JP7240481B2 - 圧電磁器組成物 - Google Patents

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Description

本開示は、圧電磁器組成物に関する。
アクチュエータ、センサ、振動子又はフィルタ等に用いられる圧電磁器組成物が知られている。鉛フリーの圧電磁器組成物として、ニオブ酸カリウムナトリウム系のものが種々提案されている（例えば特許文献１及び２）。
特開２００７－１４５６５０号公報 国際公開第２０１４／００２２８５号
本開示の一態様に係る圧電磁器組成物は、組成式ＡｘＢＯ３で表され、Ａサイトの物質量の８割以上を占めるＫ及びＮａと、Ｂサイトの物質量の７割以上を占めるＮｂとを含むニオブ酸カリウムナトリウム系の圧電磁器組成物であって、ＢサイトにＴａ及びＦｅを含んでいる。
圧電磁器組成物に係る試料１～１５の組成及び特性を示す図表である。 圧電磁器組成物に係る試料１６～３０の組成及び特性を示す図表である。 圧電磁器組成物に係る試料３１～４５の組成及び特性を示す図表である。 圧電磁器組成物に係る試料４６～５６の組成及び特性を示す図表である。 Ｔａ偏析部を説明するための模式図である。 Ｔａ偏析部における成分比を示す図表である。 圧電アクチュエータの一例を示す断面図である。
（圧電磁器組成物の組成）
実施形態に係る圧電磁器組成物は、ニオブ酸カリウムナトリウム系（ＫＮＮ系、ニオブ酸アルカリ系）の圧電磁器組成物であり、また、鉛（Ｐｂ）を含んでいない。ＫＮＮ系の圧電磁器組成物は、例えば、簡略化した組成式ＡｘＢＯ３で表される。Ａサイトには、主として、Ｋ（カリウム）及びＮａ（ナトリウム）が含まれる。Ｂサイトには、主として、Ｎｂ（ニオブ）が含まれる。ｘ（モル比）は、例えば、概ね１である。そして、圧電磁器組成物はペロブスカイト構造を有している。
より詳細には、実施形態に係る圧電磁器組成物は、以下の組成式で表される。
{（Ｋ１－ｕ－ｖＮａｕＬｉｖ）１－ｗ－αＡｇｗＡ１α}ｘ{（Ｎｂ１－ｙ－ｚＴａｙＳｂｚ）１－β－γ－δＢ１βＢ２γＦｅδ}Ｏ３ （１）
上記（１）式において、Ａ１、Ｂ１及びＢ２は金属元素である。念のために記載すると、Ｌｉはリチウム、Ａｇは銀、Ｔａはタンタル、Ｓｂはアンチモン、Ｆｅは鉄である。ｕ、ｖ、ｗ、ｙ、ｚ、α、β、γ及びδはモル比を表している。
既述のように、ＡサイトのＢサイトに対するモル比（ｘ）は、概ね１（例えば０．９５以上１．０５以下）である。Ｋ及びＮａの物質量がＡサイトの物質量に占める割合は比較的大きい。例えば、Ｋ及びＮａがＡサイトに占める割合のモル比（（１－ｖ）×（１－ｗ－α））は、０．８０以上、０．８５以上又は０．９０以上とされてよい。また、Ｎｂの物質量がＢサイトの物質量に占める割合は比較的大きい。例えば、ＮｂがＢサイトに占める割合のモル比（（１－ｙ－ｚ）×（１－β－γ－δ））は、０．７０以上、０．７５以上又は０．８０以上とされてよい。
ＫとＮａとのモル比（１－ｕ－ｖ：ｕ）は、概ね１：１である。ただし、Ｎａの物質量がＫの物質量よりも多くされてもよい。すなわち、実施形態に係る圧電磁器組成物は、ＮａリッチなＫＮＮとされてもよい。例えば、ｕ／（１－ｕ－ｖ）は、１．０１以上、１．１以上又は１．２以上とされてよく、また、１．５以下、１．４以下又は１．３以下とされてよく、前記の下限と上限とは適宜に組み合わされてよい。
圧電磁器組成物は、Ａサイトにおいて、アルカリ金属であるＫ及びＮａに加えて、同じアルカリ金属のＬｉを含んでいる。すなわち、実施形態の圧電磁器組成物は、ニオブ酸カリウムナトリウムリチウム系のものである。ＬｉのＫ及びＮａに対するモル比（別の観点ではＬｉの物質量がＡサイトの物質量に占める割合）は比較的小さい。例えば、ＬｉがＡサイトに占める割合のモル比（ｖ×（１－ｗ－α））は、０．１以下、０．０６以下又は０．０５以下とされてよい。また、Ｌｉ、Ｋ及びＮａの物質量がＡサイトの物質量に占める割合は比較的大きい。例えば、Ｌｉ、Ｋ及びＮａがＡサイトに占める割合のモル比（１－ｗ－α）は、０．９０以上、０．９５以上又は０．９８以上とされてよい。圧電磁器組成物は、Ｌｉを含んでいることによって、例えば、圧電特性が向上する。
圧電磁器組成物は、Ｂサイトにおいて、周期表第５族のＮｂに加えて、同じ第５族のＴａ及び第１５族（旧第５Ｂ族）のＳｂを含んでいる。Ｔａ及びＳｂのＮｂに対するモル比（別の観点ではＴａ及びＳｂの物質量がＡサイトの物質量に占める割合）は比較的小さい。例えば、Ｔａ及びＳｂがＢサイトに占める割合のモル比（（ｙ＋ｚ）×（１－β－γ－δ））は、０．２５以下、０．２０以下又は０．１６以下とされてよい。また、Ｎｂ、Ｔａ及びＳｂの物質量がＢサイトの物質量に占める割合は比較的大きい。例えば、Ｎｂ、Ｔａ及びＳｂがＢサイトに占める割合のモル比（１－β－γ－δ）は、０．９０以上、０．９７以上又は０．９９以上とされてよい。圧電磁器組成物は、Ｔａ及び／又はＳｂを含んでいることによって、例えば、圧電特性が向上する。
圧電磁器組成物は、Ａサイトにおいて、Ｋ、Ｎａ及びＬｉに加えて、Ａｇ及びＡ１（任意の金属元素）を含んでいる。既述のＫ、Ｎａ及びＬｉのモル比の説明から理解されるように、Ａｇ及びＡ１の物質量がＡサイトの物質量に占める割合（ｗ及びα）は比較的小さい。例えば、既述のＫ等のモル比についての説明の裏返しになるが、Ａｇ及びＡ１がＡサイトに占める割合のモル比（ｗ＋α）は、０．１０以下、０．０５以下又は０．０２以下とされてよい。圧電磁器組成物は、ＡサイトにＡｇ等を含んでいることによって、例えば、圧電特性が向上する。
圧電磁器組成物は、Ｂサイトにおいて、Ｎｂ、Ｔａ及びＳｂに加えて、Ｂ１（任意の金属元素）、Ｂ２（任意の金属元素）及びＦｅを含んでいる。既述のＮｂ、Ｔａ及びＳｂのモル比の説明から理解されるように、Ｂ１、Ｂ２及びＦｅの物質量がＢサイトの物質量に占める割合は比較的小さい。例えば、既述のＮｂ等のモル比についての説明の裏返しになるが、Ｂ１、Ｂ２及びＦｅがＢサイトに占める割合のモル比（β＋γ＋δ）は、０．１０以下、０．０３以下又は０．０１以下とされてよい。圧電磁器組成物は、ＢサイトにＦｅ等を含んでいることによって、例えば、圧電特性が向上する。また、Ｆｅは、絶縁抵抗値の向上に寄与する。
Ａ１は、種々の金属から選択されてよく、また、１種の金属元素のみであってもよいし、複数種の金属元素の組み合わせであってもよい。後述の実施例では、Ａ１として、Ｂｉ（ビスマス）、Ｌａ（ランタン）、Ｃｅ（セリウム）、Ｎｄ（ネオジム）及びＳｍ（サマリウム）が例示される。上記のうち、Ｂｉは、第１５族（旧第５Ｂ族）の金属である。Ａ１として、Ｂｉ以外の第５族又は第１５族の金属元素が用いられてもよい。また、上記のうち、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ及びＳｍはランタノイドである。Ａ１として、上記以外のランタノイドが用いられてもよい。
Ｂ１は、種々の金属から選択されてよく、また、１種の金属元素のみであってもよいし、複数種の金属元素の組み合わせであってもよい。後述の実施例では、Ｂ１として、Ｚｎ（亜鉛）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｙｂ（イッテルビウム）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｕ（銅）、Ｃｏ（コバルト）及びＮｉ（ニッケル）が例示される。上記のうち、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｏ及びＮｉは、第４周期の金属元素であり、かつＺｎを除いて遷移金属である。Ｂ１として、例えば、上記以外の第４周期の遷移金属が用いられてもよい。また、上記のうち、Ｙｂはランタノイドである。Ａ１として、Ｙｂ以外のランタノイドが用いられてもよい。
Ｂ２は、種々の金属から選択されてよく、また、１種の金属元素のみであってもよいし、複数種の金属元素の組み合わせであってもよい。後述の実施例では、Ｂ２として、Ｓｎ（スズ）、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｃｅ（セリウム）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｖ（バナジウム）、Ｗ（タングステン）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｓｂ（アンチモン）及びＴａ（タンタル）が例示される。上記のうち、Ｃｅを除く他の元素は、第４周期～第６周期かつ第４族～第６族、第１４族（旧第４Ｂ族）及び第１５族（旧第５Ｂ族）の金属元素である。Ｂ２として、例えば、上記以外の第４周期～第６周期かつ第４族～第６族及び第１４族～第１６族（旧第４Ｂ族～旧第６Ｂ族）の金属元素（Ｐｂは除く）が用いられてもよい。また、上記のうち、Ｃｅはランタノイドである。Ｂ２として、Ｃｅ以外のランタノイドが用いられてもよい。
モル比（ｕ、ｖ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚ、α、β、γ及びδ）は適宜に設定されてよい。一例を以下に示す。０．５≦ｕ≦０．５４、０＜ｖ≦０．０６、０＜ｗ≦０．０６、０．９９≦ｘ≦１．０２、０＜ｙ≦０．１２、０＜ｚ≦０．１、０＜α≦０．０２７５、０＜β≦０．００５、０＜γ≦０．００５、及び０＜δ≦０．０１２５である。
上記に示すように、ｖ、ｗ、ｙ、ｚ、α、β、γ及びδは、０よりも大きい。これらの値が０よりも大きければ、ニオブ酸カリウムナトリウム（（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ３）に、Ｌｉ、Ａｇ、Ｔａ、Ｓｂ、Ａ１、Ｂ１、Ｂ２及びＦｅを添加した効果が多少なりとも奏される。他の下限値及び上限値は、後述する実施例に基づいている。モル比が上記の範囲内であれば、例えば、圧電特性の向上の効果が得られる。
（圧電磁器組成物の製造方法）
本実施形態に係る圧電磁器組成物の製造方法は、ニオブ酸カリウムナトリウムに添加される具体的な金属元素の種類及びそのモル比を除いては、公知のニオブ酸カリウムナトリウム系の圧電磁器組成物の製造方法と同様とされてよい。例えば、以下のとおりである。
まず、（１）式に含まれる金属元素の化合物（例えば酸化物）の粉末を準備する。そのような化合物としては、例えば、Ｋ２ＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、Ｌｉ２ＣＯ３、Ａｇ２Ｏ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、Ｓｂ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＳｒＣＯ３、ＴｉＯ２、ＳｒＴｉＯ３などを挙げることができる。
次に、（１）式の組成となるように、上記の各種化合物の粉末を計量（例えば秤量）する。次に、計量した粉末をボールミルによってアルコール中で混合する（湿式混合を行う。）。ボールミルとしては、例えば、ＺｒＯ２ボールが用いられてよい。アルコールとしては、例えば、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）が用いられてよい。混合時間は、例えば、２０時間以上２５時間以下とされてよい。
次に、上記の混合物を乾燥させた後、混合物の仮焼成を行う。仮焼成は、例えば、大気中において９００℃以上１１００℃以下の温度で３時間程度行われてよい。次に、その仮焼物をボールミルによって粉砕する。次に、その粉砕物にバインダーを混合して造粒する。バインダーとしては、例えば、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）が用いられてよい。
次に、造粒後の粉体を任意の形状及び寸法に成形する。成形の圧力は、例えば、２００ＭＰａ程度とされてよい。そして、その成形体を焼成して圧電磁器組成物が得られる。焼成は、例えば、大気中において１０００℃以上１２５０℃以下の温度で２時間程度行われてよい。その後、圧電磁器組成物は、適宜な方向に適宜な大きさの電圧が印加されて分極処理がなされ、圧電アクチュエータ等に利用されてよい。
（実施例）
実施形態に係る圧電磁器組成物に関して、モル比並びにＡ１、Ｂ１及びＢ２が互いに異なる種々の試料を実際に作製し、組成が特性に及ぼす影響を調べた。図１～図４は、その結果を示す図表である。
図中、「Ｎｏ．」の欄は、試料の番号を示している。ここでは、試料１～５６までの５６種類の試料について、組成及び特性が例示されている。「ｕ Ｎａ」、「ｖ Ｌｉ」、「ｘ Ａ」、「ｗ Ａｇ」、「ｙ Ｔａ」、「ｚ Ｓｂ」、「α」、「β」、「γ」及び「δ」の欄は、各試料におけるｕ、ｖ、ｘ、ｗ、ｙ、ｚ、α、β、γ及びδの値を示している。「Ａ１」「Ｂ１」及び「Ｂ２」の欄は、各試料におけるＡ１、Ｂ１及びＢ２の金属元素の種類を示している。「Ａ１」「Ｂ１」及び「Ｂ２」の欄において、「－」は、Ａ１、Ｂ１又はＢ２となる金属元素が添加されなかったことを示し、α＝０、β＝０又はγ＝０に対応している。「Ｆｅ」の欄は、各試料におけるＦｅの有無を示しており、δ＞０であれば、「Ｆｅ」が示され、δ＝０であれば、「－」が示されている。なお、モル比の小数点以下の有効桁は基本的に複数の試料同士で互いに同じであるが、便宜上、末尾側の０の表示は省略している。
「ｄ３１ ｐＣ／Ｎ」の欄は、各試料における圧電定数ｄ３１（ｐＣ／Ｎ）の値を示している。念のために記載すると、ｄ３１は、圧電磁器組成物の分極方向に電圧を印加したときの分極方向に直交する方向における圧電特性を示す。ｄ３１の値が大きいほど、印加される電界の強さに対して生じる歪、又は付与される圧力に対して生じる電荷が大きい。この欄において「０」は、分極ができなかったことを示している。「Ｒ ｋＶ／ｍｍ」の欄は、絶縁抵抗値（ｋＶ／ｍｍ）を示している。
圧電定数ｄ３１は、分極後の圧電磁器組成物をＪＥＩＴＡ(一般社団法人 電子情報技術産業協会)の定める規格(ＥＭ－４５０１Ａ 圧電セラミック振動子の電気的試験方法)に準拠し測定した。より詳細には、共振***振法を用いて、インピーダンスアナライザーにて測定した。また、絶縁抵抗値は、試料に所定の電圧を印加し、印加中の漏れ電流を測定し、算出した。
試料１、９～１５及び２６は、（１）式に示された元素のうちの一部を含まない（（１）式を満たさない）ものである。これらに比較すると、（１）を満たす試料２～８、１６～２５及び２７～５６は、圧電定数ｄ３１及び絶縁抵抗値の少なくとも一方において、（１）式を満たさない試料のいずれよりも高い値を示している。また、（１）を満たさない試料のうち、試料９～１５においては、圧電定数ｄ３１の値が７０（ｐＣ／Ｎ）未満となっており、さらに、試料９～１２においては、分極ができていない。一方、（１）式を満たす試料は、いずれも圧電定数ｄ３１の値として７０（ｐＣ／Ｎ）以上を確保できている。
上記のことから、圧電磁器組成物の組成を（１）式を満たすものとすることによって、圧電特性が向上することが確認された。また、（１）式を満たす試料の各種のモル比の最小値及び最大値から、各種のモル比の範囲の一例を導き出すことができる。例えば、試料１６及び１７から０．５≦ｕ≦０．５４が導かれる。試料１８及び１９から０．０２≦ｖ≦０．０６が導かれる。試料２０及び２１から０．０２≦ｗ≦０．０６が導かれる。試料２９及び３０から０．９９≦ｘ≦１．０２が導かれる。試料２２及び多数の試料から０．０２≦ｙ≦０．１が導かれる。試料２８及び多数の試料から０．０６≦ｚ≦０．１が導かれる。試料２及び７から０．００４５≦α≦０．０２７５が導かれる。多数の試料及び試料４５から０．００１２５≦β≦０．００１８７が導かれる。試料４５及び多数の試料から０．０００６３≦γ≦０．００１２５が導かれる。試料２及び試料７から０．００１≦δ≦０．０１２５が導かれる。
最も高い圧電定数ｄ３１の値が得られているのは試料４及び５１である（ｄ３１＝１１７ｐＣ／Ｎ）。この２つの試料の絶縁抵抗値は、（１）式を満たさない試料１、９～１５及び２６のいずれの絶縁抵抗値よりも高い。さらに、試料４の絶縁抵抗値は、（１）式を満たす試料の中でも絶縁抵抗値が相対的に高い。図１～図４では、主として、この試料４を中心（基準）として、種々のモル比及び金属元素の種類を変更した試料の組成及び特性が示されている。
試料４は、圧電定数ｄ３１及び絶縁抵抗値の観点から、最も特性が高い試料の一つであるから、試料４のモル比の値に対して、所定の誤差又はずれの許容値を加減して、種々のモル比の下限値又は上限値が導かれてもよい（これまでに述べた下限値又は上限値が修正されてもよい。）。
例えば、上述した０．０２≦ｙ≦０．１では、試料４におけるｙの値が上限値となっている。しかし、試料４とｙの値のみが異なる試料２２～２５（ｙ＝０．０２～０．０８）の特性から、ｙが０．１を若干超えても、試料４及び２２～２５と同等以上の特性が得られることは明らかである。従って、ｙの上限値は、０．１２とされてよい（ｙ≦０．１２とされてよい。）。
β及びγの値は、試料４において０．００１２５であり、また、他の（１）式を満たす試料において、０．００１２５を含む比較的狭い範囲（０．００１６７≦β≦０．０１２５、０．０００６３≦γ≦０．００１２５）が示されている。一方、βに係るＢ１及びγに係るＢ２は、δに係るＦｅと同様に、Ｂサイトにおいてペロブスカイト構造に不連続性を生じさせるものである。従って、β及びγの値の範囲は、δの値を参考に設定されてよい。ここで、δは、試料４における０．００２５の半分未満の値（試料２）とされてよく、また、試料４の０．００２５に対して５倍の値（試料７）とされてよい。従って、β及びγは、δと同様に、０．００１２５の半分以上５倍以下の範囲、又はこれよりも狭い範囲に含まれるように設定されてよい。例えば、０．００１≦β≦０．００５及び０．００１≦γ≦０．００５とされてよい。
既述の（１）式を満たす試料のうち、特性が特に高いものが選択されてもよい。例えば、圧電定数ｄ３１の値が９０ｐＣ／Ｎ以上であり、かつ絶縁抵抗値が１×１０９ｋＶ／ｍｍ以上の試料が選択されて利用されてもよい。このような試料は、図１～図４では、試料３～６、１７、１９～２１、２３～２５、２７、２９～３４、３８～４３及び４６～５６である。
試料４及び２２～２５は、Ｔａに係るｙの値のみが互いに異なる試料である。これらの試料から理解されるように、ｙの値を大きくすることによって、圧電定数ｄ３１の値を大きくすることができる。より詳細には、ｙが０．０２（試料２２）から０．０４（試料２３）になると、圧電定数ｄ３１の値は、９０ｐＣ／Ｎ以上となる。従って、圧電磁器組成物は、例えば、０．０４≦ｙ≦０．１（又は０．１２）が満たされる組成とされてもよい。
試料１～８は、Ａ１に係るα及びＦｅに係るδの値が互いに異なる試料である。これらの試料から理解されるように、α及びδの値を大きくすることによって、絶縁抵抗値を大きくすることができる。これは、後述するＴａ偏析部についての解析からも理解されるようにＦｅに係るδの値が大きくなったことからと推測される。ただし、δがある程度の大きさ（試料４）を超えると、δが大きくなるほど圧電定数ｄ３１の値が低下する。従って、例えば、圧電磁器組成物は、０．００１≦δ≦０．０１（ｄ３１≧９０ｐＣ／Ｎ）又は０．００１２５≦δ≦０．０１（ｄ３１≧９０ｐＣ／Ｎ、かつ絶縁抵抗値が１×１０９ｋＶ／ｍｍ以上）が満たされる組成とされてもよい。
試料４及び１６～１９は、ｕ及びｖの値が互いに異なる試料である。このうち、試料４及び１７の圧電定数ｄ３１の値は、試料１６、１８及び１９の圧電定数ｄ３１の値に比較して大きい。ここで、これらの試料のｕ／ｖの値は、試料４：１０．４８、試料１６：１０、試料１７：１０．８、試料１８：２６．２、試料１９：約８．７である。
上記から、例えば、ｕ／ｖの範囲として、試料４及び１７のｕ／ｖの値が含まれ、かつ試料１６、１８及び１９の値が含まれない範囲が設定されてよい。このようなｕ／ｖの値の範囲としては、例えば、１０．１以上２６．０以下、１０．１以上１１．０以下、又は１０．４８以上１０．８０以下を挙げることができる。
試料４及び２２～２８は、ｙ及びｚの値が互いに異なる試料である。このうち、試料４及び２４、２５及び２７の圧電定数ｄ３１の値は、他の試料２２、２３、２６及び２８の圧電定数ｄ３１の値に比較して大きい。
上記から、ｙ及びｚの値の範囲として、前者の試料のｙ及びｚの値が含まれ、かつ後者の試料のｙ及びｚの値が含まれない範囲が設定されてよい。具体的には、試料４及び２４、２５及び２７のｚの値は、０．０１以上０．０９以下、０．０５以上０．０９以下、又は０．０６以上０．０８以下の範囲内にある。また、試料４及び２４、２５及び２７のｙ／ｚの値は、０．７以上１０以下、０．９以上１．８以下、又は１．０以上１．６７以下の範囲内にある。試料２２、２３、２６及び２８は、上記のｚの範囲及びｙ／ｚの範囲の少なくとも一方を満たさない。
試料４及び３１～５２は、Ｂ１及びＢ２として用いられている金属元素が互いに異なる試料である。このうち、試料４、３３、３４、３８～４０、４２、４３及び４６～５２の圧電定数ｄ３１の値は、他の試料３１、３２、３５～３７、４１、４４及び４５の圧電定数ｄ３１の値に比較して大きい。
上記から、Ｂ１及びＢ２として、前者の試料の金属元素が選択されてよい。具体的には、Ｂ１は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｏ及びＮｉのいずれか１種とされてよい。及び／又は、Ｂ２は、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇｅ、Ｎｂ、Ｓｂ及びＴａのいずれか１種とされてよい。
（Ｔａ偏析部）
図５は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）を用いて得られる圧電磁器組成物１０１の断面の画像（以下、ＴＥＭ画像）を模式化して示す図である。
圧電磁器組成物１０１には、Ｔａが偏在しているＴａ偏析部１０３が生じることがある。Ｔａの物質量をＮｂの物質量で割った比（以下、便宜上、「Ｔａ／Ｎｂ」と記載することがある。他の元素についても同様。）が０．５以上となる部分をＴａ偏析部１０３というものとする。このようなＴａ偏析部１０３は、例えば、ＴＥＭ画像において、他の領域よりも白い領域として視認され得る。
圧電磁器組成物１０１のうち、Ｔａ偏析部１０３以外の部分を非Ｔａ偏析部１０５というものとする。以下では、Ｔａ偏析部１０３と非Ｔａ偏析部１０５との組成及び特性の相違について説明する。
なお、Ｔａ／Ｎｂが０．５以上の領域をＴａ偏析部１０３として定義した場合においては、Ｔａ偏析部１０３の周囲に、Ｔａ偏析部１０３の定義には当て嵌まらないが、Ｔａ／Ｎｂが比較的高い領域が存在する可能性がある。このような領域は、Ｔａ偏析部１０３との比較対象としては適当でない。そこで、比較対象として、非Ｔａ偏析部１０５の一部としての基準部１０７が定義されてよい。
基準部１０７は、例えば、Ｔａ／Ｎｂが（１）式のｙ／（１－ｙ－ｚ）以下となる領域とされてよい。圧電磁器組成物１０１を作製するために原料粉末を計量するとき、Ｔａ／Ｎｂは、（１）式で示したｙ／（１－ｙ－ｚ）とされる。別の観点では、Ｔａ／Ｎｂは、圧電磁器組成物１０１全体における平均値としては、ｙ／（１－ｙ－ｚ）となる。ただし、Ｔａ偏析部１０３が形成されたことによって、Ｔａ偏析部１０３においては、Ｔａ／Ｎｂはｙ／（１－ｙ－ｚ）よりも大きくなる。また、これに伴い、非Ｔａ偏析部１０５においては、全体として（平均的に）、Ｔａ／Ｎｂがｙ／（１－ｙ－ｚ）よりも若干小さくなる。そこで、ｙ／（１－ｙ－ｚ）以下の領域を基準部１０７としてよい。
Ｔａ偏析部１０３の粒径及び面積は適宜な大きさであってよい。例えば、複数のＴａ偏析部１０３は、粒径が０．１μｍ以上のものを含む。粒径が０．５μｍ程度のＴａ偏析部１０３が観察されることもある。なお、念のために記載すると、粒径は、円相当径であり、断面画像に基づいて算出されてよい。また、圧電磁器組成物１０１の任意の横断面において、複数のＴａ偏析部１０３が占める面積割合は、例えば、１％以上である。もちろん、複数のＴａ偏析部１０３が占める面積割合は、１％よりも小さくてもよい。
（Ｔａ偏析部の組成）
図６は、図１に示した試料１～８における、Ｔａ偏析部１０３と、非Ｔａ偏析部１０５とについて、その組成及び特性を調べた結果を示す図表である。
図中、「Ｎｏ．」、「ｄ３１ ｐＣ／Ｎ」及び「Ｒ ｋＶ／ｍｍ」の欄は、当該欄に示されている具体的な値も含めて、図１のものと同様である。
「Ｆｅ／Ｔａ」の欄は、Ｆｅ及びＴａのモル比を示している。「Ｔａ－Ｒｉｃｈ」の欄は、Ｔａ偏析部１０３におけるモル比を示している。「Ｔａ－Ｐｏｏｒ」の欄は、非Ｔａ偏析部１０５（基準部１０７）におけるモル比を示している。「Ｒａｗ Ｄａｔａ」の欄は、分析の対象とした領域における各元素の相対的な物質量（全元素の物質量に占める各元素の物質量の割合）を示す生データの値のうち、Ｆｅについての値と、Ｔａについての値とを「／」で分けて示している。「Ｒａｔｉｏ」の欄は、「Ｒａｗ Ｄａｔａ」の欄の値を用いたＦｅ／Ｔａ（モル比）の値を百分率で示している。
「Ｓｂ／Ｔａ」の欄は、Ｓｂ及びＴａのモル比について、上記の「Ｆｅ／Ｔａ」の欄と同様の値を示している。
図６の数値を得るための分析は、以下のように行った。まず、ＦＩＢ（Focused Ion Beam）装置を用いて、圧電磁器組成物から数μｍ～数十μｍの大きさの試料をサンプリングする。そのサンプリングした箇所から、幅１０μｍ×高さ１０μｍの領域を厚さ０．１２μｍ～０．０５μｍ程度に加工する。この加工後の試料をＴＥＭによって観察する。ＴＥＭとしては、日本電子製のＪＥＭ－２０１０Ｆを用いた。また、加速電圧は２００ｋＶとした。そして、透過電子像とＳＴＥＭ（Scanning TEM）像とを見比べながら、粒子、粒界面及び粒内を把握した。すなわち、Ｔａ偏析部１０３と、非Ｔａ偏析部１０５とを区別した。そして、各部に対して、ＥＤＸ（Energy Dispersive X-ray spectrometry）分析を行った。ＥＤＸの装置としては、日本電子製のＪＥＤ－２３００Ｔを用いた。
なお、上記の説明から理解されるように、図６は、Ｔａ偏析部１０３と、非Ｔａ偏析部１０５とを目視で区別している。ただし、分析対象としたＴａ偏析部１０３においてＴａ／Ｎｂが０．５以上であること、分析対象とした非Ｔａ偏析部１０５（基準部１０７）においてＴａ／Ｎｂがｙ／（１－ｙ－ｚ）以下であることは、図６を得るＥＤＸ分析の際に確認されている。
（Ｆｅの影響）
図６の「Ｆｅ／Ｔａ」において、「Ｔａ－Ｒｉｃｈ」の「Ｒａｗ Ｄａｔａ」と、「Ｔａ－Ｐｏｏｒ」の「Ｒａｗ Ｄａｔａ」との比較から理解されるように、Ｔａ偏析部１０３においては、非Ｔａ偏析部１０５に比較して、Ｆｅの含有量（全元素の物質量に占めるＦｅの物質量の割合）が大きい。例えば、Ｆｅが添加されない（δ＝０）の試料１を除いて、Ｔａ偏析部１０３におけるＦｅの含有量は、非Ｔａ偏析部１０５におけるＦｅの含有量の２倍以上６倍以下となっている。
図６の「Ｆｅ／Ｔａ」において、「Ｔａ－Ｒｉｃｈ」の「Ｒａｔｉｏ」と、「Ｔａ－Ｐｏｏｒ」の「Ｒａｔｉｏ」との比較から理解されるように、Ｔａ偏析部１０３においては、非Ｔａ偏析部１０５に比較して、Ｆｅ／Ｔａ（モル比）が小さい。例えば、Ｆｅが添加されない（δ＝０）の試料１を除いて、非Ｔａ偏析部１０５におけるＦｅ／Ｔａは、Ｔａ偏析部１０３におけるＦｅ／Ｔａの１倍超３倍以下となっている。
試料１～８は、図１から理解されるように、その番号が大きいほど、圧電磁器組成物全体として、Ｆｅのモル比（δ）が大きくなっている。同様に、Ｔａ偏析部１０３及び非Ｔａ偏析部１０５のいずれにおいても、Ｆｅの含有量及びＦｅ／Ｔａは、試料の番号が大きいほど、大きくなっている。
試料１～８のうち試料２～７において、Ｆｅ／Ｔａは、１％以上１２％以下（小数点以下は四捨五入）となっている。また、そのうち、試料３～６においては、Ｆｅ／Ｔａは、１％以上９％以下（小数点以下は四捨五入）となっている。Ｆｅ／Ｔａの値がこれらの範囲である場合においては、「ｄ３１ ｐＣ／Ｎ」及び「Ｒ ｋＶ／ｍｍ」の欄から理解されるように、圧電定数ｄ３１及び絶縁抵抗値の双方について、ある程度の大きさが確保されている。
（Ｓｂの影響）
図６の「Ｓｂ／Ｔａ」において、「Ｔａ－Ｒｉｃｈ」の「Ｒａｗ Ｄａｔａ」と、「Ｔａ－Ｐｏｏｒ」の「Ｒａｗ Ｄａｔａ」との比較から理解されるように、Ｔａ偏析部１０３においては、非Ｔａ偏析部１０５に比較して、Ｓｂの含有量（全元素の物質量に占めるＳｂの物質量の割合）が小さい。例えば、非Ｔａ偏析部１０５におけるＳｂの含有量は、Ｔａ偏析部１０３におけるＳｂの含有量の１．１倍以上１．４倍以下となっている。
図６の「Ｓｂ／Ｔａ」において、「Ｔａ－Ｒｉｃｈ」の「Ｒａｔｉｏ」と、「Ｔａ－Ｐｏｏｒ」の「Ｒａｔｉｏ」との比較から理解されるように、Ｔａ偏析部１０３においては、非Ｔａ偏析部１０５に比較して、Ｓｂ／Ｔａ（モル比）が小さい。例えば、非Ｔａ偏析部１０５におけるＳｂ／Ｔａは、Ｔａ偏析部１０３におけるＳｂ／Ｔａの６倍以上１１倍以下となっている。
試料１～８は、図１から理解されるように、圧電磁器組成物全体としてのＳｂのモル比（ｚ）は互いに同一である。しかし、Ｆｅのモル比（δ）が大きくなるほど、Ｔａ偏析部１０３におけるＳｂ／Ｔａが増加する傾向にある。
試料１～８のうち試料２～７において、Ｓｂ／Ｔａは、８％以上１２％以下（小数点以下は四捨五入）となっている。また、そのうち、試料３～６においては、Ｓｂ／Ｔａは、９％以上１２％以下（小数点以下は四捨五入）となっている。Ｓｂ／Ｔａの値がこれらの範囲である場合においては、「ｄ３１ ｐＣ／Ｎ」及び「Ｒ ｋＶ／ｍｍ」の欄から理解されるように、圧電定数ｄ３１及び絶縁抵抗値の双方について、ある程度の大きさが確保されている。
原料粉末の混合物にＴａを含ませれば、Ｔａ偏析部１０３は形成され、また、Ｔａと結びつきやすい金属元素のモル比がＴａ偏析部１０３において相対的に大きくなる。換言すれば、例えば、（１）式の組成が実現されるように圧電磁器組成物を作製すれば、Ｔａ偏析部１０３が形成され、また、図６に示したモル比と同様のモル比が実現される。ただし、圧電磁器組成物の緻密化が十分でなく、かつＴａ偏析部１０３の粒径が小さい場合においては、他の粒子も目立ち、目視によってＴａ偏析部１０３を特定することは困難である。
以上のとおり、本実施形態に係る圧電磁器組成物は、組成式ＡｘＢＯ３で表され、Ａサイトの物質量の８割以上を占めるＫ及びＮａと、Ｂサイトの物質量の７割以上を占めるＮｂとを含んでいるニオブ酸カリウムナトリウム系のものである。そして、この圧電磁器組成物は、ＢサイトにＴａ及びＦｅを含んでいる。
Ｔａのモル比が互いに異なる試料４、９～１４及び２２～２５から理解されるように、圧電磁器組成物にＴａが含まれることによって、例えば、圧電定数ｄ３１の値が高くなる。すなわち、圧電特性が向上する。一方、試料２３～２５から理解されるように、圧電磁器組成物にＴａが含まれると、絶縁抵抗値が下がる場合がある。しかし、Ｔａが含まれ、かつＦｅのモル比が互いに異なる試料１～８から理解されるように、圧電磁器組成物にＦｅが含まれることによって、絶縁抵抗値の低下を補償することができる。
また、本実施形態では、圧電磁器組成物は、既述の（１）式で表されてよい。（１）式のＡ１は、Ｂｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ若しくはＳｍ又はこれらの組み合わせとされてよい。（１）式のＢ１は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｙｂ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｏ若しくはＮｉ又はこれらの組み合わせとされてよい。（１）式のＢ２は、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｅ、Ｇｅ、Ｖ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｂ若しくはＴａ又はこれらの組み合わせとされてよい。
このような組成であれば、例えば、図１～図４に示されているように、圧電磁器組成物にＴａ及びＦｅが含まれていることによって、圧電定数ｄ３１の値と、絶縁抵抗値とをある程度の大きさで確保しやすい。また、圧電磁器組成物が、ニオブ酸カリウムナトリウム系のうち、ニオブ酸カリウムナトリウムリチウム系であることによって、圧電特性が向上する。
また、本実施形態では、以下の不等式、０．５００≦ｕ≦０．５４０、０．００＜ｖ≦０．０６、０．００＜ｗ≦０．０６、０．９９≦ｘ≦１．０２、０．００＜ｙ≦０．１２、０．００＜ｚ≦０．１０、０．００００＜α≦０．０２７５、０．０００＜β≦０．００５、０．０００＜γ≦０．００５、及び０．００００＜δ≦０．０１２５、が満たされてよい。
各種のモル比が上記の範囲を満たせば、例えば、図１～図４を参照して説明したように、圧電定数ｄ３１の値と、絶縁抵抗値とをある程度の大きさで確保しやすい。
特に、Ａ１がＢｉ（ビスマス）、Ｂ１がＺｎ（亜鉛）、Ｂ２がＳｎ（スズ）の場合において、以下の式、０．５２４≦ｕ≦０．５４０、０．０５≦ｖ≦０．０６、０．０２≦ｗ≦０．０６、０．９９≦ｘ≦１．０２、０．０４≦ｙ≦０．１０、０．０６≦ｚ≦０．０８、０．００５０≦α≦０．０１２５、０．０００＜β≦０．００５、β＝γ、０．００１２５≦δ≦０．０１０００、が満たされてよい。上記式を満たす場合に、圧電定数ｄ３１が９０（より詳細には９７）ｐＣ／Ｎ以上で、絶縁抵抗値Ｒが１×１０９ｋＶ／ｍｍ以上の値が確保され、圧電特性と絶縁性との両方をともに向上させることができる。
また、Ａ１はＢｉ（ビスマス）に代えて、Ｌａ（ランタン），Ｃｅ（セリウム），Ｎｄ（ネオジム）またはＳｍ（サマリウム）であってもよく、この場合にも上記の効果が得られる。また、Ｂ２がＳｎ（スズ）の場合において、Ｂ１はＺｎ（亜鉛）に代えてＦｅ（鉄），Ｃｕ（銅）またはＭｇ（マグネシウム）であっても上記の効果が得られる。また、Ｂ１がＺｎ（亜鉛）の場合において、Ｂ２はＳｎ（スズ）に代えてＴｉ（チタン），Ｚｒ（ジルコニウム），Ｈｆ（ハフニウム）またはＧｅ（ゲルマニウム）であっても上記の効果が得られる。また、Ｂ２がＴｉ（チタン）でＢ１がＭｇ（マグネシウム），Ｆｅ（鉄）またはＣｕ（銅）の組合せの場合にも上記の効果が得られる。
さらに、Ａ１がＢｉ（ビスマス）、Ｂ１がＣｏ（コバルト），Ｎｉ（ニッケル）またはＺｎ（亜鉛）、Ｂ２がＮｂ（ニオブ），Ｓｂ（アンチモン）またはＴａ（タンタル）の場合において、βがγのほぼ２倍の場合にも上記の効果が得られる。
また、本実施形態では、圧電磁器組成物は、Ｔａが偏在しているＴａ偏析部１０３を有してよい。Ｔａ偏析部１０３における全元素の物質量に占めるＦｅの物質量の割合は、Ｔａ偏析部１０３とは異なる部分（非Ｔａ偏析部１０５）の少なくとも一部である基準部１０７における全元素の物質量に占めるＦｅの物質量の割合よりも大きくてよい。
この場合、例えば、絶縁抵抗値の低下の要因であるＴａが偏在しているＴａ偏析部１０３において、絶縁抵抗値の低下を低減するＦｅの含有量が相対的に多くなる。その結果、効率的に絶縁抵抗値の低下を低減することができる。
また、本実施形態において、Ｔａ偏析部１０３は、Ｔａの物質量をＮｂの物質量で割った比（Ｔａ／Ｎｂ）が０．５以上となる部分とされてよい。
このようなＴａ偏析部１０３が形成されることは、図６を得た際のＥＤＸによって確認されている。そして、このようなＴａ偏析部１０３が得られれば、例えば、図６等に示した組成及び特性が得やすい。また、例えば、上記のようにＴａ偏析部１０３を定義すれば、目視によってＴａ偏析部１０３を特定することが困難な状況においても、Ｔａ偏析部１０３を客観的に（恣意性を排除して）特定し、Ｔａ偏析部の組成の分析を行うことができる。
また、本実施形態では、基準部１０７は、Ｔａの物質量をＮｂの物質量で割った比がｙ／（１－ｙ－ｚ）以下となる部分とされてよい。
このようにＴａ偏析部１０３と組成が比較される部位が定義されれば、例えば、Ｔａ偏析部１０３の組成と、非Ｔａ偏析部１０５の組成との比較を客観的に（恣意性を排除して）行うことができる。
また、本実施形態では、Ｔａ偏析部１０３におけるＦｅの物質量をＴａの物質量で割った比（Ｆｅ／Ｔａ）が、基準部１０７におけるＦｅ物質量をＴａの物質量で割った比よりも小さくてよい。
この場合、例えば、Ｔａ偏析部１０３におけるＦｅの含有量を多くしつつも、非Ｔａ偏析部１０５においても、Ｆｅの含有量をある程度確保し、絶縁抵抗値の増加の効果を得ることができる。その結果、例えば、全体としてバランスよく絶縁抵抗値を増加させることができる。
また、本実施形態では、Ｔａ偏析部１０３におけるＦｅの物質量をＴａの物質量で割った比（Ｆｅ／Ｔａ）が０．０１以上０．１２以下（小数第３位は四捨五入）とされてよい。
この場合、例えば、図６における試料２～７の値から理解されるように、圧電定数ｄ３１及び絶縁抵抗値の双方について、ある程度の大きさを確保しやすい。例えば、圧電定数ｄ３１の値として８０（ｐＣ／Ｎ）以上が確保され、絶縁抵抗値の値として３×１０８ｋＶ／ｍｍ以上の値が確保されることが期待される。
また、本実施形態では、Ｔａ偏析部１０３におけるＦｅの物質量をＴａの物質量で割った比（Ｆｅ／Ｔａ）が０．０１以上０．０９以下（小数第３位は四捨五入）とされてよい。
この場合、例えば、図６における試料３～６の値から理解されるように、圧電定数ｄ３１及び絶縁抵抗値の双方について、ある程度の大きさを確保しやすい。例えば、圧電定数ｄ３１の値として９０（より詳細には９９）ｐＣ／Ｎ以上が確保され、絶縁抵抗値の値として１×１０９（より詳細には３×１０９）ｋＶ／ｍｍ以上の値が確保されることが期待される。
このとき、非Ｔａ偏析部１０５におけるＦｅの物質量をＴａの物質量で割った比（Ｆｅ／Ｔａ）が０．０４以上０．０９以下（小数第３位は四捨五入）とされてもよい。
また、本実施形態では、ＢサイトにＳｂを含んでよい。Ｔａ偏析部１０３におけるＳｂの物質量をＴａの物質量で割った比（Ｓｂ／Ｔａ）が、基準部１０７におけるＳｂの物質量をＴａの物質量で割った比よりも小さくてよい。
圧電磁器組成物全体におけるＳｂのモル比（ｚ）が互いに異なる試料４、２６～２８から理解されるように、Ｓｂは、圧電定数ｄ３１の値及び絶縁抵抗値の確保との双方に寄与し得る。しかし、Ｓｂのモル比が高すぎると、その効果は低減される。その理由としては、Ｔａ及びＳｂの合計の物質量がＢサイトの物質量に占める割合が大きくなり過ぎ、Ｎｂが不連続になる部分が多くなり過ぎることが考えられる。従って、Ｔａ偏析部１０３においてＳｂ／Ｔａを相対的に小さくすることによって、圧電定数ｄ３１の値及び絶縁抵抗値の双方をある程度の大きさで確保することが容易化される。
また、本実施形態では、Ｔａ偏析部１０３におけるＳｂの物質量をＴａの物質量で割った比（Ｓｂ／Ｔａ）が０．０８以上０．１２以下（小数第３位は四捨五入）とされてよい。
この場合、例えば、図６における試料２～７の値から理解されるように、圧電定数ｄ３１及び絶縁抵抗値の双方について、ある程度の大きさを確保しやすい。例えば、圧電定数ｄ３１の値として８０（ｐＣ／Ｎ）以上が確保され、絶縁抵抗値の値として３×１０８ｋＶ／ｍｍ以上の値が確保されることが期待される。
また、本実施形態では、Ｔａ偏析部１０３におけるＳｂの物質量をＴａの物質量で割った比（Ｓｂ／Ｔａ）が０．０９以上０．１２以下（小数第３位は四捨五入）とされてよい。
この場合、例えば、図６における試料３～６の値から理解されるように、圧電定数ｄ３１及び絶縁抵抗値の双方について、ある程度の大きさを確保しやすい。例えば、圧電定数ｄ３１の値として９０（より詳細には９９）ｐＣ／Ｎ以上が確保され、絶縁抵抗値の値として１×１０９（より詳細には３×１０９）ｋＶ／ｍｍ以上の値が確保されることが期待される。
このとき、非Ｔａ偏析部１０５におけるＳｂの物質量をＴａの物質量で割った比（Ｓｂ／Ｔａ）が０．７４以上０．８３以下（小数第３位は四捨五入）とされてもよい。
また、本実施形態では、圧電磁器組成物は、Ｔａ偏析部１０３が１％以上の面積を占める横断面を有していてよい。及び／又は圧電磁器組成物は、粒径０．１μｍ以上のＴａ偏析部１０３を含んでよい。
このような圧電磁器組成物においては、Ｔａ偏析部１０３が圧電磁器組成物の特性に及ぼす影響が比較的大きい。従って、例えば、上述したＦｅ及び／又はＳｂの含有量及び／又はモル比の範囲が満たされることによって絶縁抵抗値を大きくする効果が有効に作用する。
（応用例）
図７は、圧電磁器組成物の応用例を示す断面図である。この断面図は、インクジェット式のヘッド１１の一部を示している。図７の紙面下方（－Ｄ３側）は、記録媒体（例えば紙）が配置される側である。
ヘッド１１は、例えば、概略板状の部材であり、図７に示す構成をＤ３軸に直交する平面に沿って複数有している。ヘッド１１の厚さ（Ｄ３方向）は、例えば、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下である。ヘッド１１の記録媒体に対向する吐出面２ａには液滴を吐出する複数の吐出孔３（図７では１つのみ示す。）が開口している。複数の吐出孔３は、吐出面２ａに沿って２次元的に配置されている。
ヘッド１１は、圧電素子の機械的歪により液体に圧力を付与して液滴を吐出するピエゾ式のヘッドである。ヘッド１１は、それぞれ吐出孔３を含む複数の吐出素子３７を有しており、図７では、一の吐出素子３７が示されている。複数の吐出素子３７は、吐出面２ａに沿って２次元的に配置されている。
また、別の観点では、ヘッド１１は、液体（インク）が流れる流路が形成されている板状の流路部材１３と、流路部材１３内の液体に圧力を付与するためのアクチュエータ基板１５（圧電アクチュエータの一例）とを有している。複数の吐出素子３７は、流路部材１３及びアクチュエータ基板１５により構成されている。吐出面２ａは、流路部材１３によって構成されている。
流路部材１３は、共通流路１９と、共通流路１９にそれぞれ接続されている複数の個別流路１７（図７では１つを図示）とを有している。各個別流路１７は、それぞれ既述の吐出孔３を有しており、また、共通流路１９から吐出孔３へ順に、接続流路２５、加圧室２３及び部分流路２１を有している。加圧室２３は、流路部材１３の吐出面２ａとは反対側の面に開口している。部分流路２１は、加圧室２３から吐出面２ａ側へ延びている。吐出孔３は、部分流路２１の底面２１ａに開口している。
複数の個別流路１７及び共通流路１９には液体が満たされている。複数の加圧室２３の容積が変化して液体に圧力が付与されることにより、複数の加圧室２３から複数の部分流路２１へ液体が送出され、複数の吐出孔３から複数の液滴が吐出される。また、複数の加圧室２３へは複数の接続流路２５を介して共通流路１９から液体が補充される。
流路部材１３は、例えば、複数のプレート２７Ａ～２７Ｊ（以下、Ａ～Ｊを省略することがある。）が積層されることにより構成されている。プレート２７には、複数の個別流路１７及び共通流路１９を構成する複数の穴（主として貫通孔。凹部にすることも可）が形成されている。複数のプレート２７の厚み及び積層数は、複数の個別流路１７及び共通流路１９の形状等に応じて適宜に設定されてよい。複数のプレート２７は、適宜な材料により形成されてよい。例えば、複数のプレート２７は、金属又は樹脂によって形成されている。プレート２７の厚さは、例えば、１０μｍ以上３００μｍ以下である。
アクチュエータ基板１５は、複数の加圧室２３に亘る広さを有する概略板状である。アクチュエータ基板１５は、いわゆるユニモルフ型の圧電アクチュエータによって構成されている。なお、アクチュエータ基板１５は、バイモルフ型等の他の形式の圧電アクチュエータによって構成されていてもよい。アクチュエータ基板１５は、例えば、流路部材１３側から順に、振動板２９、共通電極３１、圧電体層３３及び個別電極３５を有している。
振動板２９、共通電極３１及び圧電体層３３は、平面視において複数の加圧室２３に亘って広がっている。すなわち、これらは、複数の加圧室２３に共通に設けられている。個別電極３５は、加圧室２３毎に設けられている。個別電極３５は、加圧室２３に重なる本体部３５ａと、本体部３５ａから延び出ている引出電極３５ｂとを有している。引出電極３５ｂは、不図示の信号線との接続に寄与する。
圧電体層３３は、例えば、本実施形態に係る圧電磁器組成物によって構成されている。圧電体層３３の個別電極３５と共通電極３１とに挟まれている部分は、厚さ方向に分極されている。従って、例えば、個別電極３５及び共通電極３１によって圧電体層３３の分極方向に電界（電圧）を印加すると、圧電体層３３は当該層に沿う方向に収縮する。この収縮は、振動板２９によって規制される。その結果、アクチュエータ基板１５は加圧室２３側へ凸となるように撓み変形する。ひいては、加圧室２３の容積が縮小され、加圧室２３の液体に圧力が付与される。個別電極３５及び共通電極３１によって上記とは逆向きに電界（電圧）を印加すると、アクチュエータ基板１５は加圧室２３とは反対側へ撓み変形する。
アクチュエータ基板１５を構成する各層の厚さ及び材料等は適宜に設定されてよい。一例を挙げると、振動板２９及び圧電体層３３の厚さは、それぞれ１０μｍ以上４０μｍ以下とされてよい。共通電極３１の厚さは１μｍ以上３μｍ以下とされてよい。個別電極３５の厚さは、０．５μｍ以上２μｍ以下とされてよい。振動板２９の材料は、圧電性を有する、又は圧電性を有さないセラミックス材料とされてよい。共通電極３１の材料は、Ａｇ－Ｐｄ系などの金属材料とされてよい。個別電極３５の材料は、Ａｕ系などの金属材料とされてよい。
本開示に係る技術は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
例えば、圧電磁器組成物は、（１）式で表されるものに限定されない。試料１４及び１５に示されているように、（１）式が満たされていないニオブ酸カリウムナトリウム系の圧電磁器組成物においても、Ｔａの添加によって圧電定数ｄ３１の値が大きくなっている。また、実施形態の説明で示したように、Ｆｅの添加による絶縁抵抗値の上昇は、Ｔａの間にＦｅが介在することによるものと推測される。従って、（１）式以外の組成においても、Ｔａ及びＦｅをニオブ酸カリウムナトリウムに含ませることによって、圧電定数ｄ３１の値及び絶縁抵抗値の双方をバランスさせる効果は多少なりとも奏されると推測される。
圧電磁器組成物は、アクチュエータ以外に、センサ、振動子又はフィルタ等に用いられてよい。アクチュエータは、インクジェットヘッドに用いられるものに限定されず、種々の機器に用いられるものとされてよい。
１０１…圧電磁器組成物、１０３…Ｔａ偏析部、１０５…非Ｔａ偏析部、１０７…基準部、１５…アクチュエータ基板（圧電アクチュエータ）。

Claims (12)

  1. 組成式ＡｘＢＯ３で表され、Ａサイトの物質量の８割以上を占めるＫ及びＮａと、Ｂサイトの物質量の７割以上を占めるＮｂとを含んでいるニオブ酸カリウムナトリウム系の圧電磁器組成物であって、
    ＢサイトにＴａ及びＦｅを含んでいて、
    組成式{（Ｋ １－ｕ－ｖ Ｎａ ｕ Ｌｉ ｖ ） １－ｗ－α Ａｇ ｗ Ａ１ α } ｘ {（Ｎｂ １－ｙ－ｚ Ｔａ ｙ Ｓｂ ｚ ） １－β－γ－δ Ｂ１ β Ｂ２ γ Ｆｅ δ }Ｏ ３ で表され、
    Ａ１が、Ｂｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ若しくはＳｍ又はこれらの組み合わせであり、
    Ｂ１が、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｙｂ、Ｃｕ、Ｃｏ若しくはＮｉ又はこれらの組み合わせであり、
    Ｂ２が、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｅ、Ｇｅ、Ｖ若しくはＷ又はこれらの組み合わせであり、
    以下の不等式、
    ０．５００≦ｕ≦０．５４０、
    ０．００＜ｖ≦０．０６、
    ０．００＜ｗ≦０．０６、
    ０．９９≦ｘ≦１．０２、
    ０．００＜ｙ≦０．１２、
    ０．００＜ｚ≦０．１０、
    ０．００００＜α≦０．０２７５、
    ０．０００＜β≦０．００５、
    ０．０００＜γ≦０．００５、及び
    ０．００００＜δ≦０．０１２５、が満たされる
    圧電磁器組成物。
  2. Ａ１がＢｉ、Ｂ１がＺｎ、Ｂ２がＳｎであって、以下の式、
    ０．５２４≦ｕ≦０．５４０、
    ０．０５≦ｖ≦０．０６、
    ０．０２≦ｗ≦０．０６、
    ０．９９≦ｘ≦１．０２、
    ０．０４≦ｙ≦０．１０、
    ０．０６≦ｚ≦０．０８、
    ０．００５０≦α≦０．０１２５、
    ０．０００＜β≦０．００５、
    β＝γ、
    ０．００１２５≦δ≦０．０１０００、が満たされる
    請求項１に記載の圧電磁器組成物。
  3. 組成式Ａ ｘ ＢＯ ３ で表され、Ａサイトの物質量の８割以上を占めるＫ及びＮａと、Ｂサイトの物質量の７割以上を占めるＮｂとを含んでいるニオブ酸カリウムナトリウム系の圧電磁器組成物であって、
    ＢサイトにＴａ及びＦｅを含んでいて、
    Ｔａが偏在しているＴａ偏析部を有しており、前記Ｔａ偏析部は、Ｔａの物質量をＮｂの物質量で割った比が０．５以上となる部分であり、
    前記Ｔａ偏析部における全元素の物質量に占めるＦｅの物質量の割合が、前記Ｔａ偏析部とは異なる部分の少なくとも一部である基準部における全元素の物質量に占めるＦｅの物質量の割合よりも大きい
    圧電磁器組成物。
  4. 前記圧電磁器組成物は、組成式{（Ｋ １－ｕ－ｖ Ｎａ ｕ Ｌｉ ｖ ） １－ｗ－α Ａｇ ｗ Ａ１ α } ｘ {（Ｎｂ １－ｙ－ｚ Ｔａ ｙ Ｓｂ ｚ ） １－β－γ－δ Ｂ１ β Ｂ２ γ Ｆｅ δ }Ｏ ３ で表され、
    Ａ１が、Ｂｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ若しくはＳｍ又はこれらの組み合わせであり、
    Ｂ１が、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｙｂ、Ｃｕ、Ｃｏ若しくはＮｉ又はこれらの組み合わせであり、
    Ｂ２が、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｅ、Ｇｅ、Ｖ若しくはＷ又はこれらの組み合わせであり、
    前記基準部は、Ｔａの物質量をＮｂの物質量で割った比がｙ／（１－ｙ－ｚ）以下となる部分である
    請求項３に記載の圧電磁器組成物。
  5. 前記Ｔａ偏析部におけるＦｅの物質量をＴａの物質量で割った比が、前記基準部におけるＦｅ物質量をＴａの物質量で割った比よりも小さい
    請求項３又は４に記載の圧電磁器組成物。
  6. 前記Ｔａ偏析部におけるＦｅの物質量をＴａの物質量で割った比が０．０１以上０．１２以下である
    請求項３～５のいずれか１項に記載の圧電磁器組成物。
  7. 前記Ｔａ偏析部におけるＦｅの物質量をＴａの物質量で割った比が０．０１以上０．０９以下である
    請求項６に記載の圧電磁器組成物。
  8. ＢサイトにＳｂを含み、
    前記Ｔａ偏析部におけるＳｂの物質量をＴａの物質量で割った比が、前記基準部におけるＳｂの物質量をＴａの物質量で割った比よりも小さい
    請求項３～７のいずれか１項に記載の圧電磁器組成物。
  9. ＢサイトにＳｂを含み、
    前記Ｔａ偏析部におけるＳｂの物質量をＴａの物質量で割った比が０．０８以上０．１２以下である
    請求項３～７のいずれか１項に記載の圧電磁器組成物。
  10. 前記Ｔａ偏析部におけるＳｂの物質量をＴａの物質量で割った比が０．０９以上０．１２以下である
    請求項９に圧電磁器組成物。
  11. 前記Ｔａ偏析部が１％以上の面積を占める横断面を有している
    請求項３～１０のいずれか１項に記載の圧電磁器組成物。
  12. 粒径が０．１μｍ以上の前記Ｔａ偏析部を含んでいる
    請求項３～１１のいずれか１項に記載の圧電磁器組成物。
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