圧電磁器、振動子及び超音波モータ
【課題】Ｐｂ含有量が十分に低減されており、十分優れた機械的品質係数を有するとともに駆動時の発熱を低減することが可能な圧電磁器、並びにそのような圧電磁器を備える振動子を提供する。
【解決手段】主成分として下記一般式（１）で表わされる化合物を含有し、主成分を基準として、Ｍｎ、Ｆｅ及びＣｕから選ばれる少なくとも一つの元素を０．０４〜０．６質量％含有する圧電磁器１及び該圧電磁器１と電極２，３を備える振動子１０を提供する。
ＣａｘＢａ１−ｘＴｉＯ３・・・（１）
（上記一般式（１）中、ｘは、０．０５≦ｘ≦０．２０を満たす。）
【解決手段】主成分として下記一般式（１）で表わされる化合物を含有し、主成分を基準として、Ｍｎ、Ｆｅ及びＣｕから選ばれる少なくとも一つの元素を０．０４〜０．６質量％含有する圧電磁器１及び該圧電磁器１と電極２，３を備える振動子１０を提供する。
ＣａｘＢａ１−ｘＴｉＯ３・・・（１）
（上記一般式（１）中、ｘは、０．０５≦ｘ≦０．２０を満たす。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電磁器、振動子及び超音波モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波モータ、超音波洗浄器、圧電トランスなどの用途に用いられる圧電磁器や、共振変位を利用した圧電アクチュエータの圧電磁器は、共振変位が大きく優れた圧電特性を有することが求められる。特に、上述の用途に用いられる場合、駆動周波数が高くなるため、圧電磁器の機械的品質係数（Ｑｍ）が低いと発熱し易くなり、脱分極や圧電定数の変化等が生じてしまう。このため、十分に大きい機械的品質係数（Ｑｍ）を有する圧電磁器が求められている
【０００３】
このような特性を満足する圧電磁器には、ＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３固溶体）系や、ＰＴ（ＰｂＴｉＯ３）系などのペロブスカイト型化合物が用いられてきた（例えば、特許文献１参照）。ところが、このような圧電磁器は、Ｐｂを含有することから、環境上の問題が懸念されている。このため、Ｐｂを含有しない圧電磁器の組成が種々検討されている。例えば、ＢａＴｉＯ３系や、ＫＮＮ（ＫＮｂＯ３−ＮａＮｂＯ３固溶体）系の圧電磁器が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第３７８５６４８号公報
【特許文献２】特開２００３−０５５０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のＢａＴｉＯ３系の圧電磁器は、ＰＺＴ系やＰＴ系の圧電磁器に比べて、機械的品質係数が低いため、上述の用途に適用することが困難な状況にある。また、ＫＮＮ系の圧電磁器は、原料にＮｂを含有するために材料コストが高くなってしまうことに加えて、Ｋ，Ｎａなどのアルカリ金属を使用しているために、焼成時の組成ずれが発生し易く、また、耐湿性が不十分であるといった問題がある。さらに、従来の圧電磁器は、機械的品質係数を十分に高くしても、駆動時の自己発熱を抑制することができず、それによって圧電特性が変化してしまうことが分かった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、Ｐｂ含有量が十分に低減されており、十分優れた機械的品質係数を有するとともに駆動時の発熱を低減することが可能な圧電磁器、並びにそのような圧電磁器を備える振動子及び超音波モータ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】
上記目的を達成するため、本発明では、主成分として下記一般式（１）で表わされる化合物を含有し、主成分を基準として、Ｍｎ、Ｆｅ及びＣｕから選ばれる少なくとも一つの元素を０．０４〜０．６質量％含有する圧電磁器を提供する。
【０００７】
ＣａｘＢａ１−ｘＴｉＯ３・・・（１）
（上記一般式（１）中、ｘは、０．０５≦ｘ≦０．２０を満たす。）
【０００８】
本発明の圧電磁器は、構成元素としてＰｂを含んでいないため、Ｐｂ含有量が十分に低減されている。また、十分優れた機械的品質係数を有し、駆動時の発熱を低減することができる。このような効果が得られる理由は、必ずしも明らかではないが、本発明者らは以下の通り推察している。すなわち、ぺロブスカイト構造（ＡＢＯ３）を有するＢａＴｉＯ３は、結晶相が変化する結晶相転移温度が室温付近にあるため、室温付近で駆動すると大きく発熱してしまう傾向にある。本発明では、ＢａＴｉＯ３のＡサイトの一部をＣａで置換することにより結晶相転移温度が低温側（−５０℃付近）に移動し、室温付近における温度安定性が良化すると考えられる。また、ＢａＴｉＯ３のＢサイトの一部が、Ｍｎ，ＦｅまたはＣｕで置換されることによって酸素空孔が形成され、強誘電体ドメインがピニングされると考えられる。これらの相乗効果によって、十分に優れた機械的品質係数を有しつつ駆動時の発熱を低減することが可能な圧電磁器とすることができると考えている。
【０００９】
上述の組成を有する圧電磁器によれば、構成元素としてＰｂを含まなくても、駆動時の発熱を低減しつつ機械的品質係数を１０００以上とすることも可能である。
【００１０】
本発明では、上述の圧電磁器と電極とを備える振動子を提供する。本発明の振動子は、上述の特徴を有する圧電磁器を備えるため、共振変位を利用した圧電アクチユエータ、超音波モータ、超音波振動子、圧電トランスなどに特に好適に用いることができる。
【００１１】
また、本発明では、上記振動子を備える超音波モータを提供する。本発明の超音波モータは、上述の特徴を有する圧電磁器を備えるため、十分に高い出力を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、Ｐｂ含有量が十分に低減されるとともに、十分優れた機械的品質係数を有し、且つ駆動時の発熱を低減することが可能な圧電磁器、並びにそのような圧電磁器を備える振動子及び超音波モータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、場合により図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図面において、同一または同等の要素には同一の符号を付与し、重複する説明を省略する。
【００１４】
図１は、本発明の振動子の好適な一実施形態を示す斜視図である。図１の振動子１０は、圧電磁器１と、圧電磁器１を挟むようにして圧電磁器１の対向面上にそれぞれ設けられる一対の電極２，３とを備える。電極２，３は銀などの金属で構成される。
【００１５】
圧電磁器１は、例えば、厚さ方向、すなわち一対の電極２，３が対向する方向に分極されており、電極２，３を介して電圧が印加されると径方向振動する。電極２，３は、例えば、金（Ａｕ）などの金属によりそれぞれ構成されている。電極２，３には、ワイヤなどを介して外部電源と電気的に接続することができる（図示しない）。
【００１６】
圧電磁器１は、主成分として、上記一般式（１）で表わされる化合物を含有し、副成分として、Ｍｎ、Ｆｅ及びＣｕから選ばれる少なくとも一つの元素を含む化合物を含有する。副成分の合計含有量は、主成分全体を基準として元素換算で０．０４〜０．６質量％である。
【００１７】
上記一般式（１）で表わされる化合物は、ぺロブスカイト構造（ＡＢＯ３）を有するものであり、ＡサイトにおけるＢａの一部がＣａで置換されている。上記一般式（１）におけるｘは、Ａサイトおける、ＢａとＣａの合計に対するＢａのモル比を示している。一層優れた機械的品質係数を有し且つ駆動時の発熱が十分に低減された圧電磁器とする観点から、ｘは、好ましくは０．０８〜０．２０であり、より好ましくは０．１〜０．２０である。
【００１８】
上述の通り、Ａサイトの一部をＣａで置換することにより、ＢａＴｉＯ３に比べて温度安定性が向上し、常温において優れた機械的品質係数を有しつつ、駆動時の発熱を低減することが可能な圧電磁器とすることができる。
【００１９】
圧電磁器１における副成分である、Ｍｎ、Ｆｅ及びＣｕから選ばれる少なくとも一つの元素を含む化合物としては、上記一般式（１）で表されるペロブスカイト構造のBサイトに、Ｍｎ，Ｆｅ及びＣｕから選ばれる少なくとも一つの元素を有する化合物や、Ｍｎ酸化物、Ｆｅ酸化物及びＣｕ酸化物などが挙げられる。
【００２０】
圧電磁器１が、副成分としてＭｎ及び／又はＦｅを含む化合物を含有する場合、一層優れた機械的品質係数を有し且つ駆動時の発熱を十分に低減することが可能な圧電磁器とする観点から、Ｍｎ化合物のＭｎ換算及びＦｅ化合物のＦｅ換算の含有量は、主成分を基準として、合計で、好ましくは０．０４〜０．２質量％であり、より好ましくは０．０４８〜０．１８質量％であり、さらに好ましくは０．０８〜０．１５質量％である。
【００２１】
圧電磁器１が、副成分としてＣｕを含む化合物を含有する場合、一層優れた機械的品質係数を有し且つ駆動時の発熱を十分に低減することが可能な圧電磁器とする観点から、Ｃｕ化合物のＣｕ元素換算の含有量は、主成分を基準として、好ましくは０．０６〜０．５質量％であり、より好ましくは０．０９〜０．４質量％であり、さらに好ましくは０．１〜０．３質量％である。
【００２２】
上述の通り、Ｍｎ及びＦｅとＣｕとで副成分の含有量の好適な範囲が異なるのは、それぞれの元素のイオン半径が異なることに起因していると考えられる。なお、圧電磁器１は通常、焼結体、すなわち多結晶体で構成されるが、副成分は、上述の通り、主成分のＢサイトをＭｎ，Ｆｅ又はＣｕで置換した化合物であってもよく、酸化物などの化合物として主成分の結晶粒の粒界に偏析していてもよい。
【００２３】
圧電磁器１の組成は、例えば、Ｘ線回折やＩＣＰ発光分光分析で測定することができる。圧電磁器１における主成分の含有量は、圧電磁器１全体を基準として、好ましくは９０質量％以上であり、より好ましくは９５質量％以上であり、さらに好ましくは９８質量％以上である。
【００２４】
圧電磁器１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いことがより好ましい。鉛の含有量が十分に低減された圧電磁器は、焼成時における鉛の揮発、及び圧電素子などの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。
【００２５】
圧電磁器１は、９５％以上の相対密度を有することが好ましい。このように高い相対密度を有することによって、一層優れた圧電特性を得ることができる。なお、圧電磁器１の相対密度は、アルキメデス法によって測定することができる。圧電磁器１の相対密度は、焼成温度や焼成時間を変えることによって調整することができる。また、圧電磁器１の結晶粒径は、１０μｍ以下であることが好ましい。結晶粒径が１０μｍを超えると、ドメインの移動を十分に抑制することが困難となり、機械的品質係数が低下する傾向がある。
【００２６】
図２は、本発明に係る振動子の別の実施形態を示す斜視図である。図２の振動子２０は、圧電磁器５と、圧電磁器５を挟むようにして圧電磁器１の対向面上にそれぞれ設けられる一対の電極２，３とを備える。電極２，３は銀などの金属で構成される。
【００２７】
圧電磁器５は、例えば、厚さ方向、すなわち一対の電極２，３が対向する方向に分極されており、電極２，３を介して電圧が印加されると長辺方向伸び振動する。圧電磁器５は、上記実施形態に係る圧電磁器１と同様の組成を有する。このため、十分に優れた機械的品質係数を有しており、また駆動時の発熱が十分に低減されている。
【００２８】
図３は、本発明に係る超音波モータの好適な一実施形態を示す斜視図である。超音波モータ３０は、リング状ステータ３４と、リング状ステータ３４の一方面上に、円周方向に沿って、分極方向が交互に反対方向になるように設けられた複数の圧電磁器３６と、リング状ステータ３４の他方面上にロータ３２と、を有する進行波型超音波モータである。
【００２９】
超音波モータ３０に備えられる圧電磁器３６は、上記実施形態に係る圧電磁器１と同様の組成を有するため、優れた機械的品質係数を有しており、また駆動時の発熱が十分に低減されている。したがって、十分に高い出力を有する超音波モータとすることができる。
【００３０】
圧電磁器３６のリング状ステータ３４側とは反対側の面上には、それぞれ図示しない電極がそれぞれ設けられ、互いに隣接する電極に圧電トランスから位相差が９０度である２種類の交流出力電圧がそれぞれ印加される。これによって、圧電磁器３６が振動し、超音波モータ３０が駆動される。
【００３１】
上述の各実施形態に係る圧電磁器、振動子及び超音波モータは以下の手順によって製造することができる。
【００３２】
原料として、ＢａＣＯ３粉末、ＣａＣＯ３粉末及びＴｉＯ２粉末を用意し、これら原料を十分に乾燥させる。そして、上記各原料を、ＣａｘＢａ１−ｘＴｉＯ３（０．０５≦ｘ≦０．２０）の組成となるように秤量する。
【００３３】
秤量した各原料を、ボールミルなどにより、有機溶媒中又は水中で十分に混合した後、乾燥し、１０００〜１１００℃で２〜１２時間焼成する。これによって、ＣａｘＢａ１−ｘＴｉＯ３粉末を得ることができる。
【００３４】
得られたＣａｘＢａ１−ｘＴｉＯ３粉末をボールミル等により１μｍ以下となるよう粉砕する。粉砕して得られたＣａｘＢａ１−ｘＴｉＯ３微粉末に、所定の比率で、ＭｎＣＯ３などのＭｎ化合物、Ｆｅ２Ｏ３などのＦｅ化合物、またはＣｕＯなどのＣｕ化合物を添加して、ボールミルなどを用いて混合する。
【００３５】
混合後、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などの有機溶媒を加え、一軸成形してペレットとした後、バインダーを除去し、１２５０〜１３００℃の温度範囲で５〜１０時間、密閉系で焼結させて圧電磁器を得ることができる。
【００３６】
得られた圧電磁器を、円板状に研磨することによって、圧電磁器１を得ることができる。得られた圧電磁器１の厚み方向に垂直で互いに対向する面上に銀などの電極材料をそれぞれ焼き付けして電極２，３を形成し、例えば、７０℃のシリコーンオイル中で３０分、直流１ｋＶ／ｍｍで分極処理を施すことによって、振動子１０を得ることができる。
【００３７】
また、上述のとおり焼結させて得られた圧電磁器を、直方体形状に研削、研磨することによって、上記実施形態に係る圧電磁器５を調製することができる。この圧電磁器５に、上記振動子１０と同様にして、電極２，３を形成し、分極処理を施すことによって、振動子２０を得ることができる。また、上述と同様の方法で得られた圧電磁器に、公知の方法で形成されたリング状ステータ及びロータを設けることによって、超音波モータを形成することができる。
【００３８】
上記各実施形態に係る圧電磁器の機械的品質係数は、市販のインピーダンスアナライザーを用いて得られる共振周波数及び反共振周波数の測定結果から、日本電子材料工業会標準規格（ＥＭＡＳ−６１００）に基いて、計算により求めることができる。
【００３９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、超音波モータの圧電磁器以外の構成には、公知のものを用いてもよい。また、本発明の圧電磁器の製造方法も上記実施形態に何ら限定されるものではなく、例えば、ＣａｘＢａ１−ｘＴｉＯ３を水熱合成法等によって製造してもよい。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例及び比較例に基づき本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００４１】
［径方向振動子の作製］
（実施例１）
市販のＢａＣＯ３粉末、ＣａＣＯ３粉末及びＴｉＯ２粉末を用意し、十分に乾燥させた。これらの原料粉末を、Ｃａ０．１Ｂａ０．９ＴｉＯ３の組成となるような比率で秤量し、ボールミルを用いて、有機溶媒中で十分に混合して乾燥させた。
【００４２】
乾燥後、混合物を、１０００℃で２時間焼成して、Ｃａ０．１Ｂａ０．９ＴｉＯ３粉末を得た。得られたＣａ０．１Ｂａ０．９ＴｉＯ３粉末をボールミルによって１μｍ以下となるよう粉砕し、Ｃａ０．１Ｂａ０．９ＴｉＯ３に対して、表１に示す質量比率（Ｍｎ換算）でＭｎＣＯ３を添加し、ボールミルを用いて混合した。
【００４３】
混合後、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を加え、１ＭＰａで一軸成形してペレットを作製した。このペレットを、６５０℃に加熱してバインダーを除去し、１２５０〜１３００℃の温度範囲で５時間、密閉系で焼結させて焼結体を得た。
【００４４】
得られた焼結体を、直径１４mm、厚さ１mmの円板状に研磨し、焼結体の厚み方向に垂直な対向面に銀電極を焼き付けした後、７０℃のシリコーンオイル中で３０分、直流１ｋＶ／ｍｍで分極処理して、図１に示すような径方向振動子を作製した。これを実施例１の振動子とした。
【００４５】
（実施例２〜５）
Ｃａ０．１Ｂａ０．９ＴｉＯ３に対するＭｎＣＯ３のＭｎ換算の添加量を表１に示す通りに変更したこと以外は、実施例１と同様にして径方向振動子をそれぞれ作製した。これらを実施例２〜５の振動子とした。
【００４６】
（実施例６〜９）
ＭｎＣＯ３に代えてＦｅ２Ｏ３を用いたこと、及びＣａ０．１Ｂａ０．９ＴｉＯ３に対して、表１に示す質量比率（Ｆｅ換算）でＦｅ２Ｏ３をそれぞれ添加したこと以外は、実施例１と同様にして径方向振動子をそれぞれ作製した。これらを実施例６〜９の振動子とした。
【００４７】
（実施例１０〜１３）
ＭｎＣＯ３に代えてＣｕＯを用いたこと、及びＣａ０．１Ｂａ０．９ＴｉＯ３に対して、表１に示す質量比率（Ｃｕ換算）でＣｕＯをそれぞれ添加したこと以外は、実施例１と同様にして径方向振動子をそれぞれ作製した。これらを実施例１０〜１３の振動子とした。
【００４８】
（実施例１４）
市販のＢａＣＯ３粉末、ＣａＣＯ３粉末及びＴｉＯ２粉末を、Ｃａ０．０５Ｂａ０．９５ＴｉＯ３の組成となるような比率で秤量して混合したこと以外は、実施例３と同様にして径方向振動子を作製した。これを実施例１４の振動子とした。
【００４９】
（実施例１５）
市販のＢａＣＯ３粉末、ＣａＣＯ３粉末及びＴｉＯ２粉末を、Ｃａ０．１５Ｂａ０．８５ＴｉＯ３の組成となるような比率で秤量して混合したこと以外は、実施例３と同様にして径方向振動子を作製した。これを実施例１５の振動子とした。
【００５０】
（実施例１６）
市販のＢａＣＯ３粉末、ＣａＣＯ３粉末及びＴｉＯ２粉末を、Ｃａ０．２Ｂａ０．８ＴｉＯ３の組成となるような比率で秤量して混合したこと以外は、実施例３と同様にして径方向振動子を作製した。これを実施例１６の振動子とした。
【００５１】
（比較例１）
ＭｎＣＯ３を添加しなかったこと以外は実施例１と同様にして、径方向振動子を作製した。これを比較例１の振動子とした。
【００５２】
（比較例２）
市販のＢａＣＯ３粉末及びＴｉＯ２粉末を用意し、これらの原料を十分に乾燥させた。これらの原料を、ＢａＴｉＯ３の組成となるような比率で秤量して用いたこと、及びＭｎＣＯ３を添加しなかったこと以外は実施例１と同様にして、径方向振動子を作製した。これを比較例２の振動子とした。
【００５３】
（比較例３）
市販のＢａＣＯ３粉末及びＴｉＯ２粉末を用意し、これらの原料を十分に乾燥させた。これらの原料を、ＢａＴｉＯ３の組成となるような比率で秤量して用いたこと以外は実施例１と同様にして、径方向振動子を作製した。これを比較例３の振動子とした。
【００５４】
（比較例４〜６）
ＢａＴｉＯ３に対するＭｎＣＯ３のＭｎ換算の添加量を表２に示す通りに変更したこと以外は、比較例３と同様にして径方向振動子をそれぞれ作製した。これらを比較例４〜６の振動子とした。
【００５５】
（比較例７〜１０）
ＭｎＣＯ３に代えてＦｅ２Ｏ３を用い、ＢａＴｉＯ３に対して、表２に示す質量比率（Ｆｅ換算）でＦｅ２Ｏ３をそれぞれ添加したこと以外は、比較例３と同様にして径方向振動子をそれぞれ作製した。これらを比較例７〜１０の振動子とした。
【００５６】
（比較例１１〜１４）
ＭｎＣＯ３に代えてＣｕＯを用い、ＢａＴｉＯ３に対して、表２に示す質量比率（Ｃｕ換算）でＣｕＯをそれぞれ添加したこと以外は、比較例３と同様にして径方向振動子をそれぞれ作製した。これらを比較例１１〜１４の振動子とした。
【００５７】
（比較例１５）
市販のＢａＣＯ３粉末、ＣａＣＯ３粉末及びＴｉＯ２粉末を、Ｃａ０．０２Ｂａ０．９８ＴｉＯ３の組成となるような比率で秤量して混合したこと以外は、実施例３と同様にして径方向振動子を作製した。これを比較例１５の振動子とした。
【００５８】
（比較例１６）
市販のＢａＣＯ３粉末、ＣａＣＯ３粉末及びＴｉＯ２粉末を、Ｃａ０．３Ｂａ０．７ＴｉＯ３の組成となるような比率で秤量して混合したこと以外は、実施例３と同様にして径方向振動子を作製した。これを比較例１６の振動子とした。
【００５９】
［機械的品質係数の評価］
インピーダンスアナライザー（Agilent Technology製、商品名：４２９４Ａ）を用いて、作製した各実施例及び各比較例の径方向振動子の共振周波数及び反共振周波数を測定した。日本電子材料工業会標準規格（ＥＭＡＳ−６１００）に準拠して、共振周波数及び反共振周波数の測定値から、機械的品質係数（Ｑｍ）を求めた。結果は表１及び表２に示す通りであった。
【００６０】
［発熱特性の評価］
次に、図４に示すような振動速度・発熱測定装置を用いて、径方向振動子の発熱特性を評価した。図４に示す振動速度・発熱測定装置には以下の部品を用いた。
・ファンクションジェネレータ（エヌエフ回路設計ブロック製、商品名：NF1930A）
・電圧計（Hewlett-Packard製、商品名：HP34401A）
・電流計（Hewlett-Packard製、商品名：HP34401A）
・パワーアンプ（エヌエフ回路設計ブロック製、商品名：NF4010）
・放射温度計（横河電気株式会社製、商品名：YOKOGAWA 530 03）
【００６１】
径方向振動子の発熱は、動的な特性評価として以下の通り測定した。図４中、「試料」の位置に作製した径方向振動子を接続し、放射温度計を用いて温度（駆動前）を測定した。そして、径方向振動子を０．５ｍ／ｓの振動速度で１時間駆動させた。十分に波形が安定していることを確認した後、放射温度計を用いて、径方向振動子の温度（駆動後）を測定し、駆動前と駆動後の温度差（ΔＴ）を算出した。結果は表１及び表２に示すとおりであった。なお、１時間駆動しても検出される波形が安定せず、径方向振動子が熱暴走したものは「ＮＧ」と評価した。
【００６２】
【表１】
【００６３】
【表２】
【００６４】
表２の比較例１と比較例２の結果から、ＢａＴｉＯ３のＡサイトの一部をＣａで置換することによって、機械的品質係数が向上することが確認された。また、表１に示すとおり、Ｃａ置換とともに、Ｍｎ化合物、Ｆｅ化合物又はＣｕ化合物を、主成分に対して所定量添加することによって、機械的品質係数が大幅に向上し、且つ駆動時の発熱（ΔＴ）を十分に抑制できることが確認された。実施例１〜１６は、いずれも、機械的品質係数が５００以上且つΔＴが２０℃以下であった。
【００６５】
ＢａＴｉＯ３に所定量のＭｎ化合物、Ｆｅ化合物又はＣｕ化合物を添加した比較例３〜１４は、駆動時の発熱を低減することができなかった。また、Ｃａ置換量が少なすぎる場合（比較例１５）、及びＣａ置換量が多すぎる場合（比較例１６）は、機械的品質係数があまり改善されず、発熱も大きくなってしまうことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の振動子の好適な一実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る振動子の別の実施形態を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る超音波モータの一実施形態の好適な実施形態を示す斜視図である。
【図４】径方向振動子の発熱特性の評価に用いた振動速度・発熱測定装置の概要を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６７】
１，５，３６…圧電磁器、２，３…電極、１０，２０…振動子（超音波振動子）、３０…超音波モータ、３２…ロータ、３４…リング状ステータ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電磁器、振動子及び超音波モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波モータ、超音波洗浄器、圧電トランスなどの用途に用いられる圧電磁器や、共振変位を利用した圧電アクチュエータの圧電磁器は、共振変位が大きく優れた圧電特性を有することが求められる。特に、上述の用途に用いられる場合、駆動周波数が高くなるため、圧電磁器の機械的品質係数（Ｑｍ）が低いと発熱し易くなり、脱分極や圧電定数の変化等が生じてしまう。このため、十分に大きい機械的品質係数（Ｑｍ）を有する圧電磁器が求められている
【０００３】
このような特性を満足する圧電磁器には、ＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３固溶体）系や、ＰＴ（ＰｂＴｉＯ３）系などのペロブスカイト型化合物が用いられてきた（例えば、特許文献１参照）。ところが、このような圧電磁器は、Ｐｂを含有することから、環境上の問題が懸念されている。このため、Ｐｂを含有しない圧電磁器の組成が種々検討されている。例えば、ＢａＴｉＯ３系や、ＫＮＮ（ＫＮｂＯ３−ＮａＮｂＯ３固溶体）系の圧電磁器が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第３７８５６４８号公報
【特許文献２】特開２００３−０５５０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のＢａＴｉＯ３系の圧電磁器は、ＰＺＴ系やＰＴ系の圧電磁器に比べて、機械的品質係数が低いため、上述の用途に適用することが困難な状況にある。また、ＫＮＮ系の圧電磁器は、原料にＮｂを含有するために材料コストが高くなってしまうことに加えて、Ｋ，Ｎａなどのアルカリ金属を使用しているために、焼成時の組成ずれが発生し易く、また、耐湿性が不十分であるといった問題がある。さらに、従来の圧電磁器は、機械的品質係数を十分に高くしても、駆動時の自己発熱を抑制することができず、それによって圧電特性が変化してしまうことが分かった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、Ｐｂ含有量が十分に低減されており、十分優れた機械的品質係数を有するとともに駆動時の発熱を低減することが可能な圧電磁器、並びにそのような圧電磁器を備える振動子及び超音波モータ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】
上記目的を達成するため、本発明では、主成分として下記一般式（１）で表わされる化合物を含有し、主成分を基準として、Ｍｎ、Ｆｅ及びＣｕから選ばれる少なくとも一つの元素を０．０４〜０．６質量％含有する圧電磁器を提供する。
【０００７】
ＣａｘＢａ１−ｘＴｉＯ３・・・（１）
（上記一般式（１）中、ｘは、０．０５≦ｘ≦０．２０を満たす。）
【０００８】
本発明の圧電磁器は、構成元素としてＰｂを含んでいないため、Ｐｂ含有量が十分に低減されている。また、十分優れた機械的品質係数を有し、駆動時の発熱を低減することができる。このような効果が得られる理由は、必ずしも明らかではないが、本発明者らは以下の通り推察している。すなわち、ぺロブスカイト構造（ＡＢＯ３）を有するＢａＴｉＯ３は、結晶相が変化する結晶相転移温度が室温付近にあるため、室温付近で駆動すると大きく発熱してしまう傾向にある。本発明では、ＢａＴｉＯ３のＡサイトの一部をＣａで置換することにより結晶相転移温度が低温側（−５０℃付近）に移動し、室温付近における温度安定性が良化すると考えられる。また、ＢａＴｉＯ３のＢサイトの一部が、Ｍｎ，ＦｅまたはＣｕで置換されることによって酸素空孔が形成され、強誘電体ドメインがピニングされると考えられる。これらの相乗効果によって、十分に優れた機械的品質係数を有しつつ駆動時の発熱を低減することが可能な圧電磁器とすることができると考えている。
【０００９】
上述の組成を有する圧電磁器によれば、構成元素としてＰｂを含まなくても、駆動時の発熱を低減しつつ機械的品質係数を１０００以上とすることも可能である。
【００１０】
本発明では、上述の圧電磁器と電極とを備える振動子を提供する。本発明の振動子は、上述の特徴を有する圧電磁器を備えるため、共振変位を利用した圧電アクチユエータ、超音波モータ、超音波振動子、圧電トランスなどに特に好適に用いることができる。
【００１１】
また、本発明では、上記振動子を備える超音波モータを提供する。本発明の超音波モータは、上述の特徴を有する圧電磁器を備えるため、十分に高い出力を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、Ｐｂ含有量が十分に低減されるとともに、十分優れた機械的品質係数を有し、且つ駆動時の発熱を低減することが可能な圧電磁器、並びにそのような圧電磁器を備える振動子及び超音波モータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、場合により図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各図面において、同一または同等の要素には同一の符号を付与し、重複する説明を省略する。
【００１４】
図１は、本発明の振動子の好適な一実施形態を示す斜視図である。図１の振動子１０は、圧電磁器１と、圧電磁器１を挟むようにして圧電磁器１の対向面上にそれぞれ設けられる一対の電極２，３とを備える。電極２，３は銀などの金属で構成される。
【００１５】
圧電磁器１は、例えば、厚さ方向、すなわち一対の電極２，３が対向する方向に分極されており、電極２，３を介して電圧が印加されると径方向振動する。電極２，３は、例えば、金（Ａｕ）などの金属によりそれぞれ構成されている。電極２，３には、ワイヤなどを介して外部電源と電気的に接続することができる（図示しない）。
【００１６】
圧電磁器１は、主成分として、上記一般式（１）で表わされる化合物を含有し、副成分として、Ｍｎ、Ｆｅ及びＣｕから選ばれる少なくとも一つの元素を含む化合物を含有する。副成分の合計含有量は、主成分全体を基準として元素換算で０．０４〜０．６質量％である。
【００１７】
上記一般式（１）で表わされる化合物は、ぺロブスカイト構造（ＡＢＯ３）を有するものであり、ＡサイトにおけるＢａの一部がＣａで置換されている。上記一般式（１）におけるｘは、Ａサイトおける、ＢａとＣａの合計に対するＢａのモル比を示している。一層優れた機械的品質係数を有し且つ駆動時の発熱が十分に低減された圧電磁器とする観点から、ｘは、好ましくは０．０８〜０．２０であり、より好ましくは０．１〜０．２０である。
【００１８】
上述の通り、Ａサイトの一部をＣａで置換することにより、ＢａＴｉＯ３に比べて温度安定性が向上し、常温において優れた機械的品質係数を有しつつ、駆動時の発熱を低減することが可能な圧電磁器とすることができる。
【００１９】
圧電磁器１における副成分である、Ｍｎ、Ｆｅ及びＣｕから選ばれる少なくとも一つの元素を含む化合物としては、上記一般式（１）で表されるペロブスカイト構造のBサイトに、Ｍｎ，Ｆｅ及びＣｕから選ばれる少なくとも一つの元素を有する化合物や、Ｍｎ酸化物、Ｆｅ酸化物及びＣｕ酸化物などが挙げられる。
【００２０】
圧電磁器１が、副成分としてＭｎ及び／又はＦｅを含む化合物を含有する場合、一層優れた機械的品質係数を有し且つ駆動時の発熱を十分に低減することが可能な圧電磁器とする観点から、Ｍｎ化合物のＭｎ換算及びＦｅ化合物のＦｅ換算の含有量は、主成分を基準として、合計で、好ましくは０．０４〜０．２質量％であり、より好ましくは０．０４８〜０．１８質量％であり、さらに好ましくは０．０８〜０．１５質量％である。
【００２１】
圧電磁器１が、副成分としてＣｕを含む化合物を含有する場合、一層優れた機械的品質係数を有し且つ駆動時の発熱を十分に低減することが可能な圧電磁器とする観点から、Ｃｕ化合物のＣｕ元素換算の含有量は、主成分を基準として、好ましくは０．０６〜０．５質量％であり、より好ましくは０．０９〜０．４質量％であり、さらに好ましくは０．１〜０．３質量％である。
【００２２】
上述の通り、Ｍｎ及びＦｅとＣｕとで副成分の含有量の好適な範囲が異なるのは、それぞれの元素のイオン半径が異なることに起因していると考えられる。なお、圧電磁器１は通常、焼結体、すなわち多結晶体で構成されるが、副成分は、上述の通り、主成分のＢサイトをＭｎ，Ｆｅ又はＣｕで置換した化合物であってもよく、酸化物などの化合物として主成分の結晶粒の粒界に偏析していてもよい。
【００２３】
圧電磁器１の組成は、例えば、Ｘ線回折やＩＣＰ発光分光分析で測定することができる。圧電磁器１における主成分の含有量は、圧電磁器１全体を基準として、好ましくは９０質量％以上であり、より好ましくは９５質量％以上であり、さらに好ましくは９８質量％以上である。
【００２４】
圧電磁器１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いことがより好ましい。鉛の含有量が十分に低減された圧電磁器は、焼成時における鉛の揮発、及び圧電素子などの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。
【００２５】
圧電磁器１は、９５％以上の相対密度を有することが好ましい。このように高い相対密度を有することによって、一層優れた圧電特性を得ることができる。なお、圧電磁器１の相対密度は、アルキメデス法によって測定することができる。圧電磁器１の相対密度は、焼成温度や焼成時間を変えることによって調整することができる。また、圧電磁器１の結晶粒径は、１０μｍ以下であることが好ましい。結晶粒径が１０μｍを超えると、ドメインの移動を十分に抑制することが困難となり、機械的品質係数が低下する傾向がある。
【００２６】
図２は、本発明に係る振動子の別の実施形態を示す斜視図である。図２の振動子２０は、圧電磁器５と、圧電磁器５を挟むようにして圧電磁器１の対向面上にそれぞれ設けられる一対の電極２，３とを備える。電極２，３は銀などの金属で構成される。
【００２７】
圧電磁器５は、例えば、厚さ方向、すなわち一対の電極２，３が対向する方向に分極されており、電極２，３を介して電圧が印加されると長辺方向伸び振動する。圧電磁器５は、上記実施形態に係る圧電磁器１と同様の組成を有する。このため、十分に優れた機械的品質係数を有しており、また駆動時の発熱が十分に低減されている。
【００２８】
図３は、本発明に係る超音波モータの好適な一実施形態を示す斜視図である。超音波モータ３０は、リング状ステータ３４と、リング状ステータ３４の一方面上に、円周方向に沿って、分極方向が交互に反対方向になるように設けられた複数の圧電磁器３６と、リング状ステータ３４の他方面上にロータ３２と、を有する進行波型超音波モータである。
【００２９】
超音波モータ３０に備えられる圧電磁器３６は、上記実施形態に係る圧電磁器１と同様の組成を有するため、優れた機械的品質係数を有しており、また駆動時の発熱が十分に低減されている。したがって、十分に高い出力を有する超音波モータとすることができる。
【００３０】
圧電磁器３６のリング状ステータ３４側とは反対側の面上には、それぞれ図示しない電極がそれぞれ設けられ、互いに隣接する電極に圧電トランスから位相差が９０度である２種類の交流出力電圧がそれぞれ印加される。これによって、圧電磁器３６が振動し、超音波モータ３０が駆動される。
【００３１】
上述の各実施形態に係る圧電磁器、振動子及び超音波モータは以下の手順によって製造することができる。
【００３２】
原料として、ＢａＣＯ３粉末、ＣａＣＯ３粉末及びＴｉＯ２粉末を用意し、これら原料を十分に乾燥させる。そして、上記各原料を、ＣａｘＢａ１−ｘＴｉＯ３（０．０５≦ｘ≦０．２０）の組成となるように秤量する。
【００３３】
秤量した各原料を、ボールミルなどにより、有機溶媒中又は水中で十分に混合した後、乾燥し、１０００〜１１００℃で２〜１２時間焼成する。これによって、ＣａｘＢａ１−ｘＴｉＯ３粉末を得ることができる。
【００３４】
得られたＣａｘＢａ１−ｘＴｉＯ３粉末をボールミル等により１μｍ以下となるよう粉砕する。粉砕して得られたＣａｘＢａ１−ｘＴｉＯ３微粉末に、所定の比率で、ＭｎＣＯ３などのＭｎ化合物、Ｆｅ２Ｏ３などのＦｅ化合物、またはＣｕＯなどのＣｕ化合物を添加して、ボールミルなどを用いて混合する。
【００３５】
混合後、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などの有機溶媒を加え、一軸成形してペレットとした後、バインダーを除去し、１２５０〜１３００℃の温度範囲で５〜１０時間、密閉系で焼結させて圧電磁器を得ることができる。
【００３６】
得られた圧電磁器を、円板状に研磨することによって、圧電磁器１を得ることができる。得られた圧電磁器１の厚み方向に垂直で互いに対向する面上に銀などの電極材料をそれぞれ焼き付けして電極２，３を形成し、例えば、７０℃のシリコーンオイル中で３０分、直流１ｋＶ／ｍｍで分極処理を施すことによって、振動子１０を得ることができる。
【００３７】
また、上述のとおり焼結させて得られた圧電磁器を、直方体形状に研削、研磨することによって、上記実施形態に係る圧電磁器５を調製することができる。この圧電磁器５に、上記振動子１０と同様にして、電極２，３を形成し、分極処理を施すことによって、振動子２０を得ることができる。また、上述と同様の方法で得られた圧電磁器に、公知の方法で形成されたリング状ステータ及びロータを設けることによって、超音波モータを形成することができる。
【００３８】
上記各実施形態に係る圧電磁器の機械的品質係数は、市販のインピーダンスアナライザーを用いて得られる共振周波数及び反共振周波数の測定結果から、日本電子材料工業会標準規格（ＥＭＡＳ−６１００）に基いて、計算により求めることができる。
【００３９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、超音波モータの圧電磁器以外の構成には、公知のものを用いてもよい。また、本発明の圧電磁器の製造方法も上記実施形態に何ら限定されるものではなく、例えば、ＣａｘＢａ１−ｘＴｉＯ３を水熱合成法等によって製造してもよい。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例及び比較例に基づき本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００４１】
［径方向振動子の作製］
（実施例１）
市販のＢａＣＯ３粉末、ＣａＣＯ３粉末及びＴｉＯ２粉末を用意し、十分に乾燥させた。これらの原料粉末を、Ｃａ０．１Ｂａ０．９ＴｉＯ３の組成となるような比率で秤量し、ボールミルを用いて、有機溶媒中で十分に混合して乾燥させた。
【００４２】
乾燥後、混合物を、１０００℃で２時間焼成して、Ｃａ０．１Ｂａ０．９ＴｉＯ３粉末を得た。得られたＣａ０．１Ｂａ０．９ＴｉＯ３粉末をボールミルによって１μｍ以下となるよう粉砕し、Ｃａ０．１Ｂａ０．９ＴｉＯ３に対して、表１に示す質量比率（Ｍｎ換算）でＭｎＣＯ３を添加し、ボールミルを用いて混合した。
【００４３】
混合後、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を加え、１ＭＰａで一軸成形してペレットを作製した。このペレットを、６５０℃に加熱してバインダーを除去し、１２５０〜１３００℃の温度範囲で５時間、密閉系で焼結させて焼結体を得た。
【００４４】
得られた焼結体を、直径１４mm、厚さ１mmの円板状に研磨し、焼結体の厚み方向に垂直な対向面に銀電極を焼き付けした後、７０℃のシリコーンオイル中で３０分、直流１ｋＶ／ｍｍで分極処理して、図１に示すような径方向振動子を作製した。これを実施例１の振動子とした。
【００４５】
（実施例２〜５）
Ｃａ０．１Ｂａ０．９ＴｉＯ３に対するＭｎＣＯ３のＭｎ換算の添加量を表１に示す通りに変更したこと以外は、実施例１と同様にして径方向振動子をそれぞれ作製した。これらを実施例２〜５の振動子とした。
【００４６】
（実施例６〜９）
ＭｎＣＯ３に代えてＦｅ２Ｏ３を用いたこと、及びＣａ０．１Ｂａ０．９ＴｉＯ３に対して、表１に示す質量比率（Ｆｅ換算）でＦｅ２Ｏ３をそれぞれ添加したこと以外は、実施例１と同様にして径方向振動子をそれぞれ作製した。これらを実施例６〜９の振動子とした。
【００４７】
（実施例１０〜１３）
ＭｎＣＯ３に代えてＣｕＯを用いたこと、及びＣａ０．１Ｂａ０．９ＴｉＯ３に対して、表１に示す質量比率（Ｃｕ換算）でＣｕＯをそれぞれ添加したこと以外は、実施例１と同様にして径方向振動子をそれぞれ作製した。これらを実施例１０〜１３の振動子とした。
【００４８】
（実施例１４）
市販のＢａＣＯ３粉末、ＣａＣＯ３粉末及びＴｉＯ２粉末を、Ｃａ０．０５Ｂａ０．９５ＴｉＯ３の組成となるような比率で秤量して混合したこと以外は、実施例３と同様にして径方向振動子を作製した。これを実施例１４の振動子とした。
【００４９】
（実施例１５）
市販のＢａＣＯ３粉末、ＣａＣＯ３粉末及びＴｉＯ２粉末を、Ｃａ０．１５Ｂａ０．８５ＴｉＯ３の組成となるような比率で秤量して混合したこと以外は、実施例３と同様にして径方向振動子を作製した。これを実施例１５の振動子とした。
【００５０】
（実施例１６）
市販のＢａＣＯ３粉末、ＣａＣＯ３粉末及びＴｉＯ２粉末を、Ｃａ０．２Ｂａ０．８ＴｉＯ３の組成となるような比率で秤量して混合したこと以外は、実施例３と同様にして径方向振動子を作製した。これを実施例１６の振動子とした。
【００５１】
（比較例１）
ＭｎＣＯ３を添加しなかったこと以外は実施例１と同様にして、径方向振動子を作製した。これを比較例１の振動子とした。
【００５２】
（比較例２）
市販のＢａＣＯ３粉末及びＴｉＯ２粉末を用意し、これらの原料を十分に乾燥させた。これらの原料を、ＢａＴｉＯ３の組成となるような比率で秤量して用いたこと、及びＭｎＣＯ３を添加しなかったこと以外は実施例１と同様にして、径方向振動子を作製した。これを比較例２の振動子とした。
【００５３】
（比較例３）
市販のＢａＣＯ３粉末及びＴｉＯ２粉末を用意し、これらの原料を十分に乾燥させた。これらの原料を、ＢａＴｉＯ３の組成となるような比率で秤量して用いたこと以外は実施例１と同様にして、径方向振動子を作製した。これを比較例３の振動子とした。
【００５４】
（比較例４〜６）
ＢａＴｉＯ３に対するＭｎＣＯ３のＭｎ換算の添加量を表２に示す通りに変更したこと以外は、比較例３と同様にして径方向振動子をそれぞれ作製した。これらを比較例４〜６の振動子とした。
【００５５】
（比較例７〜１０）
ＭｎＣＯ３に代えてＦｅ２Ｏ３を用い、ＢａＴｉＯ３に対して、表２に示す質量比率（Ｆｅ換算）でＦｅ２Ｏ３をそれぞれ添加したこと以外は、比較例３と同様にして径方向振動子をそれぞれ作製した。これらを比較例７〜１０の振動子とした。
【００５６】
（比較例１１〜１４）
ＭｎＣＯ３に代えてＣｕＯを用い、ＢａＴｉＯ３に対して、表２に示す質量比率（Ｃｕ換算）でＣｕＯをそれぞれ添加したこと以外は、比較例３と同様にして径方向振動子をそれぞれ作製した。これらを比較例１１〜１４の振動子とした。
【００５７】
（比較例１５）
市販のＢａＣＯ３粉末、ＣａＣＯ３粉末及びＴｉＯ２粉末を、Ｃａ０．０２Ｂａ０．９８ＴｉＯ３の組成となるような比率で秤量して混合したこと以外は、実施例３と同様にして径方向振動子を作製した。これを比較例１５の振動子とした。
【００５８】
（比較例１６）
市販のＢａＣＯ３粉末、ＣａＣＯ３粉末及びＴｉＯ２粉末を、Ｃａ０．３Ｂａ０．７ＴｉＯ３の組成となるような比率で秤量して混合したこと以外は、実施例３と同様にして径方向振動子を作製した。これを比較例１６の振動子とした。
【００５９】
［機械的品質係数の評価］
インピーダンスアナライザー（Agilent Technology製、商品名：４２９４Ａ）を用いて、作製した各実施例及び各比較例の径方向振動子の共振周波数及び反共振周波数を測定した。日本電子材料工業会標準規格（ＥＭＡＳ−６１００）に準拠して、共振周波数及び反共振周波数の測定値から、機械的品質係数（Ｑｍ）を求めた。結果は表１及び表２に示す通りであった。
【００６０】
［発熱特性の評価］
次に、図４に示すような振動速度・発熱測定装置を用いて、径方向振動子の発熱特性を評価した。図４に示す振動速度・発熱測定装置には以下の部品を用いた。
・ファンクションジェネレータ（エヌエフ回路設計ブロック製、商品名：NF1930A）
・電圧計（Hewlett-Packard製、商品名：HP34401A）
・電流計（Hewlett-Packard製、商品名：HP34401A）
・パワーアンプ（エヌエフ回路設計ブロック製、商品名：NF4010）
・放射温度計（横河電気株式会社製、商品名：YOKOGAWA 530 03）
【００６１】
径方向振動子の発熱は、動的な特性評価として以下の通り測定した。図４中、「試料」の位置に作製した径方向振動子を接続し、放射温度計を用いて温度（駆動前）を測定した。そして、径方向振動子を０．５ｍ／ｓの振動速度で１時間駆動させた。十分に波形が安定していることを確認した後、放射温度計を用いて、径方向振動子の温度（駆動後）を測定し、駆動前と駆動後の温度差（ΔＴ）を算出した。結果は表１及び表２に示すとおりであった。なお、１時間駆動しても検出される波形が安定せず、径方向振動子が熱暴走したものは「ＮＧ」と評価した。
【００６２】
【表１】
【００６３】
【表２】
【００６４】
表２の比較例１と比較例２の結果から、ＢａＴｉＯ３のＡサイトの一部をＣａで置換することによって、機械的品質係数が向上することが確認された。また、表１に示すとおり、Ｃａ置換とともに、Ｍｎ化合物、Ｆｅ化合物又はＣｕ化合物を、主成分に対して所定量添加することによって、機械的品質係数が大幅に向上し、且つ駆動時の発熱（ΔＴ）を十分に抑制できることが確認された。実施例１〜１６は、いずれも、機械的品質係数が５００以上且つΔＴが２０℃以下であった。
【００６５】
ＢａＴｉＯ３に所定量のＭｎ化合物、Ｆｅ化合物又はＣｕ化合物を添加した比較例３〜１４は、駆動時の発熱を低減することができなかった。また、Ｃａ置換量が少なすぎる場合（比較例１５）、及びＣａ置換量が多すぎる場合（比較例１６）は、機械的品質係数があまり改善されず、発熱も大きくなってしまうことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の振動子の好適な一実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る振動子の別の実施形態を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る超音波モータの一実施形態の好適な実施形態を示す斜視図である。
【図４】径方向振動子の発熱特性の評価に用いた振動速度・発熱測定装置の概要を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６７】
１，５，３６…圧電磁器、２，３…電極、１０，２０…振動子（超音波振動子）、３０…超音波モータ、３２…ロータ、３４…リング状ステータ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分として下記一般式（１）で表わされる化合物を含有し、
ＣａｘＢａ１−ｘＴｉＯ３・・・（１）
（上記一般式（１）中、ｘは、０．０５≦ｘ≦０．２０を満たす。）
前記主成分を基準として、Ｍｎ、Ｆｅ及びＣｕから選ばれる少なくとも一つの元素を０．０４〜０．６質量％含有する圧電磁器。
【請求項２】
機械的品質係数が１０００以上である請求項１に記載の圧電磁器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の圧電磁器と電極とを備える振動子。
【請求項４】
請求項３に記載の振動子を備える超音波モータ。
【請求項１】
主成分として下記一般式（１）で表わされる化合物を含有し、
ＣａｘＢａ１−ｘＴｉＯ３・・・（１）
（上記一般式（１）中、ｘは、０．０５≦ｘ≦０．２０を満たす。）
前記主成分を基準として、Ｍｎ、Ｆｅ及びＣｕから選ばれる少なくとも一つの元素を０．０４〜０．６質量％含有する圧電磁器。
【請求項２】
機械的品質係数が１０００以上である請求項１に記載の圧電磁器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の圧電磁器と電極とを備える振動子。
【請求項４】
請求項３に記載の振動子を備える超音波モータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１２０８３５（Ｐ２０１０−１２０８３５Ａ）
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１５７５６（Ｐ２００８−３１５７５６）
【出願日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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