(57)【要約】      （修正有）【課題】駆動劣化の生じ難い液体吐出ヘッドおよび記録装置を提供する。【解決手段】液体吐出ヘッドは、複数の吐出孔８および複数の加圧室１０を備えている流路部材４と、複数の加圧室１０を覆うように積層されている圧電基板２１と、を備えており、圧電基板２１は、流路部材４側に配置されている振動板２１ａと、振動板２１ａに積層されている圧電体層２１ｂと、複数の加圧室１０とそれぞれ対向するように配置され、間に圧電体層２１ｂを挟んでいる複数の１対の電極２４、２５と、を含んでおり、圧電体層２１ｂに加わっている平面方向の圧縮応力が、振動板２１ａに加わっている平面方向の圧縮応力より小さい。【選択図】図５
2015193228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の吐出孔、および該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室を備えている流路部材と、該流路部材に、前記複数の加圧室を覆うように積層されている圧電基板と、を備えている液体吐出ヘッドであって、
前記圧電基板は、前記流路部材側に配置されている振動板と、該振動板に積層されている圧電体層と、前記複数の加圧室とそれぞれ対向するように配置され、間に前記圧電体層を挟んでいる複数の１対の電極と、を含んでおり、
前記圧電体層に加わっている平面方向の圧縮応力が、前記振動板に加わっている平面方向の圧縮応力より小さいことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記圧電体層に加わっている平面方向の圧縮応力が、前記振動板に加わっている平面方向の圧縮応力より７０ＭＰａ以上小さいことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記圧電体層および前記振動板が、セラミックスからなり、気孔率が０．１％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記圧電体層が室温で正方晶のペロブスカイト型の結晶構造を有し、前記振動板が室温で立方晶のペロブスカイト型の結晶構造を有しているとともに、
前記圧電体層の前記１対の電極で挟まれていない不活性部において、前記正方晶のｃ軸の、前記圧電基板の主面に垂直な方向の配向度を、Ｖｃ＝Ｉ（００２）／｛Ｉ（００２）＋Ｉ（２００）｝（ただし、Ｉ（００２）は、Ｘ線回折測定における前記正方晶の（００２）面の回折強度であり、Ｉ（２００）は、（２００）面の回折強度である）としたとき、
Ｖｃが０．５以下であることを特徴とする請求項１〜３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項１〜４に記載の液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記液体吐出ヘッドを制御する制御部と、を備えていることを特徴とする記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、印刷用ヘッドとして、例えば、液体を記録媒体上に吐出することによって、各種の印刷を行なうインクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）が知られている。インクジェットヘッドを、マニホールドおよびマニホールドから複数の加圧室をそれぞれ介して繋がる吐出孔を有した流路部材と、前記加圧室をそれぞれ覆うように設けられた、複数の個別電極と複数の個別電極に対向している共通電極とそれらに挟まれている圧電セラミック層とを含む複数の変位素子を有する圧電アクチュエータ基板と、を積層して構成したものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。この液体吐出ヘッドでは、複数の吐出孔にそれぞれ繋がった加圧室がマトリックス状に配置され、それを覆うように設けられた圧電アクチュエータ基板の変位素子を圧電体の変形により変位させることで、各吐出孔からインクを吐出させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３０５８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の液体吐出ヘッドにおいて液体の吐出を行なうために変位素子を駆動すると、変位素子の周囲の圧電体に応力が加わり、吐出を繰り返すと、変位素子の周囲の圧電体の形状が初期の形状とは異なった形状になってしまい、その結果、変位素子に初期の状態とは異なる圧力が加わって、変位が小さくなる駆動劣化が起きるという問題があった。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、駆動劣化の生じ難い液体吐出ヘッドおよび記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液体吐出ヘッドは、複数の吐出孔、および該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室を備えている流路部材と、該流路部材に、前記複数の加圧室を覆うように積層されている圧電基板と、を備えている液体吐出ヘッドであって、前記圧電基板は、前記流路部材側に配置されている振動板と、該振動板に積層されている圧電体層と、前記複数の加圧室とそれぞれ対向するように配置され、間に前記圧電体層を挟んでいる複数の１対の電極と、を含んでおり、前記圧電体層に加わっている平面方向の圧縮応力が、前記振動板に加わっている平面方向の圧縮応力より小さいことを特徴とする。
【０００７】
本発明の記録装置は、前記液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記液体吐出ヘッドを制御する制御部と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の液体吐出ヘッドによれば、駆動劣化を生じさせ難くできる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドを含む記録装置の側面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図２】図１の液体吐出ヘッドの要部である第１ヘッド本体の平面図である。
【図３】図２（ａ）の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図であり、説明のため一部の流路を省略した図である。
【図４】図２（ａ）の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図であり、説明のため一部の流路を省略した図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッド２を含む記録装置である（カラーインクジェット）プリンタ１の概略の側面図であり、図１（ｂ）は、概略の平面図である。プリンタ１は、記録媒体である印刷用紙Ｐを搬送ローラ８０ａから搬送ローラ８０ｂへと搬送することにより、印刷用紙Ｐを液体吐出ヘッド２に対して相対的に移動させる。制御部８８は、画像や文字のデータに基づいて、液体吐出ヘッド２を制御して、印刷用紙Ｐに向けて液体を吐出させ、印刷用紙Ｐに液滴を着弾させて、印刷用紙Ｐに印刷などの記録を行なう。
【００１１】
本実施形態では、液体吐出ヘッド２はプリンタ１に対して固定されており、プリンタ１はいわゆるラインプリンタとなっている。本発明の記録装置の他の実施形態としては、液体吐出ヘッド２を、印刷用紙Ｐの搬送方向に交差する方向、例えば、ほぼ直交する方向に往復させるなどして移動させる動作と、印刷用紙Ｐの搬送を交互に行なう、いわゆるシリアルプリンタが挙げられる。
【００１２】
プリンタ１には、印刷用紙Ｐとほぼ平行するように平板状の（ヘッド搭載）フレーム７０が固定されている。フレーム７０には図示しない２０個の孔が設けられており、２０個の液体吐出ヘッド２がそれぞれの孔の部分に搭載されていて、液体吐出ヘッド２の、液体を吐出する部位が印刷用紙Ｐに面するようになっている。液体吐出ヘッド２と印刷用紙Ｐとの間の距離は、例えば０．５〜２０ｍｍ程度とされる。５つの液体吐出ヘッド２は、１つのヘッド群７２を構成しており、プリンタ１は、４つのヘッド群７２を有している。
【００１３】
液体吐出ヘッド２は、図１（ａ）の手前から奥へ向かう方向、図１（ｂ）の上下方向に細長い長尺形状を有している。この長い方向を長手方向と呼ぶことがある。１つのヘッド群７２内において、３つの液体吐出ヘッド２は、印刷用紙Ｐの搬送方向に交差する方向、例えば、ほぼ直交する方向に沿って並んでおり、他の２つの液体吐出ヘッド２は搬送方向に沿ってずれた位置で、３つ並んだ液体吐出ヘッド２の間にそれぞれ一つずつ並んでいる。液体吐出ヘッド２は、各液体吐出ヘッド２で印刷可能な範囲が、印刷用紙Ｐの幅方向に（印刷用紙Ｐの搬送方向に交差する方向に）繋がるように、あるいは端が重複するように配置されており、印刷用紙Ｐの幅方向に隙間のない印刷が可能になっている。
【００１４】
４つのヘッド群７２は、記録用紙Ｐの搬送方向に沿って配置されている。各液体吐出ヘッド２には、図示しない液体タンクから液体（インク）が供給される。１つのヘッド群７２に属する液体吐出ヘッド２には、同じ色のインクが供給されるようになっており、４つのヘッド群で４色のインクが印刷できる。各ヘッド群７２から吐出されるインクの色は、例えば、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）である。このようなインクを、制御部８８で制御して印刷すれば、カラー画像が印刷できる。
【００１５】
プリンタ１に搭載される液体吐出ヘッド２の個数は、単色で、１つの液体吐出ヘッド２で印刷可能な範囲を印刷するのなら１つでもよい。ヘッドの群７２に含まれる液体吐出ヘッド２の個数や、ヘッド群７２の個数は、印刷する対象や印刷条件により適宜変更できる
。例えば、さらに多色の印刷をするためにヘッドの群７２の個数を増やしてもよい。また、同色で印刷するヘッド群７２を複数配置して、搬送方向に交互に印刷することで、印刷速度（搬送速度）を速くすることができる。また、同色で印刷するヘッド群７２を複数準備して、搬送方向と交差する方向にずらして配置して、印刷用紙Ｐの幅方向の解像度を高くしてもよい。
【００１６】
さらに、色の付いたインクを印刷する以外に、印刷用紙Ｐの表面処理をするために、コーティング剤などの液体を印刷してもよい。
【００１７】
プリンタ１は、記録媒体である印刷用紙Ｐに印刷を行なう。印刷用紙Ｐは、給紙ローラ８０ａに巻き取られた状態になっており、２つのガイドローラ８２ａの間を通った後、フレーム７０に搭載されている液体吐出ヘッド２の下側を通り、その後２つの搬送ローラ８２ｂの間を通り、最終的に回収ローラ８０ｂに回収される。印刷する際には、搬送ローラ８２ｂを回転させることで印刷用紙Ｐは、一定速度で搬送され、液体吐出ヘッド２によって印刷される。回収ローラ８０ｂは、搬送ローラ８２ｂから送り出された印刷用紙Ｐを巻き取る。搬送速度は、例えば、７５ｍ／分とされる。各ローラは、制御部８８によって制御されてもよいし、人によって手動で操作されてもよい。
【００１８】
記録媒体は、印刷用紙Ｐ以外に、布などでもよい。また、プリンタ１を、印刷用紙Ｐの代わりに搬送ベルトを搬送する形態にし、記録媒体は、ロール状のもの以外に、搬送ベルト上に置かれた、枚葉紙や裁断された布、木材、タイルなどにしてもよい。さらに、液体吐出ヘッド２から導電性の粒子を含む液体を吐出するようにして、電子機器の配線パターンなどを印刷してもよい。またさらに、液体吐出ヘッド２から反応容器などに向けて所定量の液体の化学薬剤や化学薬剤を含んだ液体を吐出させて、反応させるなどして、化学薬品を作製してもよい。
【００１９】
また、プリンタ１に、位置センサ、速度センサ、温度センサなどを取り付け、制御部８８が、各センサからの情報から分かるプリンタ１各部の状態に応じて、プリンタ１の各部を制御してもよい。特に、液体吐出ヘッド２から吐出される液体の吐出特性（吐出量や吐出速度など）が外部の影響を受けるようであれば、液体吐出ヘッド２の温度や液体タンクの液体の温度、液体タンクの液体が液体吐出ヘッド２に加えている圧力に応じて、液体吐出ヘッド２において液体を吐出させる駆動信号を変えるようにしてもよい。
【００２０】
次に、本発明の一実施形態の液体吐出ヘッド２について説明する。図２は、図１に示された液体吐出ヘッド２の要部であるヘッド本体２ａを示す平面図である。図３は、図２の一点鎖線で囲まれた領域の拡大平面図であり、ヘッド本体２ａの一部である。図３では、説明のため、一部の流路を省略して描いている。図４は、図３と同じ位置の拡大平面図であり、図３とは別の一部の流路を省略して描いている。なお、図３および図４において、図面を分かり易くするために、圧電アクチュエータ基板２１の下方にあって破線で描くべき加圧室１０、しぼり６および吐出孔８などを実線で描いている。図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。
【００２１】
液体吐出ヘッド２は、ヘッド本体２ａ以外にリザーバや、金属製の筐体を含んでいてもよい。また。ヘッド本体２ａは、流路部材４と、変位素子（加圧部）３０が作り込まれている圧電アクチュエータ基板２１とを含んでいる。
【００２２】
ヘッド本体２ａを構成する流路部材４は、共通流路であるマニホールド５と、マニホールド５と繋がっている複数の加圧室１０と、複数の加圧室１０とそれぞれ繋がっている複数の吐出孔８とを備えている。加圧室１０は流路部材４の上面に開口しており、流路部材４の上面が加圧室面４−２となっている。また、流路部材４の上面は、マニホールド５と
繋がっている開口５ａを有し、この開口５ａより液体が供給されるようになっている。
【００２３】
また、流路部材４の上面には、変位素子３０を含む圧電アクチュエータ基板２１が接合されており、各変位素子３０が加圧室１０上に位置するように配置されている。また、圧電アクチュエータ基板２１には、各変位素子３０に信号を供給する信号伝達部６０が接続されている。図２には、２つの信号伝達部６０が圧電アクチュエータ基板２１に繋がる状態が分かるように、信号伝達部６０の圧電アクチュエータ基板２１に接続される付近の外形を点線で示した。圧電アクチュエータ基板２１に電気的に接続されている、信号伝達部６０に形成されている電極は、信号伝達部６０の端部に、矩形状に配置されている。２つの信号伝達部６０は、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の中央部にそれぞれの端がくるように接続されている。２つの信号伝達部６０は、中央部から圧電アクチュエータ基板２１の長辺に向かって伸びている。
【００２４】
ヘッド本体２ａは、平板状の流路部材４と、流路部材４上に接続された変位素子３０を含む圧電アクチュエータ基板２１を１つ有している。圧電アクチュエータ基板２１の平面形状は長方形状であり、その長方形の長辺が流路部材４の長手方向に沿うように流路部材４の上面に配置されている。
【００２５】
流路部材４の内部には２つのマニホールド５が形成されている。マニホールド５は流路部材４の長手方向の一端部側から、他端部側に延びる細長い形状を有しており、その両端部において、流路部材４の上面に開口しているマニホールドの開口５ａが形成されている。
【００２６】
また、マニホールド５は、少なくとも加圧室１０に繋がっている領域である長手方向における中央部分において、短手方向に間隔を開けて設けられた隔壁１５で仕切られている。隔壁１５は、加圧室１０に繋がっている領域である長手方向の中央部分においては、マニホールド５と同じ高さを有し、マニホールド５を複数の副マニホールド５ｂに完全に仕切っている。このようにすることで、平面視したときに、隔壁１５と重なるように、吐出孔８および吐出孔８から加圧室１０に繋がっている流路を設けることができる。
【００２７】
図２では、マニホールド５の両端部を除く全体が隔壁１５で仕切られている。このようにする以外に、両端部のうちのどちらか一端部以外が隔壁１５で仕切られているようにしてもよい。また、流路部材４の上面に開口している開口５ａ付近のみが仕切られておらず、開口５ａから流路部材４の深さ方向に向かう間に隔壁が設けられるようにしてもよい。いずれにしても、仕切られていない部分があることにより、流路抵抗が小さくなり、液体の供給量を多くできるので、マニホールド５の両端部が隔壁１５で仕切られていない方が好ましい。
【００２８】
複数に分けられた部分のマニホールド５を副マニホールド５ｂと呼ぶことがある。本実施形態においては、マニホールド５は独立して２本設けられており、それぞれの両端部に開口５ａが設けられている。また、１つのマニホールド５には、７つの隔壁１５が設けられており、８つの副マニホールド５ｂに分けられている。副マニホールド５ｂの幅は、隔壁１５の幅より大きくなっており、これにより副マニホールド５ｂに多くの液体を流すことができる。また、７つの隔壁１５は、幅方向の中央に近いほど、長さが長くなっており、マニホールド５の両端において、幅方向の中央に近い隔壁１５ほど、隔壁１５の端がマニホールド５の端に近くなっている。これにより、マニホールド５の外側の壁により生じる流路抵抗と、隔壁１５により生じる流路抵抗との間のバランスがとれ、各副マニホールド５ｂのうち、加圧室１０に繋がる部分である個別供給流路１４が形成されている領域の端における液体の圧力差を少なくできる。この個別供給流路１４での圧力差は、加圧室１０内の液体に加わる圧力差につながるため、個別供給流路１４での圧力差を少なくすれば
、吐出ばらつきを低減できる。
【００２９】
流路部材４は、複数の加圧室１０が２次元的に配列されている。加圧室１０は、角部にアールが施されたほぼ菱形あるいは楕円形状の平面形状を有する中空の領域である。
【００３０】
加圧室１０は１つの副マニホールド５ｂと個別供給流路１４を介して繋がっている。１つの副マニホールド５ｂに沿うようにして、この副マニホールド５ｂに繋がっている加圧室１０の行である加圧室行１１が、副マニホールド５ｂの両側に１行ずつ、合計２行設けられている。したがって、１つのマニホールド５に対して、１６行の加圧室行１１が設けられており、ヘッド本体２ａ全体では３２行の加圧室行１１が設けられている。各加圧室行１１における加圧室１０の長手方向の間隔は同じであり、例えば、３７．５ｄｐｉの間隔となっている。
【００３１】
各加圧室行１１の端にはダミー加圧室１６の列が１列設けられている。このダミー加圧室列のダミー加圧室１６は、マニホールド５とは繋がっているが、吐出孔８とは繋がっていない。また、３２行の加圧室行１１の外側には、ダミー加圧室１６が直線状に並んだダミー加圧室行が１行設けられている。このダミー加圧室行のダミー加圧室１６は、マニホールド５および吐出孔８のいずれとも繋がっていない。これらのダミー加圧室１６により、端から１つ内側の加圧室１０の周囲の構造（剛性）が他の加圧室１０の構造（剛性）と近くなることで、液体吐出特性の差を少なくできる。なお、周囲の構造の差の影響は、距離の近い、長さ方向に隣接する加圧室１０の影響が大きいため、長さ方向には、両端にダミー加圧室を設けてある。幅方向については、影響が比較的小さいため、ヘッド本体２１ａの端に近い方のみに設けている。これにより、ヘッド本体２１ａの幅を小さくできる。
【００３２】
１つのマニホールド５に繋がっている加圧室１０は、矩形状の圧電アクチュエータ基板２１の各外辺に沿った行および列をなす格子上に配置されている。これにより、圧電アクチュエータ基板２１の外辺から、加圧室１０の上に形成されている第１電極である個別電極２５が等距離に配置されることになるので、個別電極２５を形成する際に、圧電アクチュエータ基板２１に変形が生じ難くできる。圧電アクチュエータ基板２１と流路部材４とを接合する際に、この変形が大きいと外辺に近い変位素子３０に応力が加わり、変位特性にばらつきが生じるおそれがあるが、変形を少なくすることで、そのばらつきを低減できる。また、最も外辺に近い加圧室行１１の外側にダミー加圧室１６のダミー加圧室行が設けられているために、変形の影響をより受け難くできる。加圧室行１１に属する加圧室１０は等間隔で配置されており、加圧室行１１に対応する個別電極２５も等間隔で配置されている。加圧室行１１は短手方向に等間隔で配置されており、加圧室行１１に対応する個別電極２５の行も短手方向に等間隔で配置されている。これにより、特にクロストークの影響が大きくなる部位をなくすことができる。
【００３３】
本実施形態では、加圧室１０は格子状に配置したが、隣り合う加圧室行１１の加圧室１０が互いの間に位置するように千鳥状に配置してもよい。このようにすると、隣接する加圧室行１１に属する加圧室１０の間の距離がより長くなるので、よりクロストークを抑制できる。
【００３４】
加圧室行１１をどのように並べるかによらず、流路部材４を平面視したとき、１つの加圧室行１１に属する加圧室１０が、隣接する加圧室行１１に属する加圧室１０と、液体吐出ヘッド２の長手方向において、重ならないように配置することにより、クロストークを抑制できる。一方、加圧室行１１の間の距離を離すと、液体吐出ヘッド２の幅が大きくなるので、プリンタ１に対する液体吐出ヘッド２の設置角度の精度や、複数の液体吐出ヘッド２を使用する際の、液体吐出ヘッド２の相対位置の精度が印刷結果に与える影響が大きくなる。そこで、隔壁１５の幅を副マニホールド５ｂよりも小さくすることで、それらの
精度が印刷結果に与える影響を少なくできる。
【００３５】
１つの副マニホールド５ｂに繋がっている加圧室１０は、２列の加圧室行１１をなしており、１つの加圧室行１１に属する加圧室１０から繋がっている吐出孔８は、１つの吐出孔行９をなしている。２行の加圧室行１１に属する加圧室１０に繋がっている吐出孔８はそれぞれ、副マニホールド５ｂの異なる隔壁１５側に開口している。図４では隔壁１５には、２行の吐出孔行９が設けられているが、それぞれの吐出孔行９に属する吐出孔８は、吐出孔８に近い側の副マニホールド５ｂに加圧室１０を介して繋がっている。隣接する副マニホールド５ｂに加圧室行１１を介してそれぞれ繋がっている吐出孔８が、互いに液体吐出ヘッド２の長手方向において重ならないように配置されていると、加圧室１０と吐出孔８とを繋ぐ流路間のクロストークが抑制できるので、さらにクロストークを少なくすることができる。加圧室１０と吐出孔８とを繋ぐ流路全体が、液体吐出ヘッド２の長手方向において重ならないように配置されていると、さらにクロストークを少なくすることができる。
【００３６】
１つのマニホールド５に繋がっている複数の加圧室１０により加圧室群（変位素子群３１と同じ範囲である）が構成されており、１つの流路部材４にはマニホールド５が２つあるため、加圧室群は２つある。各加圧室群内における吐出に関わる加圧室１０の配置は同じで、短手方向に平行移動させた位置に配置されている。これらの加圧室１０は、流路部材４の上面における圧電アクチュエータ基板２１に対向する領域に、加圧室群間などの少し間隔が広くなった部分があるものの、ほぼ全面にわたって配列されている。つまり、これらの加圧室１０によって形成された加圧室群は圧電アクチュエータ基板２１とほぼ同一の形状の領域を占有している。また、各加圧室１０の開口は、流路部材４の上面に圧電アクチュエータ基板２１が接合されることで閉塞されている。
【００３７】
加圧室１０の、個別供給流路１４が繋がっている角部と対向する角部からは、流路部材４の下面の吐出孔面４−１に開口している吐出孔８に繋がる流路が伸びている。この流路は、平面視において、加圧室１０から離れる方向に伸びている。より具体的には、加圧室１０の長い対角線に沿う方向に離れつつ、その方向に対して左右にずれながら伸びている。これにより、加圧室１０は各加圧室行１１内での間隔が３７．５ｄｐｉになっている格子状の配置にしつつ、吐出孔８は、全体で１２００ｄｐｉの間隔で配置することができる。
【００３８】
これは別の言い方をすると、流路部材４の長手方向に平行な仮想直線に対して直交するように吐出孔８を投影すると、図４に示した仮想直線のＲの範囲に、各マニホールド５に繋がっている１６個の吐出孔８、全部で３２個の吐出孔８が、１２００ｄｐｉの等間隔となっているということである。これにより、すべてのマニホールド５に同じ色のインクを供給することで、全体として長手方向に１２００ｄｐｉの解像度で画像が形成可能となる。また、１つのマニホールド５に繋がっている１個の吐出孔８は、仮想直線のＲの範囲で６００ｄｐｉの等間隔になっている。これにより、各マニホールド５に異なる色のインクを供給することで、全体として長手方向に６００ｄｐｉの解像度で２色の画像が形成可能となる。この場合、２つの液体吐出ヘッド２を用いれば、６００ｄｐｉの解像度で４色の画像が形成可能となり、６００ｄｐｉで印刷可能な液体吐出ヘッドを用いるよりも、印刷精度が高くなり、印刷のセッティングも簡単にできる。なお、ヘッド本体２ａの短手方向に並んでいる１列の加圧室列に属する加圧室１０から繋がっている吐出孔８で、仮想直線のＲの範囲がカバーされている。
【００３９】
圧電アクチュエータ基板２１の上面における各加圧室１０に対向する位置には第１電極である個別電極２５がそれぞれ形成されている。個別電極２５は、加圧室１０より一回り小さく、加圧室１０とほぼ相似な形状を有している個別電極本体２５ａと、個別電極本体
２５ａから引き出されている引出電極２５ｂとを含んでおり、個別電極２５は、加圧室１０と同じように、個別電極行および個別電極群を構成している。また、圧電アクチュエータ基板２１の上面には、第３の電極である共通電極２４とビアホール（図示せず）を介して電気的に接続されている第２電極である共通電極用表面電極２８が形成されている。共通電極用表面電極２８は、圧電アクチュエータ基板２１の外周に沿って存在し、その内側に個別電極２５が配置されている外周部と、外周部の内側で、個別電極２５間に、個別電極２５が並んでいる行方向に沿って伸びている突出部とを含んでいる。共通電極用表面電極２８の形状の詳細については後述する。共通電極用表面電極２８と共通電極２４とは、圧電セラミック層２１ｂに配置された、ビアホール（図示せず）内の導体を通じて、電気的に接続される。
【００４０】
吐出孔８は、流路部材４の下面側に配置されたマニホールド５と対向する領域を避けた位置に配置されている。さらに、吐出孔８は、流路部材４の下面側における圧電アクチュエータ基板２１と対向する領域内に配置されている。これらの吐出孔８は、１つの群として圧電アクチュエータ基板２１とほぼ同一の形状の領域を占有しており、対応する圧電アクチュエータ基板２１の変位素子３０を変位させることにより吐出孔８から液滴が吐出できる。
【００４１】
ヘッド本体２ａに含まれる流路部材４は、複数のプレートが積層された積層構造を有している。これらのプレートは、流路部材４の上面から順に、キャビティプレート４ａ、ベースプレート４ｂ、アパーチャ（しぼり）プレート４ｃ、サプライプレート４ｄ、マニホールドプレート４ｅ〜ｊ、カバープレート４ｋおよびノズルプレート４ｌである。これらのプレートには多数の孔が形成されている。各プレートの厚さは１０〜３００μｍ程度であることにより、形成する孔の形成精度を高くできる。流路部材４の厚さは、５００μｍ〜２ｍｍ程度である。各プレートは、これらの孔が互いに連通して個別流路１２およびマニホールド５を構成するように、位置合わせして積層されている。ヘッド本体２ａは、加圧室１０は流路部材４の上面に、マニホールド５は内部の下面側に、吐出孔８は下面にと、個別流路１２を構成する各部分が異なる位置に互いに近当接して配設され、加圧室１０を介してマニホールド５と吐出孔８とが繋がる構成を有している。
【００４２】
各プレートに形成された孔について説明する。これらの孔には、次のようなものがある。第１に、キャビティプレート４ａに形成された加圧室１０である。第２に、加圧室１０の一端からマニホールド５へと繋がる個別供給流路１４を構成する連通孔である。この連通孔は、ベースプレート４ｂ（詳細には加圧室１０の入り口）からサプライプレート４ｃ（詳細にはマニホールド５の出口）までの各プレートに形成されている。なお、この個別供給流路１４には、アパーチャプレート４ｃに形成されている、流路の断面積が小さくなっている部位であるしぼり６が含まれている。
【００４３】
第３に、加圧室１０の個別供給路１４が繋がっている端と反対の他端から吐出孔８へと連通する流路を構成する連通孔である。この連通孔は、以下の記載においてディセンダ（部分流路）と呼称されることがある。ディセンダは、ベースプレート４ｂ（詳細には加圧室１０の出口）からノズルプレート４ｌ（詳細には吐出孔８）までの各プレートに形成されている。
【００４４】
第４に、副マニホールド５ａを構成する連通孔である。この連通孔は、マニホールドプレート４ｅ〜ｊに形成されている。マニホールドプレート４ｅ〜ｊには、副マニホールド５ｂを構成するように隔壁１５となる仕切り部が残るように孔が形成されている。各マニホールドプレート４ｅ〜ｊにおける仕切り部は、ハーフエッチングした支持部（図では省略してある）で各マニホールドプレート４ｅ〜ｊと繋がった状態にされる。
【００４５】
第１〜４の連通孔が相互に繋がり、マニホールド５からの液体の流入口（マニホールド５の出口）から吐出孔８に至る個別流路１２を構成している。マニホールド５に供給された液体は、以下の経路で吐出孔８から吐出される。まず、マニホールド５から上方向に向かって、個別供給流路１４に入り、しぼり６の一端部に至る。次に、しぼり６の延在方向に沿って水平に進み、しぼり６の他端部に至る。そこから上方に向かって、加圧室１０の一端部に至る。さらに、加圧室１０の延在方向に沿って水平に進み、加圧室１０の他端部に至る。加圧室１０からディセンダに入った液体は、水平方向にも移動しつつ、主に下方に向かい、下面に開口した吐出孔８に至って、外部に吐出される。
【００４６】
圧電アクチュエータ基板２１は、２枚のセラミック層２１ａ、２１ｂからなる積層構造を有している。これらのセラミック層２１ａ、２１ｂはそれぞれ２０μｍ程度の厚さを有している。圧電アクチュエータ基板２１のセラミック層２１ａの下面からセラミック層２１ｂの上面までの厚さは４０μｍ程度である。セラミック層２１ａ、２１ｂのいずれの層も複数の加圧室１０を跨ぐように延在している。セラミック層２１ｂは、例えば、強誘電性を有する、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系、ＮａＮｂＯ３系、ＢａＴｉＯ３系、（ＢｉＮａ）ＮｂＯ３系、ＢｉＮａＮｂ５Ｏ１５系などの圧電セラミック材料からなる圧電セラミック層である（以下、圧電セラミック層２１ｂという場合もある）。セラミック層２１ａは、振動板として機能しており（以下、振動板２１ａという場合もある）、必ずしも圧電体である必要はなく、常誘電体であってもよいが、圧電セラミック層２１ｂと同時焼成を行なう上では、圧電セラミック層２１ｂに近い組成のセラミックとするのがよい。
【００４７】
圧電アクチュエータ基板２１は、Ａｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる共通電極２４およびＡｕ系などの金属材料からなる個別電極２５を有している。共通電極２４や個別電極２５の材料としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉやそれらの合金など、導電性を有するものを用いることができる。個別電極２５は上述のように圧電アクチュエータ基板２１の上面における加圧室１０と対向する位置に配置されている個別電極本体２５ａと、そこから引き出された引出電極２５ｂとを含んでいる。引出電極２５ｂの一端の、加圧室１０と対向する領域外に引き出された部分には、接続バンプ２６が形成されている。また、共通電極２８上には、共通電極用接続バンプ（図示せず）が形成されている。接続バンプ２６および共通電極用接続バンプは、例えばガラスフリットを含む銀−パラジウムからなり、厚さが１５μｍ程度で凸状に形成されている。接続バンプ２６および共通電極用接続バンプは、信号伝達部６０に設けられた電極と電気的に接合されている。詳細は後述するが、個別電極２５には、制御部８８から信号伝達部６０を通じて駆動信号が供給される。駆動信号は、印刷媒体Ｐの搬送速度と同期して一定の周期で供給される。
【００４８】
共通電極２４は、セラミック層２１ａと圧電セラミック層２１ｂとの間の領域に面方向のほぼ全面にわたって形成されている。すなわち、共通電極２４は、アクチュエータ基板２１に対向する領域内のすべての加圧室１０を覆うように延在している。共通電極２４の厚さは２μｍ程度である。共通電極２４は、圧電セラミック層２１ｂ上に個別電極２５からなる電極群を避ける位置に形成されている共通電極用表面電極２８に、圧電セラミック層２１ｂを貫通して形成されたビアホール（図示せず）を介して繋がっていて、接地され、グランド電位に保持されている。共通電極用表面電極２８は、多数の個別電極２５と同様に、制御部８８と直接あるいは間接的に接続されている。
【００４９】
圧電セラミック層２１ｂの個別電極２５と共通電極２４とに挟まれている部分は、厚さ方向に分極されており、個別電極２５に電圧を印加すると変位する、ユニモルフ構造の変位素子３０となっている。より具体的には、個別電極２５を共通電極２４と異なる電位にして圧電セラミック層２１ｂに対してその分極方向に電界を印加したとき、この電界が印加された部分が、圧電効果により歪む活性部として機能する。この構成において、電界と分極とが同方向となるように、制御部８８により個別電極２５を共通電極２４に対して正
または負の所定電位にすると、圧電セラミック層２１ｂの電極に挟まれた部分（活性部）が、面方向に収縮する。一方、非活性層であるセラミック層２１ａは電界の影響を受けないため、自発的には縮むことがなく活性部の面方向の変位を抑制しようとする。この結果、圧電セラミック層２１ｂとセラミック層２１ａとの間で面方向の歪みに差が生じて、圧電セラミック層２１ｂは加圧室１０側へ凸となるように変形（ユニモルフ変形）する。
【００５０】
続いて、液体の吐出動作について、説明する。制御部８８からの制御でドライバＩＣなどを介して、個別電極２５に供給される駆動信号により、変位素子３０が駆動（変位）させられる。本実施形態では、様々な駆動信号で液体を吐出させることができるが、ここでは、いわゆる引き打ち駆動方法について説明する。
【００５１】
あらかじめ個別電極２５を共通電極２４より高い電位（以下高電位と称す）にしておき、吐出要求がある毎に個別電極２５を共通電極２４と一旦同じ電位（以下低電位と称す）とし、その後所定のタイミングで再び高電位とする。これにより、個別電極２５が低電位になるタイミングで、セラミック層２１ａ、２１ｂが元の（平らな）形状に戻り（始め）、加圧室１０の容積が初期状態（両電極の電位が異なる状態）と比較して増加する。これにより、加圧室１０内の液体に負圧が与えられる。そうすると、加圧室１０内の液体が固有振動周期で振動し始める。具体的には、最初、加圧室１０の体積が増加し始め、負圧は徐々に小さくなっていく。次いで加圧室１０の体積は最大になり、圧力はほぼゼロとなる。次いで加圧室１０の体積は減少し始め、圧力は高くなっていく。その後、圧力がほぼ最大になるタイミングで、個別電極２５を高電位にする。そうすると最初に加えた振動と、次に加えた振動とが重なり、より大きい圧力が液体に加わる。この圧力がディセンダ内を伝搬し、吐出孔８から液体を吐出させる。
【００５２】
つまり、高電位を基準として、一定期間低電位とするパルスの駆動信号を個別電極２５に供給することで、液滴を吐出できる。このパルス幅は、加圧室１０の液体の固有振動周期の半分の時間であるＡＬ（Acoustic Length）とすると、原理的には、液体の吐出速度
および吐出量を最大にできる。加圧室１０の液体の固有振動周期は、液体の物性、加圧室１０の形状の影響が大きいが、それ以外に、圧電アクチュエータ基板２１の物性や、加圧室１０に繋がっている流路の特性からの影響も受ける。
【００５３】
なお、パルス幅は、吐出される液滴を１つにまとめるようにするなど、他に考慮する要因もあるため、実際は、０．５ＡＬ〜１．５ＡＬ程度の値にされる。また、パルス幅は、ＡＬから外れた値にすることで、吐出量を少なくすることができるため、吐出量を少なくするためにＡＬから外れた値にされる。
【００５４】
以上のような基本的に引き打ちの動作において、駆動劣化が起きる原因のひとつは、振動板２１ａを圧電セラミックス材料で構成した場合、個別電極本体２５ａと共通電極２４との挟まれている活性部と重なっている部分の振動板２１ａに繰り返し引っ張り応力が加わることで、強弾性ドメインスイッチングが生じ、その部分が平面方向に伸びてしまうことになる。この結果、活性部に電圧を加えない状態でも、変位素子３０は加圧室側に少し撓んだ状態になる。電圧が加わった場合の変位量は、この状態からの差であるので、あらかじめ撓んだ状態になることで、変位量は小さくなってしまう。
【００５５】
振動板２１ａの変形は、変形した状態で維持される、駆動における待機状態に主に発生する。待機状態を続けることで、振動板２１ａの厚み方向に向いているｃドメインは変位による変形で圧電アクチュエータ基板２１の面方向にドメインスイッチングするため、変位素子３０が撓んだ状態で安定な状態になろうとする。
【００５６】
このような強弾性ドメインスイッチングを起き難くするには、振動板２１ａに圧縮応力
を加えた状態にしておくのが有効である。そのようにするには、例えば、流路部材４として、熱膨張係数が圧電セラミック層２１ａ、ｂよりも大きいものを用いて、圧電アクチュエータ基板２１と流路部材４とを加熱接合することで、降温時の収縮量の差により行えばよい。
【００５７】
ただし、そのようにすると、圧電セラミック層２１ｂの活性部にも圧縮応力が働き、活性部の圧電定数が低くなり、変位量が小さくなってしまう。そこで本発明では、圧電セラミック層２１ｂと振動板２１ａとに加わる圧縮応力を変える。振動板２１ａに大きな圧縮応力を加えることにより、駆動劣化を抑制し、圧電セラミック層２１ｂに加わる圧縮応力を小さく（場合によっては引張応力を加えて）、圧電定数を高い状態に保つ。
【００５８】
具体的には圧電アクチュエータ基板２１として、流路部材４側に凸に反ったものを作製し、流路部材４に接合することで振動板２１ａに加わっている圧縮応力よりも圧電セラミック層２１ｂに加わっている圧縮応力を大きくする。振動板２１ａに加わる圧縮応力を大きくするためには、上述の熱膨張係数差による圧縮応力も加わるようにするのが好ましい。
【００５９】
反った圧電アクチュエータ基板２１を作製するには、振動板２１ａの焼成収縮量よりも、圧電セラミック層２１ｂの焼成収縮量を大きくすればよい。これには、振動板２１ａと圧電セラミック層２１ｂとで材料組成を変えるのが好ましい。焼成前のグリーンシートなどにおける材料のパッキングを変えることでも行えるが、そのようにすると、収縮量を大きくする圧電セラミック層２１ｂの焼成前パッキングを低くすることになり、焼成後の圧電セラミック層２１ｂの気孔率が高くなり、圧電セラミック層２１ｂの特性、信頼性が低くなってしまう。また、反り量のばらつきが大きくなり、変位素子５０のばらつきが大きくなってしまうおそれがある。
【００６０】
収縮率を変えるには、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とした、圧電セラミック層２１ｂおよび振動板２１ａの組成に対して、圧電セラミック層２１ｂにＡｇを加えることで圧電セラミック層２１ｂの収縮率を大きくすることができる。他に、チタン酸ジルコン酸鉛に、ＢｉやＢｉＦｅＯ３を添加することで、収縮率を大きくすることで変えてもよい。
【００６１】
駆動劣化は、振動板２１ａを圧電性を有さない、例えば常誘電セラミック材料で構成した場合にも起きる場合がある。圧電セラミック層２１ｂの電極に挟まれない部分（不活性部）でも同様な強弾性ドメインスイッチング生じるためである。活性部の面方向の収縮に伴って、活性部の周囲に存在する不活性部には引張り応力が加わり、強弾性ドメインスイッチングが生じてその部分が伸びてしまう。この結果、活性部は周囲の不活性部から圧縮応力を受け、電圧を加えない状態でも少し収縮した状態になる。活性部があらかじめ収縮した状態になることで、変位量は小さくなってしまう。
【００６２】
圧電セラミック層２１ｂの不活性部における強弾性ドメインスイッチングを起きにくくするには、不活性部のドメインの状態を、引張り応力が加わっても（殆ど）変化しない安定した状態とする、すなわち正方晶のｃ軸が面方向により多く配向した状態とすればよい。
【００６３】
特に、振動板２１ａおよび圧電セラミック層２１ｂを構成する材料として、圧電定数と抗電界の両方を共に高めることが難しい非鉛誘電体材料を用いた場合、このように、圧電セラミック層２１ｂの不活性部を、正方晶のｃ軸が面方向により多く配向した状態とすることによる耐久性の向上効果が顕著となる。具体的な材料としては、例えばニオブ酸系化合物（Ｎｂ酸ナトリウムなどのＮｂ酸アルカリ化合物（ＮＡＣ）、Ｎｂ酸バリウムなどの
Ｎｂ酸アルカリ土類化合物（ＮＡＥＣ））、チタン酸系化合物（チタン酸バリウム（ＢＴ）、チタン酸カルシウム（ＣＴ）など）、ジルコン酸系化合物（ジルコン酸バリウム（ＢＺ）、ジルコン酸カルシウム（ＣＺ）など）を含有する非鉛誘電体材料が挙げられる。
【００６４】
圧電セラミック層２１ｂを構成する非鉛圧電セラミック材料の一例として、Ｎｂ、ＳｂおよびＴａのうち少なくともいずれか一種と、Ｃｕ、ＭｇおよびＺｎのうち少なくともいずれか一種と、Ｂａ、Ｔｉ、Ｓｎ、ＺｒおよびＢｉと、を含むチタン酸バリウム系の誘電体材料が挙げられる。このようなチタン酸バリウム系の圧電セラミック材料は、誘電率および結合係数が高いことから、高い圧電歪定数（以下、単にｄ３１いう場合もある）を得ることができ好ましい。
【００６５】
また、さらにＣａを含む、すなわちチタン酸バリウム系材料においてＡサイトの一部をＣａで置換した材料を用いると、チタン酸バリウムが本来有する斜方晶−正方晶の相転移温度（以下、Ｏ−Ｔ相転移温度という場合もある）をさらに低温側にシフトさせることが可能になり、正方晶、すなわち圧電性を発現する強誘電相の温度範囲を広げることができることから、圧電歪定数の温度特性をさらに安定化することができ、好ましい。
【００６６】
圧電セラミック層２１ｂに適するチタン酸バリウム系の圧電セラミック材料は、具体的には、下記の組成式で表される。
（Ｂａ１−ａ−ｂＣａａＢｉｂ）γ（Ｔｉ１−ｃ−ｄ−ｅＺｒｃＳｎｄ（Ｍ１２／３Ｍ２１／３）ｅ）Ｏ３・・・（式１）
ただし、Ｍ１はＣｕ、ＭｇおよびＺｎのうち少なくともいずれか一種であり、Ｍ２はＮｂ、ＳｂおよびＴａのうち少なくとも一種である。また、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびγは、以下の関係を満たす。
０      ≦ａ≦０．１１０
０      ＜ｂ≦０．０１４
０      ≦（ｃ＋ｄ）≦０．０９０
０      ＜ｅ≦０．０１５
０．９６≦γ≦１．０４
ここで、γは一般式ＡＢＯ３で表されるペロブスカイト構造のＡサイトとＢサイトの比Ａ／Ｂを表している。また、Ｏの比率は変動する場合がある。
【００６７】
このような組成とすることにより、圧電定数、たとえばｄ３１が１００ｐｍ／Ｖ以上と高く、かつ強誘電相である正方晶を広い温度範囲（例えば室温〜１００℃）にわたって安定に存在させることが可能となる。
【００６８】
圧電セラミック層２１ｂに上述のようなチタン酸バリウム系の圧電セラミック材料を用いた場合、振動板２１ａを構成する常誘電セラミック材料も上述のチタン酸バリウム系の圧電セラミック材料に近い組成とするのが、圧電セラミック層２１ｂと振動板２１ａとの同時焼成を行なう上で好ましい。この場合、振動板２１ａに適するチタン酸バリウム系の常誘電セラミック材料は、具体的には、下記の組成式で表される。
（Ｂａ１−ｖ−ｗＳｒｖＢｉｗ）δ（Ｔｉ１−ｘ−ｙ−ｚＺｒｘＳｎｙ（Ｍ３２／３Ｍ４１／３）ｚ）Ｏ３・・・（式２）
ただし、Ｍ３はＣｕ、ＭｇおよびＺｎのうち少なくともいずれか一種であり、Ｍ４はＮｂ、ＳｂおよびＴａのうち少なくとも一種である。また、ｖ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚおよびδは、以下の関係を満たす。
０．１０≦ｖ≦０．７０
０      ＜ｗ≦０．０１４
０      ≦ｘ≦０．０９０
０      ≦ｙ≦０．０９０
０      ＜ｚ≦０．０１５
０．９６≦δ≦１．０４
ここで、δは一般式ＡＢＯ３で表されるペロブスカイト構造のＡサイトとＢサイトの比Ａ／Ｂを表している。また、Ｏの比率は変動する場合がある。
【００６９】
このような組成とすることにより、振動板２１ａを構成するチタン酸バリウム系の常誘電セラミック材料は、強誘電体−常誘電体相転移温度であるＴｃが室温以下となる。また、上述の式１で表される圧電セラミック層２１ｂを構成するチタン酸バリウム系の圧電セラミック材料に対して、高温（たとえば６００〜８００℃）におけては熱膨張係数が小さく、低温（例えば２５〜２００℃）においては熱膨張係数が大きいものとなる。このような熱膨張係数の挙動により、圧電アクチュエータ基板２１の反りが小さくなる。また、低温における振動板２１ａの熱膨張係数が圧電セラミック層２１ｂの熱膨張係数よりも大きいことから、振動板２１ａに加わる圧縮応力よりも圧電セラミック層２１ｂに加わる圧縮応力が大きくなる、換言すれば圧電セラミック層２１ｂの面方向に引っ張り応力がかかった状態となり、圧電セラミック層２１ｂは、正方晶のｃ軸が面方向により多く揃った状態となる。
【００７０】
なお、式２で表される組成を有する チタン酸バリウム系常誘電セラミック材料は、上
述の式１で表される組成を有するチタン酸バリウム系圧電セラミック材料よりも、ヤング率が高く変形しにくいため、振動板２１ａを圧電体で構成した場合よりも駆動劣化を抑制できる。
【００７１】
なお、圧電セラミック層２１ｂ、振動板２１ａのいずれも、上述の組成式（式１、式２）で表される成分に対して、さらにＣｕをＣｕＯ換算で０．１〜０．５質量％含有することにより、より低温で焼結することができ、融点の低い電極材料との同時焼成が可能となる。また、大気中で焼成した場合でも還元反応が起こりにくく、圧電特性の劣化を抑制でき、磁器特性のバラツキを小さく抑え、磁器を安定して製造することが可能となる。
【００７２】
また、圧電セラミック層２１ｂおよび振動板２１ａを構成するチタン酸バリウム系材料は、上述の元素のほかに、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｒ等の元素を含有しても良い。このような元素を少量含有することにより、チタン酸バリウム系材料の焼結性や比誘電率の温度特性、耐熱性が向上する。
【００７３】
圧電セラミック層２１ｂおよび振動板２１ａを構成するチタン酸バリウム系材料は、工程上の不可避不純物としてＳｉ、Ｃｅ、Ａｌ、Ｎａ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｏ等の元素を含有する場合がある。本実施形態においては、これらの元素を合計で０．５質量％以下の範囲で含有していてもよい。これらの元素は、チタン酸バリウム系材料中の含有量が合計で０．５質量％以下であれば、チタン酸バリウム系材料の特性には影響しない。
【００７４】
なお、セラミック材料の組成や不純物元素の含有量は、蛍光Ｘ線分析やＩＣＰ発光分光分析などの元素分析により確認できる。
【実施例】
【００７５】
圧電セラミック層２１ｂと振動板２１ａとで収縮率の異なる圧電アクチュエータ基板２１を作製し、これを用いて液体吐出ヘッド２を作製して特性を評価した。
【００７６】
（実施例１）
圧電セラミック層２１ｂおよび振動板２１ａとして、共通の基本組成としてＰｂ１−ｘ−ｙＳｒｘＢａｙ（Ｚｎ１／３Ｓｂ２／３）ａ（Ｎｉ１／２Ｔｅ１／２）ｂＺｒ１−ａ−ｂ−ｃＴｉｃＯ３＋αＰｂ１／２ＮｂＯ３（ただし、０≦ｘ≦０．１４、０≦ｙ≦０．１
４、０．０５≦ａ≦０．１、０．００２≦ｂ≦０．０１、０．４４≦ｃ≦０．５０、α＝０．１〜１．０質量％）で表されるものを用いた。圧電セラミック層２１ｂには、この組成１００質量部に対し、表１に示した量のＡｇ加えた。振動板２１ａにはＡｇを加えなかった。
【００７７】
圧電アクチュエータ基板２１は次のように作製した。振動板２１ａとなるグリーンシートに共通電極２４となるＡｇ−Ｐｄペーストを印刷し、圧電セラミック層２１ｂとなるグリーンシートを積層して積層体を作製した。Ａｇ−Ｐｄペーストは、上述の基本組成の圧電セラミック粒子を共材として添加して、共通電極２４中のＡｇの拡散を抑制するようにした。積層体を焼成した後、個別電極２５を焼き付けた。
【００７８】
圧電アクチュエータ基板２１は、５０ｍｍ×２５ｍｍのものを作製した。圧電アクチュエータ基板２１の凸側（振動板２１ａ側）を上にして平面上に置き、最も高い部分の高さを測定した。その値から圧電アクチュエータ基板２１の厚さを減じた値を圧電アクチュエータ基板２１の反りとした。
【００７９】
圧電アクチュエータ基板２１は、流路部材４と１２０℃で加熱接合させて液体吐出ヘッド２を作製し、圧電セラミック層２１ｂを、高温分極法によって分極させた。圧縮応力、変位量（１Ｖ／μｍとなる電圧を加えた際のもの）、駆動劣化を測定した。測定結果を表１に示す。なお、試料Ｎｏ．１については、圧電セラミック層２１ｂと振動板２１ａとは同じ組成であるが、製造ばらつきで一方に凸に反ったので、凸になった側を流路部材４と接着した。
【００８０】
応力は、液体吐出ヘッド２の圧電セラミック層２１ｂ側の表面および振動板２１ａ側の表面のＸ線応力測定により測定した。圧電セラミック層２１側については、個別電極２５を除去した表面を測定し、振動板２１ａ側については、振動板２１ａの表面が露出するように測定部位の流路部材４を除去し、その露出した振動板２１ａの表面を測定した。振動板２１ａの圧縮応力から圧電セラミック層２１ｂの圧縮応力を差し引き、応力差とした。各層の収縮率は、作製した圧電アクチュエータ基板２１の収縮率ではなく、各層単体のグリーンシートを焼成した際の収縮率である。駆動劣化は、各試料の変位量が９０ｎｍになるように電圧を調整して駆動し、１０万サイクル後に、初期の変位量から、変位量が低下した割合である。また、各層の気孔率は、グリーンシートの状態で原料のパッキングを高くする様に作製したので、０．１％以下となった。
【００８１】
【表１】
2015193228.tif 000003
【００８２】
圧電セラミック層２１ｂに加わる圧縮応力が小さくなることで、変位量が大きくなった。これは、圧電セラミック層２１ｂの圧電定数が大きくなったからだと考えられる。振動板２１ａに加わっている圧縮応力は、各試料でほとんど変わらないが、圧電セラミック層２１ｂに加わる圧縮応力が小さいと、所望の変位量を得るための電圧を低くできるので、その分、駆動劣化を生じ難くでき、圧縮応力の差を７０ＭＰａ以上とすることで、駆動劣化は３％以下となった。
【００８３】
圧電アクチュエータ基板２１の反り量は、３５０μｍを超えると、流路部材４と接着する際に、割れる可能性が大きくなっていくので、反り量は３５０μｍ以下にするのが好ましい。
【００８４】
（実施例２）
圧電セラミック層２１ｂとして組成式（Ｂａ１−ａ−ｂＣａａＢｉｂ）γ（Ｔｉ１−ｃ−ｄ−ｅＺｒｃＳｎｄ（Ｃｕ２／３Ｓｂ１／３）ｅ）Ｏ３（ただし、γ＝１．０、ａ＝０．０６９８、ｂ＝０．００３５、ｃ＝０．０５５８、ｄ＝０．０１４０、ｅ＝０．００３５）の組成に対してＣｕＯを０．２５質量％となるもの（以下、Ｆ１という場合もある）を用いた。また、振動板２１ａとして組成式（Ｂａ１−ｖ−ｗＳｒｖＢｉｗ）δ（Ｔｉ１−ｘ−ｙ−ｚＺｒｘＳｎｙ（Ｍ３２／３Ｍ４１／３）ｚ）Ｏ３のｖ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚ、Ｍ３およびＭ４が表２に示すような組成となるもの（以下、Ｐ１〜Ｐ３という場合もある）を用いた。なお、δは１．０とした。
【００８５】
圧電アクチュエータ基板２１は次のように作製した。振動板２１ａとなるグリーンシートに共通電極２４となるＡｇ−Ｐｄペースト（Ａｇ：Ｐｄ比は質量比にして３：７）を印刷し、圧電セラミック層２１ｂとなるグリーンシートを積層して積層体を作製した。グリーンシートはいずれも厚さを３０μｍとした。積層体を大気雰囲気中において１３００℃で３時間焼成した後、個別電極２５を焼き付けた。なお、比較例として振動板２１ａにＦ１の材料を用いたものも作製した（試料Ｎｏ．４）。
【００８６】
圧電セラミック層２１ｂ、振動板２１ａの結晶構造は、焼成した積層体の圧電セラミック層２１ｂ側の表面、および振動板２１ａ側の表面について、それぞれＸ線回折（ＸＲＤ）測定を行い、得られたそれぞれのＸ線回折パターンを解析することにより確認した。Ｆ１は正方晶、Ｐ１〜Ｐ３は立方晶のペロブスカイト型の結晶構造であった。
【００８７】
Ｐ１〜Ｐ３およびＦ１のキュリー温度は、Ｐ１〜Ｐ３、Ｆ１のグリーンシートをそれぞれ単独で焼成した試験片を用いて、誘電率の温度依存性を測定することにより確認した。Ｆ１のキュリー温度（Ｔｃ）は１００℃であった。Ｐ１〜Ｐ３のキュリー温度（Ｔｃ）は、表２に示す。
【００８８】
【表２】
2015193228.tif 000004
【００８９】
圧電アクチュエータ基板２１は、５０ｍｍ×２５ｍｍのものを作製した。圧電アクチュエータ基板２１の凸側（振動板２１ａ側）を上にして平面上に置き、最も高い部分の高さを測定した。その値から圧電アクチュエータ基板２１の厚さを減じた値を圧電アクチュエータ基板２１の反りとした。
【００９０】
圧電アクチュエータ基板２１は、流路部材４とエポキシ系接着剤を用いて１５０℃で加熱接合させて液体吐出ヘッド２を作製し、圧電セラミック層２１ｂを、高温分極法によって分極させた。圧縮応力、不活性部におけるｃ軸の配向度Ｖｃ、駆動劣化を測定した。
【００９１】
応力は、液体吐出ヘッド２の圧電セラミック層２１ｂ側の表面および振動板２１ａ側の
表面のＸ線応力測定により測定した。圧電セラミック層２１ｂ側については、個別電極２５を除去した表面を測定し、振動板２１ａ側については、振動板２１ａの表面が露出するように測定部位の流路部材４を除去し、その露出した振動板２１ａの表面を測定した。振動板２１ａの圧縮応力から圧電セラミック層２１ｂの圧縮応力を差し引き、応力差とした。不活性部におけるｃ軸の配向度Ｖｃの確認は、不活性部の局所Ｘ線回折測定を行い、得られたＸ線回折パターンの（２００）面および（００２）面のピーク強度から下記の計算式により算出した。
Ｖｃ＝Ｉ（００２）／｛Ｉ（２００）＋Ｉ（００２）｝
局所Ｘ線回折による不活性部の測定は、個別電極２５の縁部から８０μｍ離れた不活性部の表面に、コリメータの直径を２０μｍとしてＣｕＫα線を照射することで行った。
【００９２】
駆動劣化は、室温（５〜３５℃）において共通電極２４に±１．８３ｋＶ／ｃｍ、周波数２ｋＨｚの駆動電圧波形を有する電圧を印加し、変位素子３０を１００億サイクルに亘って駆動した後に、初期の変位量から、変位量が低下した割合である。結果を表３に示す。
【００９３】
【表３】
2015193228.tif 000005
【００９４】
試料Ｎｏ．５〜７では、振動板２１ａに常誘電体のＰ１〜Ｐ３を用い、圧電セラミック層２１ｂに加わる圧縮応力が振動板２１ａに加わる圧縮応力より小さくなることで、圧電セラミック層２１ｂの不活性部におけるＶｃが０．５以下となり、駆動劣化は８．０％以下となった。
【００９５】
一方、振動板２１ａとして圧電セラミック層２１ｂと同じＦ１の材料を用いた試料Ｎｏ．４は、圧電セラミック層２１ｂに加わる圧縮応力と振動板２１ａに加わる圧縮応力とが同程度であり、駆動劣化が１７．５％と大きかった。
【符号の説明】
【００９６】
１・・・プリンタ
２・・・液体吐出ヘッド
２ａ・・・ヘッド本体
４・・・流路部材
４ａ〜４ｌ・・・（流路部材の）プレート
４−１・・・吐出孔面
４−２・・・加圧室面
５・・・マニホールド
５ａ・・・（マニホールドの）開口
５ｂ・・・副マニホールド
６・・・しぼり
８・・・吐出孔
９・・・吐出孔行
１０・・・加圧室
１１・・・加圧室行
１２・・・個別流路
１４・・・個別供給流路
１５・・・隔壁
１６・・・ダミー加圧室
２１・・・圧電アクチュエータ基板
２１ａ・・・圧電セラミック層（振動板）
２１ｂ・・・圧電セラミック層
２４・・・共通電極
２５・・・個別電極
２５ａ・・・個別電極本体
２５ｂ・・・引出電極
２６・・・接続バンプ
２８・・・共通電極用表面電極
３０・・・変位素子
６０・・・信号伝達部
７０・・・（ヘッド搭載）フレーム
７２・・・ヘッド群
８０ａ・・・給紙ローラ
８０ｂ・・・回収ローラ
８２ａ・・・ガイドローラ
８２ｂ・・・搬送ローラ
８８・・・制御部
Ｐ・・・印刷用紙
【図１】
2015193228.tif 000006
【図２】
2015193228.tif 000007
【図３】
2015193228.tif 000008
【図４】
2015193228.tif 000009
【図５】
2015193228.tif 000010