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JP2001342062A - Piezoelectric ceramic, laminated piezoelectric element, and injection device - Google Patents

Piezoelectric ceramic, laminated piezoelectric element, and injection device

Info

Publication number
JP2001342062A
JP2001342062A JP2000161606A JP2000161606A JP2001342062A JP 2001342062 A JP2001342062 A JP 2001342062A JP 2000161606 A JP2000161606 A JP 2000161606A JP 2000161606 A JP2000161606 A JP 2000161606A JP 2001342062 A JP2001342062 A JP 2001342062A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric
laminated
ratio
piezoelectric element
perovskite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000161606A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomohiro Kawamoto
智裕 川元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2000161606A priority Critical patent/JP2001342062A/en
Publication of JP2001342062A publication Critical patent/JP2001342062A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】圧電歪み定数d33が大きく、低温焼成できる圧
電磁器、及び変位量が大きく、かつ発生力が大きく、内
部電極中のAg比率を大きくすることができる積層圧電
素子並びに噴射装置を提供する。 【解決手段】PbZrO3−PbTiO3を主成分とし、
少なくともPb(Yb1/ 2Nb1/2)O3、Pb(Co1/3
Nb2/3)O3及びPb(Zn1/3Nb2 /3)O3を副成分
とするペロブスカイト型複合酸化物からなり、Zr/T
i比が0.85〜0.96を満足し、かつ、前記副成分
を10〜20モル%含有するものである。
(57) Abstract: piezoelectric strain constant d 33 is large, the piezoelectric ceramic can be low-temperature firing, and the displacement amount is large and a large generated force, the laminated piezoelectric element capable of increasing the Ag ratio in the internal electrode And an injection device. SOLUTION: PbZrO 3 -PbTiO 3 is a main component,
At least Pb (Yb 1/2 Nb 1/2 ) O 3, Pb (Co 1/3
Nb 2/3) O 3 and Pb (Zn 1/3 Nb 2/3 ) O 3 becomes a perovskite-type composite oxide as secondary components, Zr / T
The i-ratio satisfies 0.85 to 0.96 and contains 10 to 20 mol% of the subcomponent.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は圧電磁器及び積層圧
電素子並びに噴射装置に関するものであり、特に内部電
極を有する同時焼成型の圧電トランス、インクジェト用
プリンターヘッド、積層圧電アクチュエータ等に適する
圧電磁器及び積層圧電素子並びに噴射装置に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric ceramic, a laminated piezoelectric element, and a jetting device, and more particularly to a piezoelectric ceramic suitable for a co-fired piezoelectric transformer having internal electrodes, a printer head for ink jet, a laminated piezoelectric actuator, and the like. The present invention relates to a laminated piezoelectric element and an injection device.

【0002】[0002]

【従来技術】従来から、内部電極を有する同時焼成型の
積層圧電素子としては、圧電トランス、インクジェト用
プリンターヘッド、および同時焼成型積層圧電アクチュ
エータなどがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, co-fired laminated piezoelectric elements having internal electrodes include a piezoelectric transformer, an ink jet printer head, and a co-fired laminated piezoelectric actuator.

【0003】ここで、同時焼成型積層圧電アクチュエー
タは、圧電体層と内部電極を交互に積層し、一体焼成お
よび電気的配線を行うことによって作製され、圧電現象
を介して発生する変位量を利用するものである。内部電
極の金属成分としてAg、Pd、Ptなどを含むものが
使用されており、金属成分の比率は、融点の低いAgに
PdやPtなどの貴金属を導入し、一体焼成時に内部電
極が溶融する温度を高温側にシフトさせ、凝縮による電
極の形成不良を回避できるように設定されている。
[0003] The simultaneous firing type laminated piezoelectric actuator is manufactured by alternately stacking piezoelectric layers and internal electrodes, integrally firing and performing electrical wiring, and utilizes a displacement amount generated through a piezoelectric phenomenon. Is what you do. A material containing Ag, Pd, Pt, or the like is used as a metal component of the internal electrode. The ratio of the metal component is such that a noble metal such as Pd or Pt is introduced into Ag having a low melting point, and the internal electrode is melted when integrally firing. The temperature is shifted to a high temperature side so that the electrode formation failure due to condensation can be avoided.

【0004】通常、同時焼成型積層圧電アクチュエータ
では、圧電磁器の焼結温度に合わせており、その焼成温
度は1100℃以上となっている。そのため、内部電極
を構成する金属成分中のAg比率は、電極の形成不良が
発生しないよう金属成分中70重量%以下のものが使用
されている。
Usually, the co-fired type laminated piezoelectric actuator is set to the sintering temperature of the piezoelectric ceramic, and the sintering temperature is 1100 ° C. or higher. Therefore, the ratio of Ag in the metal component constituting the internal electrode is 70% by weight or less in the metal component so as to prevent electrode formation failure.

【0005】一方、コスト低減の観点からは、Agの比
率は大きい方が有利であることから、特開平11−21
7263号公報では、1000℃以下の低温で焼成可能
で、製造コストを低減できる圧電磁器材料が開示されて
いる。
On the other hand, from the viewpoint of cost reduction, it is advantageous that the ratio of Ag is large.
No. 7263 discloses a piezoelectric ceramic material that can be fired at a low temperature of 1000 ° C. or less and that can reduce the manufacturing cost.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
11−217263号公報に開示された圧電材料では、
変位の目安となる圧電歪み定数d33が400pm/V未
満であり、同時焼成型積層圧電アクチュエータとしては
変位量が不十分であった。
However, in the piezoelectric material disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-217263,
The piezoelectric strain constant d 33 which is a measure of the displacement is less than 400 pm / V, the displacement amount as a co-fired multilayer piezoelectric actuator was insufficient.

【0007】また、積層圧電アクチュエータではヤング
率と発生力の間に正の相関関係があるため、圧電歪み定
数d33が小さい場合、発生力を大きくするためにZr/
Ti比を調整してヤング率を大きくすることが考えられ
るが、この場合には、更に圧電歪み定数d33が低下し、
積層圧電アクチュエータの変位が更に低下するという問
題があった。
Further, in the laminated piezoelectric actuator, since there is a positive correlation between the Young's modulus and the generated force, when the piezoelectric strain constant d 33 is small, Zr /
It is conceivable to increase the Young's modulus by adjusting the Ti ratio. In this case, however, the piezoelectric strain constant d 33 further decreases,
There is a problem that the displacement of the laminated piezoelectric actuator is further reduced.

【0008】また、通常の圧電磁器では焼成温度が11
00〜1300℃程度であり、内部電極を構成する金属
成分中のAg比率を70重量%より大きくした場合、先
に述べたように、内部電極が焼成の昇温過程で溶融し、
降温過程で凝縮することによって電極の形成不良が発生
してしまうといった問題があった。
Further, in the case of ordinary piezoelectric ceramics, the firing temperature is 11
When the temperature is about 00 to 1300 ° C. and the Ag ratio in the metal component constituting the internal electrode is larger than 70% by weight, as described above, the internal electrode is melted during the heating process of firing,
There has been a problem in that the electrode is poorly formed due to condensation during the cooling process.

【0009】本発明は、圧電歪み定数d33が大きく、低
温焼成できる圧電磁器、及び変位量が大きく、かつヤン
グ率が大きく、内部電極中のAg比率を大きくすること
ができる積層圧電素子並びに噴射装置を提供することを
目的とする。
[0009] The present invention has a large piezoelectric strain constant d 33, the piezoelectric ceramic can be low-temperature firing, and the displacement amount is large and the Young's modulus is large, the laminated piezoelectric element and the injection can be increased Ag ratio in the internal electrode It is intended to provide a device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の圧電磁器は、P
bZrO3−PbTiO3を主成分とし、少なくともPb
(Yb1/2Nb1/2)O3、Pb(Co1/3Nb2/3)O3
びPb(Zn1/3Nb2 /3)O3を副成分とするペロブス
カイト型複合酸化物からなり、Zr/Ti比が0.85
〜0.96を満足し、かつ、前記副成分を10〜20モ
ル%含有するものである。
According to the present invention, there is provided a piezoelectric ceramic comprising:
bZrOThree-PbTiOThree, And at least Pb
(Yb1/2Nb1/2) OThree, Pb (Co1/3Nb2/3) OThreePassing
And Pb (Zn1/3NbTwo / 3) OThreePerovs with as an auxiliary component
Consisting of a kite-type composite oxide and having a Zr / Ti ratio of 0.85
0.96, and the subcomponent is 10-20
%.

【0011】本発明の圧電磁器は、PbZrO3−Pb
TiO3を主成分とし、少なくともPb(Yb1/2Nb
1/2)O3、Pb(Co1/3Nb2/3)O3及びPb(Zn
1/3Nb2 /3)O3を副成分とするペロブスカイト型複合
酸化物からなるため、キュリー温度を高く維持しつつ圧
電歪み定数d33を大きくできるとともに、焼成温度を低
下させることができ、さらに積層圧電素子の発生力を大
きくするために、Zr/Ti比を0.85〜0.96の
範囲で変化させヤング率を大きくしても、600pm/
V以上の圧電歪み定数d33を確保できる。
The piezoelectric ceramic of the present invention is made of PbZrOThree-Pb
TiOThreeAnd at least Pb (Yb1/2Nb
1/2) OThree, Pb (Co1/3Nb2/3) OThreeAnd Pb (Zn
1/3NbTwo / 3) OThreePerovskite-type composite containing
Since it is made of oxide, the pressure is maintained while keeping the Curie temperature high.
Electrostriction constant d33And the firing temperature is low.
And the generated force of the laminated piezoelectric element can be increased.
In order to increase the size, the Zr / Ti ratio should be between 0.85 and 0.96.
Even if the Young's modulus is increased by changing the range, 600 pm /
Piezoelectric strain constant d above V33Can be secured.

【0012】また、副成分の含有量を、全量中10〜2
0モル%とすることにより、さらに圧電磁器の圧電歪み
定数d33を向上させ、また高いキュリー温度を確保でき
る。
Further, the content of the auxiliary component is set to 10 to 2 in the total amount.
With 0 mol%, to further improve the piezoelectric strain constant d 33 of the piezoelectric ceramic, and can ensure a high Curie temperature.

【0013】また、ペロブスカイト型複合酸化物のA/
B比は1<A/B≦1.01であることが望ましい。例
えば、Pb量を過剰として、A/B比を1<A/B≦
1.01に制御することができ、1000℃以下の焼成
温度で磁器の緻密化を十分に進めることができ、内部電
極を構成する金属成分中のAg比率を90重量%以上と
した場合でも、電極の形成不良が発生せず、内部電極の
コストを大きく低減することができる。
Further, the perovskite-type composite oxide A /
The B ratio is desirably 1 <A / B ≦ 1.01. For example, when the amount of Pb is excessive, the A / B ratio is set to 1 <A / B ≦
1.01 can be controlled, the porcelain can be sufficiently densified at a firing temperature of 1000 ° C. or less, and even if the Ag ratio in the metal component constituting the internal electrode is 90% by weight or more, No electrode formation failure occurs, and the cost of the internal electrode can be greatly reduced.

【0014】さらに、ペロブスカイト型複合酸化物のA
サイト中に、アルカリ土類元素を8モル%以下含有する
ことが望ましい。これにより、圧電磁器の圧電歪み定数
33をさらに向上できる。
Further, the perovskite-type composite oxide A
It is desirable that the site contains 8 mol% or less of alkaline earth elements. This allows further improved piezoelectric strain constant d 33 of the piezoelectric ceramic.

【0015】また、本発明の積層圧電素子は、内部電極
と圧電体層とを交互に積層してなる積層圧電素子であっ
て、前記圧電体層が、上記圧電磁器からなり、前記内部
電極におけるAg量が、金属成分中90重量%以上であ
ることを特徴とする。
Further, the laminated piezoelectric element of the present invention is a laminated piezoelectric element in which internal electrodes and piezoelectric layers are alternately laminated, wherein the piezoelectric layer comprises the above piezoelectric ceramic, and Ag content is at least 90% by weight of the metal component.

【0016】このような積層圧電素子では、圧電磁器が
上記したように、キュリー温度を高く維持しつつ圧電歪
み定数d33を大きくでき、焼成温度を低下させることが
でき、さらにZr/Ti比を0.85〜0.96の範囲
で変化させヤング率を大きくしても、600pm/V以
上の圧電歪み定数d33を確保できるため、内部電極にお
けるAg量を金属成分中90重量%以上とでき、安価に
製造できるとともに、変位量及び発生力を大きくするこ
とができる。
[0016] In such a laminated piezoelectric element, as the piezoelectric porcelain described above, while maintaining a high Curie temperature can be increased piezoelectric strain constant d 33, can lower the sintering temperature, the more Zr / Ti ratio be varied greatly Young's modulus in the range of 0.85 to 0.96, it is possible to secure a 600 pm / V or more piezoelectric strain constant d 33, can the Ag amount in the internal electrode and more than 90 wt% in the metal components In addition to being able to be manufactured at low cost, the amount of displacement and the generated force can be increased.

【0017】本発明の噴射装置は、噴射孔を有する収納
容器と、該収納容器内に収容された上記した積層圧電素
子と、該積層圧電素子の駆動により前記噴射孔から液体
を噴出させるバルブとを具備してなるものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an injection device including a storage container having an injection hole, the above-described laminated piezoelectric element stored in the storage container, and a valve for ejecting a liquid from the injection hole by driving the multilayer piezoelectric element. It is provided with.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】本発明の圧電アクチュエータから
なる積層圧電素子は、図1に示すように、圧電磁器1と
内部電極3a、3bを交互に積層して積層圧電素子5が
形成されており、この積層圧電素子5の外面には、内部
電極3a、3bを交互に接続する一対の外部電極7a、
7bが形成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A laminated piezoelectric element comprising a piezoelectric actuator according to the present invention has a laminated piezoelectric element 5 formed by alternately laminating piezoelectric ceramics 1 and internal electrodes 3a and 3b as shown in FIG. On the outer surface of the laminated piezoelectric element 5, a pair of external electrodes 7a for connecting the internal electrodes 3a and 3b alternately,
7b is formed.

【0019】外部電極7a、7bと接続されない内部電
極3b、3aの端部には凹溝が形成されており、この凹
溝内に絶縁体8を充填することにより、外部電極7a、
7bと内部電極3b、3aとが絶縁されている。外部電
極7a、7bにはそれぞれリード線9が接続されてい
る。
A groove is formed at the end of each of the internal electrodes 3b, 3a not connected to the external electrodes 7a, 7b. By filling an insulator 8 in the groove, the external electrodes 7a, 7b are formed.
7b and the internal electrodes 3b and 3a are insulated. Lead wires 9 are connected to the external electrodes 7a and 7b, respectively.

【0020】そして、本発明では、内部電極3a、3b
の金属成分中、Agを90重量%以上含有するものであ
り、このようにAgを90重量%以上含有しているた
め、積層型圧電素子5自体は1000℃以下で焼成され
ている。
In the present invention, the internal electrodes 3a, 3b
The metal component contains 90% by weight or more of Ag, and thus contains 90% by weight or more of Ag. Thus, the multilayer piezoelectric element 5 itself is fired at 1000 ° C. or less.

【0021】また、圧電磁器1は、ペロブスカイト型複
合酸化物を主成分とし、Aサイト構成元素としてPbを
含有し、かつ、Bサイト構成元素として、Zr、Ti、
Yb、Nb、Co及びZnを含有するものである。
The piezoelectric ceramic 1 has a perovskite-type composite oxide as a main component, contains Pb as an A-site constituent element, and contains Zr, Ti, and B as a B-site constituent element.
It contains Yb, Nb, Co and Zn.

【0022】具体的には、圧電磁器1は、Pb(Zr,
Ti)O3からなる主成分と、Pb(Yb1/2Nb1/2
3と、Pb(Co1/3Nb2/3)O3と、Pb(Zn1/3
Nb2 /3)O3を副成分としているもので、これらが固溶
して圧電磁器1が形成される。
More specifically, the piezoelectric ceramic 1 is composed of Pb (Zr,
Ti) a main component consisting of O 3 and Pb (Yb 1/2 Nb 1/2 )
O 3 , Pb (Co 1/3 Nb 2/3 ) O 3 and Pb (Zn 1/3
Nb 2/3) in which the O 3 is a sub-component, the piezoelectric ceramic 1 is formed by these solid solution.

【0023】ペロブスカイト型複合酸化物で広く用いら
れているPb(Zr,Ti)O3(以下、PZTと記す
る場合もある)を主成分とし、副成分として、Pb(Y
1/ 2Nb1/2)O3およびPb(Co1/3Nb2/3)O3
固溶させることにより、圧電歪み定数d33を高めること
ができ、しかもキュリー温度を高く維持することができ
る。また、併せてPb(Zn1/3Nb2/3)O3を固溶さ
せることにより、1000℃以下の温度で焼成が可能と
なる。副成分を個々に添加しても、キュリー温度、圧電
歪み定数d33および焼成温度を十分に改善できないが、
上記のように、Pb(Zr,Ti)O3に少なくとも特
定の3種のペロブスカイト型複合酸化物を固溶させるこ
とにより、これらの特性を同時に改善できる。
Pb (Zr, Ti) O 3 (hereinafter sometimes referred to as PZT), which is widely used in perovskite-type composite oxides, is the main component, and Pb (Y
The b 1/2 Nb 1/2) O 3 and Pb (Co 1/3 Nb 2/3) to cause solid solution of O 3, can increase the piezoelectric distortion constant d 33, yet maintain high Curie temperature be able to. In addition, by making Pb (Zn 1/3 Nb 2/3 ) O 3 form a solid solution, sintering can be performed at a temperature of 1000 ° C. or less. Be added secondary components individually, the Curie temperature, can not be sufficiently improved piezoelectric strain constant d 33 and the firing temperature,
As described above, these properties can be simultaneously improved by dissolving at least three specific perovskite-type composite oxides in Pb (Zr, Ti) O 3 .

【0024】尚、Pb(Zr,Ti)O3は、PbZr
3とPbTiO3との固溶体であり、Pb(Yb1/2
1/2)O3および(Co1/3Nb2/3)O3で置換すると
ともに、Pb(Zn1/3Nb2/3)O3で置換すること
で、高いキュリー温度で、大きな圧電歪定数を有し、低
温焼成を実現できる。
Incidentally, Pb (Zr, Ti) O 3 is PbZr
It is a solid solution of O 3 and PbTiO 3, and Pb (Yb 1/2 N
b 1/2 ) O 3 and (Co 1/3 Nb 2/3 ) O 3 , and Pb (Zn 1/3 Nb 2/3 ) O 3 , so that a large Curie temperature and a large It has a piezoelectric strain constant and can realize low-temperature firing.

【0025】特に、上記副成分の含有量は全量中10〜
20モル%であることが望ましい。これは、この範囲な
らば、圧電歪定数d33を著しく向上できるとともに、キ
ュリー温度を高く維持できるからである。逆に、副成分
の含有量が全量中10モル%未満では、圧電歪定数d33
が小さく、20モル%より多いとPZTの割合が少なく
なり、PZT自体の有する高いキュリー温度が低下して
しまうからである。副成分の含有量は、高いキュリー温
度と大きな圧電歪定数を同時に達成するという点から、
全量中15〜20モル%であることが特に望ましい。
In particular, the content of the above subcomponents is 10 to 10% of the total amount.
Desirably, it is 20 mol%. This may, if this range, it is possible to significantly improve the piezoelectric constant d 33, since the Curie temperature can be maintained high. Conversely, when the content of the subcomponent is less than 10 mol% of the total amount, the piezoelectric strain constant d 33
This is because if the ratio is small and the content is more than 20 mol%, the proportion of PZT decreases, and the high Curie temperature of PZT itself decreases. The content of the sub-components is to achieve high Curie temperature and large piezoelectric strain constant at the same time,
It is particularly desirable that the amount is 15 to 20 mol% of the total amount.

【0026】圧電磁器1は、全量中、Pb(Yb1/2
1/2)O3を3〜8モル%、Pb(Co1/3Nb2/3)O
3を3〜6モル%、Pb(Zn1/3Nb2/3)O3を3〜9
モル%が含有することが好適である。
In the piezoelectric ceramic 1, Pb (Yb 1/2 N
b 1/2 ) O 3 at 3-8 mol%, Pb (Co 1/3 Nb 2/3 ) O
3 to 3 to 6 mol%, and Pb (Zn 1/3 Nb 2/3 ) O 3 to 3 to 9
Preferably, it is contained by mole%.

【0027】そして、本発明の圧電磁器では、ペロブス
カイト型複合酸化物のZr/Ti比が0.85〜0.9
6を満足することが必要である。この範囲でZr/Ti
比を変化させることにより、アクチュエータのヤング率
を30GPa以上と大きくでき、発生力が大きく、しか
も圧電歪定数d33の大きな積層圧電素子を得ることがで
きる。
In the piezoelectric ceramic according to the present invention, the perovskite-type composite oxide has a Zr / Ti ratio of 0.85 to 0.9.
6 must be satisfied. Within this range, Zr / Ti
By varying the ratio, the Young's modulus of the actuator can be increased with more than 30 GPa, large generated force, it is possible to obtain a large piezoelectric device of the piezoelectric strain constant d 33.

【0028】一方、ペロブスカイト型複合酸化物のZr
/Ti比が0.85よりも小さい場合には充分な圧電歪
定数d33を得ることができず、また、0.96よりも大
きい場合、ヤング率が低下するからである。
On the other hand, the perovskite-type composite oxide Zr
If / Ti ratio is smaller than 0.85 can not be obtained a sufficient piezoelectric constant d 33 to also larger than 0.96, because the Young's modulus is reduced.

【0029】また、ペロブスカイト型複合酸化物のA/
B比が、1<A/B≦1.01であることが望ましい。
例えば、Pb量を過剰として、A/B比を1<A/B≦
1.01に制御することができ、1000℃以下の焼成
温度で磁器の緻密化を十分に進めることができ、内部電
極を構成する金属成分中のAg比率を90重量%以上と
した場合でも、電極の形成不良が発生せず、内部電極の
コストを大きく低減することができる。
Further, the perovskite-type composite oxide A /
It is desirable that the B ratio is 1 <A / B ≦ 1.01.
For example, when the amount of Pb is excessive, the A / B ratio is set to 1 <A / B ≦
1.01 can be controlled, the porcelain can be sufficiently densified at a firing temperature of 1000 ° C. or less, and even if the Ag ratio in the metal component constituting the internal electrode is 90% by weight or more, No electrode formation failure occurs, and the cost of the internal electrode can be greatly reduced.

【0030】一方、A/B比が1以下である場合には、
焼成温度が高くなったり、或いは圧電歪定数d33が低下
するからであり、1.01よりも大きい場合には、圧電
歪定数d33の低下が大きくなるからである。ペロブスカ
イト型複合酸化物のA/B比は、1.005であること
が望ましい。
On the other hand, when the A / B ratio is 1 or less,
Or higher sintering temperatures, or is because the piezoelectric strain constant d 33 is lowered, is greater than 1.01, because the decrease in piezoelectric constant d 33 becomes large. The A / B ratio of the perovskite-type composite oxide is preferably 1.005.

【0031】さらに、本発明では、圧電磁器1を構成す
るペロブスカイト型酸化物のAサイト構成元素として、
圧電磁器の圧電歪定数を高めるため、さらにアルカリ土
類元素をAサイト中8モル%以下で含有することが望ま
しい。アルカリ土類元素としてはCa、Sr、Ba等が
あるが、このうちでも、AサイトのPbの一部を置換す
る元素としては、特にはBaが望ましい。
Further, in the present invention, as the A-site constituent element of the perovskite oxide constituting the piezoelectric ceramic 1,
In order to increase the piezoelectric strain constant of the piezoelectric ceramic, it is desirable that the alkaline site element be further contained in the A site at 8 mol% or less. Examples of the alkaline earth element include Ca, Sr, and Ba. Among them, Ba is particularly preferable as an element that partially replaces Pb at the A site.

【0032】即ち、圧電歪定数d33は、電気機械結合係
数K33と誘電率ε33 TおよびコンプライアンスS33 Eによ
り、d33=K33(ε33 T・S33 E1/2と表されるが、A
サイト中にアルカリ土類元素を含有させると、誘電率ε
33 Tを高める効果が大きいため、その結果圧電歪定数d
33を大きくすることができるからである。一方で、Aサ
イト中にアルカリ土類元素量が、8モル%を越える割合
で含有させるとキュリー温度が低下する傾向がある。
That is, the piezoelectric strain constant d 33 is expressed as d 33 = K 3333 T · S 33 E ) 1/2 by the electromechanical coupling coefficient K 33 , the dielectric constant ε 33 T, and the compliance S 33 E. But A
When an alkaline earth element is contained in the site, the dielectric constant ε
Since the effect of increasing 33 T is great, as a result, the piezoelectric strain constant d
This is because 33 can be increased. On the other hand, if the alkaline earth element content is more than 8 mol% in the A site, the Curie temperature tends to decrease.

【0033】圧電歪定数d33を向上し、キュリー温度の
低下を防止するという点から、アルカリ土類元素は、A
サイト中4モル%以下で含有することが望ましい。
From the viewpoint of improving the piezoelectric distortion constant d 33 and preventing the Curie temperature from lowering, the alkaline earth element
It is desirable that the content be 4 mol% or less in the site.

【0034】さらにまた、PZTのBサイトの一部をN
bで1モル%以下置換すると、電気機械結合係数K33
大きくし、その結果圧電歪定数d33を大きくすることが
できるため望ましい。しかし、Bサイト中のNb置換量
が1モル%を越える割合で含有させるとその効果が低下
し、電気機械結合係数K33が低下する傾向にある。
Further, a part of the B site of PZT is changed to N
Substituting 1 mol% or less with b is preferable because the electromechanical coupling coefficient K 33 can be increased, and as a result, the piezoelectric strain constant d 33 can be increased. However, when the Nb substitution amount in the B site exceeds 1 mol%, the effect is reduced, and the electromechanical coupling coefficient K 33 tends to be reduced.

【0035】副成分であるPb(Zn1/3Nb2/3)O3
の少なくとも一部をPb(Zn1/2 1/2)O3や、Pb
(Fe2/31/3)O3で置換すると、焼成温度を低下さ
せる効果が著しくなるため望ましい。
The subcomponent Pb (Zn1/3Nb2/3) OThree
At least part of Pb (Zn1/2W 1/2) OThreeAnd Pb
(Fe2/3W1/3) OThree, The firing temperature decreases.
This is desirable because the effect of making it significant is significant.

【0036】本発明では、特に、圧電磁器が、Pb(Z
r,Ti)O3からなる主成分に対して、副成分として
Pb(Yb1/2Nb1/2)O3と、Pb(Co1/3
2/3)O3と、Pb(Zn1/3Nb2/3)O3とを固溶し
てなるとともに、AサイトのPbの一部をBaで8モル
%以下置換し、かつ、Bサイトの一部をNbで1モル%
以下置換することが望ましい。
According to the present invention, in particular, the piezoelectric ceramic is composed of Pb (Z
r, Ti) O 3, and Pb (Yb 1/2 Nb 1/2 ) O 3 and Pb (Co 1/3 N)
b 2/3 ) O 3 and Pb (Zn 1/3 Nb 2/3 ) O 3 as a solid solution, and at least 8 mol% of Pb at the A site is substituted with Ba, and 1 mol% of part of site B with Nb
It is desirable to substitute the following.

【0037】尚、副成分についてはPb(Yb1/2Nb
1/2)O3、Pb(Co1/3Nb2/3)O3、Pb(Zn1/3
Nb2/3)O3以外のPb系ペロブスカイト型複合酸化
物、例えばPb(Zn1/3Sb2/3)O3、Pb(Fe1/3
1/2)O3を固溶しても良い。
As for the sub-component, Pb (Yb 1/2 Nb
1/2 ) O 3 , Pb (Co 1/3 Nb 2/3 ) O 3 , Pb (Zn 1/3
Pb-based perovskite-type composite oxides other than Nb 2/3 ) O 3 , such as Pb (Zn 1/3 Sb 2/3 ) O 3 and Pb (Fe 1/3
W 1/2 ) O 3 may be dissolved.

【0038】特に、本発明の圧電磁器は以下のような組
成の場合に、1000℃以下の低い焼成温度が可能とな
り、かつキュリー温度と圧電歪定数を顕著に高めること
ができ、Zr/Ti比を変化させヤング率を大きくして
も、高い圧電歪み定数d33を確保でき、積層圧電素子の
発生力を大きくできる。
In particular, when the piezoelectric ceramic of the present invention has the following composition, a low firing temperature of 1000 ° C. or less can be achieved, the Curie temperature and the piezoelectric strain constant can be significantly increased, and the Zr / Ti ratio can be improved. even by increasing the Young's modulus is varied, can ensure a high piezoelectric strain constant d 33, can be increased force generated by the laminated piezoelectric element.

【0039】全体組成として、Pba-xBax(Yb1/2
Nb1/2b(Zn1/3Nb2/3c(Co1/3Nb2/3d
y(ZreTi1-e1-b-c-d-y3で表わした時、前記
a、b、c、d、e、xおよびyが、1<a≦1.0
1、0.03≦b≦0.08、0.03≦c≦0.0
9、0.03≦d≦0.06、0.10≦b+c+d≦
0.2、0.85≦e/(1−e)≦0.96、x≦
0.08、y≦0.01を満足する場合。尚、ここで、
A/B比はaとなり、Zr/Ti比はe/(1−e)と
なり、b+c+dが副成分量となる。
As the overall composition, Pb ax Ba x (Yb 1/2
Nb 1/2 ) b (Zn 1/3 Nb 2/3 ) c (Co 1/3 Nb 2/3 ) d N
When expressed in b y (Zr e Ti 1- e) 1-bcdy O 3, wherein a, b, c, d, e, x and y are, 1 <a ≦ 1.0
1, 0.03 ≦ b ≦ 0.08, 0.03 ≦ c ≦ 0.0
9, 0.03 ≦ d ≦ 0.06, 0.10 ≦ b + c + d ≦
0.2, 0.85 ≦ e / (1-e) ≦ 0.96, x ≦
0.08, y ≦ 0.01. Here,
The A / B ratio is a, the Zr / Ti ratio is e / (1-e), and b + c + d is the subcomponent amount.

【0040】以上のような積層圧電素子は、以下のプロ
セスにより製造される。先ず、原料粉末として高純度の
PbO、ZrO2、TiO2、ZnO、Nb25、Yb2
3およびCo34などの各原料粉末を所定量秤量し、
ボールミル等で10〜24時間湿式混合し、次いで、こ
の混合物を脱水、乾燥した後、700〜900℃で1〜
3時間仮焼し、当該仮焼物を再びボールミル等で粒度分
布がD50で0.5±0.2μm、D90で0.8μm未満
となるように湿式粉砕する。このような微粉を用いるこ
とにより、さらに低温焼成できる。得られた粉砕原料と
有機高分子からなるバインダーと、可塑剤とを混合した
スラリーを作製し、スリップキャステイング法によりセ
ラミックグリーンシートを作製する。
The above-described laminated piezoelectric element is manufactured by the following process. First, high-purity PbO, ZrO 2 , TiO 2 , ZnO, Nb 2 O 5 , Yb 2
A predetermined amount of each raw material powder such as O 3 and Co 3 O 4 is weighed,
The mixture is wet-mixed in a ball mill or the like for 10 to 24 hours, and then the mixture is dehydrated and dried.
3 hours calcined particle size distribution in the calcined product was again ball mill is 0.5 ± 0.2 [mu] m at D 50, wet milling so that 0.8μm less than at D 90. By using such a fine powder, firing at a lower temperature can be achieved. A slurry is prepared by mixing the obtained pulverized raw material, a binder composed of an organic polymer, and a plasticizer, and a ceramic green sheet is prepared by a slip casting method.

【0041】このグリーンシートの片面に、Ag/貴金
属(Pd、Ptなど)の重量比率が90/10以上とな
る導電性ペーストを内部電極3a、3bとしてスクリー
ン印刷法により印刷する。この導電性ペーストを乾燥さ
せた後、導電性ペーストが塗布された複数のグリーンシ
ートを所定の枚数だけ積層し、この積層体の積層方向の
両端部に、導電性ペーストが塗布されていないグリーン
シートを積層する。
On one surface of the green sheet, a conductive paste having a weight ratio of Ag / noble metal (Pd, Pt, etc.) of 90/10 or more is printed as internal electrodes 3a and 3b by a screen printing method. After drying the conductive paste, a predetermined number of green sheets to which the conductive paste is applied are laminated by a predetermined number, and green sheets to which the conductive paste is not applied are provided at both ends of the laminate in the laminating direction. Are laminated.

【0042】次に、この積層体を50〜200℃で加熱
を行いながら加圧を行い、積層体を一体化する。一体化
された積層体は所定の大きさに切断された後、400〜
800℃で5〜40時間、脱バインダが行われ、950
〜1000℃で2〜5時間で本焼成が行われ、アクチュ
エータ本体となる積層焼結体を得る。このアクチュエー
タ本体の側面には、内部電極3a、3bの端部が露出し
ている。
Next, the laminate is pressurized while being heated at 50 to 200 ° C. to integrate the laminate. After the integrated laminate is cut to a predetermined size, 400 to
Debinding is performed at 800 ° C. for 5 to 40 hours, and 950
The main sintering is performed at a temperature of 〜1000 ° C. for 2 to 5 hours to obtain a laminated sintered body serving as an actuator body. The ends of the internal electrodes 3a and 3b are exposed on the side surfaces of the actuator body.

【0043】その後、該アクチュエータ本体の2つの側
面において、内部電極3a、3b端部を含む圧電磁器1
の端部に該2側面において互い違いになるように、1層
おきに深さ50〜500μm、積層方向の幅50〜30
0μmの溝を形成し、該溝部にシリコーンゴム等の絶縁
体8を充填する。以上のように、内部電極3a、3bは
互い違いに1層おきに絶縁され、交互に同一の外部電極
7a、7bに接続される。
Thereafter, the piezoelectric ceramic 1 including the ends of the internal electrodes 3a and 3b is provided on two side surfaces of the actuator body.
So that the two side surfaces are alternately arranged at a depth of 50 to 500 μm every other layer and a width of 50 to 30 in the stacking direction.
A groove of 0 μm is formed, and the groove is filled with an insulator 8 such as silicone rubber. As described above, the internal electrodes 3a and 3b are alternately insulated every other layer, and are alternately connected to the same external electrodes 7a and 7b.

【0044】この後、正極用外部電極、負極用外部電極
にリード線9を接続し、アクチュエータの外周面にデイ
ッピング等の方法により、シリコーンゴムを被覆した
後、0.1〜3kVの分極電圧を印加し、アクチュエー
タ全体を分極処理することで、最終的な積層圧電アクチ
ュエータを得る。
Thereafter, the lead wire 9 is connected to the positive electrode external electrode and the negative electrode external electrode, and the outer peripheral surface of the actuator is coated with silicone rubber by a method such as dipping, and then a polarization voltage of 0.1 to 3 kV is applied. By applying the voltage and polarizing the entire actuator, a final laminated piezoelectric actuator is obtained.

【0045】なお、本発明の積層圧電素子は、四角柱、
六角柱、円柱等、どのような柱体であっても構わない
が、切断の容易性から四角柱状が望ましい。
Note that the laminated piezoelectric element of the present invention has a quadrangular prism,
Any column, such as a hexagonal column or a circular column, may be used, but a quadrangular column shape is preferable from the viewpoint of easy cutting.

【0046】本発明の積層圧電素子では、圧電磁器にお
ける径方向の電気機械結合係数Krも大きくすることが
できるため、フィルターや圧電ブザーなどにも使用する
ことができる。なお、本発明における圧電磁器はペロブ
スカイト型結晶を主結晶相とするものであるが、粒界に
他の結晶相としてパイロクロア相等が少々存在していて
もよい。また、Al、S、Cl、Eu、Y、K、P、C
u、Mg、Si等が不可避不純物として混入する場合も
あるが、特性上は何ら問題はない。
In the laminated piezoelectric element of the present invention, the electromechanical coupling coefficient Kr in the radial direction of the piezoelectric ceramic can be increased, so that it can be used as a filter or a piezoelectric buzzer. Although the piezoelectric ceramic according to the present invention has a perovskite crystal as a main crystal phase, a pyrochlore phase or the like may be slightly present as another crystal phase at a grain boundary. Al, S, Cl, Eu, Y, K, P, C
Although u, Mg, Si and the like may be mixed as unavoidable impurities, there is no problem in characteristics.

【0047】図2は、本発明の噴射装置を示すもので、
図において符号51は収納容器を示している。この収納
容器51の一端には噴射孔53が設けられ、また収納容
器51内には、噴射孔53を開閉することができるニー
ドルバルブ55が収容されている。
FIG. 2 shows an injection device of the present invention.
In the figure, reference numeral 51 indicates a storage container. An injection hole 53 is provided at one end of the storage container 51, and a needle valve 55 that can open and close the injection hole 53 is stored in the storage container 51.

【0048】噴射孔53には燃料通路57が連通可能に
設けられ、この燃料通路57は外部の燃料供給源に連結
され、燃料通路57に常時一定の高圧で燃料が供給され
ている。従って、ニードルバルブ55が噴射孔53を開
放すると、燃料通路57に供給されていた燃料が一定の
高圧で内燃機関の図示しない燃料室内に噴出されるよう
に形成されている。
A fuel passage 57 is provided in the injection hole 53 so as to be able to communicate therewith. The fuel passage 57 is connected to an external fuel supply source, and the fuel is constantly supplied to the fuel passage 57 at a constant high pressure. Therefore, when the needle valve 55 opens the injection hole 53, the fuel supplied to the fuel passage 57 is injected at a constant high pressure into a fuel chamber (not shown) of the internal combustion engine.

【0049】また、ニードルバルブ55の上端部は直径
が大きくなっており、収納容器51に形成されたシリン
ダ59と摺動可能なピストン61となっている。そし
て、収納容器51内には、上記した圧電アクチュエータ
63が収納されている。
The upper end of the needle valve 55 has a large diameter and serves as a piston 61 slidable with a cylinder 59 formed in the storage container 51. The above-mentioned piezoelectric actuator 63 is stored in the storage container 51.

【0050】このような噴射装置では、圧電アクチュエ
ータ63が電圧を印加されて伸長すると、ピストン61
が押圧され、ニードルバルブ55が噴射孔53を閉塞
し、燃料の供給が停止される。また、電圧の印加が停止
されると圧電アクチュエータ63が収縮し、バネ65が
ピストン61を押し返し、噴射孔53が燃料通路57と
連通して燃料の噴射が行われるようになっている。
In such an injection device, when the piezoelectric actuator 63 expands by applying a voltage, the piston 61
Is pressed, the needle valve 55 closes the injection hole 53, and the supply of fuel is stopped. When the application of the voltage is stopped, the piezoelectric actuator 63 contracts, the spring 65 pushes back the piston 61, and the injection hole 53 communicates with the fuel passage 57 so that fuel is injected.

【0051】[0051]

【実施例】以下、本発明を次の実施例で説明する。原料
粉末として高純度のPbO、ZrO2、TiO2、BaC
3、ZnO、Nb25、Yb23およびCo34の各
原料粉末を、焼結体が、Pba-xBax(Yb1/2
1/2b(Zn1/3Nb2/3c(Co1/3Nb2/3dNb
y(ZreTi1-e1-b-c-d-y3で表わされる組成とな
るように(表1では、x、y、a、b、c、dおよびe
は、上記組成式で与えられる原子比を百分率換算したも
のである)所定量秤量し、ボールミルで20時間湿式混
合した。次いで、この混合物を脱水、乾燥した後、70
0〜900℃で2時間仮焼し、当該仮焼物を再びボール
ミルで湿式粉砕した。
The present invention will be described below with reference to the following examples. High purity PbO, ZrO 2 , TiO 2 , BaC as raw material powder
O 3, ZnO, Nb 2 O 5, each raw material powder of Yb 2 O 3 and Co 3 O 4, the sintered body, Pb ax Ba x (Yb 1/2 N
b 1/2 ) b (Zn 1/3 Nb 2/3 ) c (Co 1/3 Nb 2/3 ) d Nb
y (Zr e Ti 1-e ) in 1-bcdy O 3 as a composition represented by (Table 1, x, y, a, b, c, d and e
Is a percentage converted from the atomic ratio given by the above composition formula). A predetermined amount was weighed and wet-mixed in a ball mill for 20 hours. Then, after dehydrating and drying the mixture,
Calcination was performed at 0 to 900 ° C. for 2 hours, and the calcined product was wet-pulverized again with a ball mill.

【0052】得られた粉砕原料と、有機高分子からなる
バインダーと、可塑剤とを混合したスラリーを作製し、
スリップキャステイング法により、厚み150μmのセ
ラミックグリーンシートを作製した。
A slurry is prepared by mixing the obtained pulverized raw material, a binder composed of an organic polymer, and a plasticizer.
A ceramic green sheet having a thickness of 150 μm was prepared by a slip casting method.

【0053】このグリーンシートの片面に、Agが90
重量%、Pdが10重量%の比率からなる導電性ペース
トを、5μmの厚みにスクリーン印刷し、乾燥させた
後、導電性ペーストが塗布されたグリーンシートを20
0枚積層し、この積層体の積層方向の両端面に、導電性
ペーストが塗布されていないグリーンシートを10枚積
層した。
On one side of this green sheet, 90
5% by weight of a conductive paste having a ratio of 10% by weight and Pd is screen-printed and dried.
Zero sheets were laminated, and ten green sheets to which no conductive paste was applied were laminated on both end faces in the laminating direction of the laminate.

【0054】次に、この積層体を100℃で加熱を行い
ながら加圧を行い、積層体を一体にし、縦10mm×横
10mmの大きさに切断した後、800℃で10時間の
脱バインダを行い、表1に示す温度で2時間で焼成し、
この積層圧電素子の2つの側面において、内部電極端部
を含む圧電磁器の端部に該2側面において互い違いにな
るように、1層おきに深さ100μm、積層方向の幅5
0μmの溝を形成し、該溝部に絶縁体としてシリコーン
ゴムを充填した。
Next, the laminate is pressed while being heated at 100 ° C., and the laminate is united, cut into a size of 10 mm long × 10 mm wide, and then subjected to binder removal at 800 ° C. for 10 hours. And fired for 2 hours at the temperature shown in Table 1,
On two sides of this laminated piezoelectric element, the end of the piezoelectric ceramic including the end of the internal electrode is alternately formed on the two sides so that every other layer has a depth of 100 μm and a width of 5 in the laminating direction.
A groove of 0 μm was formed, and the groove was filled with silicone rubber as an insulator.

【0055】この後、絶縁されていない内部電極の他方
の端面に外部電極として熱硬化性導電体を帯状に形成
し、200℃の熱処理を行った。この後、正極用外部電
極、負極用外部電極にリード線を接続し、アクチュエー
タの外周面にデイッピングにより、シリコーンゴムを被
覆した後、1kVの分極電圧を印加し、全体を分極処理
して、図1に示す本発明の積層型圧電素子を得た。
Thereafter, a thermosetting conductor was formed in a strip shape on the other end face of the non-insulated internal electrode as an external electrode, and a heat treatment at 200 ° C. was performed. Thereafter, lead wires were connected to the positive electrode external electrode and the negative electrode external electrode, and silicone rubber was coated on the outer peripheral surface of the actuator by dipping. Then, a polarization voltage of 1 kV was applied, and the whole was subjected to a polarization treatment. 1 was obtained.

【0056】得られた積層圧電素子について、変位量と
キュリー温度を測定した。変位量の測定は、上面にアル
ミニウム箔を張り付けた試料を防振台上に固定し、0〜
200Vの電圧を試料に印加し、レーザー変位計によ
り、素子の中心部及び周囲部3箇所で測定した値の平均
値で評価した。
The displacement and Curie temperature of the obtained laminated piezoelectric element were measured. The measurement of the amount of displacement is performed by fixing the sample with the aluminum foil
A voltage of 200 V was applied to the sample, and evaluation was performed by using a laser displacement meter as an average value of values measured at the central portion and three peripheral portions of the element.

【0057】圧電歪定数d33は、積層数n=200と、
変位量ΔLおよび印加電圧V=200Vを用い、d33
ΔL/(n×V)の式にて求めた。キュリー温度(T
c)の算出は、静電容量の温度依存性をマルチメーター
で測定し、最大値を示す温度をキュリー温度とした。ま
た、密度については、アクチュエータの不活性部分を切
り出してアルキメデス法により測定した。ヤング率の評
価はアクチュエータに200V電圧を印可した状態で加
重変位特性より求めた。その結果を表1に記載した。
The piezoelectric strain constant d 33 is given by:
Using the displacement amount ΔL and the applied voltage V = 200 V, d 33 =
It was determined by the formula of ΔL / (n × V). Curie temperature (T
In the calculation of c), the temperature dependency of the capacitance was measured with a multimeter, and the temperature showing the maximum value was defined as the Curie temperature. The density was measured by an Archimedes method by cutting out an inactive portion of the actuator. The evaluation of the Young's modulus was obtained from the weighted displacement characteristics in a state where a voltage of 200 V was applied to the actuator. The results are shown in Table 1.

【0058】[0058]

【表1】 [Table 1]

【0059】通常、純粋なPZTは、1000℃の焼成
温度では磁器密度が6.0g/cm 3程度となり、使用
できるものは得られない。しかし、本発明の圧電アクチ
ュエータでは1000℃以下の焼成温度にもかかわら
ず、すべて7.7g/cm3以上の密度を有しており、
緻密であった。また、本発明の試料では、いずれも焼成
温度1000℃以下で緻密な焼結体が得られ、圧電歪定
数d33が600pm/V以上、Tcが250℃以上と大
きな値が得られた。
Usually, pure PZT is fired at 1000 ° C.
At the temperature, the porcelain density is 6.0 g / cm ThreeUse
You can't get what you can. However, the piezoelectric actuator of the present invention
In the evaporator, despite the firing temperature of 1000 ℃ or less
7.7 g / cmThreeIt has the above density,
It was dense. In the samples of the present invention,
A dense sintered body can be obtained at a temperature of 1000 ° C or less, and the piezoelectric strain is determined.
Number d33Is 600 pm / V or more and Tc is 250 ° C. or more.
Value was obtained.

【0060】一方、(Yb1/2Nb1/2)が置換されてい
ない試料No.26はd33が850pm/V程度と高い
ものの、Tcが195℃と低かった。また、(Co1/3
Nb2 /3)と(Zn1/3Nb2/3)で置換されていない試
料No.27、(Co1/3Nb2 /3)で置換されていない
試料No.28、および(Zn1/3Nb2/3)で置換され
ていない試料No.29はいずれも、d33が600pm
/V未満と小さく、変位量も小さかった。
On the other hand, sample No. (Yb 1/2 Nb 1/2 ) was not substituted. 26 Although d 33 and a high degree 850pm / V, Tc is as low as 195 ° C.. Also, (Co 1/3
Nb 2/3) and (not substituted with Zn 1/3 Nb 2/3) Sample No. 27, Sample No. not substituted by (Co 1/3 Nb 2/3) Sample No. 28 not substituted with (Zn 1/3 Nb 2/3 ) None of the 29, d 33 is 600pm
/ V and a small displacement.

【0061】さらに、副成分の量(b+c+d)が10
モル%よりも少ない場合には圧電歪定数d33が小さく、
また、20モル%よりも多い場合にはキュリー温度が低
下することが判る。また、Zr/Ti比が0.85〜
0.96の範囲外の場合には、圧電歪定数d33が小さく
なることが判る。また、圧電歪み定数d33が非常に大き
いため、Zr/Ti比を変更しヤング率を大きくした場
合でも、圧電歪み定数d 33は、600pm/V以上を確
保できることが判る。
Further, when the amount of the subcomponent (b + c + d) is 10
If less than mol%, the piezoelectric strain constant d33Is small,
On the other hand, when it is more than 20 mol%, the Curie temperature is low.
You can see it goes down. Further, the Zr / Ti ratio is 0.85 to 0.85.
Outside the range of 0.96, the piezoelectric strain constant d33Is small
It turns out to be. Also, the piezoelectric strain constant d33Is very large
Therefore, if the Zr / Ti ratio is changed to increase the Young's modulus
In any case, the piezoelectric strain constant d 33Is more than 600 pm / V
You can see that it can be maintained.

【0062】尚、本発明の試料では、内部電極の形成状
態は同時焼成型積層圧電素子の研磨断面をSEMにて観
察し評価したところ、内部電極の凝集は発生していない
ことを確認した。
In the sample of the present invention, the formation state of the internal electrodes was evaluated by observing the polished cross section of the co-fired laminated piezoelectric element by SEM, and it was confirmed that no aggregation of the internal electrodes occurred.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、P
bZrO3−PbTiO3を主成分とし、少なくともPb
(Yb1/2Nb1/2)O3、Pb(Co2/3Nb1/3)O3
びPb(Zn1/2Nb1/2)O3を副成分とするペロブス
カイト型複合酸化物からなるため、キュリー温度を高く
維持しつつ圧電歪み定数d33を大きくできるとともに、
焼成温度を低下させることができ、さらに積層圧電素子
の発生力を大きくするために、Zr/Ti比を0.85
〜0.96の範囲で変化させヤング率を大きくしても、
600pm/V以上の圧電歪み定数d33を確保できる。
As described in detail above, according to the present invention, P
bZrO 3 -PbTiO 3 as a main component and at least Pb
Perovskite-type composite oxide containing (Yb 1/2 Nb 1/2 ) O 3 , Pb (Co 2/3 Nb 1/3 ) O 3 and Pb (Zn 1/2 Nb 1/2 ) O 3 as subcomponents since consisting, it is possible to increase the piezoelectric distortion constant d 33 while maintaining a high Curie temperature,
In order to lower the firing temperature and to increase the generating force of the laminated piezoelectric element, the Zr / Ti ratio is set to 0.85
Even if the Young's modulus is increased by changing in the range of ~ 0.96,
It can be secured 600 pm / V or more piezoelectric strain constant d 33.

【0064】また、副成分の含有量を、全量中10〜2
0モル%とすることにより、さらに圧電磁器の圧電歪み
定数を向上させ、また高いキュリー温度を確保できる。
Further, the content of the subcomponent is set to 10 to 2 in the total amount.
By setting it to 0 mol%, the piezoelectric strain constant of the piezoelectric ceramic can be further improved, and a high Curie temperature can be secured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の積層型圧電素子を用いた圧電アクチュ
エータを示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a piezoelectric actuator using a laminated piezoelectric element of the present invention.

【図2】本発明の噴射装置を示す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing an injection device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・圧電磁器 3a、3b・・・内部電極 5・・・積層圧電素子 7a、7b・・・外部電極 51・・・収納容器 53・・・噴射孔 55・・・バルブ 63・・・圧電アクチュエータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piezoelectric ceramic 3a, 3b ... Internal electrode 5 ... Multilayer piezoelectric element 7a, 7b ... External electrode 51 ... Storage container 53 ... Injection hole 55 ... Valve 63 ... Piezo actuator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 41/083 H01L 41/08 Q 41/09 U 41/187 41/18 101E 101F ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 41/083 H01L 41/08 Q 41/09 U 41/187 41/18 101E 101F

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】PbZrO3−PbTiO3を主成分とし、
少なくともPb(Yb 1/2Nb1/2)O3、Pb(Co1/3
Nb2/3)O3及びPb(Zn1/3Nb2 /3)O3を副成分
とするペロブスカイト型複合酸化物からなり、Zr/T
i比が0.85〜0.96を満足し、かつ、前記副成分
を10〜20モル%含有することを特徴とする圧電磁
器。
(1) PbZrOThree-PbTiOThreeIs the main component,
At least Pb (Yb 1/2Nb1/2) OThree, Pb (Co1/3
Nb2/3) OThreeAnd Pb (Zn1/3NbTwo / 3) OThreeThe subcomponent
Zr / T made of a perovskite-type composite oxide
i ratio satisfies 0.85 to 0.96, and the subcomponent
Characterized by containing 10 to 20 mol% of
vessel.
【請求項2】ペロブスカイト型複合酸化物のA/B比
が、1<A/B≦1.01であることを特徴とする請求
項1記載の圧電磁器。
2. The piezoelectric ceramic according to claim 1, wherein the A / B ratio of the perovskite-type composite oxide is 1 <A / B ≦ 1.01.
【請求項3】ペロブスカイト型複合酸化物のAサイト中
に、アルカリ土類元素を8モル%以下含有することを特
徴とする請求項1又は2記載の圧電磁器。
3. The piezoelectric ceramic according to claim 1, wherein the A site of the perovskite-type composite oxide contains 8 mol% or less of an alkaline earth element.
【請求項4】内部電極と圧電体層とを交互に積層してな
る積層圧電素子であって、前記圧電体層が、請求項1乃
至3のうちいずれかに記載の圧電磁器からなり、前記内
部電極におけるAg量が、金属成分中90重量%以上で
あることを特徴とする積層圧電素子。
4. A laminated piezoelectric element in which internal electrodes and piezoelectric layers are alternately laminated, wherein the piezoelectric layer comprises the piezoelectric ceramic according to any one of claims 1 to 3, A multilayer piezoelectric element, wherein the Ag content in the internal electrode is 90% by weight or more of the metal component.
【請求項5】噴射孔を有する収納容器と、該収納容器内
に収容された請求項4記載の積層圧電素子と、該積層圧
電素子の駆動により前記噴射孔から液体を噴出させるバ
ルブとを具備してなることを特徴とする噴射装置。
5. A storage container having an ejection hole, a laminated piezoelectric element according to claim 4, which is accommodated in the storage container, and a valve for ejecting a liquid from the ejection hole by driving the laminated piezoelectric element. An injection device, comprising:
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