(57)【要約】【課題】ダイシングソー等の研削加工にて圧電アクチュエータ１の隔壁２を形成する際に発生する隔壁２の傾きや破損を防止し、該圧電アクチュエータ１を用いたインクジェット記録ヘッド１０において、各インク吐出孔７から吐出されるインク滴の速度ばらつきを小さくする。【解決手段】ＰｂＺｒＯ３―ＰｂＴｉＯ３―Ｐｂ（Ｍｅ１、Ｍｅ２）Ｏ３の３成分系組成物から成り、Ｐｂの一部をＳｒ及び／又はＢａで置換するとともに、上記Ｐｂ（Ｍｅ１、Ｍｅ２）Ｏ３中のＭｅ１がＭｇ、Ｎｉ、及びＺｎのうちの少なくとも一種、Ｍｅ２がＮｂ及びＳｂのうちの少なくとも一種で、かつＺｒおよびＴｉのモル量比を０．５０＜Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜０．５７の範囲として成る圧電磁器組成物であって、ポアソン比σが０．３２以上であり、かつ結晶構造が正方晶と菱面体晶の混晶からなることを特徴とする。【選択図】図１
2004115346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰｂＺｒＯ３―ＰｂＴｉＯ３―Ｐｂ（Ｍｅ１、Ｍｅ２）Ｏ３の３成分系組成物から成り、Ｐｂの一部をＳｒ及び／又はＢａで置換するとともに、Ｍｅ１がＭｇ、Ｎｉ、及びＺｎのうちの少なくとも一種、Ｍｅ２がＮｂ及びＳｂのうちの少なくとも一種で、かつＺｒおよびＴｉのモル量比を０．５０＜Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜０．５７の範囲として成る圧電磁器組成物であって、ポアソン比σが０．３２以上であり、かつ結晶構造が正方晶と菱面体晶の混晶から成ることを特徴とする圧電磁器組成物。
【請求項２】
上記Ｐｂ（Ｍｅ１、Ｍｅ２）Ｏ３が全量中１〜３０モル％含有することを特徴とする請求項１に記載の圧電磁器組成物。
【請求項３】
上記Ｐｂ（Ｍｅ１、Ｍｅ２）Ｏ３中のＭｅ１がＺｎとしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電磁器組成物。
【請求項４】
平均結晶粒子径を１〜７μｍとすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の圧電磁器組成物。
【請求項５】
少なくとも一部が請求項１乃至４のいずれかに記載の圧電磁器組成物からなる複数の隔壁を並設して、各隔壁間をインクの流路とした流路部材と、上記隔壁の頂部に接合され、各流路を塞ぐ蓋板とからなり、上記隔壁の側面には駆動用電極を備え、該駆動用電極に通電して上記隔壁を変位させることで上記流路内のインクを加圧し、上記流路と連通するインク吐出孔よりインク滴を吐出することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電効果によって変位を発生する性質を持った圧電磁器組成物及びこれを用いた文字や画像の印刷に用いるインクジェット記録装置に搭載されるインクジェット記録へッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧電効果によって発生する変位を機械的駆動源として利用したものに、超音波応用振動子、超音波モータ、圧電アクチュエータ等があり、メカトロニクス分野の進展とともに、注目されている。
【０００３】
例えば、圧電アクチュエータは、精密位置決め、リレー、ファン等、様々な分野で実用化されつつあり、また、近年では、低ランニングコストでカラー画像や文字情報等を印刷する装置として、インクジェット方式の記録装置が使用されており、そのインクジェット記録ヘッドにも圧電アクチュエータが用いられている。
【０００４】
インクジェット記録装置に搭載されるインクジェット記録へッド（以下、へッドと称す）としては、インクが充填される流路内に微細なヒータを設け、このヒータによりインクを加熱、沸騰させ、流路内に生ずる気泡によって流路内のインクを加圧し、インク吐出孔よりインク滴を吐出させるサーマルジェット方式と、インクが充填される流路を形成する隔壁を圧電素子によって屈曲変位させ、機械的に流路内のインクを加圧し、インク吐出孔よりインク滴を吐出させる圧電方式が一般的であるが、これらのうち圧電方式は、耐久性及び応答性に優れるとともに、直接インクを加熱しないため、インクの種類が限定されないといった利点がある。
【０００５】
このような圧電方式のへッドとしては、図３に示すように、平行に列設した複数の隔壁２２を有し、これら隔壁２２間をインクの流路２３としてなる、少なくとも一部がチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３）等を主成分とする圧電磁器組成物製の圧電アクチュエータ２１と、各隔壁２２の頂部に接合され、各流路２３にインクを供給するためのインク供給孔２５を備えた蓋板２６と、上記圧電アクチュエータ２１の―方端側に接合され、各流路３と連通するインク吐出孔２７を備えたノズル板２８とからなり、上記隔壁２２の両側面には、その長手方向に沿って駆動用電極２４をそれぞれ形成したものがあった。なお、上記圧電アクチュエータ２１の他方端側は閉じられた構造になっており、圧電アクチュエータ２１を構成する少なくとも一部の圧電磁器組成物は図中矢印の方向に分極処理されている。また、２９は駆動用電極２４と不図示の外部回路とを接続し、外部回路からの信号を駆動電極２４へ通電するための引出線である。
【０００６】
そして、このへッド３０を用いて記録媒体に印刷するには、隔壁２２の両側面に形成された駆動用電極２４間に通電すると、隔壁２２が圧電磁器組成物の剪断モード変形を利用して略く字状に屈曲変位するため、各流路２３内のインクを加圧し、インク吐出孔２７よりインク滴を吐出するようになっていた。
【０００７】
また、このへッド３０を製造するには、予め厚み方向に分極処理したチタン酸ジルコン酸鉛等を主成分とする圧電セラミック体に、例えばダイシングソーと呼ばれるダイヤモンド砥粒を固着した回転刃によって複数の溝を等間隔に刻設し、各溝をインクの流路２３とするとともに、流路２３を仕切る壁を隔壁２２とした圧電アクチュエータ２１を製作し、次いで隔壁２２の両側面に蒸着法やスパッタリング法などの膜形成手段により駆動用電極２４を被着したあと、隔壁２２の頂部にインク供給孔２７を有する蓋板２６を接着剤にて接合するとともに、圧電アクチュエータ２１の開放端部に、予め穿孔されたインク吐出孔２７を有するノズル板２８を接着剤にて接合することによって製造されていた。
【０００８】
そこで、インク滴の吐出速度を高めるには、ヘッド３０の駆動部をなす隔壁２２を、圧電歪定数ｄの高い圧電磁器組成物により形成する必要があり、これらの要求に応える圧電磁器組成物として、従来、ＰｂＺｒＯ３―ＰｂＴｉＯ３の２成分系組成物に対し、Ｐｂ（Ｍｇ１／３　Ｎｂ２／３）Ｏ３、Ｐｂ（Ｚｎ１／３　Ｎｂ２／３）Ｏ３、Ｐｂ（Ｎｉ１／３　Ｎｂ２／３）Ｏ３、Ｐｂ（Ｚｎ１／３　Ｓｂ２／３）Ｏ３等が第３成分として添加し置換したものが知られている（特許文献１〜３参照）。
【０００９】
また、上記圧電磁器組成物は圧電特性等をさらに高めるため、さらにその他の化合物や単体を添加したり、元素を置換したりしているが（特許文献４）、例えば、圧電磁器組成物に溝を形成する微細加工の加工性を改善する技術内容は特に考えられていなかった。
【特許文献１】特開昭４８−９７０９４号公報
【特許文献２】特開昭４９−２１６９６号公報
【特許文献３】特開昭５３−６２１９９号公報
【特許文献４】特開２００１−２７８６６１号公報
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、インクジェット記録ヘッド３０の高精度化、高密度化に伴って、ヘッド３０を構成する圧電アクチュエータ２１の隔壁２２の幅や隔壁２２のピッチが極めて小さくなっているのであるが、隔壁２２と流路２３を形成するために、ダイシングソーにて研削加工を施す場合、ダイヤモンドホイールを用いて流路２３の研削加工時する際、送り速度が大きいと、ダイヤモンドホイール中のダイヤモンド砥粒の目つぶれ、または目づまりを引き起こし、ダイヤモンドホイールが研削面に作用する応力が増加し、隔壁２２が流路２３の底面に垂直な線に対して傾いてしまい、ひどい場合には隔壁２２が破損する問題があった。
【００１０】
したがって、高精度化、高密度化が要求されるヘッド３０において、ダイヤモンドホイールの送り速度は小さくしなければならず、１ヘッドあたりの加工時間が極めて長くなり、加工コストが高くなるという課題があった。
【００１１】
本発明は、ダイシングソー等にて研削加工した際、加工性の高く、高圧電歪定数ｄを併せ持った圧電磁器組成物、および隔壁２２の傾きや破損が無く、安定した変位量が得られるインクジェット記録ヘッドを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＰｂＺｒＯ３―ＰｂＴｉＯ３―Ｐｂ（Ｍｅ１、Ｍｅ２）Ｏ３の３成分系組成物から成り、Ｐｂの一部をＳｒ及び／又はＢａで置換するとともに、上記Ｐｂ（Ｍｅ１、Ｍｅ２）Ｏ３中のＭｅ１がＭｇ、Ｎｉ、及びＺｎのうちの少なくとも一種、Ｍｅ２がＮｂ及びＳｂのうちの少なくとも一種で、かつＺｒおよびＴｉのモル量比を０．５０＜Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜０．５７の範囲として成る圧電磁器組成物であって、ポアソン比σが０．３２以上であり、かつ、結晶構造が正方晶と菱面体晶の混晶から成ることを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明は、上記Ｐｂ（Ｍｅ１、Ｍｅ２）Ｏ３が全量中１〜３０モル％含有することを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明は、上記Ｐｂ（Ｍｅ１、Ｍｅ２）Ｏ３中のＭｅ１がＺｎとしたことを特徴とする。
そして、本発明は、平均結晶粒子径を１〜７μｍとすることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、少なくとも一部が圧電磁器組成物からなる複数の隔壁を並設して、各隔壁間をインクの流路とした流路部材と、上記隔壁の頂部に接合され、各流路を塞ぐ蓋板とからなり、上記隔壁の側面には駆動用電極を備え、該駆動用電極に通電して上記隔壁を変位させることで上記流路内のインクを加圧し、上記流路と連通するインク吐出孔よりインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドにおいて、上記圧電磁器組成物を用いることを特徴とする。
【００１６】
【作用】
本発明の圧電磁器組成物は、Ｍｅ１およびＭｅ２が限定された、ＰｂＺｒＯ３―ＰｂＴｉＯ３―Ｐｂ（Ｍｅ１、Ｍｅ２）Ｏ３の３成分系組成物において、ＺｒおよびＴｉのモル量比が所定範囲に設定するとともに所定値以上のポアソン比で、かつ、結晶構造が混晶としているので、研削のためのダイヤモンドホイールが圧電磁器組成物を削る際、ダイヤモンドホイールが圧電磁器組成物にかける応力に追随した方向に変形しやすくなっているため、圧電磁器組成物と研削刃との間に作用する応力が低減される。
【００１７】
また、圧電磁器組成物の平均結晶粒子径を１〜７μｍとすることで、圧電磁器組成物から多結晶粒子が脱粒しやすくなり、研削の際に粒子が脱粒しながら研削するので、研削刃と圧電磁器組成物との間の応力が緩和され、まっすぐに研削することができ、研削後に形成される隔壁の傾き、破損が防止できる。また、このような圧電磁器組成物を用いたインクジェット記録ヘッドを用いることで、隔壁が傾かず、破損もないことから、安定したインク吐出が図れる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
本発明の圧電磁器組成物は、ＰｂＺｒＯ３―ＰｂＴｉＯ３―Ｐｂ（Ｍｅ１、Ｍｅ２）Ｏ３の３成分系組成物から成り、Ｐｂの一部をＳｒ及び／又はＢａで置換するとともに、上記Ｐｂ（Ｍｅ１、Ｍｅ２）Ｏ３中のＭｅ１がＭｇ、Ｎｉ、及びＺｎのうちの少なくとも一種、Ｍｅ２がＮｂ及びＳｂのうちの少なくとも一種で、かつＺｒおよびＴｉのモル量比を０．５０＜Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜０．５７の範囲として成る圧電磁器組成物であり、圧電歪定数ｄが高く、例えば圧電アクチュエータとして駆動部に使用した場合、付加された電圧に対し駆動変位が大きく有効である。
【００２０】
さらに、組成物中のＺｒおよびＴｉのモル量比を０．５０＜Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜０．５７の範囲とし、圧電磁器組成物のポアソン比σが０．３２以上とすることで、高い圧電歪定数ｄを確保するとともに、例えばダイシングソーで用いられるダイヤモンドホイールによって、ピッチが極めて小さい複数の溝を等間隔に並設して、これらの溝を形成する隔壁を有する圧電アクチュエータを形成した場合、その隔壁の破損が無く、かつ隔壁の傾きの小さいものが短時間で製作することが可能であり、加工性が向上できるものである。
【００２１】
即ち、ダイヤモンドホイール等による研削加工時に隔壁の破損が無く、隔壁の傾きが極めて少ない圧電アクチュエータを短時間で製作するためには、圧電磁器組成物とダイヤモンドホイールの研削面との間に作用する応力を小さくすることが必要である。
【００２２】
本発明者らは鋭意検討の結果、上述した組成物中のＺｒおよびＴｉのモル量比を０．５０＜Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜０．５７の範囲とし、圧電磁器組成物のポアソン比σが０．３２以上とし、結晶構造を正方晶とひ菱面体晶の昆晶とすることで、ダイヤモンドホイールの研削面から作用する応力に対し、圧電磁器組成物の多結晶粒子体は応力がかかる方向に変形しやすいので、結果的に圧電磁器組成物とダイヤモンドホイールの研削面との間に作用する応力が低減されることを知見した。なお、ポアソン比σは例えば超音波パルス法にて測定される。
【００２３】
ここで、Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）が０．５０以下或いは０．５７以上の場合、圧電磁器組成物を形成する結晶系がそれぞれ正方晶、菱面体晶単独となり、正方晶と菱面体晶の混晶領域近傍に比べ、ポアソン比が小さくなり、研削加工時の隔壁の破損、傾きが発生しやすくなる。
【００２４】
しかし、上述により、圧電磁器組成物としては圧電特性である圧電歪定数ｄが低くなると意味がなくなるため、正方晶と菱面体晶の混晶である必要があり、この混晶はＭＰＢ（モルフォトロピック相境界）領域が０．４８＜Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜０．５４の範囲にあることにより形成でき、これにより圧電磁器組成物の圧電歪定数ｄを損なうことなく、上記の良好な加工性を同時に達成することが可能となる。
【００２５】
即ち、ＰｂＺｒＯ３―ＰｂＴｉＯ３を基本成分とする圧電磁器組成物は上述のようにＭＰＢ領域と呼ばれる圧電歪定数ｄが極大となるＺｒとＴｉの比率があり、特に高変位が要求される圧電アクチュエータに使用する場合では、一般的にこのＭＰＢ領域付近で使用する。そこで、ＭＰＢ領域が、ＺｒおよびＴｉのモル量比が０．５０＜Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜０．５７の範囲から大きくずれた場合、混晶とはならず、また、高圧電歪定数ｄが達成されず、圧電アクチュエータの用途に不適である。そのため、ＭＰＢ領域が０．４８＜Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜０．５４の範囲にあることが望ましい。
【００２６】
このＭＰＢの領域を見つけるためには、例えばＸ線回折により得られた格子定数から正方晶及び菱面体晶の混合範囲を測定することでわかる。
【００２７】
本発明の圧電磁器組成物は、上記Ｐｂ（Ｍｅ１、Ｍｅ２）Ｏ３が圧電磁器組成物全量中１〜３０モル％含有することが好ましい。
上記Ｐｂ（Ｍｅ１、Ｍｅ２）Ｏ３が全量中１〜３０モル％の含有量が多くなると、圧電歪定数ｄがそれに伴い高くなるが、所定量以上では逆に基本成分の２成分系組成物であるＰｂＺｒＯ３―ＰｂＴｉＯ３の圧電性が損なわれる傾向がある。そこで、高圧電歪定数ｄを維持するために、上記Ｐｂ（Ｍｅ１、Ｍｅ２）Ｏ３が圧電磁器組成物全量中１〜３０モル％の範囲内で含有することが好ましい。
【００２８】
さらに、本発明の圧電磁器組成物は上記Ｐｂ（Ｍｅ１、Ｍｅ２）Ｏ３中のＭｅ１がＺｎである圧電磁器組成物より形成することで、圧電歪定数ｄが高く、かつキュリー温度Ｔｃが高く、高圧電特性を持ち、耐熱性の高く、上述のように加工精度も良くなる、安定した圧電磁器組成物が形成できる。
【００２９】
また、本発明の圧電磁器組成物の平均結晶粒子径を１〜７μｍとすることが好ましい。
【００３０】
即ち、上述したように組成物中のＺｒおよびＴｉのモル量比を０．５０＜Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜０．５７の範囲とし、圧電磁器組成物のポアソン比σが０．３２以上で、かつ、結晶構造が正方晶と菱面体晶との混晶とすることで、ダイヤモンドホイールの研削面から作用する応力に対し、圧電磁器組成物に応力がかかる方向に変形するので、結果的に圧電磁器組成物とダイヤモンドホイールの研削面との間に作用する応力が低減されるのであるが、圧電磁器組成物の平均結晶粒子径を１〜７μｍとすることで、更に、多結晶の粒子の脱粒が促進され、圧電磁器組成物とダイヤモンドホイール間に作用する応力を小さくすることができ、研削加工時の隔壁の傾きを極めて抑えることができる。
【００３１】
そこで、圧電磁器組成物の平均結晶粒子径が１μｍ未満では、研削加工時において、結晶粒子が脱粒しにくいので、ダイヤモンドホイールとの接触面積が大きく、研削時に作用する応力を低減することができないからであり、逆に平均結晶粒子径が７μｍを越えると、結晶粒子の脱粒が起こりやすく、かつチッピング（欠け）が発生した時のチッピングサイズが大きすぎるという不具合がある。なお、圧電磁器組成物の平均結晶粒子径を制御するには、圧電磁器組成物を製造する際、出発原料の粒度を合わせたり、焼成の時に焼成温度ならびに時間を変動させることで行なうことが出来る。
【００３２】
次に、本発明の圧電磁器の製法について説明する。例えば出発原料として、Ｐｂ３Ｏ４、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＳｒＣＯ３、ＢａＣＯ３、ＺｎＯ、Ｓｂ２Ｏ３の各粉末を秤量し、ボールミル等にて湿式混合を行う。次いでこの混合物を脱水、乾燥したあと、８５０〜９００℃の温度で１〜３時間仮焼し、ボールミル等にて粉砕する。
【００３３】
その後、この粉砕物に有機バインダー（ＰＶＡ、モビニール等）を添加して混練乾燥することにより造粒粉とし、得られた造粒粉を成形して成形体を作製する。この時、焼結された圧電磁器組成物が緻密化され、表面に存在するボイドの径が大きくならないようにするために、成形圧は１×１０８Ｎ／ｍ２以上とすることが望ましい。
【００３４】
このようにして得られた成形体を、鉛雰囲気下で１１００〜１３００℃の温度で１〜３時間焼成することにより得られる。
【００３５】
図１は本発明のインクジェット記録へッドの一例を示す一部を破断した斜視図、図２（ａ）（ｂ）は本発明のインクジェット記録へッドの駆動原理を説明するための部分断面図である。
【００３６】
このインクジェット記録へッド１０は、複数の隔壁２を等間隔で並設してなり、各隔壁２間をインクの流路３とした圧電磁器組成物からなる圧電アクチュエータ１と、上記隔壁２の頂部に接合され、各流路３にインクを導くためのインク供給孔５を備えた蓋板６と、上記圧電アクチュエータ１の一方端側に接合され、各流路３と連通するインク吐出孔７を備えたノズル板８とからなり、上記隔壁２の両側面の上半分にはその長手方向に沿って駆動用電極４を形成してある。なお、各隔壁２は、両側面の駆動用電極４間にそれぞれ通電した時、剪断モード変形によって略く字状に屈曲変位させるため、図中矢印の方向に分極処理してある。
【００３７】
また、上記圧電アクチュエータ１の他方端側は閉じた構造となっており、隔壁２に形成された駆動用電極４は流路３を越えて圧電アクチュエータ１の後方に延設された配線９を介して駆動用回路（不図示）と電気的に接続されるようになっている。
【００３８】
このヘッド１０を製造するには、まず、圧電アクチュエータ１を製作するために圧電セラミック体を用意する。
【００３９】
そして、この圧電セラミック体の厚み方向に分極処理を施したあと、ダイシングソーに使われるダイヤモンドホイールによって、一端が閉じられた複数の溝を等間隔に並設し、これらの溝をインクの流路３とするとともに、各流路３を仕切る壁を隔壁２とした圧電アクチュエータ１を製作する。
【００４０】
次に、各隔壁２の両側面及び流路３の終端から圧電アクチュエータ１の後端に、蒸着法、スパッタリング法、メッキ法等の膜形成手段によって、白金、金、パラジウム、ロジウム、ニッケル、アルミニウム等の金属膜あるいは白金−金、パラジウム−銀、白金−パラジウム等を主体とする合金膜を被着し、各隔壁２の両側面には上記金属膜又は合金膜からなる駆動用電極４を、流路３の終端から圧電アクチュエータ１の後端には上記金属膜又は合金膜からなる引出線９をそれぞれ形成する。
【００４１】
しかる後、各隔壁２の頂部にセラミックス、ガラス、シリコン等の絶縁材料からなり、各流路３へインクを導入するためのインク供給孔５を備えた蓋板６を接着剤やガラスにて接合するとともに、圧電アクチュエータ１の開放端部を塞ぐべく、予め所定のピッチで穿孔したインク吐出孔７を有するノズル板８を接着剤やガラスにて接合することにより、図１に示すへッド１０を得ることができる。
【００４２】
次に、図１に示す本発明のインクジェット記録ヘッド１０の駆動原理について説明する。
まず、このヘッド１０を用いて記録媒体（不図示）へ印刷するには、まず、顔料タイプの油性インクや水性染料インクあるいは紫外線硬化インク等のインクを不図示のインクタンクからインク供給孔５を介して各流路３へ導入するとともに、図２（ａ）に示すように、流路３ｂ内に形成した駆動用電極４ｂに負の電圧を、流路３ａ，３ｃ内にそれぞれ形成された駆動用電極４ａ，４ｃに各々正の電圧を印加すると、流路３ｂを仕切る隔壁２ａ，２ｂの圧電磁器組成物が剪断モード変形を起こし、隔壁２ａ，２ｂが流路３ｂ側に略「く」字状に屈曲変位するため、流路３ｂ内のインクを加圧し、インク吐出孔７よりインク滴を吐出させることができ、また、図２（ｂ）に示すように、駆動用電極４ｂと駆動用電極４ａ，４ｃに印加する電圧の極性を反転させると、隔壁２ａ，２ｂは各流路３ａ，３ｃ側にそれぞれ屈曲変位するため、流路３ｂ内が減圧され、インク供給孔１５よりインクを供給することができ、これらの動作を繰り返すことでインク滴を適宜吐出することができるようになっている。
【００４３】
そして、本発明によれば、ヘッド１０の中で駆動用電極３を備えた隔壁１を含む圧電アクチュエータ１が、上記圧電磁器組成物により形成されている。
【００４４】
以上のような圧電アクチュエータを具備するヘッド１０では、ダイヤモンドホイール等による研削加工時に隔壁２の破損が無く、隔壁２の傾きが極めて少ない圧電アクチュエータ１を短時間で製作することが可能であり、また、ヘッド１０を駆動した際、各インク吐出孔７から安定した、高いインク滴の吐出速度を達成することが可能となる。
【００４５】
また、隔壁２が傾かないようにするには、圧電磁器組成物の選定が重要だが、加工条件においても、隔壁２に作用する応力を小さくすることが必要であり、例えば＃１０００〜＃２０００番手のダイヤモンド砥粒を固着した回転刃を用い、加工速度を１５ｍｍ／ｓｅｃ以下、好ましくは５ｍｍ／ｓｅｃ以下で加工すれば良い。
【００４６】
ところで、図１に示すへッド１０では、圧電アクチュエータ１全体を圧電磁器組成物で形成した例を示したが、隔壁２のみが圧電磁器組成物により形成されたものであっても良く、また、図１におけるノズル板８を、インク吐出孔７を持たない蓋板５とし、蓋板５にインク吐出孔７を、圧電アクチュエータ１に各流路３と連通するインク供給孔５を設けたものでも良く、本発明の範囲を逸脱しない範囲であれば、改良や変更を加えることができることは言うまでもない。
【００４７】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
ここで、圧電アクチュエータにおいて、各組成の圧電セラミック体をダイヤモンドホイールを有するダイシングソーにて溝加工した際、隔壁の傾きや破損の有無について調べる実験を行った。
【００４８】
具体的には、ＰｂＺｒＯ３―ＰｂＴｉＯ３―Ｐｂ（Ｍｅ１、Ｍｅ２）Ｏ３の３成分系組成物からなる平均結晶粒子径が２〜５μｍの複数の圧電セラミック板を用意し、この基板の上下面に銀の電極層をそれぞれ被着し、電極層間に通電して基板厚み方向に２．０ｋＶ／ｍｍの電界を付加して分極処理を施した後、各流路の深さが３００μｍ、各流路の幅が７５μｍ、ピッチが１４１μｍとなるようにダイシングソーにて複数の溝を研削し、溝をインクの流路３、溝を仕切る壁を隔壁２とした図１に示す圧電アクチュエータ１を製作した。
【００４９】
なお、溝加工にあたっては、＃１２００番手のダイヤモンド砥粒を固着した回転刃を用い、回転数２５０００ｒｐｍ、加工送り速度１０ｍｍ／ｓｅｃの条件で研削加工を行った。
【００５０】
そして、圧電アクチュエータ１の隔壁２が流路３の底面に垂直な線に対する傾きや破損の有無を調べた。
【００５１】
また、圧電磁器組成物の圧電歪定数ｄはせん断モードのｄ１５をＥＭＡＳ（日本電子材料工業会標準規格）に準じ測定した。ＭＰＢはＸ線回折により得られた格子定数から正方晶及び菱面体晶の混合範囲を測定した。またポアソン比σは超音波パルス法にて測定した。さらに圧電磁器組成物のキュリー温度Ｔｃは誘電率が極大となる温度により測定した。
【００５２】
【表１】
2004115346.tif 000003
【００５３】
この結果、表１のように上記圧電磁器組成物がＰｂＺｒＯ３―ＰｂＴｉＯ３―Ｐｂ（Ｍｅ１、Ｍｅ２）Ｏ３の３成分系組成物において、Ｐｂの一部をＳｒ及び／又はＢａで置換するとともに、該Ｐｂ（Ｍｅ１、Ｍｅ２）Ｏ３中のＭｅ１がＭｇ、Ｎｉ、及びＺｎのうちの少なくとも一種、Ｍｅ２がＮｂ及びＳｂのうちの少なくとも一種である圧電磁器組成物中のＺｒおよびＴｉのモル量比を０．５０＜Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜０．５７の範囲とし、圧電磁器組成物のポアソン比σが０．３２以上であり、かつＭＰＢ領域が０．４８＜Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜０．５４の範囲とした結晶構造が正方晶と菱面体晶の混晶であるため、圧電歪定数ｄが高く、隔壁２の傾きや破損が無い圧電アクチュエータ１が得られることが判る。
【００５４】
これは、研削刃が圧電磁器組成物に作用する応力に対し、圧電磁器組成物に応力がかかる方向に変形するので、圧電磁器組成物と研削刃との間に作用する応力が低減されることから隔壁２の傾きや破損が無いことが言える。また、上記Ｐｂ（Ｍｅ１、Ｍｅ２）Ｏ３が全量中１〜３０モル％含有することで、さらに圧電歪定数ｄが高い圧電磁器組成物が得られることが判る。
【００５５】
さらに、上記Ｐｂ（Ｍｅ１、Ｍｅ２）Ｏ３中のＭｅ１がＺｎとしたことにより、圧電歪定数ｄが高く、かつキュリー温度Ｔｃが高く、高圧電特性で耐熱性の高く、加工精度も良くなる安定した圧電磁器組成物が得られることが判る。
（実施例２）
次に、実施例１の試料ＮＯ．５、１１の各圧電磁器組成物において、平均結晶粒子径がそれぞれ０．５〜１０μｍの範囲にあり、研削加工面に存在する気孔や脱粒部等の凹部開口部の占有面積率が異なるものを用意し、実施例１と同様の条件にて研削加工を行い、圧電アクチュエータ１の隔壁２が流路３の底面に垂直な線に対する傾きや破損の有無を調べた。
【００５６】
なお、上記研削加工後の面に存在する気孔や脱粒部等の凹部開口部の占有面積率をＳＥＭ（電子顕微鏡）写真より測定した。また、平均結晶粒径は、焼結体表面又は断面をＳＥＭ（電子顕微鏡）により写真を撮影し、インターセプト法により平均結晶粒径を測定した。
【００５７】
【表２】
2004115346.tif 000004
【００５８】
この結果、表２のように、圧電磁器組成物の平均結晶粒子径を１〜７μｍとすることで、研削加工面に存在する気孔や脱粒部等の凹部開口部の占有面積率を３５％以上とでき、隔壁２の傾きや破損が無い圧電アクチュエータ１を得ることが出来る。これは、圧電磁器組成物の平均結晶粒子径を１〜７μｍとすることで圧電磁器組成物から結晶粒子が脱粒しやすくなり、研削時の研削刃と圧電磁器組成物との間の応力がさらに緩和して、研削後に形成される隔壁２の傾きや破損が防止でき、さらにチッピングサイズを小さくなったことが判る。
（実施例３）
次に、実施例２において、試料ＮＯ．１１−１、１１−３の各圧電アクチュエータ１における隔壁２の両側面に、その長手方向に沿ってスパッタリング法によりＡｕ膜からなる駆動用電極４を、流路３の終端から圧電アクチュエータ１の後端にはＡｕ膜からなる引出線９を形成した。
【００５９】
しかる後、隔壁２の頂部に、インク供給孔５を備えたアルミナセラミック製の蓋板６をエポキシ系の接着剤にて接合するとともに、圧電アクチュエータ１の開放端部に、インク吐出孔７を穿孔したポリイミド樹脂製のノズル板８をエポキシ系の接着剤にて接合して図１に示す構造をした各インクジェット記録へッド１０を製作した。
【００６０】
そして、各ヘッド１０の流路３内にインクをを充填し、駆動用電極４に２０Ｖの電圧を１００Ｈｒ印加してインク吐出孔よりインク滴を吐出させ、この時のインク滴の速度は放電管を光源としフィルム上に記録させる高速度写真撮影装置によって測定した。結果を以下に示す。
【００６１】
【表３】
2004115346.tif 000005
【００６２】
この結果、試料Ｎｏ．１６の圧電アクチュエータ１を用いて形成した本発明範囲外のヘッドは、１００個のインク吐出孔７から吐出されるインク滴の速度ばらつきが大きいのに対し、試料Ｎｏ．１０の圧電アクチュエータ１を用いて形成した本発明のヘッドでは、インク滴の速度ばらつきが小さく、１００個のインク吐出孔全てから安定してインク滴を吐出することができた。これは、本発明範囲外のヘッドは、隔壁２の傾きや破損があるインク吐出孔７から吐出されたインク速度は健全な隔壁２を通して吐出されたインク速度より低下するため、１００個のインク吐出孔７から吐出されるインク滴の速度ばらつきが大きくなる理由による。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ＰｂＺｒＯ３―ＰｂＴｉＯ３―Ｐｂ（Ｍｅ１、Ｍｅ２）Ｏ３の３成分系組成物から成り、Ｐｂの一部をＳｒ及び／又はＢａで置換するとともに、上記Ｐｂ（Ｍｅ１、Ｍｅ２）Ｏ３中のＭｅ１がＭｇ、Ｎｉ、及びＺｎのうちの少なくとも一種、Ｍｅ２がＮｂ及びＳｂのうちの少なくとも一種で、かつＺｒおよびＴｉのモル量比を０．５０＜Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＜０．５７の範囲として成る圧電磁器組成物であって、ポアソン比σが０．３２以上であり、かつ結晶構造が正方晶と菱面体晶の混晶からなるため、例えば、その圧電磁器組成物を用いてヘッドを作製する場合、ダイヤモンドホイールを用いた研削加工時に送り速度を大きくしても、ダイヤモンドホイールが圧電磁器組成物にかける応力に追随した方向に変形しやすくなり、圧電磁器組成物と研削刃との間に作用する応力が低減される。これにより、隔壁の傾きや破損が無くなり、加工性が大幅に向上する。
【００６４】
また、上記Ｐｂ（Ｍｅ１、Ｍｅ２）Ｏ３が全量中１〜３０モル％含有し、さらに上記Ｐｂ（Ｍｅ１、Ｍｅ２）Ｏ３中のＭｅ１がＺｎとすることで圧電歪定数ｄを高く維持し、かつキュリー温度Ｔｃが高く、高圧電特性かつ耐熱性が高くなる。
【００６５】
さらに、圧電磁器組成物の平均結晶粒子径を１〜７μｍとすることで、チッピングサイズが小さくかつ加工精度をさらに高める。
【００６６】
また、少なくとも一部が圧電磁器組成物からなる複数の隔壁を並設して、各隔壁間をインクの流路とした流路部材と、上記隔壁の頂部に接合され、各流路を塞ぐ蓋板とからなり、上記隔壁の側面には駆動用電極を備え、駆動用電極に通電して上記隔壁を変位させることで上記流路内のインクを加圧し、上記流路と連通するインク吐出孔よりインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドにおいて、上記の圧電磁器組成物を用いることで、隔壁の傾き、破損が無く、チッピングサイズが小さいといった加工精度を高めることができ、ヘッド駆動時のインク滴の吐出速度ばらつきが小さく、インク吐出孔全てから高速で、安定したインク滴を吐出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェット記録へッドの一例を示す一部を破断した斜視図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は本発明のインクジェット記録へッドの駆動原理を説明するための部分断面図である。
【図３】従来のインクジェット記録へッドを示す―部を破断した斜視図である。
【符号の説明】
１，２１：圧電アクチュエータ
２，２ａ，２ｂ，２２：隔壁
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，２３：流路
４，４ａ，４ｂ，４ｃ，２４駆動用電極
５，２５：インク供給孔
６，２６：蓋板
７，２７：インク吐出孔
８，２８：ノズル板
９，２９：配線
１０，３０：インクジェット記録へッド
【図１】
2004115346.tif 000006
【図２】
2004115346.tif 000007
【図３】
2004115346.tif 000008