(57)【要約】【課題】圧縮応力下において層間剥離が生じるのを抑制することができる積層圧電体、その製造方法、圧電アクチュエータおよびこれを備えた印刷ヘッドを提供することである。【解決手段】圧電セラミックスからなる圧電セラミック層を複数積層した積層体の表面および／または内部に、銀パラジウム合金からなる電極層を備え、前記銀パラジウム合金が銀を８０体積％以上含み、銀パラジウム合金の平均結晶粒子径が０．３〜５．０μｍであり、前記電極層中のポアが１０％以下の積層圧電体である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電セラミックスからなる圧電セラミック層を複数積層した積層体の表面および／または内部に、銀パラジウム合金からなる電極層を設けた積層圧電体であって、
前記銀パラジウム合金が銀を８０体積％以上含み、銀パラジウム合金の平均結晶粒子径が０．３〜５．０μｍであり、前記電極層中のポアの割合が１０％以下であることを特徴とする積層圧電体。
【請求項２】
前記圧電セラミック層の厚みが２５μｍ以下である請求項１記載の積層圧電体。
【請求項３】
前記電極層が前記圧電セラミック層と略同一組成の共材を含有し、該共材の平均結晶粒子径が０．３〜１．０μｍである請求項１または２記載の積層圧電体。
【請求項４】
前記電極層が、前記銀パラジウム合金を４０〜９０体積％、前記共材を１０〜６０体積％の割合で含有する請求項３記載の積層圧電体。
【請求項５】
前記積層体の内部に少なくとも１層の電極層を備え、該電極層を介して対向する２層の圧電セラミック層が電極層中の共材により連結されている請求項３または４記載の積層圧電体。
【請求項６】
前記圧電セラミック層が鉛を含有する請求項１〜５のいずれかに記載の積層圧電体。
【請求項７】
圧電セラミックスを主成分とするグリーンシートを複数作製し、少なくとも一部のグリーンシートの表面に、平均粒子径が０．１〜３．０μｍで銀を８０体積％以上含む銀パラジウム合金粉末を含有する導体ペーストを塗布した後、複数の前記グリーンシートを積層して積層成形体を作製し、該積層成形体を１０〜５０ＭＰａの圧力で加圧した後、焼成することを特徴とする積層圧電体の製造方法。
【請求項８】
前記積層成形体の焼成温度が１０００℃以下である請求項７記載の積層圧電体の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれかに記載の積層圧電体を備えた圧電アクチュエータ。
【請求項１０】
請求項９に記載の圧電アクチュエータが、インク吐出孔を有する複数のインク流路が配列された流路部材上に取り付けられたことを特徴とする印刷ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層圧電体、その製造方法、圧電アクチュエータおよび印刷ヘッドに関し、より詳しくは、例えば加速度センサ、ノッキングセンサ、ＡＥセンサ等の圧電センサ、燃料噴射用インジェクタ、インクジェットプリンタ用印刷ヘッド、圧電共振子、発振器、超音波モータ、超音波振動子、フィルタ等に好適な積層圧電体およびその製造方法、広がり振動、伸び振動、厚みたて振動を利用した圧電アクチュエータ、並びに文字や画像の印刷に用いるインクジェット式プリンタに搭載される印刷ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧電磁器（圧電セラミックス）を利用した製品としては、例えば圧電アクチュエータ、フィルタ、圧電共振子（発振子を含む）、超音波振動子、超音波モーター、圧電センサ等がある。これらの中で、圧電アクチュエータは、電気信号に対する応答速度がμ秒オーダーと非常に高速であるため、半導体製造装置のＸＹステージの位置決め用圧電アクチュエータやインクジェットプリンタの印刷ヘッドに用いられる圧電アクチュエータ等に応用されている。特に、最近のカラープリンタの高速化、低価格化により、インクジェットプリンタ等のインク吐出用アクチュエータの性能に対する要求が高まっている。
【０００３】
この要求に対して、例えば特許文献１には、圧電性セラミックスを主成分とするグリーンシート表面に電極ペーストを塗布・印刷して内部電極を形成し、このグリーンシートを複数枚積層した後、脱バインダー処理してグリーンシートや内部電極に含まれるバインダーを除去し、その後焼結して焼成体を得、さらにこの焼成体に絶縁体、外部電極およびリード線を形成して作製される圧電アクチュエータが開示されている。このような圧電アクチュエータは、同時焼成により圧電セラミック層と内部電極の多層積層体を容易にかつ安価に作製できるという特徴を有しており、インクジェットプリンタ用の印刷ヘッド、ＸＹステージ位置決め装置などに好適に使用されている。
【０００４】
ところが、上記のような従来の圧電アクチュエータは、圧電セラミック層と内部電極の密着強度が必ずしも十分ではなく、圧電アクチュエータが高速駆動する際に層間剥離（デラミネーション）が発生するという問題があった。
【０００５】
そこで、特許文献２および特許文献３には、内部電極材料である導電ペースト中に圧電セラミックス層と略同一のセラミックス粉末（共材）を添加することにより、内部電極を介して対向する２層の圧電セラミックス層を連結し、積層体の層間密着強度を高めることが提案されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献２および特許文献３に記載されているような従来の圧電アクチュエータでは、電極層中にポア（空洞）が残存するために圧電セラミック層と電極層間の密着強度が弱いために、圧電セラミック層と内部電極の熱膨張係数差に起因して生じる残留応力（圧縮応力、引張応力）により、層間剥離が生じるという問題が依然として残っている。また、特許文献３に記載の積層体においては、アクチュエータのような駆動電圧の印加によって変形して変位を発生させる使用条件下では、十分な層間強度を得ることができないという問題がある。
【０００７】
また、圧電アクチュエータなどの積層圧電体では、特に各圧電セラミック層の厚みが２５μｍ以下の薄層の場合、圧電セラミック層の厚みが薄いことに起因して、焼成による変形が顕著となって寸法精度が低下し、残留応力も大きくなる。この残留応力は、積層圧電体のｄ定数に大きな影響を与えるので、一基板内で予測できないｄ定数の変動が発生し、特に同一基板に複数の圧電素子を有する圧電積層体では、アクチュエータとしての変位制御が困難であった。
【特許文献１】特開平１１−１２１８２０号公報
【特許文献２】特開２００２−２６０９５０号公報
【特許文献３】特開平１０−１７２８５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、層間剥離が生じるのを抑制することができる積層圧電体、その製造方法、圧電アクチュエータおよびこれを備えた印刷ヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の積層圧電体、その製造方法、圧電アクチュエータおよび印刷ヘッドは、以下の構成からなる。
(1)  圧電セラミックスからなる圧電セラミック層を複数積層した積層体の表面および／または内部に、銀パラジウム合金からなる電極層を設けた積層圧電体であって、前記銀パラジウム合金が銀を８０体積％以上含み、銀パラジウム合金の平均結晶粒子径が０．３〜５．０μｍであり、前記電極層中のポアが１０％以下であることを特徴とする積層圧電体。
(2)  前記圧電セラミック層の厚みが２５μｍ以下である(1)に記載の積層圧電体。
(3)  前記電極層が前記圧電セラミック層と略同一組成の共材を含有し、該共材の平均結晶粒子径が０．３〜１．０μｍである(1)または(2)に記載の積層圧電体。
(4)  前記電極層が、前記銀パラジウム合金を４０〜９０体積％、前記共材を１０〜６０体積％の割合で含有する(3)に記載の積層圧電体。
(5)  前記積層体の内部に少なくとも１層の電極層を備え、該電極層を介して対向する２層の圧電セラミック層が電極層中の共材により連結されている(3)または(4)に記載の積層圧電体。
(6)  前記圧電セラミック層が鉛を含有する(1)〜(5)のいずれかに記載の積層圧電体。
(7)  圧電セラミックスを主成分とするグリーンシートを複数作製し、少なくとも一部のグリーンシートの表面に、平均粒子径が０．１〜３．０μｍで銀を８０体積％以上含む銀パラジウム合金粉末を含有する導体ペーストを塗布した後、複数の前記グリーンシートを積層して積層成形体を作製し、該積層成形体を１０〜５０ＭＰａの圧力で加圧した後、焼成することを特徴とする積層圧電体の製造方法。
(8)  前記積層成形体の焼成温度が１０００℃以下である(7)に記載の積層圧電体の製造方法。
(9)  前記(1)〜(6)のいずれかに記載の積層圧電体を備えた圧電アクチュエータ。
(10)  前記(9)に記載の圧電アクチュエータが、インク吐出孔を有する複数のインク流路が配列された流路部材上に取り付けられたことを特徴とする印刷ヘッド。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の積層圧電体は、銀を所定量含み平均結晶粒子径が所定範囲にある銀パラジウム合金を電極層として備え、しかも電極層中のポアの割合が低く抑えられているので、圧電セラミック層と電極層との密着力が高く、これらの層間剥離が生じるのを防止することができる。これにより、圧電特性が安定し、変位制御が容易な圧電アクチュエータおよび印刷ヘッドを得ることができる。
【００１１】
本発明の積層圧電体の製造方法では、焼成前の積層成形体を上記した高圧条件で加圧している。これにより、電極層と圧電セラミックス層との間の焼成前の密着性（生密着性）を向上させて焼成後の密着性を高めるとともに、電極層中にポアが発生するのを抑制している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態にかかる積層圧電体について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態にかかる積層圧電体を示す断面図である。図１に示すように、この積層圧電体は、圧電セラミックスからなる圧電セラミック層１ａ，１ｂを積層した積層体の内部に内部電極層２が設けられ、さらに積層体の表面に複数の表面電極３が設けられている。この積層圧電体は、表面電極３にリード線を接続し外部と電気接続を施すことによって、圧電アクチュエータとして好適に使用することができる。
【００１３】
本発明では、セラミック層１ａ，１ｂと同時焼成する内部電極層２は、銀パラジウム合金からなり、銀を８０体積％以上、好ましくは８５体積％、より好ましくは９０体積％以上、さらに好ましくは９３体積％以上であるのがよい。また、銀パラジウム合金における銀の上限値は、９９．９体積％、好ましくは９７体積％、より好ましくは９５体積％であるのがよい。
【００１４】
このような組成を有する内部電極層２は、圧電セラミックスとの濡れ性が高く、密着強度を改善できる。また、圧電セラミック層１ａ，１ｂと内部電極層２との間の残留応力を低減することができる。焼成後の積層圧電体の内部に発生する残留応力の大きさは、１００ＭＰａ以下に制御するのが好ましい。特に、銀の割合を９０体積％以上にすることにより電極の収縮により生じる残留応力を低減するより高い効果が期待できる。したがって、本発明は、特に、焼成時の変形や残留応力の影響を受けやすい薄層の積層圧電体に有効である。
【００１５】
また、内部電極層２の凝集を抑制するために、内部電極層２における銀パラジウム合金の平均結晶粒子径は０．３〜５．０μｍ、好ましくは０．５〜３．０μｍ、より好ましくは１．０〜２．０μｍであるのがよい。銀パラジウム合金の平均結晶粒子径は、電極表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した写真（倍率３０００倍）からコード法により求める。
【００１６】
表面電極３は、セラミック層１ａ，１ｂおよび内部電極層２と同時焼成することもできるが、セラミック層１ａ，１ｂと内部電極層２を同時焼成した後、得られた焼結体の表面に別途形成することもできる。したがって、表面電極３をセラミック層１ａ，１ｂおよび内部電極層２と同時焼成する場合には、表面電極３の材料として上記した割合で銀を含む銀パラジウム合金を使用するのが好ましい。一方、表面電極３をセラミック層１ａ，１ｂおよび内部電極層２とは別に焼成する場合には、表面電極３の材料として、上記銀パラジウム合金の他、金、白金、銅、アルミニウム、これらの合金などを使用することができる。
【００１７】
また、セラミック層１ａ，１ｂと電極層の密着強度をさらに高め、残留応力を低減して圧電特性ｄ３１をより安定化させるためには、電極層の少なくとも一部、特に内部電極層２が、圧電セラミック層１ａ，１ｂと略同一組成の圧電性セラミックス（共材）を含有しているのが好ましい。この共材は、銀パラジウム合金の総量を１００体積％とした時に１０〜６０体積％、特に１８〜５０体積％、更には２０〜３０体積％の割合で含まれるのが、圧電セラミック層１ａ，１ｂと内部電極２間の密着強度を高めながら残留応力を低減させる点で好ましい。
【００１８】
さらに、共材の平均結晶粒子径は、残留応力の均質化のために０．３〜１．０μｍであるのが好ましく、さらに欠陥抑制のために０．４〜０．６μｍであるのがより好ましい。このように結晶粒子径を制御すると、残留応力が発生した場合でも、複数の変位素子に発生する残留応力の大きさが均一化され、ばらつきが小さくなって、圧電特性ｄ３１への影響が少なくなる。共材の平均結晶粒子径は、レーザー回折散乱法により求める。
【００１９】
また、内部電極層２を介して対向する２層の圧電セラミック層１ａおよび圧電セラミック層１ｂが内部電極層２中の共材により連結されているのが好ましい。図１中の符号４は、セラミック層１ａ，１ｂを連結する共材を示している。このように圧電セラミック層１ａ，１ｂを連結することにより、変位時の層間剥離の抑制効果がより高められる。
【００２０】
また、圧縮応力下での層間剥離の発生を抑制し、圧電特性のばらつきを抑制するために、図４に示す内部電極層２中のポア５の割合は、１０％以下、好ましくは６％以下、より好ましくは３％以下であるのがよい。ポア５の割合は、鏡面研磨した積層圧電体の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などを用いて拡大観察し、電極の断面積に対してポアの面積が占める割合を求めることにより得られる。
【００２１】
内部電極層２に厚みは、導電性を有しかつ変位を妨げない程度である必要があり、一般に、０．５〜５μｍ程度、好ましくは１〜４μｍであるのがよい。また、表面電極３の厚みは、導電性を有しかつ変位を妨げない程度である必要があり、一般に、０．１〜２μｍ程度、好ましくは０．１〜０．５μｍであるのがよい。
【００２２】
本発明において、圧電性セラミックスは、圧電性を示すセラミックスを意味し、Ｂｉ層状化合物やタングステンブロンズ構造物質、Ｎｂ酸アルカリ化合物のペロブスカイト構造化合物、Ｐｂを含有するジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）やチタン酸鉛等を含有するペロブスカイト構造化合物を例示できるが、これら中でもＰｂを含むジルコン酸チタン酸鉛やチタン酸鉛が、電極との濡れ性を高め、電極との密着強度を高める点で好適である。
【００２３】
即ち、Ａサイト構成元素としてＰｂを含有し、且つ、Ｂサイト構成元素としてＺｒ及び／又はＴｉを含有する結晶であり、特に、チタン酸ジルコン酸鉛系化合物であることが、より高いｄ定数を有する安定な圧電焼結体を得るために好ましい。
【００２４】
また、圧電セラミック層１ａ，１ｂが、副成分としてＳｒ、Ｂａ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｎｂ、Ｚｎ、Ｙｂ及びＴｅのうち少なくとも１種を含むのが好ましい。これにより、より安定した圧電焼結体を得ることができる。例えば、副成分としては、Ｐｂ（Ｚｎ1/3Ｓｂ2/3）Ｏ3及びＰｂ（Ｎｉ1/2Ｔｅ1/2）Ｏ3とを固溶してなるものを例示できる。
【００２５】
特に、Ａサイト構成元素として、さらにアルカリ土類元素を含有することが望ましい。アルカリ土類元素としては特にＢａ、Ｓｒが高い変位を得られる点で好ましく、Ｂａを０．０２〜０．０８モル、Ｓｒを０．０２〜０．１２モル含むことが特に正方晶組成が主体の組成の場合に大きな変位を得るのに有利である。
【００２６】
例えば、Ｐｂ1-x-yＳｒxＢａy（Ｚｎ1/3Ｓｂ2/3）a（Ｎｉ1/2Ｔｅ1/2）bＺｒ1-a-b-cＴｉcＯ3＋αｗｔ％Ｐｂ1/2ＮｂＯ3（０≦x≦０．１４、０≦ｙ≦０．１４、０．０５≦ａ≦０．１、０．００２≦ｂ≦０．０１、０．４４≦ｃ≦０．５０、α＝０．１〜１．０）で表されものである。
【００２７】
圧電セラミック層１ａ，１ｂの厚みは、好ましくは１〜５０μｍであるのがよい。特に、内部電極層２と表面電極３の間に位置するセラミック層１ｂの厚みｔは、好ましくは２５μｍ以下であるのがよい。また、積層圧電体の全体厚みＴは、特に限定されるものではないが、大きな変位を得ることができ、低電圧で高効率の駆動を実現できる点で、好ましくは１００μｍ以下、好ましくは８０μｍ以下、より好ましくは６５μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以下であるのがよい。一方、厚みＴの下限値は、十分な機械的強度を有し、取扱いおよび作動中の破壊を防止するため、３μｍ、好ましくは５μｍ、より好ましくは１０μｍ、さらに好ましくは２０μｍであるのがよい。
【００２８】
上記のような圧電セラミック層および電極層を組み合わせることにより、変形を抑制し、圧電特性ｄ３１の面内バラツキを抑制し、変位制御の容易な積層圧電体を得ることができる。従来の圧電アクチュエータでは、周波数２０ＫＨｚの交流信号を印加して駆動させると３時間程度で変位が停止するという問題が生じることがあったが、例えば図１に示す本発明の積層圧電体からなるアクチュエータに同様の交流信号を印加して駆動させると変位特性が安定するので、上記問題を解消することが可能となる。
【００２９】
次に、本発明の積層圧電体の製造方法について、圧電セラミックスとしてＰＺＴを用いた場合を例に挙げて説明する。
まず、原料として、純度９９％、平均粒子径１μｍ以下のＰＺＴ粉末を圧電性セラミックス粉末として準備する。この圧電セラミックス粉末に適当な有機バインダーを添加してテープ状に成形して複数のグリーンシートを作製する。ついで、一部のグリーンシートの表面に、平均粒子径が０．１〜３．０μｍで銀を８０体積％以上含む銀パラジウム合金粉末を含有する導体ペーストを塗布する。ついで、各グリーンシート（導体ペーストを塗布したグリーンシートおよび塗布していないグリーンシート）を所定の順に積層して積層成形体を作製し、この積層成形体を１０〜５０ＭＰａの圧力で加圧した後、必要に応じて所望の形状にカットする。これを４００℃程度で脱バインダー処理して、その後９００〜１１００℃程度、好ましくは９００〜１０００℃で焼成する。焼成温度は、好ましくは１０００℃以下であるのがよい。焼成後、表面に一つまたは複数の表面電極を形成し分極して積層圧電体を得る。
【００３０】
上記のように、焼成前の積層成形体を上記した高圧条件で加圧することにより、電極層と圧電セラミックス層との間の焼成前の密着性（生密着性）を向上させている。これにより、焼成後の密着性を高めるとともに、電極層中にポアが発生するのを抑制している。積層成形体は、焼成前の密度（生密度）が４．５ｇ／ｃｍ2以上であるのが好ましい。生密度を４．５ｇ／ｃｍ2以上に上げることにより、より低温での焼成が可能となり、さらに生密度を上げると、Ｐｂの蒸発を抑制することが可能である。
【００３１】
なお、グリーンシートを積層して積層成形体を作製する場合、該グリーンシートと実質的に同一組成の圧電セラミックスと有機組成物からなる拘束シートを、上記積層成形体の両面若しくは片面に配置した状態で加圧密着するのが好ましい。このように拘束シートで外側のグリーンシートの収縮を抑制することによって、積層成形体のソリを低減するという効果が期待でき、支持部材との接着の際の応力低減を可能にする。
【００３２】
本発明の積層圧電体は、インクジェット用印刷ヘッドに搭載する圧電アクチュエータとして好適に用いることができる。例えば、図２(a)，(b)に示すインクジェット用印刷ヘッドは、圧電アクチュエータ１５が、インク吐出口１８を有するインク流路１６ａおよび各インク流路１６ａを仕切る隔壁１６ｂを備えた流路部材１６に接合されたものである。圧電アクチュエータ１５は、振動板１１ａの上に、内部電極層１２、圧電セラミック層１１ｂおよび表面電極１３がこの順に積層され、表面電極１３が圧電セラミック層１１ｂの表面に複数配列されたものであり、内部電極層１２、表面電極１３およびこれらの間に位置する圧電セラミック層１１ｂで構成される変位素子１４が複数形成されている。
【００３３】
圧電アクチュエータ１５と流路部材１６との接合は、振動板１１ａがインク流路１６ａの空間と当接するように流路部材１６に接着剤等で接合する。このとき、各表面電極１３はインク流路１６ａの各々と対応するように配設される。
【００３４】
振動板１１ａとしては、絶縁性の高いものであればよいが、好ましくは圧電性セラミックスであるのがよく、より好ましくは圧電セラミック層１１ｂと略同一の材料であるのがよい。これにより、振動板１１ａと圧電セラミック層１１ｂとを同時焼成で作製する際において圧電アクチュエータ内の焼成収縮を均等にすることができるので、反り変形を抑制することができる。
【００３５】
そして、表面電極１３と内部電極１２との間に駆動回路より電圧を印加すると、電圧が印加された変位素子が変位振動して対応するインク流路１３ａ内のインクを加圧し、流路部材１６の底面に開口させたインク吐出孔１８よりインク滴を吐出させる。
【００３６】
このような印刷ヘッドのアクチュエータとして本発明の積層圧電体を用いることによって、安価なＩＣを用いて印刷ヘッドを実現することができる。この印刷ヘッドは、変位特性に優れるため、高速で高精度な吐出という特徴が得られ、高速印刷に好適である。また、上記の印刷ヘッドにインクを供給するインクタンクと、記録紙に印刷するための記録紙搬送機構とを備えているプリンタは、従来に比べて高速・高精度の印刷を容易に達成できる。
【００３７】
以上、本発明の一実施形態について示したが、本発明は上述した実施形態のみに限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更や改良したものにも適用できることは言うまでもない。例えば、上記実施形態では、積層圧電体を圧電アクチュエータおよびインクジェット方式の印刷ヘッドに適用した場合について説明したが、本発明の積層圧電体は、例えば加速度センサ、ノッキングセンサ、ＡＥセンサ等の圧電センサ、燃料噴射用インジェクタ、圧電共振子、発振器、超音波モータ、超音波振動子、フィルタ等にも適用できる。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
本発明の積層圧電体を作製し、これをアクチュエータとしてインクジェット印刷ヘッドに応用した。
【００３９】
まず、原料として、純度９９％以上のチタン酸ジルコン酸鉛を含有する圧電セラミックス粉末（試料No.１〜２１，２４〜２６）、チタン酸鉛を含有する圧電セラミックス粉末（試料No.２２）、またはチタン酸バリウムを含有する圧電セラミックス粉末（試料No.２３）をそれぞれ準備した。
【００４０】
ついで、上記圧電セラミックス粉末に、水系バインダーとしてブチルメタクリレート、分散剤にポリカルボン酸アンモニウム塩、溶剤にイソプロピルアルコールと純水を各々添加して混合し、このスラリーをドクタープレード法によりキャリアフィルム上に、厚さ３０μｍのシート形状に成形してグリーンシートをそれぞれ作製した。
【００４１】
次に、表１に示す割合で銀を含み表１に示す平均粒径の銀パラジウム合金を含有する内部電極用の導体ペーストを調合した。この導体ペーストには、共材として表１に示すセラミックス粉末を添加した。これらの銀パラジウム合金と共材とは、別々に有機バインダー及び有機溶剤を含むビヒクルで混合し、その後に両者を充分に混練して、導体ペーストを作製した。
【００４２】
得られた導体ペーストを、グリーンシートの表面に厚さ４μｍで印刷し、内部電極層を形成した。更に、内部電極層が印刷された面を上向きにして、その上に内部電極ペーストを印刷しないグリーンシートを積層して積層成形体を作製し、この積層成形体を表１に記載の積層圧力で加圧プレスした後、脱脂処理し、表１に示す温度で、酸素９９％以上の雰囲気中で４時間保持して焼成した。
【００４３】
ついで、この焼結体の一方の表面に複数の表面電極３を形成した。表面電極３は、スクリーン印刷にてＡｕペーストを塗布した。これを６００〜８００℃で大気中で焼付けて形成した。最後に、表面電極３にリード線を半田で接続し、図１に示すような形状の積層圧電体を備えた圧電アクチュエータをそれぞれ得た。
【００４４】
次に、ｄ定数、密着強度を評価した圧電素子について説明する。
＜ｄ３１，Ｃｖ値＞
上記で得られた積層圧電体を１０ｃｍ×１０ｃｍに切断し、その片側のみを研磨し圧電セラミックス一層のみを残した。ついで、この磁器の両主面にＡｕ蒸着にて電極を形成した。その後、ダイシングにて長辺方向１２ｍｍ、短辺方向３ｍｍに切り出し、厚み方向に３ｋｖ／ｍｍの直流電圧を５分間印加して分極を行った。この素子をインピーダンスアナライザー（アジレントテクノロジー製４１９４Ａ）にて共振周波数、反共振周波数、共振抵抗、反共振抵抗、静電容量を測定しアルキメデス法より測定した密度よりｄ３１を算出した。そして、６素子のｄ３１の平均値に対する標準偏差（σ）の値（σ／平均値）×１００をCv値とした。Cv値が１．５以下である場合を良品とした。
【００４５】
＜ポアの発生状況＞
内部電極中のポアの割合は、磁器断面を鏡面研磨し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて倍率３０００倍で写真撮影し、この写真中の電極部分に存在するポアの面積比率（電極の面積に対してポアが占める面積の割合）を求めた。
【００４６】
＜層間剥離の発生状況＞
焼成後の圧電磁器基板を８ｍｍ×８ｍｍの形状に切断し、熱膨張率１×１０-5以上の金属基板に接着剤にて１００℃以上で接着した。室温では、基板にと金属基板の熱膨張差による約２０ＭＰａの圧縮応力が付与される。そして、基板表面にビッカース圧痕を５Kgｆ、５秒の条件で打つことにより剥離の発生を促進させた。ビッカース圧痕を４０ヵ所打ったときの剥離発生率から剥離強度を比較し、剥離発生数０％を良品とした。
各評価結果を表１に示す。
【表１】
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【００４７】
表１に示すように、本発明の試料Ｎｏ．２〜２０およびNo.２２〜２６の積層圧電体は、ｄ３１のＣｖ値が１．５％以下であるとともに、剥離発生数が０％であった。一方、銀が７０体積％以下で本発明の範囲外である試料Ｎｏ．１，２１は、ｄ３１のＣｖが２％以上と大きく、また、剥離発生数が１０％以上であった。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の積層圧電体を示す概略断面図である。
【図２】(a)は本発明の圧電アクチュエータを搭載した印刷ヘッドを示す拡大断面図であり、(b)は本発明の圧電アクチュエータを搭載した印刷ヘッドを示す平面図である。
【符号の説明】
【００４９】
ｌ、１１ｂ・・・圧電セラミック層
２・・・内部電極
３・・・表面電極
１１ａ・・・振動板
１２・・・共通電極
１３・・・個別電極
１４・・・変位素子
１５・・・圧電アクチュエータ
１６・・・流路部材
１６ａ・・・インク流路
１６ｂ・・・隔壁
１８・・・インク吐出孔
【図１】
2006073672.tif 000004
【図２】
2006073672.tif 000005