(57)【要約】      （修正有）【課題】電界が付与されることで変形する活性部を持った圧電層を有する圧電アクチュエータの製造方法を提供する。【解決手段】圧電層４１、４２となる２枚の圧電材料のグリーンシートの表面に電極４３、４４を形成してから（電極形成工程）、２枚のグリーンシートを積層させる。そして、この積層体を、下側（厚さ方向において活性部となる側と反対側）に凸となるように一定の曲率で湾曲した治具Ｊ１上に配置した状態で加熱して、圧電材料を焼成する（焼成工程）。これにより、下側に凸となるように一定の曲率で湾曲した積層体が形成される（板状体形成工程）。次に、湾曲した積層体を、熱硬化性接着剤を塗布したキャビティプレート２１の上面に配置するとともに、ヒータＨにより加熱しながらキャビティプレート２１と積層体を押圧することにより、湾曲した積層体を平らな状態に変形させ、この状態で積層体をキャビティプレート２１に接合する（接合工程）。【選択図】図５
2010262958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、電界が付与されることで変形する活性部を持つ圧電層を少なくとも含む板状体とを備えた圧電アクチュエータの製造方法であって、
前記板状体を形成する板状体形成工程と、
前記板状体と前記基材とを積層して接合する接合工程と、を備えており、
前記接合工程において、前記板状体と前記基材との積層方向と垂直な方向に前記活性部を引っ張った状態で、前記板状体と前記基材を接合することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項２】
前記活性部が、前記板状体の中立面に対して、厚み方向に関する一方側に偏って配置されたものであって、
前記板状体形成工程において、前記活性部及び前記活性部と対向する部分が、厚み方向に関する前記一方側と反対の他方側に凸となるように湾曲した前記板状体を形成し、
前記接合工程において、湾曲した前記板状体を湾曲した状態よりも平らになるように変形させながら前記基材に接合することを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項３】
前記板状体形成工程において、前記活性部における曲率が一定となるように湾曲した前記板状体を形成し、
前記接合工程において、湾曲した前記板状体に湾曲した状態よりも平らになるように変形させるためのモーメントを加えて、前記板状体を当該モーメントが加えられた状態に保持してから、前記板状体と前記基材を互いに当接させて押圧することによって、前記板状体と前記基材を接合することを特徴とすることを特徴とする請求項２に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項４】
前記圧電層が前記活性部を複数備えたものであって、
前記板状体形成工程において、これら複数の活性部における曲率が互いに同じとなるように湾曲した前記板状体を形成することを特徴とする請求項２又は３に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項５】
前記板状体が、前記活性部に設けられた、前記圧電層よりも線膨張係数の大きい材料からなり、前記活性部に電界を付与するために、電圧が印加される電極をさらに備えたものであって、
前記板状体形成工程が、
前記圧電層となる圧電材料の、前記活性部となる領域に対応する領域に前記電極を形成する電極形成工程と、
前記電極が形成された前記圧電材料を焼成して前記圧電層を形成する焼成工程とを含んでいることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項６】
前記基材が、前記圧電層よりも線膨張係数の大きい材料からなり、
前記接合工程において、前記板状体と前記基材とを加熱しながら前記板状体と前記基材を互いに当接させて押圧することにより、前記板状体と前記基材とを接合することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界が付与されることで変形する活性部を持った圧電層を有する圧電アクチュエータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載のインクジェットプリンタは、その製造の際に、表面に電極を形成した圧電層となる複数の圧電シートを互いに積層させ、積層させた圧電シートを焼成することによって圧電アクチュエータを製造し、製造した圧電アクチュエータを、金属材料からなるキャビティプレートの上に接着固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、一般にセラミックスなどの圧電層を形成する圧電材料は、その線膨張係数が小さく、電極や振動板、キャビティプレートなどは、圧電層よりも線膨張係数が大きい。そのため、電極が形成された圧電シートを焼成すると、焼成後、圧電アクチュエータが冷却されたときに、電極と圧電層との線膨張係数の違いから、圧電層に圧縮力が作用する。また、圧電アクチュエータとキャビティプレートとを加熱して熱硬化性接着剤などで接着する場合にも、接着後、圧電アクチュエータが冷却されたときに、圧電層とキャビティプレートとの線膨張係数の違いにより、圧電層に圧縮力が作用する。そして、圧電層の活性部にこのような圧縮力が生じると、活性部の変形を阻害することとなり、活性部における見かけ上の圧電特性が低下してしまう。
【０００５】
本発明の目的は、活性部の見かけ上の圧電特性の低下を抑制することが可能な圧電アクチュエータの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明に係る圧電アクチュエータの製造方法は、基材と、電界が付与されることで変形する活性部を持つ圧電層を少なくとも含む板状体とを備えた圧電アクチュエータの製造方法であって、前記板状体を形成する板状体形成工程と、前記板状体と前記基材とを積層して接合する接合工程と、を備えており、前記接合工程において、前記板状体と前記基材との積層方向と垂直な方向に前記活性部を引っ張った状態で、前記板状体と前記基材を接合することを特徴とするものである。
【０００７】
圧電アクチュエータの製造時には、圧電層に圧縮力が作用することが一般に知られている。圧電層の活性部に圧縮力が作用すると、活性部の変形が阻害されることとなり、活性部の見かけ上の圧電特性が低下する。本発明では、接合工程において、活性部を板状体と基材の積層方向に垂直な方向に引っ張った状態で、板状体を基材に接合するため、活性部が引っ張られる力（以下、引っ張り力とする）により、圧電アクチュエータの製造時に活性部に生じる圧縮力が緩和される。これにより、上記圧縮力が作用することによる活性部の見かけ上の圧電特性の低下を抑制することができる。
【０００８】
第２の発明に係る圧電アクチュエータの製造方法は、第１の発明に係る圧電アクチュエータの製造方法であって、前記活性部が、前記板状体の中立面に対して、厚み方向に関する一方側に偏って配置されたものであって、前記板状体形成工程において、前記活性部及び前記活性部と対向する部分が、厚み方向に関する前記一方側と反対の他方側に凸となるように湾曲した前記板状体を形成し、前記接合工程において、湾曲した前記板状体を湾曲した状態よりも平らになるように変形させながら前記基材に接合することを特徴とするものである。
【０００９】
これによると、活性部が板状体の中立面に対して、厚み方向の一方側に偏って配置されている場合、活性部及び活性部と対向する部分が厚み方向の他方側に湾曲した板状体を形成し、湾曲した板状体を湾曲した状態よりも平らになるように変形させながら基材に接合することにより、容易に、活性部を板状体と基材の積層方向に垂直な方向に引っ張った状態で、圧電層を基材に接合することができる。
【００１０】
第３の発明に係る圧電アクチュエータの製造方法は、第２の発明に係る圧電アクチュエータの製造方法であって、前記板状体形成工程において、前記活性部における曲率が一定となるように湾曲した前記板状体を形成し、前記接合工程において、湾曲した前記板状体に湾曲した状態よりも平らになるように変形させるためのモーメントを加えて、前記板状体を当該モーメントが加えられた状態に保持してから、前記板状体と前記基材を互いに当接させて押圧することによって、前記板状体と前記基材を接合することを特徴とするものである。
【００１１】
これによると、板状体と基材とを互いに当接させて押圧する前に、活性部における曲率が一定となるように湾曲した板状体に、湾曲した状態よりも平らな状態に変形させるためのモーメントを加えているため、活性部内に均一に引っ張り力が生じ、活性部内の圧縮力が均一に緩和される。
【００１２】
また、湾曲した状態よりも平らになるように変形させるためのモーメントが加えられた状態に保持された板状体を基材に当接させて押圧しているため、板状体は上記モーメントが加えられていない状態よりも平らな状態で基材に押圧されることなり、接合の際に圧電層にひびや割れなどが発生しにくい。
【００１３】
第４の発明に係る圧電アクチュエータの製造方法は、第２又は第３の発明に係る圧電アクチュエータの製造方法であって、前記圧電層が前記活性部を複数備えたものであって、前記板状体形成工程において、これら複数の活性部における曲率が互いに同じとなるように湾曲した前記板状体を形成することを特徴とするものである。
【００１４】
これによると、湾曲した板状体の複数の活性部における曲率が互いに同じであるため、板状体を基材に接合したときに、複数の活性部に互いに同じ大きさの引っ張り力が生じる。したがって、複数の活性部における圧縮力が均一に緩和され、その結果、複数の活性部における見かけ上の圧電特性が同じになる。
【００１５】
第５の発明に係る圧電アクチュエータの製造方法は、第１〜第４のいずれかの発明に係る圧電アクチュエータの製造方法であって、前記板状体が、前記活性部に設けられた、前記圧電層よりも線膨張係数の大きい材料からなり、前記活性部に電界を付与するために、電圧が印加される電極をさらに備えたものであって、前記板状体形成工程が、前記圧電層となる圧電材料の、前記活性部となる領域に対応する領域に前記電極を形成する電極形成工程と、前記電極が形成された前記圧電材料を焼成して前記圧電層を形成する焼成工程とを含んでいることを特徴とするものである。
【００１６】
活性部に圧電層よりも線膨張係数の大きい材料からなる電極が形成されており、活性部となる領域に電極を形成した後に圧電材料を焼成する場合、電極が形成された圧電材料を焼成して圧電層を形成した後、圧電層及び電極が冷却されると、両者の線膨張係数の違いにより、活性部に板状体と基材との積層方向と垂直な方向に圧縮力が作用する。しかしながら、本発明では、このような場合でも、活性部を板状体と基材との積層方向と垂直な方向に引っ張った状態で、圧電層を基材に接合することにより、上記圧縮力を緩和することができる。
【００１７】
第６の発明に係る圧電アクチュエータの製造方法は、第１〜第５のいずれかの発明に係る圧電アクチュエータの製造方法であって、前記基材が、前記圧電層よりも線膨張係数の大きい材料からなり、前記接合工程において、前記板状体と前記基材とを加熱しながら前記板状体と前記基材を互いに当接させて押圧することにより、前記板状体と前記基材とを接合することを特徴とするものである。
【００１８】
基材が圧電層よりも線膨張係数の大きい材料からなる場合、接合工程において両者を加熱することによって接合した後、板状体及び基材が冷却されたときに、両者の線膨張係数の違いにより、活性部に板状体と基材との積層方向と垂直な方向に圧縮力が作用するしかしながら、このような場合でも、活性部を板状体と基材との積層方向と垂直な方向に引っ張った状態で、圧電層を基材に接合することにより、上記圧縮力を緩和することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、接合工程において、活性部を板状体と基材との積層方向に垂直な方向に引っ張った状態で、板状体を基材に接合するため、活性部が引っ張られる力により、圧電アクチュエータの製造に活性部に作用する圧縮力が緩和される。これにより、上記圧縮力が作用することによる活性部の見かけ上の圧電特性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明における実施の形態に係るプリンタの概略構成図である。
【図２】図１のインクジェットヘッドの平面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】圧電アクチュエータの製造工程を示す工程図である。
【図６】変形例１の図５相当の図である。
【図７】変形例２の図５相当の図である。
【図８】変形例３の図５相当の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００２２】
図１は本実施の形態に係るプリンタの概略構成図である。図１に示すように、プリンタ１は、キャリッジ２、インクジェットヘッド３、搬送ローラ４などを備えている。キャリッジ２は、走査方向（図１の左右方向）に往復移動する。インクジェットヘッド３は、キャリッジ２の下面に設けられており、その下面に形成された複数のノズル１５（図２参照）からインクを吐出する。搬送ローラ４は、紙送り方向（図１の手前方向）に記録用紙Ｐを搬送する。
【００２３】
そして、プリンタ１においては、キャリッジ２とともに走査方向に往復移動するインクジェットヘッド３から、搬送ローラ４により紙送り方向に記録用紙Ｐにインクを吐出することにより、記録用紙Ｐに印刷を行う。また、印刷が行われた記録用紙Ｐは搬送ローラ４により紙送り方向に排出される。
【００２４】
次に、インクジェットヘッド３について説明する。図２は図１のインクジェットヘッド３の平面図である。図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図４は図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。図２〜図４に示すように、インクジェットヘッド３は、後述する圧力室１０やノズル１５などのインク流路が形成された流路ユニット３１と、圧力室１０内のインクに圧力を付与するための圧電アクチュエータ３２とを備えている。
【００２５】
流路ユニット３１は、キャビティプレート２１、ベースプレート２２、マニホールドプレート２３及びノズルプレート２４が互いに積層されることにより形成されている。これら４枚のプレート２１〜２４のうち、ノズルプレート２４を除く３枚のプレート２１〜２３は、例えば、ＳＵＳ４３０などの金属材料からなり、ノズルプレート２４は、ポリイミドなどの合成樹脂材料により構成されている。あるいは、ノズルプレート２４も、他の３枚のプレート２１〜２３と同様の金属材料により構成されていてもよい。
【００２６】
キャビティプレート２１には複数の圧力室１０が形成されている。圧力室１０は走査方向を長手方向とする略楕円の平面形状を有しており、紙送り方向に複数の圧力室１０が配列されることにより１つの圧力室列を形成しているとともに、このような圧力室列が走査方向に２列に並んでいる。ベースプレート２２には、複数の圧力室１０の長手方向に関する両端部と対向する部分に、それぞれ、略円形の平面形状を有する複数の貫通孔１２、１３が形成されている。
【００２７】
マニホールドプレート２３にはマニホールド流路１１が形成されている。マニホールド流路１１は、２つの圧力室列に対応して紙送り方向に２列に延びており、これら２列に延びた部分が、それぞれ、図２の右側の圧力室列を構成する圧力室１０の略右半分、及び、左側の圧力室列を構成する圧力室１０の略左半分と対向している。また、マニホールド流路１１のこれら２列に延びた部分は、図２における下端部において互いに接合されており、マニホールド流路１１のこの部分に、後述する圧電層４１に形成されたインク供給口９からインクが供給される。
【００２８】
また、マニホールドプレート２３には、複数の貫通孔１３と対向する部分に、略円形の平面形状を有する複数の貫通孔１４が形成されている。ノズルプレート２４には、複数の貫通孔１４と対向する部分に複数のノズル１５が形成されている。
【００２９】
そして、流路ユニット３１においては、マニホールド流路１１が貫通孔１２を介して圧力室１０と連通しており、圧力室１０が貫通孔１３、１４を介してノズル１５に連通している。このように、流路ユニット３１には、マニホールド流路１１の出口から圧力室１０を経てノズル１５に至る複数の個別インク流路が形成されている。
【００３０】
圧電アクチュエータ３２は、上述したように流路ユニット３１の一部ともなっているキャビティプレート２１と、圧電層４１、４２、共通電極４３及び複数の個別電極４４とにより形成されている。圧電層４１はチタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料からなり、複数の圧力室１０を覆うようにキャビティプレート２１の上面に接合されている。なお、圧電層４１は、後述する活性部４２ａの変形に伴って変形する振動板として機能する。また、圧電層４１の厚みは３０μｍ程度となっている。
【００３１】
圧電層４２は、圧電層４１と同様の圧電材料からなり、圧電層４１の上面に、複数の圧力室１０にまたがって連続的に配置されている。また、圧電層４２の厚みは、圧電層４１と同様、３０μｍ程度となっている。共通電極４３は、例えば、Ａｇ−Ｐｄなどの金属材料からなり、圧電層４１と圧電層４２との間にその全域にわたって延びている。また、共通電極４３は、図示しないドライバＩＣにより常にグランド電位に保持されている。
【００３２】
複数の個別電極４４は、共通電極４３と同様の金属材料からなり、圧力室１０よりも一回り小さい略楕円の平面形状を有している。そして、複数の個別電極４４は、圧電層４２の上面における圧力室１０の略中央部と対向する部分にそれぞれ形成されている。また、各個別電極４４の長手方向に関するノズル１５と反対側の端部は、圧力室１０と対向しない部分まで延びており、その先端部が接続端子４４ａとなっている。接続端子４４ａは、図示しないフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）を介して図示しないドライバＩＣに接続されており、これにより、ドライバＩＣから複数の個別電極４４に、個別に駆動電位（例えば、２０Ｖ程度）を付与することが可能となっている。
【００３３】
また、上述した圧電層４２の共通電極４３と個別電極４４とに挟まれた活性部４２ａは、圧電層４２の厚み方向に分極されている。なお、本実施の形態では、圧電アクチュエータ３２のうち、キャビティプレート２１を除いた、圧電層４１、４２、共通電極４３及び個別電極４４からなる積層体が本発明に係る板状体に相当する。また、活性部４２ａは、この積層体の中立面Ａ１に対して、上側（厚み方向の一方側）に偏って配置されている。ここで、中立面Ａ１は、上記積層体における、曲げモーメントを作用させたときに歪みが生じない面である。
【００３４】
ここで、圧電アクチュエータ３２の駆動方法について説明する。圧電アクチュエータ３２においては、複数の個別電極４４は予めグランド電位に保持されている。そして、ドライバＩＣによりいずれかの個別電極４４に駆動電位が付与されると、当該個別電極４４とグランド電位に保持された共通電極４３との間に電位差が発生し、この電位差により対応する活性部４２ａに分極方向と平行な方向の電界が発生する。この電界により、この活性部４２ａが分極方向と直交する水平方向に収縮し、これに伴って圧電層４１、４２の圧力室１０と対向する部分が全体として圧力室１０側に凸となるように変形し、圧力室１０の容積が減少する。これにより、圧力室１０内のインクの圧力が増加し（圧力が付与され）、圧力室１０に連通するノズル１５からインクが吐出される。
【００３５】
次に、圧電アクチュエータ３２（インクジェットヘッド３）の製造方法について説明する。図５は圧電アクチュエータ３２の製造工程を示す工程図である。
【００３６】
圧電アクチュエータ３２を製造する際には、まず、図５（ａ）に示すように、圧電層４１、４２となる２枚の圧電材料のグリーンシートの表面（活性部４２ａとなる領域）に、それぞれ共通電極４３及び個別電極４４を形成する（電極形成工程）とともに、電極４３、４４が形成された２枚のグリーンシート互いに積層させる。
【００３７】
次に、図５（ｂ）に示すように、活性部４２ａが配置される領域が下側に凸となるように一定の曲率で湾曲した治具Ｊ１上に、形成した積層体を配置することにより、この積層体を下側に凸となるように湾曲した状態にし、この状態で、圧電材料のグリーンシートを焼成して、圧電層４１、４２を形成する（焼成工程）。なお、上記治具Ｊ１の上面は、図５（ｂ）の左右方向に沿ってのみ湾曲した曲面であってもよいし、図５（ｂ）の左右方向に加えて、紙面垂直方向に沿っても同様に湾曲した曲面、すなわち、治具Ｊ１の上面が球面であってもよい。
【００３８】
このとき、電極４３、４４の線膨張係数（１０．６〜１９．３［１０−６／℃］程度）が、圧電層４１、４２の線膨張係数（２．６［１０−６／℃］程度）よりも大きいため、圧電層４１、４２の焼成後、上記積層体が冷却されると、電極４３、４４と圧電層４１、４２との線膨張係数の違いにより、活性部４２ａに、その面方向に圧縮力Ｓ１１が生じる。
【００３９】
そして、以上の工程（板状体形成工程）により、複数の活性部４２ａにまたがった部分を含む圧電層４１、４２全体が、下側（厚み方向の他方側）に凸となるように一定の曲率で湾曲した積層体が形成される。
【００４０】
次に、図５（ｃ）に示すように、上記積層体を、熱硬化性接着剤を塗布したキャビティプレート２１上に配置し（積層体とキャビティプレート２１とを互いに当接させ）、ヒータＨにより積層体を２００℃程度に加熱しながらキャビティプレート２１に向かって押圧か、または、キャビティプレート２１をヒータＨに向かって押圧することにより、図５（ｄ）に示すように、湾曲した積層体を平らな状態に変形させるとともに、この状態で積層体をキャビティプレート２１（基材）に接合する（接合工程）。
【００４１】
このとき、キャビティプレート２１の線膨張係数（１０．４［１０−６／℃］程度）が、圧電層４１、４２の線膨張係数（２．６［１０−６／℃］程度）よりも大きいため、積層体をキャビティプレート２１に接合した後、積層体及びキャビティプレート２１が冷却されると、圧電層４２（活性部４２ａ）には、圧電層４１、４２とキャビティプレート２１との線膨張係数の違いによりその面方向に圧縮力が作用する（図５（ｄ）では、この圧縮力と上記圧縮力Ｓ１１とをあわせたものを圧縮力Ｓ１２として図示している）。
【００４２】
ここで、活性部４２ａに圧縮力Ｓ１２が生じていると、圧電アクチュエータ３２を駆動したときの活性部４２ａの変形が圧縮力Ｓ１２により阻害されるため、活性部４２ａの見かけ上の圧電特性が低下し、電界を付与したときの活性部４２ａの変形量が少なくなる。その結果、圧力室１０内のインクに付与する圧力が小さくなり、ノズル１５からのインクの吐出量が少なくなってしまう。
【００４３】
しかしながら、本実施の形態では、下側に凸となるように湾曲した積層体を平らな状態に変形させた状態でキャビティプレート２１に接合しているため、その中立面Ａ１に対して上側に偏って配置された圧電層４２（活性部４２ａ）は、積層体とキャビティプレート２１との積層方向と直交する方向に引っ張られた状態となる（活性部４２ａに引っ張り力Ｆ１１が生じる）。すなわち、上記接合工程においては、活性部４２ａを積層体とキャビティプレート２１との積層方向と直交する方向に引っ張った状態で、キャビティプレート２１に接合している。
【００４４】
したがって、引っ張り力Ｆ１１により圧縮力Ｓ１２が緩和され、これにより、上述のような、活性部４２ａにおける見かけ上の圧電特性の低下が抑制される。
【００４５】
また、活性部４２ａが積層体の中立面Ａ１に対して上側に偏って配置されているとともに下側に凸となるように湾曲した積層体を形成し、この積層体を平らな状態に変形させた状態でキャビティプレート２１に接合することにより、容易に、活性部４２ａに引っ張り力Ｆ１１を生じさせることができる。
【００４６】
さらに、複数の活性部４２ａにまたがった部分を含む全体が一定の曲率で湾曲した接合前の積層体においては、複数の活性部４２ａにおける曲率が互いに同じとなり、積層体をキャビティプレート２１に接合したときに、複数の活性部４２ａに互いに同じ大きさの引っ張り力Ｆ１１が生じる。これにより、圧電アクチュエータ３２を駆動したときの複数のノズル１５からのインクの吐出特性が均一になる。
【００４７】
ここで、例えば、圧電層４１、４２の積層体を２００℃で加熱しながらキャビティプレート２１に接合した場合、活性部４２ａには、その面方向に０．３Ｇｐａ程度の圧縮応力が生じる。曲率半径が２４ｍｍ程度となるように湾曲させた積層体をキャビティプレート２１に接合すれば、活性部４２ａに生じる引っ張り力Ｆ１１による引っ張り応力が圧縮応力とほぼ同じ大きさとなり、圧縮応力が完全に緩和される。
【００４８】
なお、この曲率半径の値は、圧縮応力が、圧電層４１、４２とキャビティプレート２１との線膨張係数の違いによってのみ生じているとして算出したものである。つまり、積層体に使用する各材料の線膨張係数や、加熱条件等に合わせて、積層体の曲率半径は適宜変更することができる。
【００４９】
そして、積層体をキャビティプレート２１に接合した後、共通電極４３をグランド電位にするとともに個別電極４４に駆動電位よりも高い電位（例えば、７０Ｖ程度）を付与することにより、活性部４２ａを分極する。なお、活性部４２ａの分極は、積層体をキャビティプレート２１に接合する前に行ってもよい。
【００５０】
次に、本実施の形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。ただし、本実施の形態と同様の構成を有するものについては同じ符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００５１】
一変形例（変形例１）では、図６（ｄ）に示すように、圧電層４１の下面に共通電極４３が形成されているとともに、圧電層４１と圧電層４２との間に個別電極４４が形成されている。また、共通電極４３が形成された圧電層４１の下面には、共通電極４３が圧力室１０内のインクと接触してしまうのを防止するための絶縁層５１が形成されている。
【００５２】
この場合には、圧電層４１の共通電極４３と個別電極４４とに挟まれた活性部４１ａが圧電層４１の厚み方向に分極されており、圧電層４２が振動板として機能する。そして、活性部４１ａは、圧電層４１、４２、共通電極４３、個別電極４４及び絶縁層５１からなる積層体（板状体）の中立面Ａ１に対して、下側（厚み方向の一方側）に偏って配置されている。なお、この圧電アクチュエータは、個別電極４４に駆動電位を付与したときに、上述の実施の形態とは逆に、圧電層４１、４２の圧力室１０と対向する部分が全体として圧力室１０と反対側に凸となるように変形する。
【００５３】
このような圧電アクチュエータを製造する際には、まず、図６（ａ）に示すように、圧電層４１、４２となる２枚の圧電材料のグリーンシートの表面に、それぞれ共通電極４３及び個別電極４４を形成する（電極形成工程）とともに、電極４３、４４が形成された２枚のグリーンシート互いに積層させる。そして、形成した積層体を、図６（ｂ）に示すように、その上面が上側に凸となるように一定の曲率で湾曲した治具Ｊ２上に配置することにより、積層体を上側（厚み方向の他方側）に凸となるように湾曲した状態にしてから、圧電材料のグリーンシートを焼成して圧電層４１、４２を形成する（焼成工程）。このとき、電極４３、４４と圧電層４１、４２との線膨張係数の違いにより、活性部４１ａには、面方向の圧縮力Ｓ２１が生じる。そして、以上の工程により、圧電層４１、４２全体が上側に凸となるように一定の曲率で湾曲した、圧電層４１、４２、共通電極４３及び個別電極４４の積層体が形成される。
【００５４】
次に、図６（ｃ）に示すように共通電極４３が形成された圧電層４１の下面に絶縁層５１を形成し、続いて、上記積層体を、熱硬化性接着剤を塗布したキャビティプレート２１上に配置し、ヒータＨにより積層体を加熱しながらキャビティプレート２１に向かって押圧するか、または、キャビティプレート２１をヒータＨに向かって押圧することによって、図６（ｄ）に示すように、湾曲した積層体を平らな状態に変形させるとともに、この状態で積層体をキャビティプレート２１に接合する（接合工程）。
【００５５】
このときも、上述の実施の形態と同様、キャビティプレート２１と圧電層４１、４２との線膨張係数の違いにより、活性部４１ａに圧縮力が作用する（図６（ｄ）では、この圧縮力と上記圧縮力Ｓ２１とをあわせたものを圧縮力Ｓ２２として図示している）。
【００５６】
しかしながら、上側に凸となるように湾曲した積層体を平らな状態に変形させた状態でキャビティプレート２１に接合しているため、この場合にも、積層体において中立面Ａ２に対して下側に偏って配置された圧電層４１（活性部４１ａ）が、その面方向に引っ張られた状態となる（活性部４１ａに引っ張り力Ｆ２１が生じる）。
【００５７】
したがって、引っ張り力Ｆ２１により圧縮力Ｓ２２が緩和され、これにより、圧縮力Ｓ２２による活性部４１ａの見かけ上の圧電特性の低下が抑制される。
【００５８】
また、上述の実施の形態では、同じ圧電材料からなる圧電層４１、４２が互いに積層され、活性部のない圧電層４１が振動板として機能していたがこれには限られない。
【００５９】
別の一変形例（変形例２）では、図７（ｄ）に示すように、圧電層４１の代わりにプレート２１〜２３と同様の金属材料からなる振動板６１が設けられている。また、導電性を有する振動板６１が共通電極を兼ねており、常にグランド電位に保持されている。
【００６０】
このような圧電アクチュエータを製造するためには、まず、図７（ａ）に示すように、エアロゾルデポジション法（ＡＤ法）により、振動板６１の上面に圧電層４２を形成し、続いて、圧電層４２の上面に個別電極４４を形成する。次に、図７（ｂ）に示すように、振動板６１と圧電層４２との積層体を、上述の実施の形態と同様の治具Ｊ１と、下面が下側に凸となるように治具Ｊ１の上面と同じ一定の曲率で湾曲した治具Ｊ３とで挟むことにより、この積層体を下側に凸となるように湾曲した状態にしてから、積層体を８００℃程度で加熱して、圧電層４２を結晶化させるアニール処理を行う。
【００６１】
あるいは、ＡＤ法の代わりにゾルゲル法により振動板６１の上面に圧電層４２を形成し、振動板６１と圧電層４２との積層体を、６００〜７００℃程度で加熱して、ゲル中の溶媒を除去してもよい。なお、変形例２では、ＡＤ法あるいはゾルゲル法により振動板６１の表面に圧電層４２及び個別電極４４を形成し、その後、振動板６１と圧電層４２との積層体を加熱する工程が、本発明に係る板状体形成工程に相当する。
【００６２】
そして、以上の工程により、下側に凸となるように湾曲した、振動板６１と圧電層４２との積層体が形成される。このとき、振動板６１の線膨張係数（１０．４［１０−６／℃］程度）及び個別電極４４の線膨張係数（１０．６〜１９．３［１０−６／℃］程度）が、圧電層４２の線膨張係数（２．６[１０-６/℃]程度）よりも大きいため、加熱後、振動板６１及び圧電層４２が冷却されると、これらの線膨張係数の違いから、圧電層４２（活性部４２ａ）には積層体と基材の積層方向に垂直な方向に圧縮力Ｓ３１が生じる。
【００６３】
次に、図７（ｃ）、（ｄ）に示すように、上述の実施の形態と同様にして、振動板６１、圧電層４２及び個別電極４４の積層体とキャビティプレート２１を加熱して接合する。図７（ｄ）では、この接合後、積層体とキャビティプレート２１が冷却されるときに活性部４２ａに作用する圧縮力と上記圧縮力Ｓ３１を合わせたものを圧縮力Ｓ３２として図示している。この接合時にも、上述の実施の形態と同様、活性部４２ａが積層体と基材の積層方向に垂直な方向に引っ張られ（引っ張り力Ｆ３１が生じ）、引っ張り力Ｆ３１によって圧縮力Ｓ３２が緩和されて、活性部４２ａにおける見かけ上の圧電特性の低下が抑制される。
【００６４】
なお、変形例２では、平らな振動板６１の上面に圧電層４２及び個別電極４４を形成した後、形成された積層体を湾曲させたが、湾曲させた振動板６１の上面に圧電層４２及び個別電極４４を形成してもよい。
【００６５】
また、変形例２では、圧電層４２の上面に個別電極４４を形成した後にアニール処理あるいはゲル中の溶媒を除去するための加熱を行ったが、上記加熱を行った後に個別電極４４を形成してもよい。
【００６６】
また、上述の実施の形態では、複数の活性部４２ａにまたがって一定の曲率で湾曲した積層体を形成し、この積層体をキャビティプレート２１に接合していたがこれには限られない。
【００６７】
別の一変形例（変形例３）では、上述の実施の形態と同様、図８（ａ）に示すように、圧電層４１、４２となる２枚の圧電材料のグリーンシートに共通電極４３及び個別電極４４を形成してから（電極形成工程）、これら２枚のグリーンシートを積層した後、図８（ｂ）に示すように、この積層体を、各活性部４２ａとなる部分が配置される部分において、各活性部４２ａに対応する領域がそれぞれ下側に凸となるように互いに同じ一定の曲率で湾曲した治具Ｊ４上に配置することにより、積層体を、各活性部４２ａ及び各活性部４２ａと対向する部分が、個別に下側に凸となるように互いに同じ一定の曲率で湾曲した状態にする。そして、この状態で圧電材料のグリーンシートを焼成して圧電層４１、４２を形成する（焼成工程）。
【００６８】
以上の工程により、複数の活性部４２ａ及び複数の活性部４２ａと対向する部分がそれぞれ下側に凸となるように互いに同じ一定の曲率で湾曲した積層体が形成され、この後、上述の実施の形態と同様、図８（ｃ）、（ｄ）に示すように、この積層体を、平らな状態に変形させた状態で、積層体とキャビティプレート２１を加熱して接合する。
【００６９】
この場合にも、上述の実施の形態と同様、圧電層４２と電極４３、４４との線膨張係数の違いから、焼成工程の後、積層体が冷却されたときに活性部４２ａに面方向の圧縮力Ｓ４１が生じるとともに、圧電層４１、圧電層４２とキャビティプレート２１との線膨張係数の違いから、積層体とキャビティプレート２１を接合した後、積層体及びキャビティプレート２１が冷却されたときに、活性部４２ａに積層体と基材の積層方向に垂直な方向に圧縮力が作用する（図８（ｄ）ではこの圧縮力と圧縮力Ｓ４１とをあわせたものを圧縮力Ｓ４２として図示している）。
【００７０】
この場合にも、上述の実施の形態と同様、活性部４２ａが積層体と基材の積層方向に垂直な方向に引っ張られているため、引っ張り力Ｆ４１により圧縮力Ｓ４２が緩和され、これにより、圧縮力Ｓ４２による活性部４２ａの見かけ上の圧電特性の低下が抑制される。
【００７１】
さらに、この場合には、湾曲した接合前の積層体において、複数の活性部４２ａにおける曲率が互いに同じであるため、積層体をキャビティプレート２１に接合したときに、複数の活性部４２ａに生じる引っ張り力Ｆ４１の大きさが互いに同じになり、圧電アクチュエータ３２を駆動したときの各活性部４２の変形量は同じになるため、複数のノズル１５からのインクの吐出特性が均一になる。
【００７２】
また、上述の実施の形態では、圧電層４１、４２、共通電極４３及び個別電極４４の積層体を、流路ユニット３１を構成するキャビティプレート２１に接合していたが、これには限られず、湾曲した積層体を、平らな状態に変形させた状態でキャビティプレート２１とは別の基材に接合してから、互いに接合された積層体及び基材を、キャビティプレート２１に接合してもよい。
【００７３】
また、以上の説明では、複数の活性部が互いに同じ曲率で湾曲した積層体を形成していたが、複数の活性部が互いに異なる曲率が湾曲していてもよい。なお、この場合には、各活性部４２ａに生じる引っ張り力が互いに異なり、一方、圧電アクチュエータの製造時に各活性部４２ａに作用する圧縮力は同じであるため、複数の活性部４２ａにおける見かけ上の圧電特性が互いに異なることとなるが、例えば、複数の個別電極４４に付与する駆動電位の大きさを個別に変えるなどすれば、圧電アクチュエータを駆動したときの複数のノズル１５からのインクの吐出特性を均一にすることは可能である。
【００７４】
また、以上の説明では、各活性部がそれぞれ一定の曲率で湾曲した積層体を形成していたが、各活性部の曲率が部分毎に異なっていてもよい。
【００７５】
また、以上の説明では、湾曲した積層体をキャビティプレート２１上に当接させ、ヒータＨにより積層体をキャビティプレート２１に向かって押圧するか、または、キャビティプレート２１をヒータＨに向かって押圧することにより、積層体を平らな状態に変形させつつキャビティプレート２１に接合していたが、これには限られず、活性部が一定の曲率で湾曲した積層体に、積層体を平らな状態に変形させるためのモーメントを予め加えることにより、積層体を予め平らな状態に保持してから、積層体をキャビティプレート２１当接させるとともに、ヒータＨにより積層体をキャビティプレート２１に向かって押圧するか、または、キャビティプレート２１をヒータＨに向かって押圧することで、積層体をキャビティプレート２１に接合してもよい。
【００７６】
この場合には、積層体をキャビティプレート２１に向かって押圧するか、または、キャビティプレート２１をヒータＨに向かって押圧する前に、活性部が一定の曲率で湾曲した積層体に、平らな状態に変形させるためのモーメントを加えているため、活性部４２ａ内にさらに均一に引っ張り力が生じることとなり、その結果、活性部４２ａに作用する圧縮力が均一に緩和される。
【００７７】
さらに、この場合には、平らな状態に変形させた状態に保持した積層体とキャビティプレート２１を接合しているため、押圧する際に圧電層４１、４２にひびや割れなどが生じにくい。
【００７８】
また、以上の説明では、ヒータＨを積層体に当接させて、積層体とキャビティプレート２１を接合していたが、ヒータＨがキャビティプレート２１に当接する側に配置されていてもよく、さらに、積層体とキャビティプレート２１の両方に当接するヒータＨがそれぞれ配置されていてもよい。
【００７９】
また、以上の説明では、湾曲した積層体を湾曲のない平らな状態に変形させて、キャビティプレート２１に接合していたが、積層体を元の状態よりも平らな状態に変形させた状態でキャビティプレート２１に接合するのであれば、積層体が多少湾曲した状態でキャビティプレート２１に接合してもよい。
【００８０】
また、以上の説明では、活性部が積層体の中立面に対して厚み方向の一方側に偏って配置されているとともに、活性部及び活性部と対向する部分が厚み方向の他方側に湾曲した積層体を形成し、この湾曲した積層体を平らな状態に変形させた状態で基材に接合することにより、活性部に面方向の引っ張り力を生じさせていたが、例えば、積層体を、積層体と基材との積層方向に垂直な方向に活性部を引っ張った状態で、積層体と基材を加熱して接合するなど、他の方法により活性部に面方向の引っ張り力を生じさせてもよい。
【００８１】
また、この場合には、活性部が積層体の中立面に対して厚み方向の一方側に偏って配置されていることには限られず、活性部が積層体の中立面をはさんでその厚さ方向に対称に配置されていてもよい。さらには、積層体が圧電層のみで形成されており、その圧電層における厚さ方向のすべての領域に活性部が形成されていてもよい。
【００８２】
また、以上の説明では、積層体と基材を加熱して接合していたが、これには限られない。例えば、圧電材料を電極と一体に焼成して圧電層を形成する場合や、ＡＤ法やゾルゲル法により振動板上に圧電層を形成した後、圧電層を加熱する工程を有している場合など、積層体と基材を接合する前に、活性部に圧縮力が作用している場合に、積層体と基材の積層方向に垂直な方向に活性部を引っ張った状態で、積層体と基材を常温で硬化する接着剤を介して接合してもよい。そして、この場合には、積層体と基材との接合前に活性部に作用している圧縮力が、積層体と基材が接合されたときに活性部に生じる引っ張り力により緩和される。
【００８３】
また、以上では、ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドに用いられる圧電アクチュエータの製造に本発明を適用したており、キャビティプレートを基材としていたが、これには限られず、インクジェットヘッド以外の装置に用いられる圧電アクチュエータの製造に本発明を適用することも可能である。この場合に、基材として、キャビティプレートのように活性部に対応する領域に孔を有するものであってもよく、キャビティプレートとは異なり、活性部に対応する領域に孔を有しない平板などであってもよい。
【００８４】
さらに、以上では、圧電層が活性部を複数有していたが、これには限られず、圧電層が活性部を１つのみ有する圧電アクチュエータの製造に本発明を適用することも可能である。
【符号の説明】
【００８５】
２１  キャビティプレート
３２  圧電アクチュエータ
４１  圧電層
４１ａ  活性部
４２  圧電層
４２ａ  活性部
４３  共通電極
４４  個別電極
６１  振動板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010262958.tif 000008
【図７】
2010262958.tif 000009
【図８】
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