(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン酸カリウムビスマスと、
ニッケル・チタン酸ビスマスと
を含み、
チタン酸カリウムビスマスとニッケル・チタン酸ビスマスとのモル比による組成比は、チタン酸カリウムビスマスが１未満０．７７５以上に対して、ニッケル・チタン酸ビスマスが０よりも大きく０．２２５以下の範囲内の値である
ことを特徴とする圧電磁器。
【請求項２】
更に、チタン酸ナトリウムビスマスを含み、
チタン酸ナトリウムビスマスと、チタン酸カリウムビスマスと、ニッケル・チタン酸ビスマスとのモル比による組成比は、それらを頂点とした三角図において、チタン酸ナトリウムビスマスをｘ、チタン酸カリウムビスマスをｙ、ニッケル・チタン酸ビスマスをｚとすると、数１に示したＡ、ＢおよびＣの各点を結んだ範囲内の値（ｚ＝０を除く）である
ことを特徴とする請求項１記載の圧電磁器。
【数１】
Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（0.9 ，0.1 ，０）、
Ｂ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，１，０）、
Ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，0.775 ，0.225 ）
【請求項３】
チタン酸カリウムビスマスと、
ニッケル・チタン酸ビスマスと
を含む固溶体を含有し、
チタン酸カリウムビスマスとニッケル・チタン酸ビスマスとのモル比による組成比は、チタン酸カリウムビスマスが１未満０．７７５以上に対して、ニッケル・チタン酸ビスマスが０よりも大きく０．２２５以下の範囲内の値である
ことを特徴とする圧電磁器。
【請求項４】
前記固溶体は、更に、チタン酸ナトリウムビスマスを含み、
チタン酸ナトリウムビスマスと、チタン酸カリウムビスマスと、ニッケル・チタン酸ビスマスとのモル比による組成比は、それらを頂点とした三角図において、チタン酸ナトリウムビスマスをｘ、チタン酸カリウムビスマスをｙ、ニッケル・チタン酸ビスマスをｚとすると、数２に示したＡ、ＢおよびＣの各点を結んだ範囲内の値（ｚ＝０を除く）である
ことを特徴とする請求項３記載の圧電磁器。
【数２】
Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（0.9 ，0.1 ，０）、
Ｂ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，１，０）、
Ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，0.775 ，0.225 ）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータ、センサーまたはレゾネータなどの分野において広く利用される圧電磁器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電材料は、外部から電界が印加されることにより歪みを発生する（電気エネルギーの機械エネルギーへの変換）効果と、外部から応力を受けることにより表面に電荷が発生する（機械エネルギーの電気エネルギーへの変換）効果とを有するものであり、近年、各種分野で幅広く利用されている。例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 ；ＰＺＴ）などの圧電材料は、印加電圧に対して１×１０-10 ｍ／Ｖのオーダーでほぼ比例した歪みを発生することから、微少な位置調整などに優れており、光学系の微調整などにも利用されている。また、それとは逆に、圧電材料は加えられた応力あるいはそれによる自身の変形量に比例した大きさの電荷が発生することから、微少な力や変形を読み取るためのセンサーとしても利用されている。更に、圧電材料は優れた応答性を有することから、交流電界を印加することで、圧電材料自身あるいは圧電材料と接合関係にある弾性体を励振して共振を起こさせることも可能であり、圧電トランス、超音波モータなどとしても利用されている。
【０００３】
現在実用化されている圧電材料の大部分は、ＰｂＺｒＯ3 （ＰＺ）−ＰｂＴｉＯ3 （ＰＴ）からなる固溶体系（ＰＺＴ系）である。その理由は、菱面晶系のＰＺと正方晶系のＰＴの結晶学的な相境界（Ｍ．Ｐ．Ｂ．）付近の組成を用いることで、優れた圧電特性を得ることができるからである。このＰＺＴ系圧電材料には、様々な副成分あるいは添加物を加えることにより、多種多様なニーズに応えるものが幅広く開発されている。例えば、機械的品質係数（Ｑｍ）が小さいかわりに圧電定数（ｄ）が大きく、直流的な使い方で大きな変位量が求められる位置調整用のアクチュエータなどに用いられるものから、圧電定数（ｄ）が小さいかわりに機械的品質係数（Ｑｍ）が大きく、超音波モータなどの超音波発生素子のような交流的な使い方をする用途に向いているものまで様々なものがある。
【０００４】
また、ＰＺＴ系以外にも圧電材料として実用化されているものはあるが、それもマグネシウム酸ニオブ酸鉛（Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3 ；ＰＭＮ）などの鉛系ペロブスカイト組成を主成分とする固溶体がほとんどである。
【０００５】
ところが、これらの鉛系圧電材料は、主成分として低温でも揮発性の極めて高い酸化鉛（ＰｂＯ）を６０〜７０質量％程度と多量に含んでいる。例えば、ＰＺＴまたはＰＭＮでは、質量比で約２／３が酸化鉛である。よって、これらの圧電材料を製造する際には、磁器であれば焼成工程、単結晶品であれば溶融工程などの熱処理工程において、工業レベルで極めて多量の酸化鉛が大気中に揮発し拡散してしまう。また、製造段階で放出される酸化鉛については回収することも可能であるが、工業製品として市場に出された圧電製品に含有される酸化鉛については現状では回収が難しく、これらが広く環境中に放出されると、酸性雨による鉛の溶出などが心配される。従って、今後圧電磁器および単結晶の応用分野が広がり、使用量が増大すると、無鉛化の問題が極めて重要な課題となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
鉛を全く含有しない圧電材料としては、例えばチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3 ）あるいはビスマス層状強誘電体などが知られている。しかし、チタン酸バリウムはキュリー点が１２０℃と低く、その温度以上では圧電性が消失してしまうので、はんだによる接合または車載用などの用途を考えると実用的でない。一方、ビスマス層状強誘電体は、通常４００℃以上のキュリー点を有しており、熱的安定性に優れているが、結晶異方性が大きいので、ホットフォージングなどで自発分極を配向させる必要があり、生産性の点で問題がある。また、完全に鉛の含有をなくすと、大きな圧電性を得ることが難しい。
【０００７】
更に、最近では、新たな材料として、チタン酸ビスマスナトリウム系の材料について研究が進められている。例えば、特公平４−６００７３号公報，特開平１１−１８０７６９号公報には、チタン酸ビスマスナトリウムとチタン酸バリウムとを含む材料が開示されており、特開平１１−１７１６４３号公報にはチタン酸ビスマスナトリウムとチタン酸ビスマスカリウムとを含む材料が開示されている。しかし、これらチタン酸ビスマスナトリウム系の材料では、鉛系圧電材料に比べると未だ十分といえる圧電特性が得られておらず、圧電特性の向上が求められていた。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、優れた圧電特性を示し、低公害化、対環境性および生態学的見地からも優れた圧電磁器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による圧電磁器は、チタン酸カリウムビスマスと、ニッケル・チタン酸ビスマスとを含み、チタン酸カリウムビスマスとニッケル・チタン酸ビスマスとのモル比による組成比は、チタン酸カリウムビスマスが１未満０．７７５以上に対して、ニッケル・チタン酸ビスマスが０よりも大きく０．２２５以下の範囲内の値のものである。
【００１０】
本発明による他の圧電磁器は、チタン酸カリウムビスマスと、ニッケル・チタン酸ビスマスとを含む固溶体を含有し、チタン酸カリウムビスマスとニッケル・チタン酸ビスマスとのモル比による組成比は、チタン酸カリウムビスマスが１未満０．７７５以上に対して、ニッケル・チタン酸ビスマスが０よりも大きく０．２２５以下の範囲内の値のものである。
【００１１】
本発明によるこれらの圧電磁器では、チタン酸カリウムビスマスと、ニッケル・チタン酸ビスマスとを上記した所定の割合で含むことにより、圧電特性の向上が図られる。なお、これらの圧電磁器は、更に、チタン酸ナトリウムビスマスを含んでいてもよく、その場合、これら酸化物のモル比による組成比は、チタン酸ナトリウムビスマスをｘ、チタン酸カリウムビスマスをｙ、ニッケル・チタン酸ビスマスをｚとした三角図において、Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（0.9 ，0.1 ，０）、Ｂ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，１，０）およびＣ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，0.775 ，0.225 ）の各点を結んだ範囲内の値（ｚ＝０を除く）であることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
本発明の一実施の形態に係る圧電磁器は、チタン酸カリウムビスマスと、ニッケル・チタン酸ビスマスとを含んでいる。または、チタン酸カリウムビスマスと、ニッケル・チタン酸ビスマスとを含む固溶体を含有している。すなわち、チタン酸カリウムビスマスとニッケル・チタン酸ビスマスとを含んでおり、それらは固溶していてもよく、完全に固溶していなくてもよい。また、チタン酸ナトリウムビスマスを更に含んでいてもよく、チタン酸ナトリウムビスマスはチタン酸カリウムビスマスおよびニッケル・チタン酸ビスマスと固溶していてもよく、完全に固溶していなくてもよい。
【００１５】
これにより、この圧電磁器では、少なくとも一部において結晶学的な相境界（Ｍ．Ｐ．Ｂ．）が形成され、圧電特性が向上するようになっている。具体的には、１成分系あるいは２成分系に比べて誘電率、電気機械結合係数あるいは圧電定数などの圧電特性が向上するようになっている。
【００１６】
チタン酸ナトリウムビスマスは、菱面晶系（Rhombohedral）ペロブスカイト構造を有しており、ナトリウムおよびビスマスはペロブスカイト構造のＡサイトに位置し、チタンはペロブスカイト構造のＢサイトに位置している。その組成は例えば化１により表される。
【００１７】
【化１】
（Ｎａ0.5 Ｂｉ0.5 ）s ＴｉＯ3 
式中、ｓは化学量論組成であれば１であるが、化学量論組成からずれていてもよく、１以下であれば焼結性を高めることができると共により高い圧電特性を得ることができるので好ましい。ナトリウムとビスマスとの組成、および酸素の組成は化学量論組成から求めたものであり、化学量論組成からずれていてもよい。
【００１８】
チタン酸カリウムビスマスは、正方晶系（Tetragonal）ペロブスカイト構造を有しており、カリウムおよびビスマスはペロブスカイト構造のＡサイトに位置し、チタンはペロブスカイト構造のＢサイトに位置している。その組成は例えば化２により表される。
【００１９】
【化２】
（Ｋ0.5 Ｂｉ0.5 ）t ＴｉＯ3 
式中、ｔは化学量論組成であれば１であるが、化学量論組成からずれていてもよい。カリウムとビスマスとの組成、および酸素の組成は化学量論組成から求めたものであり、化学量論組成からずれていてもよい。
【００２０】
ニッケル・チタン酸ビスマスは、ペロブスカイト構造を有する化合物に固溶する形で存在し、その組成は例えば化３により表される。
【００２１】
【化３】
Ｂｉu （Ｎｉ0.5 Ｔｉ0.5 ）Ｏ3 
式中、ｕは化学量論組成であれば１であるが、化学量論組成からずれていてもよい。ナトリウムとチタンとの組成、および酸素の組成は化学量論組成から求めたものであり、化学量論組成からずれていてもよい。
【００２２】
これらチタン酸ナトリウムビスマスとチタン酸カリウムビスマスとニッケル・チタン酸ビスマスとのモル比による組成比は、図１に示したように、それらを頂点とした三角図１００において、チタン酸ナトリウムビスマスをｘ、チタン酸カリウムビスマスをｙ、ニッケル・チタン酸ビスマスをｚとすると、数３に示したＡ、ＢおよびＣの各点を結んだｚ＝０を除く範囲内の値であることが好ましい。但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１であり、Ａ、ＢおよびＣの各点を結んだ線上はｚ＝０を除き範囲内に含まれる。図１では、Ａ、ＢおよびＣの各点を結んだ範囲内を左下斜線で示してあり、範囲内に含まれないｚ＝０の部分は破線で示してある。なお、ここで言う組成比というのは、固溶しているものも固溶していないものも含めた圧電磁器全体における値である。
【００２３】
【数３】
Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（0.9 ，0.1 ，０）
Ｂ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，１，０）
Ｃ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，0.775 ，0.225 ）
【００２４】
これは、チタン酸カリウムビスマスの含有量が少なくなりすぎると、またはニッケル・チタン酸ビスマスの含有量が多くなりすぎると、圧電特性が低下してしまうからである。
【００２５】
また、これらチタン酸ナトリウムビスマスとチタン酸カリウムビスマスとニッケル・チタン酸ビスマスとのモル比による組成比は、図１に示したように、数４に示したＤ、Ｅ、ＦおよびＧの各点を結んだ範囲内の値であればより好ましい。但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１であり、Ｄ、Ｅ、ＦおよびＧの各点を結んだ線上は範囲内に含まれる。図１では、この範囲内を右下斜線で示してある。
【００２６】
【数４】
Ｄ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（0.582 ，0.388 ，0.030 ）
Ｅ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（0.380 ，0.570 ，0.050 ）
Ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（0.360 ，0.540 ，0.100 ）
Ｇ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（0.558 ，0.372 ，0.070 ）
【００２７】
この範囲内において更に優れた圧電特性を得ることができるからである。すなわち、少なくともチタン酸カリウムビスマスとニッケル・チタン酸ビスマスとを含み、更に、チタン酸ナトリウムビスマスを含むようにすればより好ましい。
【００２８】
なお、この圧電磁器は鉛（Ｐｂ）を含んでいてもよいが、その含有量は１質量％以下であることが好ましく、鉛を全く含んでいなければより好ましい。焼成時における鉛の揮発、および圧電部品として市場に流通し廃棄された後における環境中への鉛の放出を最小限に抑制することができ、低公害化、対環境性および生態学的見地から好ましいからである。また、この圧電磁器の結晶粒の平均粒径は例えば０．５μｍ〜２０μｍである。
【００２９】
このような構成を有する圧電磁器は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００３０】
まず、出発原料として、酸化ビスマス（Ｂｉ2 Ｏ3 ），炭酸ナトリウム（Ｎａ2 ＣＯ3 ），炭酸カリウム（Ｋ2 ＣＯ3 ），酸化ニッケル（ＮｉＯ）および酸化チタン（ＴｉＯ2 ）などの粉末を必要に応じて用意し、１００℃以上で十分に乾燥させたのち、目的とする組成に応じて秤量する。なお、出発原料には、酸化物に代えて炭酸塩あるいはシュウ酸塩のように焼成により酸化物となるものを用いてもよく、炭酸塩に代えて酸化物あるいは焼成により酸化物となる他のものを用いてもよい。
【００３１】
次いで、例えば、秤量した出発原料をボールミルなどにより有機溶媒中または水中で５時間〜２０時間十分に混合したのち、十分乾燥し、プレス成形して、７５０℃〜９００℃で１時間〜３時間程度仮焼する。続いて、例えば、この仮焼物をボールミルなどにより有機溶媒中または水中で５時間〜３０時間粉砕したのち、再び乾燥し、バインダー水溶液を加えて造粒する。造粒したのち、例えば、この造粒粉をプレス成形してブロック状とする。
【００３２】
ブロック状としたのち、例えば、この成形体を４００℃〜８００℃で２時間〜４時間程度熱処理してバインダーを揮発させ、９５０℃〜１３００℃で２時間〜４時間程度本焼成する。本焼成の際の昇温速度および降温速度は、共に例えば５０℃／時間〜３００℃／時間程度とする。本焼成ののち、得られた焼結体を必要に応じて研磨し、電極を設ける。そののち、２５℃〜１００℃のシリコンオイル中で５ＭＶ／ｍ〜１０ＭＶ／ｍの電界を５分間〜１時間程度印加して分極処理を行う。これにより、上述した圧電磁器が得られる。
【００３３】
このように本実施の形態によれば、チタン酸カリウムビスマスと、ニッケル・チタン酸ビスマスとを含むようにしたので、またはこれらを含む固溶体を含有するようにしたので、誘電率、電気機械結合係数あるいは圧電定数などの圧電特性を向上させることができる。
【００３４】
よって、鉛を含有しないまたは鉛の含有量が少ない圧電磁器についても、利用の可能性を高めることができる。すなわち、焼成時における鉛の揮発、および圧電部品として市場に流通し廃棄された後における環境中への鉛の放出を最小限に抑制することができる低公害化、対環境性および生態学的見地から極めて優れた圧電磁器の活用を図ることができる。
【００３５】
特に、チタン酸ナトリウムビスマスを更に含むように、または固溶体が更にチタン酸ナトリウムビスマスを含むようにすれば、より圧電特性を向上させることができる。
【００３６】
また、チタン酸ナトリウムビスマスとチタン酸カリウムビスマスとニッケル・チタン酸ビスマスとのモル比による組成比が、図１に示したように、Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（0.9 ，0.1 ，０）、Ｂ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，１，０）およびＣ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，0.775 ，0.225 ）の各点を結んだ範囲内の値（ｚ＝０を除く）となるようにすれば、更には、Ｄ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（0.582 ，0.388 ，0.030 ）、Ｅ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（0.380 ，0.570 ，0.050 ）、Ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（0.360 ，0.540 ，0.100 ）およびＧ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（0.558 ，0.372 ，0.070 ）の各点を結んだ範囲内の値となるようにすれば、更に圧電特性を向上させることができる。
【００３７】
【実施例】
更に、本発明の具体的な実施例について説明する。
【００３８】
（実験例１〜２５）
まず、チタン酸ナトリウムビスマス（Ｎａ0.5 Ｂｉ0.5 ）ＴｉＯ3 、チタン酸カリウムビスマス（Ｋ0.5 Ｂｉ0.5 ）ＴｉＯ3 、およびニッケル・チタン酸ビスマスＢｉ（Ｎｉ0.5 Ｔｉ0.5 ）Ｏ3 の出発原料として、酸化ビスマス粉末、炭酸ナトリウム粉末，炭酸カリウム粉末、酸化ニッケル粉末および酸化チタン粉末を用意し、１００℃以上で十分に乾燥させたのち、それらを秤量した。出発原料の配合比は、化４に示した焼成後のモル比による組成比ｘ，ｙおよびｚが表１に示したようになるように実験例１〜２５で変化させた。
【００３９】
【化４】
0004529301.tif 000002
【００４０】
【表１】
0004529301.tif 000003
【００４１】
次いで、秤量した出発原料をボールミルにより水中で約１６時間混合したのち、十分乾燥し、プレス成形して、８５０℃で約２時間仮焼した。続いて、この仮焼物をボールミルにより水中で約１６時間粉砕したのち、再び乾燥し、バインダーとしてポリビニールアルコール（ＰＶＡ）水溶液を加えて造粒した。そののち、この造粒粉をプレス成形してブロック状とし、６００℃で約２時間熱処理してバインダーを揮発させ、表１に示した焼成温度で２時間本焼成した。本焼成の際の昇温速度および降温速度は共に２００℃／時間とした。
【００４２】
本焼成したのち、得られた焼成体を研磨して１２ｍｍ×３ｍｍ×１ｍｍの矩形板状とし、その両面に銀ペーストを焼き付けて電極を形成した。そののち、５０℃のシリコンオイル中で１０ＭＶ／ｍの電界を１５分間印加して分極処理を行った。これにより、実験例１〜２５の圧電磁器を得た。
【００４３】
得られた実験例１〜２５の圧電磁器について、比誘電率εｄ、電気機械結合係数ｋ31、および圧電定数ｄ31を測定した。その際、比誘電率εｄの測定はＬＣＲメータ（ヒューレットパカード社製ＨＰ４２８４Ａ）により行い、電気機械結合係数ｋ31および圧電定数ｄ31の測定はインピーダンスアナライザー（ヒューレットパカード社製ＨＰ４１９４Ａ）とデスクトップコンピュータとを用いた自動測定器により共振反共振法で行った。それらの結果を表１に示す。
【００４４】
また、本実験例に対する比較例１〜７として、化４に示したモル比による組成比ｘ，ｙおよびｚが表２に示したようになるように出発原料の配合比を変化させると共に、焼成温度を表２に示したように最適温度としたことを除き、他は本実験例と同一の条件で圧電磁器を作製した。比較例１〜７についても、本実験例と同様にして、比誘電率εｄ、電気機械結合係数ｋ31および圧電定数ｄ31を測定した。それらの結果を表２に示す。
【００４５】
【表２】
0004529301.tif 000004
【００４６】
なお、比較例１は実験例１〜３に対する比較例、比較例２は実験例４〜７に対する比較例、比較例３は実験例８〜１１に対する比較例、比較例４は実験例１２〜１４に対する比較例、比較例５は実験例１５〜１７に対する比較例、比較例６は実験例１８〜２１に対する比較例、比較例７は実験例２２〜２５に対する比較例にそれぞれ該当している。
【００４７】
表１および表２に示したように、本実験例によれば、比較例に比べて比誘電率εｄについて大きな値が得られた。すなわち、チタン酸ナトリウムビスマス（Ｎａ0.5 Ｂｉ0.5 ）ＴｉＯ3 と、チタン酸カリウムビスマス（Ｋ0.5 Ｂｉ0.5 ）ＴｉＯ3 と、ニッケル・チタン酸ビスマスＢｉ（Ｎｉ0.5 Ｔｉ0.5 ）Ｏ3 とを含むように、あるいはそれらの固溶体を含むようにすれば、または、チタン酸カリウムビスマス（Ｋ0.5 Ｂｉ0.5 ）ＴｉＯ3 と、ニッケル・チタン酸ビスマスＢｉ（Ｎｉ0.5 Ｔｉ0.5 ）Ｏ3 とを含むように、あるいはそれらの固溶体を含むようにすれば、圧電特性を向上できることが分かった。
【００４８】
また、実験例１，２、実験例４〜６、実験例８〜１０、実験例１２，１３、実験例１５，１６、実験例１８〜２０および実験例２２〜２４によれば、比較例に比べて圧電定数ｄ31についても優れた値が得られた。すなわち、図２および図３に示したように、それらの組成比が、三角図２００において、Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（0.9 ，0.1 ，０）、Ｂ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，１，０）およびＣ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，0.775 ，0.225 ）の各点を結んだ範囲内の値（ｚ＝０を除く）となるようにすれば、圧電特性をより向上できることが分かった。なお、図３は図２の一部を拡大して表したものであり、図２および図３において○印を付した番号は各実験例の番号を表している。
【００４９】
更に、実験例８〜１０，１２，１５によれば、比較例に比べて電気機械結合係数ｋ31についても優れた値が得られ、実験例８〜１０，１２，１５，１６によれば、特に優れた圧電定数ｄ31が得られた。すなわち、図２および図３に示したように、それらの組成比が、三角図２００において、Ｄ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（0.582 ，0.388 ，0.030 ）、Ｅ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（0.380 ，0.570 ，0.050 ）、Ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（0.360 ，0.540 ，0.100 ）およびＧ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（0.558 ，0.372 ，0.070 ）の各点を結んだ範囲内の値となるようにすれば、圧電特性を更に向上できることが分かった。
【００５０】
加えて、ニッケル・チタン酸ビスマスＢｉ（Ｎｉ0.5 Ｔｉ0.5 ）Ｏ3 の組成比ｚを大きくすると、比誘電率εｄは大きくなる傾向が見られ、組成比ｚを大きくしすぎると、電気機械結合係数ｋ31および圧電定数ｄ31が悪化してしまう傾向も見られた。
【００５１】
なお、上記実施例では、チタン酸ナトリウムビスマス、チタン酸カリウムビスマス、およびニッケル・チタン酸ビスマスの各酸化物の組成について一例を挙げて説明したが、上記実施の形態において説明したように、これらの酸化物が他の組成を有するように構成しても、同様の結果を得ることができる。
【００５２】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態および実施例では、チタン酸カリウムビスマスとニッケル・チタン酸ビスマスとを含む場合、更にチタン酸ナトリウムビスマスを含む場合についてのみ説明したが、これらに加えて他の化合物を含んでいてもよい。
【００５３】
また、本発明は、チタン酸ナトリウムビスマス，チタン酸カリウムビスマスおよびニッケル・チタン酸ビスマスを構成する元素以外の元素を、不純物または他の化合物の構成元素として含んでいてもよい。そのような元素としては、例えば、ストロンチウム（Ｓｒ），マグネシウム（Ｍｇ），カルシウム（Ｃａ），バリウム（Ｂａ），リチウム（Ｌｉ），ジルコニウム（Ｚｒ），ハフニウム（Ｈｆ），タンタル（Ｔａ），ケイ素（Ｓｉ），ホウ素（Ｂ），アルミニウム（Ａｌ）および希土類元素が挙げられる。
【００５４】
更に、上記実施の形態では、チタン酸ナトリウムビスマス，チタン酸カリウムビスマスおよびチタン酸バリウムの結晶構造についても説明したが、上述した組成を有する酸化物を含んでいれば、またはこれらを含む固溶体を含有していれば、これらの結晶構造について論じるまでもなく、本発明に含まれる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１ないし請求項４のいずれか１に記載の圧電磁器によれば、チタン酸カリウムビスマスと、ニッケル・チタン酸ビスマスとをそれらのモル比による組成比で、チタン酸カリウムビスマスが１未満０．７７５以上に対して、ニッケル・チタン酸ビスマスが０よりも大きく０．２２５以下の範囲内の値となるように含む、あるいはこれらを含む固溶体を含有するようにしたので、誘電率、電気機械結合係数あるいは圧電定数などの圧電特性を向上させることができる。よって、鉛を含有しないまたは鉛の含有量が少ない圧電磁器についても、利用の可能性を高めることができる。すなわち、焼成時における鉛の揮発、および圧電部品として市場に流通し廃棄された後における環境中への鉛の放出を最小限に抑制することができる低公害化、対環境性および生態学的見地から極めて優れた圧電磁器の活用を図ることができる。
【００５６】
特に、請求項２または請求項４に記載の圧電磁器によれば、更にチタン酸ナトリウムビスマスを含み、チタン酸ナトリウムビスマスをｘ、チタン酸カリウムビスマスをｙ、ニッケル・チタン酸ビスマスをｚとした三角図において、Ａ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（0.9 ，0.1 ，０）、Ｂ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，１，０）、およびＣ（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，0.775 ，0.225 ）の各点を結んだ範囲内の値（ｚ＝０を除く）となるようにしたので、より優れた圧電特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る圧電磁器におけるチタン酸ナトリウムビスマスとチタン酸カリウムビスマスとニッケル・チタン酸ビスマスとの組成比について好ましい範囲およびより好ましい範囲を示す三角図である。
【図２】本発明の実施例に係るチタン酸ナトリウムビスマスとチタン酸カリウムビスマスとニッケル・チタン酸ビスマスとの組成比を示す三角図である。
【図３】図２に示した三角図の一部を拡大して表すものである。
【符号の説明】
１００，２００…三角図。
【図１】
0004529301.tif 000005
【図２】
0004529301.tif 000006
【図３】
0004529301.tif 000007