JPH08337472A - 強誘電体セラミック材料 - Google Patents
強誘電体セラミック材料Info
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- JPH08337472A JPH08337472A JP8147603A JP14760396A JPH08337472A JP H08337472 A JPH08337472 A JP H08337472A JP 8147603 A JP8147603 A JP 8147603A JP 14760396 A JP14760396 A JP 14760396A JP H08337472 A JPH08337472 A JP H08337472A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２００Ｖ／ｍｍ以下の保磁強度を備える強誘
電体セラミック材料を提供する。 【解決手段】 ＰｂＴｉＯ3、ＢａＴｉＯ3、Ｐｂ（Ｆｅ
1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3、及びＰｂ（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3から
なるグループ１、及び、Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3、
Ｐｂ（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3、Ｐｂ（Ｆｅ2/3Ｗ1/3）Ｏ3
及びＰｂ（Ｍｎ1 /2Ｎｂ1/2）Ｏ3からなるグループ２か
ら各々選択される少なくとも１つの成分を含むペロブス
カイト型混晶からなり、該混晶における各成分の割合
が、次の関係式で決定される混晶のキュリー点ＴｃＭ
が、５０℃から１００℃の間になるようにされたことを
特徴とする強誘電性セラミック材料。但し、Ｘｉはｉ番
目の成分のモル分率、Ｔｃｉはｉ番目の成分のキュリー
点である。 ΣＸｉ × Ｔｃｉ ＝ ＴｃＭ
電体セラミック材料を提供する。 【解決手段】 ＰｂＴｉＯ3、ＢａＴｉＯ3、Ｐｂ（Ｆｅ
1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3、及びＰｂ（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3から
なるグループ１、及び、Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3、
Ｐｂ（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3、Ｐｂ（Ｆｅ2/3Ｗ1/3）Ｏ3
及びＰｂ（Ｍｎ1 /2Ｎｂ1/2）Ｏ3からなるグループ２か
ら各々選択される少なくとも１つの成分を含むペロブス
カイト型混晶からなり、該混晶における各成分の割合
が、次の関係式で決定される混晶のキュリー点ＴｃＭ
が、５０℃から１００℃の間になるようにされたことを
特徴とする強誘電性セラミック材料。但し、Ｘｉはｉ番
目の成分のモル分率、Ｔｃｉはｉ番目の成分のキュリー
点である。 ΣＸｉ × Ｔｃｉ ＝ ＴｃＭ
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、情報技術及びセラ
ミックの分野に関し、特に、例えば情報記憶のため静電
印刷プロセスにおいて使用される強誘電体セラミック材
料に関する。
ミックの分野に関し、特に、例えば情報記憶のため静電
印刷プロセスにおいて使用される強誘電体セラミック材
料に関する。
【０００２】
【従来の技術】静電印刷プロセスにおいて、用いる材料
の強誘電特性が十分利用されている場合がある。中で
も、分極される強誘電体セラミック層から構成される印
刷ロールの被覆面である。この種の方法の場合、電気的
な制御によって、例えば、被覆面の所定の被覆領域で逆
分極が達成され、像情報等の連続的な記憶がもたらされ
る。被覆面で逆分極により電荷像が発生し、続く現像段
階でトナーから荷電された着色剤粒子を受け取り、この
着色剤粒子は印刷材料に転写される。この基本的な方法
はＤＥ３８３５０９１に記載されている。
の強誘電特性が十分利用されている場合がある。中で
も、分極される強誘電体セラミック層から構成される印
刷ロールの被覆面である。この種の方法の場合、電気的
な制御によって、例えば、被覆面の所定の被覆領域で逆
分極が達成され、像情報等の連続的な記憶がもたらされ
る。被覆面で逆分極により電荷像が発生し、続く現像段
階でトナーから荷電された着色剤粒子を受け取り、この
着色剤粒子は印刷材料に転写される。この基本的な方法
はＤＥ３８３５０９１に記載されている。
【０００３】記憶のために問題となる材料は、特に、チ
タン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）に基づく材料であり、セ
ラミック層として、薄層形成技術（ゾル−ゲル方法）及
び厚膜形成技術によって塗布される。薄層ＰＺＴは、特
にＳｉ基体上に記憶の目的で適用されるが、印刷技術に
おける利用は、大きいロール表面に積層しなければなら
ないために可能ではなかった。
タン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）に基づく材料であり、セ
ラミック層として、薄層形成技術（ゾル−ゲル方法）及
び厚膜形成技術によって塗布される。薄層ＰＺＴは、特
にＳｉ基体上に記憶の目的で適用されるが、印刷技術に
おける利用は、大きいロール表面に積層しなければなら
ないために可能ではなかった。
【０００４】厚膜形成技術及びプロセスのためのＰＺＴ
材料は、更にＤＥ４４１６２４５、ＤＥ４３２５１６
７、及びＤＥ４１２７８２９に記載されている。この技
術の現状から、次の点で特に問題を生ずる。 − 焼結の際の酸化鉛が気化すること、 − 可能な限り小さく保つべき層の横方向の接触、及
び、 − 層の緻密な焼結が困難であること。
材料は、更にＤＥ４４１６２４５、ＤＥ４３２５１６
７、及びＤＥ４１２７８２９に記載されている。この技
術の現状から、次の点で特に問題を生ずる。 − 焼結の際の酸化鉛が気化すること、 − 可能な限り小さく保つべき層の横方向の接触、及
び、 − 層の緻密な焼結が困難であること。
【０００５】これらの問題のため、これまで、特に５０
Ｈｚの場合高い残留分極を有し、殆ど四角形のヒステリ
シスループを有する”ピークＰＺＴ”は、大きい表面の
ロール積層には利用できない。さらには、圧縮（コンパ
クト）材料の有望な価値のあるものを、大きい表面層に
渡って完全に同じ材料から複製することはできなかっ
た。これらの理由から、この種の層を用いた場合に品質
の欠陥を生じていた。
Ｈｚの場合高い残留分極を有し、殆ど四角形のヒステリ
シスループを有する”ピークＰＺＴ”は、大きい表面の
ロール積層には利用できない。さらには、圧縮（コンパ
クト）材料の有望な価値のあるものを、大きい表面層に
渡って完全に同じ材料から複製することはできなかっ
た。これらの理由から、この種の層を用いた場合に品質
の欠陥を生じていた。
【０００６】しかし、この印刷プロセス用に圧縮（コン
パクト）ＰＺＴからロールを製造することは、まだ可能
でない。これには次の理由がある。即ち、ロール本体
（ロール）を大きな寸法また大きな壁の厚みで製造でき
るが、壁の厚みが大きい場合、極性を与える工程や情報
の書き込みは高い電圧で行われなければならない。この
状況のため、約８００Ｖ／ｍｍの高いＰＺＴの保磁強度
が要求される。３００Ｖでの通常の操作の場合、これは
約０．２ｍｍのロール壁の厚みが必要であることを意味
する。また、製造時の５ｍｍの壁の厚みを上記の寸法に
研削して小さくするならば、それは、加工段階に非常に
費用がかかるだけでなく、薄いロールは不安定であり、
機械的負荷の条件下で早晩壊れるであろう。
パクト）ＰＺＴからロールを製造することは、まだ可能
でない。これには次の理由がある。即ち、ロール本体
（ロール）を大きな寸法また大きな壁の厚みで製造でき
るが、壁の厚みが大きい場合、極性を与える工程や情報
の書き込みは高い電圧で行われなければならない。この
状況のため、約８００Ｖ／ｍｍの高いＰＺＴの保磁強度
が要求される。３００Ｖでの通常の操作の場合、これは
約０．２ｍｍのロール壁の厚みが必要であることを意味
する。また、製造時の５ｍｍの壁の厚みを上記の寸法に
研削して小さくするならば、それは、加工段階に非常に
費用がかかるだけでなく、薄いロールは不安定であり、
機械的負荷の条件下で早晩壊れるであろう。
【０００７】機械的安定性から、このようなロールは少
なくとも１ｍｍの壁の厚みを持たなければならない。こ
れは、２００Ｖ未満の保磁強度と他の全ての有利な特性
を有するＰＺＴを必要とする。
なくとも１ｍｍの壁の厚みを持たなければならない。こ
れは、２００Ｖ未満の保磁強度と他の全ての有利な特性
を有するＰＺＴを必要とする。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、表面電荷の
現出を伴う高い残留分極の他に、特に５０Ｈｚ（５０Ｈ
ｚの場合、Ｐｒは１３μＣ/ｃｍ2未満とすべきである）
での容易な極性付与能力、殆ど四角形のヒステリシスル
ープ、１０１０Ω×ｃｍより高い誘電体抵抗と低い結合
因子（カップリング・ファクター）、２００Ｖ／ｍｍ以
下の保磁力を備える、強誘電体セラミック材料を提供す
ることを課題とするものである。
現出を伴う高い残留分極の他に、特に５０Ｈｚ（５０Ｈ
ｚの場合、Ｐｒは１３μＣ/ｃｍ2未満とすべきである）
での容易な極性付与能力、殆ど四角形のヒステリシスル
ープ、１０１０Ω×ｃｍより高い誘電体抵抗と低い結合
因子（カップリング・ファクター）、２００Ｖ／ｍｍ以
下の保磁力を備える、強誘電体セラミック材料を提供す
ることを課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題は、請求項に記
載された本発明によって解決される。即ち、本発明の強
誘電体セラミック材料は、ＰｂＴｉＯ3（ＰＴと略
す）、ＢａＴｉＯ3（ＢＴと略す）、Ｐｂ（Ｆｅ1/2Ｎｂ
1/2）Ｏ3（ＰＦＮと略す）、及びＰｂ（Ｚｎ1/3Ｎ
ｂ2/3）Ｏ3（ＰＺＮと略す）からなるグループ１から選
択される少なくとも１つの成分と、Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ
2/3）Ｏ3（ＰＭＮと略す）、Ｐｂ（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ
3（ＰＮＮと略す）、Ｐｂ（Ｆｅ2/3Ｗ1/3）Ｏ3（ＰＦＷ
と略す）及びＰｂ（Ｍｎ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3（ＰＭｎＮと
略す）からなるグループ２から選択される少なくとも１
つの成分とを含むペロブスカイト型混晶からなる強誘電
体セラミック材料であり、この混晶におけるグループ１
及びグループ２の成分の割合が、次の関係式で決定され
る混晶のキュリー点ＴｃＭが、５０℃から１００℃の間
になるようにされた強誘電体セラミック材料である。 ΣＸｉ × Ｔｃｉ ＝ ＴｃＭ （式中、Ｘｉはｉ番目の成分のモル分率、Ｔｃｉはｉ番
目の成分のキュリー点である。）
載された本発明によって解決される。即ち、本発明の強
誘電体セラミック材料は、ＰｂＴｉＯ3（ＰＴと略
す）、ＢａＴｉＯ3（ＢＴと略す）、Ｐｂ（Ｆｅ1/2Ｎｂ
1/2）Ｏ3（ＰＦＮと略す）、及びＰｂ（Ｚｎ1/3Ｎ
ｂ2/3）Ｏ3（ＰＺＮと略す）からなるグループ１から選
択される少なくとも１つの成分と、Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ
2/3）Ｏ3（ＰＭＮと略す）、Ｐｂ（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ
3（ＰＮＮと略す）、Ｐｂ（Ｆｅ2/3Ｗ1/3）Ｏ3（ＰＦＷ
と略す）及びＰｂ（Ｍｎ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3（ＰＭｎＮと
略す）からなるグループ２から選択される少なくとも１
つの成分とを含むペロブスカイト型混晶からなる強誘電
体セラミック材料であり、この混晶におけるグループ１
及びグループ２の成分の割合が、次の関係式で決定され
る混晶のキュリー点ＴｃＭが、５０℃から１００℃の間
になるようにされた強誘電体セラミック材料である。 ΣＸｉ × Ｔｃｉ ＝ ＴｃＭ （式中、Ｘｉはｉ番目の成分のモル分率、Ｔｃｉはｉ番
目の成分のキュリー点である。）
【００１０】
【発明の実施の形態】好ましくは、本発明の強誘電体セ
ラミック材料には、グループ１の成分としてＰＴが０．
２５から０．３５の割合で、またグループ２の成分とし
てＰＭＮが０．３から０．７の割合で及びＰＮＮが０．
３から０．６５の割合で含まれる。更に好ましくは、こ
の強誘電体セラミック材料は、圧縮（コンパクト）セラ
ミック、箔又は層として担体上に使用されている。同じ
く、この強誘電体セラミック材料はセラミック層、プレ
ート、ロール、中空シリンダ又はダイとして利用するの
が好ましい。
ラミック材料には、グループ１の成分としてＰＴが０．
２５から０．３５の割合で、またグループ２の成分とし
てＰＭＮが０．３から０．７の割合で及びＰＮＮが０．
３から０．６５の割合で含まれる。更に好ましくは、こ
の強誘電体セラミック材料は、圧縮（コンパクト）セラ
ミック、箔又は層として担体上に使用されている。同じ
く、この強誘電体セラミック材料はセラミック層、プレ
ート、ロール、中空シリンダ又はダイとして利用するの
が好ましい。
【００１１】本発明による混晶は、２つのグループの材
料の成分から形成される。必要とされる強誘電体セラミ
ック材料の保磁力を低下させるために、本発明に従っ
て、高いキュリー点を有するグループ１の１つ又は多数
の成分と、低いキュリー点を有するグループ２の１つ又
は多数の成分とが使用される。使用される各成分の割合
は、請求項１に記載した式に従って決定される。使用さ
れる各成分は、使用の目的に従って自由に選択でき、使
用される割合を乗じられたキュリー点の合計は、５０か
ら１００℃の間にあり、混晶は常に１つのキュリー点を
与えなければならない。
料の成分から形成される。必要とされる強誘電体セラミ
ック材料の保磁力を低下させるために、本発明に従っ
て、高いキュリー点を有するグループ１の１つ又は多数
の成分と、低いキュリー点を有するグループ２の１つ又
は多数の成分とが使用される。使用される各成分の割合
は、請求項１に記載した式に従って決定される。使用さ
れる各成分は、使用の目的に従って自由に選択でき、使
用される割合を乗じられたキュリー点の合計は、５０か
ら１００℃の間にあり、混晶は常に１つのキュリー点を
与えなければならない。
【００１２】ここで、キュリー点とは、各々の材料の誘
電率が温度に依存して最大値を示す点と理解される。本
発明による混晶に、ペロブスカイトとして知られた、配
合物、添加物、及び置換物が全て使用できる。
電率が温度に依存して最大値を示す点と理解される。本
発明による混晶に、ペロブスカイトとして知られた、配
合物、添加物、及び置換物が全て使用できる。
【００１３】本発明を、次の多くの実施例で説明する。 １．成分ＰｂＯ（Ｐｂ3Ｏ4）、ＢａＣＯ3、ＺｎＯ、Ｍ
ｇＯ、ＮｉＯ、Ｎｂ2Ｏ5、ＷＯ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＴｉＯ2及
びＭｎＣｏ3の酸化物又は炭酸塩から、グループ１及び
２の選択された本発明によるペロブスカイトを合成す
る。また、ＰｂＯを、ＮｉＮｂ2Ｏ6、ＭｇＮｂ2Ｏ6、Ｚ
ｎＮｂ2Ｏ6等のコロンバイト(columbite)と変換するこ
とも可能である。更に、この技術の現状において知られ
る非化学量論（Ｍｇ−残余など）が最終的に望ましくな
いピロクロロ相(pyrochlerophase)を防止するため利用
できる。 ２．合成されたペロブスカイトを、表１に与えられたモ
ル比に対応して秤取る。 ３．混合物を６時間混合して微粉末にする。 ４．続いて、混合物を８５０−９５０℃、４時間徐冷す
る。 ５．その後、混合物を６時間微細に磨砕して、Ｄ−５０
値が１．２μｍの微粉末にする。 ６．続いて、混合物を成形してタブレットにする。 ７．タブレットを、９５０−１２００℃で２時間焼結す
る。 ８．最終的に、焼結されたタブレットを接触させる。 測定接触： Ａｇ両側 接地： 片側のＡｇグランド電極 得られた強誘電体セラミック材料のキュリー点を、表２
に掲載する。
ｇＯ、ＮｉＯ、Ｎｂ2Ｏ5、ＷＯ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＴｉＯ2及
びＭｎＣｏ3の酸化物又は炭酸塩から、グループ１及び
２の選択された本発明によるペロブスカイトを合成す
る。また、ＰｂＯを、ＮｉＮｂ2Ｏ6、ＭｇＮｂ2Ｏ6、Ｚ
ｎＮｂ2Ｏ6等のコロンバイト(columbite)と変換するこ
とも可能である。更に、この技術の現状において知られ
る非化学量論（Ｍｇ−残余など）が最終的に望ましくな
いピロクロロ相(pyrochlerophase)を防止するため利用
できる。 ２．合成されたペロブスカイトを、表１に与えられたモ
ル比に対応して秤取る。 ３．混合物を６時間混合して微粉末にする。 ４．続いて、混合物を８５０−９５０℃、４時間徐冷す
る。 ５．その後、混合物を６時間微細に磨砕して、Ｄ−５０
値が１．２μｍの微粉末にする。 ６．続いて、混合物を成形してタブレットにする。 ７．タブレットを、９５０−１２００℃で２時間焼結す
る。 ８．最終的に、焼結されたタブレットを接触させる。 測定接触： Ａｇ両側 接地： 片側のＡｇグランド電極 得られた強誘電体セラミック材料のキュリー点を、表２
に掲載する。
【００１４】更に、全ての試験の場合、１２−１６μＣ
／ｃｍ２のＰｒ値が得られた。ヒステリシスループは良
好に形成された。保磁力は、全ての試験で一般に２００
Ｖ／ｍｍ以下であった。
／ｃｍ２のＰｒ値が得られた。ヒステリシスループは良
好に形成された。保磁力は、全ての試験で一般に２００
Ｖ／ｍｍ以下であった。
【００１５】実施例５では、５０Ｈｚの場合、保磁力は
約１７０Ｖ／ｍｍであった。この実施例で、キュリー点
は約７５℃であった。キュリー点が低下するつれて、保
磁力がさらに減少する。キュリー点が６０℃の場合、保
磁力は既に約１５０Ｖ／ｍｍであった。
約１７０Ｖ／ｍｍであった。この実施例で、キュリー点
は約７５℃であった。キュリー点が低下するつれて、保
磁力がさらに減少する。キュリー点が６０℃の場合、保
磁力は既に約１５０Ｖ／ｍｍであった。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンドレアス・シェーネッカー ドイツ国・Ｄ−01069・ドレスデン・ゲオ ルゲ−ベール−シュトラーセ・14 (72)発明者 ファルコ・シュレンクリヒ ドイツ国・Ｄ−01187・ドレスデン・クリ ンゲンベルガー・シュトラーセ・４
Claims (4)
- 【請求項１】 ＰｂＴｉＯ3、ＢａＴｉＯ3、Ｐｂ（Ｆｅ
1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3、及びＰｂ（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3から
なるグループ１から選択される少なくとも１つの成分、
及び、Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3、Ｐｂ（Ｎｉ1/3Ｎｂ
2/3）Ｏ3、Ｐｂ（Ｆｅ2/3Ｗ1/3）Ｏ3及びＰｂ（Ｍｎ1/2
Ｎｂ1/2）Ｏ3からなるグループ２から選択される少なく
とも１つの成分を含むペロブスカイト型混晶からなり、 該混晶におけるグループ１及びグループ２の成分の割合
が、次の関係式で決定される混晶のキュリー点ＴｃＭ
が、５０℃から１００℃の間になるようにされたことを
特徴とする強誘電性セラミック材料。 ΣＸｉ × Ｔｃｉ ＝ ＴｃＭ （式中、Ｘｉはｉ番目の成分のモル分率、Ｔｃｉはｉ番
目の成分のキュリー点である。） - 【請求項２】 グループ１の成分として、ＰＴが０．２
５から０．３５の割合で、またグループ２の成分とし
て、ＰＭＮが０．３から０．７の割合で、及びＰＮＮが
０．３から０．６５の割合で含まれることを特徴とする
請求項１記載の強誘電体セラミック材料。 - 【請求項３】 圧縮セラミック、箔又は層として担体上
に使用されていることを特徴とする請求項１記載の強誘
電体セラミック材料。 - 【請求項４】 セラミック層、プレート、ロール、中空
シリンダ又はダイとして利用できることを特徴とする請
求項１記載の強誘電体セラミック材料。
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