JPS6110064A - 圧電磁器組成物 - Google Patents
圧電磁器組成物Info
- Publication number
- JPS6110064A JPS6110064A JP59130158A JP13015884A JPS6110064A JP S6110064 A JPS6110064 A JP S6110064A JP 59130158 A JP59130158 A JP 59130158A JP 13015884 A JP13015884 A JP 13015884A JP S6110064 A JPS6110064 A JP S6110064A
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- Japan
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- piezoelectric
- displacement
- piezoelectric ceramic
- ceramic composition
- present
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は圧電磁器組成物に係シ１％に゛電圧印加によシ
、大きい機械的変位を必要とする電圧駆動型圧電変位素
子に好適な圧電磁器組成物に関する。
、大きい機械的変位を必要とする電圧駆動型圧電変位素
子に好適な圧電磁器組成物に関する。
近年、電磁方式に代わる新方式の駆動源として圧電磁器
の電気歪効果を利用し、電気的エネルギーを機械的エネ
ルギーに変換する。いわゆる電圧駆動型圧電変位素子（
以下変位素子と称す）の実用化カリレー、スイッチ、微
小位置制御機器等１多方面にわたって進められてきてい
る。この種の変位素子としては例えば第１図に示す如く
、金属製弾性板１に両面から挾む様に電極を付与した圧
電磁器板２．２’ｔ−貼シ合わせたパイモル２構造を成
すものが知られている。そしてこの変位素子に直流或は
交流電圧を印加すると電気歪効果（この場合、圧電横効
果）に伴なう機械的変位ｄＳｊ或はｄＳ２が生ずる。こ
の機械的変位は用途或は搭載された際の機構にもよるが
、一般的に変位素子としての機能上、できるだけ大きい
事が望ましく、従ってより大きな電気歪効果を有する圧
電磁器組成物が有利とされている。従来よシ、この目的
に合致する圧電磁器組成物としては１例えば比較的圧電
定数ｄ５１の大きいＰｂ（ＮＩｙｓＮｂｙｓ ）Ｏ５−
ＰｂＺｒｏｓ−Ｐｂ’ｒｔＯｓ等の３成分系のものがあ
る。しかしながら従来の組成物のものでは機械的変位が
必ずしも十分とは言えず、変位素子としての利用が極め
て狭い範囲に限定されていた。従って変位素子として広
範囲の用途に適応する上でより大きな機械的変位をもた
らす圧電磁器材料が望まれていた。
の電気歪効果を利用し、電気的エネルギーを機械的エネ
ルギーに変換する。いわゆる電圧駆動型圧電変位素子（
以下変位素子と称す）の実用化カリレー、スイッチ、微
小位置制御機器等１多方面にわたって進められてきてい
る。この種の変位素子としては例えば第１図に示す如く
、金属製弾性板１に両面から挾む様に電極を付与した圧
電磁器板２．２’ｔ−貼シ合わせたパイモル２構造を成
すものが知られている。そしてこの変位素子に直流或は
交流電圧を印加すると電気歪効果（この場合、圧電横効
果）に伴なう機械的変位ｄＳｊ或はｄＳ２が生ずる。こ
の機械的変位は用途或は搭載された際の機構にもよるが
、一般的に変位素子としての機能上、できるだけ大きい
事が望ましく、従ってより大きな電気歪効果を有する圧
電磁器組成物が有利とされている。従来よシ、この目的
に合致する圧電磁器組成物としては１例えば比較的圧電
定数ｄ５１の大きいＰｂ（ＮＩｙｓＮｂｙｓ ）Ｏ５−
ＰｂＺｒｏｓ−Ｐｂ’ｒｔＯｓ等の３成分系のものがあ
る。しかしながら従来の組成物のものでは機械的変位が
必ずしも十分とは言えず、変位素子としての利用が極め
て狭い範囲に限定されていた。従って変位素子として広
範囲の用途に適応する上でより大きな機械的変位をもた
らす圧電磁器材料が望まれていた。
本発明はかかる要求に対し十分応え得るものであり、電
圧印加による電気歪効果が大きく、その結果大きな機械
的変位が発生し、変位素子として広範囲な用途に応用で
きる圧電磁器組成物を提供する事を目的とする。
圧印加による電気歪効果が大きく、その結果大きな機械
的変位が発生し、変位素子として広範囲な用途に応用で
きる圧電磁器組成物を提供する事を目的とする。
〔発明の構成〕
すなわち本発明の圧電磁器組成物は一般式％式％）
で示され、（但しＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＝１ ）０３００
≦Ａ≦０５５０ ０．００５ ≦Ｂ ≦０１００ ０００２≦Ｃ≦０．０４０ ０．０５０ ≦Ｄ≦０２８７ Ｆｅ Ｏ、Ｂｉ２Ｏ，から選ばれた１種を０．０２〜］
重量チ添加含有して成る事を特徴とする。
≦Ａ≦０５５０ ０．００５ ≦Ｂ ≦０１００ ０００２≦Ｃ≦０．０４０ ０．０５０ ≦Ｄ≦０２８７ Ｆｅ Ｏ、Ｂｉ２Ｏ，から選ばれた１種を０．０２〜］
重量チ添加含有して成る事を特徴とする。
以下本発明の実施例について参考例と比較しながら詳細
に説明する。
に説明する。
出発原材として化学的純度９９％以上のｐｂｏ 。
ＮｉＯ、Ｎｂ Ｏ、ＺｎＯ、Ｙ Ｏ、ＺｒＯ、ＴｉＯ２
及び所定の副成分を選び、第１表に示す組成になる様に
精秤した。次にこれら原料をピールミルで混合した後、
乾燥し、８５０℃で仮焼成した。次いでピールミルによ
って粉砕して得られた粉末に、有機バインダを適量加え
て造粒した後、１ｔｏｎ／／ｃｒｎの圧力で加圧成形し
、１２００〜１２５０℃の温度で数時間焼成した。得ら
れた焼結体を所定の形状に切断、研磨した後、電極を付
与し、ンリコーン油中で温度６０〜１００℃の条件下で
直流電場３５〜５０ ｋＶ／を３０分間印加し１分極処
理を施して圧電的に活性化せしめた。次に所定の方法に
よう圧電緒特性を測定した後、実質的な効果を確認する
ために更に研磨加工を施して２種類の形状の矩形状圧電
素子、すなわち■長さ１０ｍ１幅２謹・厚さ１ ｍ 、
■長さ３５■１幅１０叫、厚さ０．１５鴎を得た。この
２種類の圧電素子のうち形状■のものに２分極方向と同
方向に５００Ｖの直流電圧を印加し、その時に生ずる電
気歪量（収縮歪）を測定しΔなｔ値で評価した（Δｔ・
・縮み量、を−素子長さ）、一方形状■の圧電素子につ
いては５更に金属製弾性板に両面からサンドイッチして
第１図に示す様なバイモルフ型変位素子を作製し、これ
に３０Ｖの直流電圧を印加して、一端固定、他端自由状
態での先端に発生する機械的変位（第１図においてｄＳ
ｌに相当する変位）を測定した。
及び所定の副成分を選び、第１表に示す組成になる様に
精秤した。次にこれら原料をピールミルで混合した後、
乾燥し、８５０℃で仮焼成した。次いでピールミルによ
って粉砕して得られた粉末に、有機バインダを適量加え
て造粒した後、１ｔｏｎ／／ｃｒｎの圧力で加圧成形し
、１２００〜１２５０℃の温度で数時間焼成した。得ら
れた焼結体を所定の形状に切断、研磨した後、電極を付
与し、ンリコーン油中で温度６０〜１００℃の条件下で
直流電場３５〜５０ ｋＶ／を３０分間印加し１分極処
理を施して圧電的に活性化せしめた。次に所定の方法に
よう圧電緒特性を測定した後、実質的な効果を確認する
ために更に研磨加工を施して２種類の形状の矩形状圧電
素子、すなわち■長さ１０ｍ１幅２謹・厚さ１ ｍ 、
■長さ３５■１幅１０叫、厚さ０．１５鴎を得た。この
２種類の圧電素子のうち形状■のものに２分極方向と同
方向に５００Ｖの直流電圧を印加し、その時に生ずる電
気歪量（収縮歪）を測定しΔなｔ値で評価した（Δｔ・
・縮み量、を−素子長さ）、一方形状■の圧電素子につ
いては５更に金属製弾性板に両面からサンドイッチして
第１図に示す様なバイモルフ型変位素子を作製し、これ
に３０Ｖの直流電圧を印加して、一端固定、他端自由状
態での先端に発生する機械的変位（第１図においてｄＳ
ｌに相当する変位）を測定した。
以下余日
第１表に結果の一例を示す。尚第１表において。
＊印の試料屋は本発明の圧電磁器組成物に該当する。又
本発明をよシ明確に説明するために本発明の圧電磁器組
成物に係る組成群の各々の代表試料と参考例との比較に
おいて、電圧−機械的変位特性の一例を第２図（ａ）〜
第２図（ｄ）に示した。尚第２図（ａ）〜第２図（ｄ）
の試料番号は第１表の試料番号と各々対応する。第１表
及び第２図（、）〜第２図（ｄ）からも明らかな様に１
本発明の圧電磁器組成物から成る試料は各々の組成群の
参考例と比較して電気歪量及び機械的変位のいずれも大
きく、変位素子として好都合な特性を有している事は明
白である。
本発明をよシ明確に説明するために本発明の圧電磁器組
成物に係る組成群の各々の代表試料と参考例との比較に
おいて、電圧−機械的変位特性の一例を第２図（ａ）〜
第２図（ｄ）に示した。尚第２図（ａ）〜第２図（ｄ）
の試料番号は第１表の試料番号と各々対応する。第１表
及び第２図（、）〜第２図（ｄ）からも明らかな様に１
本発明の圧電磁器組成物から成る試料は各々の組成群の
参考例と比較して電気歪量及び機械的変位のいずれも大
きく、変位素子として好都合な特性を有している事は明
白である。
〔発明の効果〕
この様に本発明は。
ｐｂ［（Ｎｔ 、ｙ、Ｎｂ２Ａ八（Ｚｎ＋、４Ｎｂ２，
４ ）ｎ （ＹＸｚ”＋Ａ ）。ＺｒｐＴｒ ｇ〕０３
を基本組成とし、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅを各々適当な範囲
に設定し、且つ副成分としてＮｔＯ、Ｆｅ２ｏ３゜Ｂｉ
２Ｏ３の１稲を適度な範囲で添加含有したもので特に基
本組成におけるＰｂ（Ｚｎ１ＡＮｂＨ）ｏ３．Ｐｂ（Ｙ
、／Ｐ 、／、）０３成分及び副成分との相乗効果によ
り従来組成では成し得なかったより大きな電気歪量２機
械凶変位が実現したものである。
４ ）ｎ （ＹＸｚ”＋Ａ ）。ＺｒｐＴｒ ｇ〕０３
を基本組成とし、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅを各々適当な範囲
に設定し、且つ副成分としてＮｔＯ、Ｆｅ２ｏ３゜Ｂｉ
２Ｏ３の１稲を適度な範囲で添加含有したもので特に基
本組成におけるＰｂ（Ｚｎ１ＡＮｂＨ）ｏ３．Ｐｂ（Ｙ
、／Ｐ 、／、）０３成分及び副成分との相乗効果によ
り従来組成では成し得なかったより大きな電気歪量２機
械凶変位が実現したものである。
又本発明においては副成分であるＮｉＯ＋ Ｆｅ、、０
３・Ｂ ｌ ２０ ｓのうち２種以上添加しても総添加
含有量が０．０２〜１重量−の範囲であれば同様な効果
が得られる。尚０，３００＞Ａ 、 Ａ＞０．５ ｓ
ｏ 。
３・Ｂ ｌ ２０ ｓのうち２種以上添加しても総添加
含有量が０．０２〜１重量−の範囲であれば同様な効果
が得られる。尚０，３００＞Ａ 、 Ａ＞０．５ ｓ
ｏ 。
Ｂ）０．１００．Ｃ）０．０４０．０．０５０）Ｄ。
Ｄ）０．２８７ 、０．２６０）Ｅ 、 Ｅ＞０．４０
６から成る基本組成物及び副成物の選ばれた１種が１重
量％よシ多い組成物のものでは、電気歪量１機械凶変位
が低下し、目的とする変位素子としては好ましくなく、
又０．００５＞Ｂ 、０．００２）Ｃ及び副成分の選ば
れた１種が０．０２重量％より少ない組成物では、大幅
な改善効果が認められないため本発明の範囲から除外し
た。
６から成る基本組成物及び副成物の選ばれた１種が１重
量％よシ多い組成物のものでは、電気歪量１機械凶変位
が低下し、目的とする変位素子としては好ましくなく、
又０．００５＞Ｂ 、０．００２）Ｃ及び副成分の選ば
れた１種が０．０２重量％より少ない組成物では、大幅
な改善効果が認められないため本発明の範囲から除外し
た。
本発明の圧電磁器組成物によれば以下に挙げる用途への
適用が期待できる。
適用が期待できる。
（１）大きな機械的変位を発生するので、小型。
軽量化及び低電圧駆動が可能でアシ、省エネルギ一時代
にマツチした新しい変位素子分野に適用できる。
にマツチした新しい変位素子分野に適用できる。
（２）比較的低電圧で大きな機械的変位を必要とする変
位素子への応用が可能である。
位素子への応用が可能である。
（３）片側駆動方式（圧電素子の分極方向と同方向の直
流電圧のみ印加）の採用による大きな機械的変位を必要
とする変位素子に適用できる。尚この場合２印加電圧の
大きさは用途に応じて自由に選択できる。
流電圧のみ印加）の採用による大きな機械的変位を必要
とする変位素子に適用できる。尚この場合２印加電圧の
大きさは用途に応じて自由に選択できる。
（４）比較的高い圧電定数（例えば圧電ｄ定数）を有し
ているので、高圧電定数を必要とする各種圧電製品への
適用が可能である。
ているので、高圧電定数を必要とする各種圧電製品への
適用が可能である。
尚本発明の実施例においては、圧電横効果に伴なう電気
歪量１機械凶変位について特にバイモルフ型圧電変位素
子に関連して説明したが同組成物を用い圧電縦効果につ
いても調べ、その改善効果が確認されており、従って例
えば積層型圧電変位素子への適用も十分可能である。
歪量１機械凶変位について特にバイモルフ型圧電変位素
子に関連して説明したが同組成物を用い圧電縦効果につ
いても調べ、その改善効果が確認されており、従って例
えば積層型圧電変位素子への適用も十分可能である。
以上詳述した様に１本発明の圧電磁器組成物は広範囲な
用途に利用できる変位素子に好適なものであり、産業上
極めて価値大なるものである。
用途に利用できる変位素子に好適なものであり、産業上
極めて価値大なるものである。
変位素子特性における効果の一例を示すグラフである。
１・・・金属製弾性板、 ２ 、２’・・・圧電磁器板
。
。
Claims (1)
- （１）一般式 Ｐｂ〔（Ｎｉ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２＿／＿３）＿Ａ（Ｚ
ｎ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２＿／＿３）＿Ｂ（Ｙ＿１＿／＿
２Ｎｂ＿１＿／＿２）＿ＣＺｒ＿ＤＴｉ＿Ｅ〕Ｏ＿３で
示され（但しＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＝１） ０．３００≦Ａ≦０．５５０ ０．００５≦Ｂ≦０．１００ ０．００２≦Ｃ≦０．０４０ ０．０５０≦Ｄ≦０．２８７ ０．２６０≦Ｅ≦０．４０６ を満足する基本組成に対し、副成分としてＮｉＯ、Ｆｅ
＿２Ｏ＿３、Ｂｉ＿２Ｏ＿３から選ばれた１種を０．０
２〜１重量％添加含有して成る事を特徴とする圧電磁器
組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59130158A JPS6110064A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 圧電磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59130158A JPS6110064A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 圧電磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6110064A true JPS6110064A (ja) | 1986-01-17 |
| JPS6358788B2 JPS6358788B2 (ja) | 1988-11-16 |
Family
ID=15027379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59130158A Granted JPS6110064A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6110064A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0747675A (ja) * | 1994-07-07 | 1995-02-21 | Seiko Epson Corp | インクジェット記録装置 |
-
1984
- 1984-06-26 JP JP59130158A patent/JPS6110064A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0747675A (ja) * | 1994-07-07 | 1995-02-21 | Seiko Epson Corp | インクジェット記録装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6358788B2 (ja) | 1988-11-16 |
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