配向シートＧＳ１をベースフィルムＢＦで支持した状態のまま磁場印加領域ＩＡを通過させることで非磁性セラミック粒子の配向処理を行っているので、磁場印加による配向処理を偏りなく均一に行うことができる。
【００３０】
尚、先に述べた配向固定シートＧＳ３の製法説明では、磁場印加装置３として矩形リング状の磁石部３ａを備えるものを例示したが、図４に示すように、円形リング状を成し中央に円形孔３ａ１’を有する磁石部３ａ’を有するものを磁場印加装置３として用いてもよい。この場合の円形孔３ａ１’の直径ＲはベースフィルムＢＦの幅よりも大きい。
【００３１】
また、先に述べた配向固定シートＧＳ３の製法説明では、テープ状のベースフィルムＢＦ上に未配向シートＧＳ１を連続形成するものを例示したが、図５（Ａ）に示すように、単位形状のベースフィルムＢＦ’上に未配向シートＧＳ１’を所定形状で形成するようにしてもよい。このような未配向シートＧＳ１’に対して配向処理を行う場合には、図５（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、未配向シートＧＳ１’が形成されたベースフィルムＢＦ’をコンベアＣＯによって一定速度で搬送し、搬送される未配向シートＧＳ１’に対して所定方向の磁場を印加すればよい。また、乾燥処理も同様のコンベアＣＯを利用して行うことができる。
【００３２】
さらに、先に述べた配向固定シートＧＳ３の製法説明では、配向処理シートＧＳ２を乾燥炉４に送り込むことで乾燥処理を行うものを例示したが、磁場印加装置３を乾燥炉４の内側手前に配置するか、或いは、磁場印加装置３を通過する未配向シートＧＳ１に乾燥用熱風をノズル等を用いて吹き付けるようにすれば、配向処理を行いながら乾燥処理を行うことも可能である。また、前記の乾燥処理は自然乾燥によっても行うことが可能であるので、前記乾燥炉４は配向固定シートＧＳ３を作成する上で必ずしも必要なものではない。
【００３３】
さらに、先に述べた配向固定シートＧＳ３の製法説明では、配向処理シートＧＳ２に乾燥処理を施すことで配向固定を行うものを例示したが、セラミックスラリーのバインダとして紫外線硬化型のものを使用すれば、紫外線照射によって同様の配向固定を行うことができる。
【００３４】
紫外線照射によって配向固定を行うには、まず、前記セラミックスラリー１の有機バインダを紫外線硬化型樹脂に置換、または、紫外線硬化型樹脂を含むバインダと置換したセラミックスラリーを用意する。紫外線硬化樹脂としては紫外線によって重合反応を示すアクリル系のものや、これと非感光性のポリビニルブチラール樹脂等を混合して得たもの等が適宜使用できる。そして、このセラミックスラリーを、前記同様に、ベースフィルムＢＦ上に所定厚さで連続塗工してセラミックグリーンシートＧＳ１１（以下、未配向シートＧＳ１１と言う）を作成する。
【００３５】
図６（Ａ）及び（Ｂ）は前記の未配向シートＧＳ１１に対する配向固定方法の第１の例を示す。
【００３６】
ここでは前記の未配向シートＧＳ１１をベースフィルムＢＦで支持した状態のまま磁場印加装置３に送り込み、ベースフィルムＢＦを一定速度で走行させながら、磁場印加領域ＩＡを通過する未配向シートＧＳ１１に対して所定方向の磁場を印加すると共に、磁場印加領域ＩＡの終点付近（図中の右側部分）で未配向シートＧＳ１１に対して紫外線ＬＲを照射する。
【００３７】
図６（Ａ）に示した紫外線照射装置５は、紫外線ランプ５ａと、レフレクター５ｂと、集光レンズ５ｃとを備えており、未配向シートＧＳ１１に対して図６（Ｂ）に示す領域ＩＲ（以下、紫外線照射領域ＩＲと言う）で紫外線ＬＲを照射することができる。
【００３８】
この紫外線照射によって、未配向シートＧＳ１１の配向処理を受けた部分に含まれる紫外線硬化型バインダが硬化し、非磁性セラミック粒子の流動性が抑制され配向が固定される。これにより、配向処理され且つ配向固定されたセラミックグリーンシートＧＳ１２（以下、配向固定シートＧＳ１２と言う）が作成される。
【００３９】
前記の紫外線照射領域ＩＲを磁場印加領域ＩＡと重なるように設定すれば、配向処理中に配向固定を行って配向度を高められる利点を奏するが、磁場印加装置３から送り出された配向処理シート上に紫外線照射領域ＩＲを設定して配向固定を行うようにしても構わない。
【００４０】
また、図６（Ａ）には磁場の向きとしてシート面と直交し且つ上向きのものを示してあるが、各磁石部３ａ内のコイルに流れる電流の向きを逆方向にすれば磁場の向きを逆向きとすることができる。勿論、磁石部３ａの向きを図３（Ａ）及び（Ｂ）に示したような向きとすれば磁場の向き（粒子配向の向き）をシート面と平行に設定することもできる。
【００４１】
図７（Ａ）及び（Ｂ）は前記の未配向シートＧＳ１１に対する配向固定方法の第２の例を示す。図７（Ａ）に示した紫外線照射装置５の構成は図６（Ａ）に示したものと同様である。
【００４２】
ここでは前記の未配向シートＧＳ１１をベースフィルムＢＦで支持した状態のまま磁場印加装置３に送り込み、ベースフィルムＢＦを間欠走行させながら、磁場印加領域ＩＡを通過する未配向シートＧＳ１１に対して所定方向の磁場を印加すると共に、未配向シートＧＳ１１が停止している時間を利用して磁場印加領域ＩＡの終点付近（図中の右側部分）で未配向シートＧＳ１１に対してマスク６を介して紫外線ＬＲを照射する。
【００４３】
マスク６は紫外線を遮断或いは反射可能な構成を備え、所定形状の透光部６ａを複数備えている。図７（Ｂ）には透光部６ａとして矩形状のものを示してあるが、矩形以外の円形状や多角形状や任意の形状が透光部６ａとして採用できる。
【００４４】
紫外線照射装置５の紫外線照射領域ＩＲはこのマスク６上に設定されているため、透光部６ａを通過した紫外線ＬＲのみが未配向シートＧＳ１１の配向処理を受けた部分に透光部６ａと一致した数及び形状で照射されることになる。
【００４５】
このマスク６を介した紫外線照射によって、未配向シートＧＳ１１の配向処理を受けた部分のうち透光部６ａと整合する部分に含まれる紫外線硬化型バインダが硬化し、同部分の非磁性セラミック粒子の流動性が抑制され配向が固定される。これにより、マスク６の透光部６ａの数及び形状に一致した配向固定部分ＡＡ１がマトリクス状に形成されたセラミックグリーンシートＧＳ１３（以下、配向固定シートＧＳ１３と言う）が作成される。
【００４６】
前記の紫外線照射領域ＩＲを磁場印加領域ＩＡと重なるように設定し且つそこにマスク６を配置すれば、配向処理中に配向固定を行って配向度を高められる利点を奏するが、磁場印加装置３から送り出された配向処理シート上に紫外線照射領域ＩＲを設定し且つそのマスク６を配置して配向固定を行うようにしても構わない。
【００４７】
また、前記のように未配向シートＧＳ１１を間欠走行させるのではなく、未配向シートＧＳ１１を一定速度で走行させながらマスク６を介して紫外線ＬＲを照射すれば、図７（Ｃ）に示すように、透光部６ａの数及び幅に一致した帯状の配向固定部分ＡＡ１’が走行方向に沿って形成された配向固定シートＧＳ１３’を得ることができる。
【００４８】
さらに、図７（Ａ）には磁場の向きとしてシート面と直交し且つ上向きのものを示してあるが、各磁石部３ａ内のコイルに流れる電流の向きを逆方向にすれば磁場の向きを逆向きとすることができる。勿論、磁石部３ａの向きを図３（Ａ）及び（Ｂ）に示したような向きとすれば磁場の向き（粒子配向の向き）をシート面と平行に設定することもできる。
【００４９】
図８（Ａ）及び（Ｂ）は前記の未配向シートＧＳ１１に対する配向固定方法の第３の例を示す。図８（Ａ）に示した紫外線照射装置５の構成は図６（Ａ）に示したものと同様であり、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示したマスク６の構成は図７（Ａ）及び（Ｂ）に示したものと同様である。
【００５０】
ここでは前記の未配向シートＧＳ１１をベースフィルムＢＦで支持した状態のまま第１磁場印加装置３に送り込み、ベースフィルムＢＦを間欠走行させながら、磁場印加領域ＩＡを通過する未配向シートＧＳ１１に対して所定方向の磁場を印加すると共に、未配向シートＧＳ１１が停止している時間を利用して磁場印加領域ＩＡの終点付近（図中の右側部分）で未配向シートＧＳ１１に対してマスク６を介して紫外線ＬＲを照射する。
【００５１】
第１磁場印加装置３側の紫外線照射装置５の紫外線照射領域ＩＲ１はマスク６上に設定されているため、透光部６ａを通過した紫外線ＬＲのみが未配向シートＧＳ１１の配向処理を受けた部分に透光部６ａと一致した数及び形状で照射されることになる。
【００５２】
このマスク６を介した紫外線照射によって、未配向シートＧＳ１１の配向処理を受けた部分のうち透光部６ａと整合する部分に含まれる紫外線硬化型バインダが硬化し、同部分の非磁性セラミック粒子の流動性が抑制され配向が固定される。これにより、透光部６ａの数及び形状に一致した配向固定部分ＡＡ１がマトリクス状に形成されたセラミックグリーンシートＧＳ１４（以下、配向固定シートＧＳ１４と言う）が作成される。
【００５３】
続いて、第１磁場印加装置３を通過した配向固定シートＧＳ１４をベースフィルムＢＦで支持した状態のまま第２の磁場印加装置３に送り込み、ベースフィルムＢＦを間欠走行させながら、磁場印加領域ＩＡを通過する配向固定シートＧＳ１４に対して前記とは異なる方向の磁場を再度印加し、磁場印加領域ＩＡの終点付近（図中の右側部分）で配向固定シートＧＳ１４に対して紫外線ＬＲを再度照射する。
【００５４】
第２の磁場印加装置３側の紫外線照射装置５からの紫外線照射によって、配向処理シートＧＳ１６の配向固定部分ＡＡ１以外の部分に含まれる紫外線硬化型バインダが硬化し、非磁性セラミック粒子の流動性が抑制され配向が固定される。これにより、前記配向固定部分ＡＡ１以外にもこれと異なる粒子配向の配向固定部分ＡＡ２が形成されたセラミックグリーンシートＧＳ１５（以下、配向固定シートＧＳ１５と言う）が作成される。
【００５５】
前記の紫外線領域ＩＲ１を磁場印加領域ＩＡと重なるように設定し且つそこにマスク６を配置し、前記の紫外線領域ＩＲ２を磁場印加領域ＩＡと重なるように設定すれば、配向処理中に配向固定を行える利点を奏するが、第１磁場印加装置３から送り出された配向固定シート上に紫外線照射領域ＩＲ１を設定し且つそのマスク６を配置して配向固定を行うようにしても構わないし、第２の磁場印加装置３から送り出された配向固定シート上に紫外線照射領域ＩＲ２を設定して配向固定を行うようにしても構わない。
【００５６】
また、前記のように未配向シートＧＳ１１を間欠走行させるのではなく、未配向シートＧＳ１１を一定速度で走行させながらマスク６を介して紫外線ＬＲを照射すれば、図８（Ｃ）に示すように、透光部６ａの数及び幅に一致した帯状の配向固定部分ＡＡ１’が走行方向に沿って形成され、且つ、配向固定部分ＡＡ１’を除く部分にこれと異なる粒子配向の帯状の配向固定部分ＡＡ２’が形成された配向固定シート１５’を得ることができる。
【００５７】
さらに、図８（Ａ）には第１磁場印加装置３の印加磁場の向きとしてシート面と直交し且つ上向きのものを示し、第２磁場印加装置３の印加磁場の向きとしてシート面と平行で且つ左向きのものを示してあるが、各磁石部３ａ内のコイルに流れる電流の向きを逆方向にすれば磁場の向きを逆向きとすることもできる。また、第２磁場印加装置３の各磁石部３ａの向きを上から見て９０度変化させれば、磁場の向き（粒子配向の向き）を前記と９０度異なる向きに設定することもできる。
【００５８】
尚、前記の配向固定には、紫外線照射による重合反応に基づく硬化処理以外にも、セラミックスラリーの組成を調整することで紫外線以外の波長光による重合反応に基づく硬化処理や、光や電子線の照射による架橋反応に基づく硬化処理等を適宜利用することができる。
【００５９】
［圧電セラミック部品及びその製造方法］
以下に、前述の製法により得た配向固定シートを用いて作成された圧電セラミック部品及びその製法について図９〜図１５を引用して説明する。
【００６０】
図９（Ａ）は圧電セラミックスピーカに用いられる振動子１１を示す。
【００６１】
ビスマス層状化合物の粒子を含む配向固定シートを用いて前記の振動子１１を作成するときには、シート面と直交する上下向きにａ（ｂ）軸が配向固定された配向固定シートを用意する。一方、タングステンブロンズ型化合物の粒子を含む配向固定シートを用いて前記の振動子１１を作成するときには、シート面と直交する上下向きにｃ軸が配向固定された配向固定シートを用意する。
【００６２】
次に、この配向固定シートをテーブル上に搬送してベースフィルムを吸着保持し、切断刃を有する吸着ヘッドを降下させて配向固定シートを所定形状に切断し、吸着ヘッドを上昇させて切断された単位形状の配向固定シートを吸着ヘッドによってベースフィルムから剥離して取り出す。
【００６３】
次に、単位形状の配向固定シートをそのまま、或いは、複数枚の配向固定シートを積層しこれを圧着してシート積層物を得る。
【００６４】
次に、単位形状の配向固定シート、或いは、シート積層物を個々のサイズに分断して未焼成チップを作成し、この未焼成チップに脱バイ処理を施し、続いて、焼成処理を施す。
【００６５】
次に、配向固定された粒子の極性を定めるために分極処理を施す。未焼成チップの未焼成セラミック部分の成分及び電極ペーストの成分によって異なるが、脱バイ温度及び時間は、概ね、２００〜４００℃、１０〜４０時間であり、焼成温度及び時間は、概ね、１０００〜１６００℃、１〜１０時間である。また、分極処理の温度，印加電圧及び時間は、概ね、１５０〜２００℃、２〜５ｋＶ／ｍｍ、１５〜３０分である。
【００６６】
前述の振動子１１は、セラミック粒子が振動子１１の厚さ方向に配向され且つ分極されているため、無配向のものに比べて優れた圧電特性を得ることができる。
【００６７】
図９（Ｂ）は圧電セラミック基板１２を示す。
【００６８】
ビスマス層状化合物の粒子を含む配向固定シートを用いて前記の基板１２を作成するときには、シート面と直交する上下向きにａ（ｂ）軸が配向固定された配向固定シートを用意する。一方、タングステンブロンズ型化合物の粒子を含む配向固定シートを用いて前記の基板１２を作成するときには、シート面と直交する上下向きにｃ軸が配向固定された配向固定シートを用意する。
【００６９】
次に、この配向固定シートをテーブル上に搬送してベースフィルムを吸着保持し、切断刃を有する吸着ヘッドを降下させて配向固定シートを所定形状に切断し、吸着ヘッドを上昇させて切断された単位形状の配向固定シートを吸着ヘッドによってベースフィルムから剥離して取り出す。
【００７０】
次に、単位形状の配向固定シートをそのまま、或いは、複数枚の配向固定シートを積層しこれを圧着してシート積層物を得る。
【００７１】
次に、単位形状の配向固定シート、或いは、シート積層物を個々のサイズに分断して未焼成チップを作成し、この未焼成チップに脱バイ処理を施し、続いて、焼成処理を施す。
【００７２】
次に、配向固定された粒子の極性を定めるために分極処理を施す。未焼成チップの未焼成セラミック部分の成分及び電極ペーストの成分によって異なるが、脱バイ温度及び時間は、概ね、２００〜４００℃、１０〜４０時間であり、焼成温度及び時間は、概ね、１０００〜１６００℃、１〜１０時間である。また、分極処理の温度，印加電圧及び時間は、概ね、１５０〜２００℃、２〜５ｋＶ／ｍｍ、１５〜３０分である。
【００７３】
前述の基板１２は、セラミック粒子が基板１２の厚さ方向に配向され且つ分極されているため、無配向のものに比べて優れた圧電特性を得ることができる。
【００７４】
図１０は厚み駆動タイプの中央駆動型圧電セラミックトランスを示す。
【００７５】
この圧電セラミックトランス２０は、多層構造の圧電セラミック部２１と、圧電セラミック部２１の内部に部品高さ方向に間隔をおいて対向配置された計５層の内部電極２２と、圧電セラミック部２１の一側面に設けられ上から１番目と３番目と５番目の内部電極２２の端縁と接続する入力電極２３と、圧電セラミック部２１の他側面に設けられ上から２番目と４番目の内部電極２２の端縁と接続する入力電極２３と、圧電セラミック部２１の上面と下面に設けられた一対の出力電極２４とを備え、図中の△印箇所で支持されている。
【００７６】
圧電セラミック部２１は、配向固定シートを積層，圧着し焼成することで作成されており、セラミック粒子のａ（ｂ）軸またはｃ軸が内部電極面と直交する上下方向に配向されている。
【００７７】
この圧電セラミックトランス２０では、一対の入力電極２３に１次電力２５を入力することで圧電セラミック部２１を上下に振動させ、これにより一対の出力電極２４から２次電力２６を得ることができる。
【００７８】
ビスマス層状化合物の粒子を含む配向固定シートを用いて前記の圧電セラミックトランス２０を作成するときには、シート面と直交する上下向きにａ（ｂ）軸が配向固定された配向固定シートを用意する。一方、タングステンブロンズ型化合物の粒子を含む配向固定シートを用いて前記の圧電セラミックトランス２０を作成するときには、シート面と直交する上下向きにｃ軸が配向固定された配向固定シートを用意する。
【００７９】
次に、この配向固定シートをテーブル上に搬送してベースフィルムを吸着保持し、切断刃を有する吸着ヘッドを降下させて配向固定シートを所定形状に切断し、吸着ヘッドを上昇させて切断された単位形状の配向固定シートを吸着ヘッドによってベースフィルムから剥離して取り出す。
【００８０】
次に、単位形状の配向固定シートの表面に、ＰｔやＡｇ等の金属粉末を含有する電極ペーストを所定形状で且つ部品取り数に応じた配列で印刷して未焼成内部電極を形成しこれを乾燥させる。
【００８１】
次に、ペースト印刷された単位形状の配向固定シートとペース非印刷の単位形状の配向固定シートとを必要枚数、所定の順序で積層し、これを圧着してシート積層物を得る。
【００８２】
次に、このシート積層物を個々のサイズに分断して未焼成チップを作成し、この未焼成チップに脱バイ処理を施し、続いて、焼成処理を施し、続いて、焼成チップの表面に前記と同様の電極ペーストを塗布しこれを焼き付けて残りの電極（外部電極２３，２４）を形成する。勿論、この電極ペーストの焼き付けは前記未焼成チップの焼成と同時に行うようにしてもよい。
【００８３】
次に、配向固定された粒子の極性を定めるために分極処理を施す。未焼成チップの未焼成セラミック部分の成分及び電極ペーストの成分によって異なるが、脱バイ温度及び時間は、概ね、２００〜４００℃、１０〜４０時間であり、焼成温度及び時間は、概ね、１０００〜１６００℃、１〜１０時間である。また、分極処理の温度，印加電圧及び時間は、概ね、１５０〜２００℃、２〜５ｋＶ／ｍｍ、１５〜３０分である。
【００８４】
前述の圧電セラミックトランス２０は、圧電セラミック部２１におけるセラミック粒子が内部電極２２と直交する部品高さ方向に配向され且つ分極されているため、配向方向以外に不要な振動を生じることを抑制することができ、無配向のものに比べて変圧を効果的に行って、優れたトランス特性を得ることができる。
【００８５】
図１１は撓み駆動タイプの中央駆動型圧電セラミックトランスを示す。
【００８６】
この圧電セラミックトランス３０は、多層構造の圧電セラミック部３１と、圧電セラミック部３１の中央部分に部品高さ方向に間隔をおいて対向配置された計５層の電極３２と、上から１番目と３番目の電極３２を接続し３番目と５番目の電極３２を接続するビア３３と、上から２番目と４番目の電極を接続するビア３４と、圧電セラミック部３１の一側面と他側面に設けられた一対の出力電極３５とを備え、図中の△印箇所で支持されている。
【００８７】
また、上から２番目と４番目の電極３２にはビア３３との接触を回避するための孔３２ａが形成され、上から１番目と３番目の電極３２にはビア３４との接触を回避するための孔３２ａが形成されている。
【００８８】
圧電セラミック部３１は、配向固定シートを積層，圧着し焼成することで作成されており、中央部分のセラミック粒子のａ（ｂ）軸が内部電極面と直交する上下方向に配向され且つ両側部分３１ａのセラミック粒子のａ（ｂ）軸が内部電極面と平行な左右方向に配向されるか、或いは、中央部分のセラミック粒子のｃ軸が内部電極面と直交する上下方向に配向され且つ両側部分３１ａのセラミック粒子のｃ軸が内部電極面と平行な左右方向に配向されている。
【００８９】
この圧電セラミックトランス３０では、ビア３４の上端と下面電極３２に１次電力３５を入力することで圧電セラミック部３１の中央部分を上下に振動させ、且つ、両側部分３１ａを左右に振動させ、これにより一対の出力電極３５から２次電力３７を得ることができる。
【００９０】
ビスマス層状化合物の粒子を含む配向固定シートを用いて前記の圧電セラミックトランス３０を作成するときには、シート面と直交する上下向きにａ（ｂ）軸が配向固定された部分とその両側にシート面と平行な左右向きにａ（ｂ）軸が配向固定された部分を一体に備える配向固定シートを用意する。一方、タングステンブロンズ型化合物の粒子を含む配向固定シートを用いて前記の圧電セラミックトランス２０を作成するときには、シート面と直交する上下向きにｃ軸が配向固定された部分とその両側にシート面と平行な左右向きにｃ軸が配向固定された部分を一体に備える配向固定シートを用意する。
【００９１】
次に、この配向固定シートをテーブル上に搬送してベースフィルムを吸着保持し、切断刃を有する吸着ヘッドを降下させて配向固定シートを所定形状に切断し、吸着ヘッドを上昇させて切断された単位形状の配向固定シートを吸着ヘッドによってベースフィルムから剥離して取り出す。
【００９２】
次に、単位形状の配向固定シートにレーザ加工や打ち抜き加工等の手法によってビア用のスルーホールを部品取り数に応じた数及び配列で形成する。
【００９３】
次に、単位形状の配向固定シートの表面に、ＰｔやＡｇ等の金属粉末を含有する電極ペーストを所定形状で且つ部品取り数に応じた配列で印刷して未焼成電極を形成すると共に、スルーホールに同様の電極ペーストを充填してこれらを乾燥させる。
【００９４】
次に、ペースト印刷及びペースト充填後の単位形状の配向固定シートを必要枚数、所定の順序で積層し、これを圧着してシート積層物を得る。
【００９５】
次に、このシート積層物を個々のサイズに分断して未焼成チップを作成し、この未焼成チップに脱バイ処理を施し、続いて、焼成処理を施し、続いて、焼成チップの表面に前記と同様の電極ペーストを塗布しこれを焼き付けて残りの電極（下面電極３２，３２、出力電極３５）を形成する。勿論、この電極ペーストの焼き付けは前記未焼成チップの焼成と同時に行うようにしてもよい。
【００９６】
次に、配向固定された粒子の極性を定めるために分極処理を施す。未焼成チップの未焼成セラミック部分の成分及び電極ペーストの成分によって異なるが、脱バイ温度及び時間は、概ね、２００〜４００℃、１０〜４０時間であり、焼成温度及び時間は、概ね、１０００〜１６００℃、１〜１０時間である。また、分極処理の温度，印加電圧及び時間は、概ね、１５０〜２００℃、２〜５ｋＶ／ｍｍ、１５〜３０分である。
【００９７】
前述の圧電セラミックトランス３０は、圧電セラミック部３１の中央部分におけるセラミック粒子が電極３２と直交する部品高さ方向に方向に配向され、且つ、両側部分３１ａにおけるセラミック粒子が電極３２と平行な部品高さ方向と直交する方向に配向され、しかも分極されているため、配向方向以外に不要な振動を生じることを抑制することができ、無配向のものに比べて変圧を効果的に行って、優れたトランス特性を得ることができる。
【００９８】
図１２は圧電セラミックスピーカを示す。
【００９９】
この圧電セラミックスピーカ４０は金属製の振動板４５の上下に振動子４０ａ，４０ｂを接着したもので、上側振動子４０ａと下側振動子４０ｂのそれぞれは、多層構造の圧電セラミック部４１と、圧電セラミック部４１に部品高さ方向に間隔をおいて対向配置された計４層の電極４２と、上から２番目と４番目の電極４２を接続するビア４３と、上から１番目と３番目の電極４２を接続するビア４４とを備え、図中の△印箇所で支持されている。
【０１００】
また、上から２番目と４番目の電極４２にはビア４３，４４と接触を回避するための孔４２ａが形成されている。
【０１０１】
圧電セラミック部４１は、配向固定シートを積層，圧着し焼成することで作成されており、セラミック粒子のａ（ｂ）軸またはｃ軸が内部電極面と直交する方向に配向されている。
【０１０２】
この圧電セラミックスピーカ４０では、上側振動子４０ａの上面電極４２及び下側振動子４０ｂの下面電極４２と振動板４５に音声信号を入力することで、上下の側振動子４０ａ，４０ｂを上下に振動させ、これにより各側振動子４０ａ，４０ｂから音声信号に準じた周波数の音声を発することができる。
【０１０３】
ビスマス層状化合物の粒子を含む配向固定シートを用いて前記の圧電セラミックスピーカ４０を作成するときには、シート面と直交する上下向きにａ（ｂ）軸が配向固定された配向固定シートを用意する。一方、タングステンブロンズ型化合物の粒子を含む配向固定シートを用いて前記の圧電セラミックスピーカ４０を作成するときには、シート面と直交する上下向きにｃ軸が配向固定された配向固定シートを用意する。
【０１０４】
次に、この配向固定シートをテーブル上に搬送してベースフィルムを吸着保持し、切断刃を有する吸着ヘッドを降下させて配向固定シートを所定形状に切断し、吸着ヘッドを上昇させて切断された単位形状の配向固定シートを吸着ヘッドによってベースフィルムから剥離して取り出す。
【０１０５】
次に、単位形状の配向固定シートにレーザ加工や打ち抜き加工等の手法によってビア用のスルーホールを部品取り数に応じた数及び配列で形成する。
【０１０６】
次に、単位形状の配向固定シートの表面に、ＰｔやＡｇ等の金属粉末を含有する電極ペーストを所定形状で且つ部品取り数に応じた配列で印刷して未焼成電極を形成すると共に、スルーホールに同様の電極ペーストを充填してこれらを乾燥させる。
【０１０７】
次に、ペースト印刷及びペースト充填後の単位形状の配向固定シートを必要枚数、所定の順序で積層し、これを圧着してシート積層物を得る。
【０１０８】
次に、このシート積層物を個々のサイズに分断して未焼成チップを作成し、この未焼成チップに脱バイ処理を施し、続いて、焼成処理を施し、続いて、焼成チップの上面または下面に前記と同様の電極ペーストを塗布しこれを焼き付けて残りの電極（下面電極４２）を形成する。勿論、この電極ペーストの焼き付けは前記未焼成チップの焼成と同時に行うようにしてもよい。
【０１０９】
次に、配向固定された粒子の極性を定めるために分極処理を施す。未焼成チップの未焼成セラミック部分の成分及び電極ペーストの成分によって異なるが、脱バイ温度及び時間は、概ね、２００〜４００℃、１０〜４０時間であり、焼成温度及び時間は、概ね、１０００〜１６００℃、１〜１０時間である。また、分極処理の温度，印加電圧及び時間は、概ね、１５０〜２００℃、２〜５ｋＶ／ｍｍ、１５〜３０分である。
【０１１０】
前述の圧電セラミックスピーカ４０は、圧電セラミック部４１におけるセラミック粒子が電極４２と直交する振動子４０ａ，４０ｂの高さ方向に配向され且つ分極されているため、配向方向以外に不要な振動を生じることを抑制することができ、無配向のものに比べて振動生成を効果的に行って、優れたスピーカ特性を得ることができる。
【０１１１】
尚、図１２には振動板４５の上下に振動子４０ａ，４０ｂを配したものを示したが、上下の振動子４０ａ，４０ｂの一方を排除して圧電セラミックスピーカを構成しても前記同様の作用効果を得ることができる。
【０１１２】
図１３（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）は圧電セラミックセンサ（圧電セラミックアクチュエータ）を示す。
【０１１３】
この圧電セラミックセンサ５０は、多層構造の圧電セラミック部５１と、圧電セラミック部５１の上下面と中央に部品高さ方向に間隔をおき且つ図１３（Ａ）の上下方向に等間隔で配置された計３層の第１帯状電極５２ａ〜５２ｅと、圧電セラミック部５１の一側面に設けられ第１帯状電極５２ａ〜５２ｅそれぞれの端縁と接続する第１外部電極５３ａ〜５３ｅと、圧電セラミック部５１の内部の上から１番目と２番目の第１帯状電極５２ａ〜５２ｅの間と２番目と３番目の第１帯状電極５２ａ〜５２ｅの間に配置され且つ図１３（Ａ）の左右方向に等間隔で配置された計２層の第２帯状電極５４ａ〜５４ｅと、圧電セラミック部５１の他側面に設けられ第２帯状電極５４ａ〜５４ｅそれぞれの端縁と接続する第２外部電極５５ａ〜５５ｅとを備える。
【０１１４】
圧電セラミック部５１は、配向固定シートを積層，圧着し焼成することで作成されており、第１帯状電極５２ａ〜５２ｅと第２帯状電極５４ａ〜５４ｅとで挟まれる部分のセラミック粒子のａ（ｂ）軸が第１，第２帯状電極面と直交する上下方向に配向され且つ他の部分のセラミック粒子のａ（ｂ）軸が第１，第２帯状電極面と平行な方向（例えば左右方向）に配向されるか、或いは、第１帯状電極５２ａ〜５２ｅと第２帯状電極５４ａ〜５４ｅとで挟まれる部分のセラミック粒子のｃ軸が第１，第２帯状電極面と直交する上下方向に配向され且つ他の部分のセラミック粒子のｃ軸が第１，第２帯状電極面と平行な方向（例えば左右方向）に配向されている。
【０１１５】
この圧電セラミックセンサ５０は付与圧力の大きさ及び位置を検出するためのもので、第１帯状電極５２ａ〜５２ｅと第２帯状電極５４ａ〜５４を電圧検出装置に接続した状態で使用される。センサ上面の任意位置に圧力が付与されると、この圧力に基づく局部的な圧電効果により発生する電圧を第１帯状電極５２ａ〜５２ｅ及び第２帯状電極５４ａ〜５４によって検出することで、圧力付与位置の平面座標及び付与圧力の大きさを求めることができる。
【０１１６】
ビスマス層状化合物の粒子を含む配向固定シートを用いて前記の圧電セラミックセンサ５０を作成するときには、シート面と直交する上下向きにａ（ｂ）軸が配向固定された部分をマトリクス状に有し他の部分のａ（ｂ）軸がシート面と平行な向きに配向固定された一体の配向固定シートを用意する。一方、タングステンブロンズ型化合物の粒子を含む配向固定シートを用いて前記の圧電セラミックセンサ５０を作成するときには、シート面と直交する上下向きにｃ軸が配向固定された部分をマトリクス状に有し他の部分がｃ軸がシート面と平行な向きに配向固定された一体の配向固定シートを用意する。
【０１１７】
次に、この配向固定シートをテーブル上に搬送してベースフィルムを吸着保持し、切断刃を有する吸着ヘッドを降下させて配向固定シートを所定形状に切断し、吸着ヘッドを上昇させて切断された単位形状の配向固定シートを吸着ヘッドによってベースフィルムから剥離して取り出す。
【０１１８】
次に、単位形状の配向固定シートの表面に、ＰｔやＡｇ等の金属粉末を含有する電極ペーストを所定形状で且つ部品取り数に応じた配列で印刷して未焼成電極を形成しこれを乾燥させる。
【０１１９】
次に、ペースト印刷された単位形状の配向固定シートを必要枚数、所定の順序で積層し、これを圧着してシート積層物を得る。
【０１２０】
次に、このシート積層物を個々のサイズに分断して未焼成チップを作成し、この未焼成チップを脱バイ処理を施し、続いて、焼成処理を施し、続いて、焼成チップの上下面に前記と同様の電極ペーストを塗布しこれを焼き付けて残りの電極（下面の第１帯状電極５２ａ〜５２ｅ、第１外部電極５３ａ〜５３ｅ、第２外部電極５５ａ〜５５ｅ）を形成する。勿論、この電極ペーストの焼き付けは前記未焼成チップの焼成と同時に行うようにしてもよい。
【０１２１】
次に、配向固定された粒子の極性を定めるために分極処理を施す。未焼成チップの未焼成セラミック部分の成分及び電極ペーストの成分によって異なるが、脱バイ温度及び時間は、概ね、２００〜４００℃、１０〜４０時間であり、焼成温度及び時間は、概ね、１０００〜１６００℃、１〜１０時間である。また、分極処理の温度，印加電圧及び時間は、概ね、１５０〜２００℃、２〜５ｋＶ／ｍｍ、１５〜３０分である。
【０１２２】
前述の圧電セラミックセンサ５０は、圧電セラミック部５１における第１帯状電極５２ａ〜５２ｅと第２帯状電極５４ａ〜５４ｅとで挟まれる部分のセラミック粒子が第１，第２帯状電極面と直交する上下方向に配向され、且つ、他の部分のセラミック粒子が第１，第２帯状電極面と平行な方向に配向され、しかも分極されているため、無配向のものに比べて付与圧力に対する電圧出力を効果的に行って、優れたセンサ特性を得ることができる。
【０１２３】
尚、前述の圧電セラミックセンサは圧電セラミックアクチュエータとして用いることができる。つまり、圧電セラミックアクチュエータ５０の第１外部電極５３ａ〜５３ｅ（第１帯状電極５２ａ〜５２ｅ）の何れか１つと第２外部電極５５ａ〜５５ｅ（第２帯状電極５４ａ〜５４ｅ）の何れか１つに電圧を印加すれば、圧電セラミック部５１における第１帯状電極５２ａ〜５２ｅと第２帯状電極５４ａ〜５４ｅの交差する部分を局部的に伸長させることができ、伸長量を電圧によりコントロールすることができる。圧電セラミックアクチュエータとして用いた場合も、無配向のものに比べて印加電圧に対する変位を効果的に行って、優れたアクチュエータ特性を得ることができる。
【０１２４】
図１４は圧電セラミックディスプレイを示す。
【０１２５】
この圧電セラミックディスプレイ６０は、圧電セラミックアクチュエータ５０と、ガラス等から成る透明板５６とを備える。圧電セラミックアクチュエータ５０の構成及び製法は図１３（ａ）〜（ｃ）を引用して説明した圧電セラミックセンサ５０と同じであるので、同一符号を用いその説明を省略する。
【０１２６】
この圧電セラミックディスプレイ６０は、第１外部電極５３ａ〜５３ｅ（第１帯状電極５２ａ〜５２ｅ）の何れか１つと第２外部電極５５ａ〜５５ｅ（第２帯状電極５４ａ〜５４ｅ）の何れか１つに電圧を印加することにより、圧電セラミック部５１における第１帯状電極５２ａ〜５２ｅと第２帯状電極５４ａ〜５４ｅの交差する部分を局部的に伸長させて透明板５６の下面に接触させ、この接触部分における光反射によって文字等を表示することができる。
【０１２７】
前述の圧電セラミックディスプレイ６０は、圧電セラミック部５１におけるセラミック粒子の第１帯状電極５２ａ〜５２ｅと第２帯状電極５４ａ〜５４ｅと平行な方向（部品高さ方向と直交する方向）に配向されているため、無配向のものに比べて印加電圧に対する変位を効果的に行って、優れたディスプレイ特性を得ることができる。
【０１２８】
図１５は圧電セラミックモータを示す。
【０１２９】
この圧電セラミックモータ７０は、ロータ７１とステータ７２とから成り、ステータ７２は、導電性の振動体７３と、環状の第１電極７４と、多層構造の圧電セラミック部７５と、計１１個の第２電極７６とを備える。
【０１３０】
圧電セラミック部７５は、配向固定シートを積層，圧着し焼成することで円筒状に作成されており、周方向に間隔をおいて形成された計１１個の駆動部７５ａとこれを覆う非駆動部７５ｂとを備え、前記の第２電極７６は駆動部７５ａに対応して設けられている。駆動部７５ｂはセラミック粒子のａ（ｂ）軸が第１電極７４と直交する上下方向に配向され且つ非駆動部７５ｂはセラミック粒子のａ（ｂ）軸が第１電極７４と平行な方向（例えば左右方向）に配向されるか、或いは、駆動部７５ｂはセラミック粒子のｃ軸が第１電極７４と直交する上下方向に配向され且つ非駆動部７５ｂはセラミック粒子のｃ軸が第１電極７４と平行な方向（例えば左右方向）に配向されている。
【０１３１】
この圧電セラミックモータ７０では、第１電極７４と計１１個の第２電極７６との間に所定電圧を印加することにより、具体的には、図１５（Ｂ）の左側５個の第２電極７６に図中に＋または−で示す極性を付与し所定電圧を印加し、右側６個の第２電極７６に図中に＋または−で極性で付与して前記とは位相が９０度が異なる電圧を印加することにより、圧電セラミック７５を介して振動体７３にうねりを生じさせ、このうねりを利用してロータ７１を所定方向に回転させることができる。
【０１３２】
ビスマス層状化合物の粒子を含む配向固定シートを用いて前記の圧電セラミックモータ７０を作成するときには、図１５（ｃ）に示すような配向処理部分、即ち、駆動部７５ｂに相当する部分のセラミック粒子のａ（ｂ）軸がシート面と直交する上下方向に配向され且つ非駆動部７５ｂに相当する部分のセラミック粒子のａ（ｂ）軸がシート面と平行な方向に配向された部分を複数有する配向固定シートを用意する。一方、タングステンブロンズ型化合物の粒子を含む配向固定シートを用いて前記の圧電セラミックモータ７０を作成するときには、図１５（ｃ）に示すような配向処理部分、即ち、駆動部７５ｂに相当する部分のセラミック粒子のｃ軸がシート面と直交する上下方向に配向され且つ非駆動部７５ｂに相当する部分のセラミック粒子のｃ軸がシート面と平行な方向に配向された部分を複数有する配向固定シートを用意する。
【０１３３】
次に、前記の配向固定シートを必要枚数積層し、これを圧着してシート積層物を得る。
【０１３４】
次に、このシート積層物を圧電セラミック部７５に対応する個々のサイズに分断して未焼成チップを作成し、この未焼成チップに脱バイ処理を施し、続いて、焼成処理を施し、続いて、焼成チップの一面に電極ペーストを塗布しこれを焼き付けて第１電極７４を形成し、焼成チップの反対面に電極ペーストを塗布しこれを焼き付けて第２電極７６を形成する。勿論、この電極ペーストの焼き付けは前記未焼成チップの焼成と同時に行うようにしてもよい。
【０１３５】
次に、配向固定された粒子の極性を定めるために分極処理を施す。未焼成チップの未焼成セラミック部分の成分及び電極ペーストの成分によって異なるが、脱バイ温度及び時間は、概ね、２００〜４００℃、１０〜４０時間であり、焼成温度及び時間は、概ね、１０００〜１６００℃、１〜１０時間である。また、分極処理の温度，印加電圧及び時間は、概ね、１５０〜２００℃、２〜５ｋＶ／ｍｍ、１５〜３０分である。
【０１３６】
次に、圧電セラミック部７５の第１電極側に振動体７３を付設し、その上にロータ７１を配置してモータを組み上げる。
【０１３７】
前述の圧電セラミックモータ７０は、圧電セラミック部７５における第２電極７６と対応する部分（駆動部７５ａ）のセラミック粒子が第１，第２電極７４，７６と直交する方向（部品高さ方向）に配向され、且つ、前記以外の部分（非駆動部７５ｂ）のセラミック粒子が第１，第２電極７４，７６と平行な方向（部品高さ方向と直交する方向）に配向され、しかも、分極されているため、無配向のものに比べて印加電圧に対する変位を効果的に行って、優れたモータ特性を得ることができる。
【０１３８】
尚、前述の製造により得た配向固定シートは、前記以外の圧電セラミック部品を製造するときに使用でき、同様の効果を得ることができる。
【０１３９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、優れた圧電特性を有する圧電セラミック部品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】配向固定シートを作成するための装置の概略図
【図２】配向方法を示す磁場印加装置の側面図と上面図
【図３】配向方法を示す磁場印加装置の側面図と上面図
【図４】磁石部の変形例を示す斜視図
【図５】未配向シート作成方法の変形例を示す図と、同方法によって形成された未配向シートに配向処理を施す方法の説明図
【図６】他の配向固定方法を示す磁場印加装置の側面図と上面図
【図７】他の配向固定方法を示す磁場印加装置の側面図と上面図と、その変形例を示す図
【図８】他の配向固定方法を示す磁場印加装置の側面図と上面図と、その変形例を示す図
【図９】振動子の斜視図と基板の斜視図
【図１０】厚み駆動タイプの圧電セラミックトランスの縦断面図
【図１１】撓み駆動タイプの圧電セラミックトランスの縦断面図
【図１２】圧電セラミックスピーカの縦断面図
【図１３】圧電セラミックセンサの上面図とそのａ１−ａ１線断面図及びａ２−ａ２線断面図
【図１４】圧電セラミックディスプレイの縦断面図
【図１５】圧電セラミックモータの縦断面図とその下面図及びｂ１−ｂ１線断面図
【符号の説明】
１…セラミックスラリー、ＢＦ…ベースフィルム、ＧＳ１…未配向シート、３…磁場印加装置、３ａ…磁石部、３ａ１…矩形孔、ＩＡ…磁場印加領域、ＧＳ２…配向処理シート、ＧＳ３…配向固定シート、３ａ’磁石部、３ａ１’…円形孔、ＢＦ’…ベースフィルム、ＧＳ１’…未配向シート、ＣＯ…搬送ベルト、ＧＳ１１…未配向シート、５…紫外線照射装置、ＬＲ…紫外線、ＩＲ…紫外線照射領域、ＧＳ１２…配向処理シート、ＧＳ１３…配向固定シート、６…マスク、６ａ…透光部、ＡＡ１…配向固定部分、ＧＳ１４…配向処理シート、ＧＳ１５…配向固定シート、ＡＡ１’…配向固定部分、ＧＳ１４’…配向処理シート、ＧＳ１５’…配向固定シート、ＩＲ１，ＩＲ２…紫外線照射領域、ＧＳ１６，ＧＳ１７…配向処理シート、ＡＡ２…配向固定部分、ＧＳ１８…配向固定シート、ＧＳ１６’，ＧＳ１７’…配向処理シート、ＧＳ１８’…配向固定シート、１１…振動子、１２…基板、２０…厚み駆動タイプの圧電セラミックトランス、３０…撓み駆動タイプの圧電セラミックトランス、４０…圧電セラミックスピーカ、５０…圧電セラミックセンサ、６０…圧電セラミックディスプレイ、７０…圧電セラミックモータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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