(57)【要約】【課題】焼成後の積層体の変形を防止し、一枚の素子内のｄ定数の面内バラツキが±１０％以下であり、変位制御が容易な積層圧電体及びアクチュエータを提供する。【解決手段】複数の圧電セラミック層の積層体と、該積層体の表面及び／又は内部に設けられた電極とを具備し、厚みが１００μｍ以下の積層圧電体において、前記電極が、銀を７１〜９９．９体積％及びパラジウムを０．１〜３０体積％の割合で含む銀パラジウム合金であることを特徴とし、特に前記電極が銀を８７体積％以上含む銀パラジウム合金からなり、内部に発生する残留応力の大きさが１００ＭＰａ以下であることが好ましい。【選択図】図１
2004146774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電セラミック層の積層体と、該積層体の表面及び／又は内部に設けられた電極とを具備し、厚みが１００μｍ以下の積層圧電体において、前記電極が、銀を７１〜９９．９体積％及びパラジウムを０．１〜３０体積％の割合で含む銀パラジウム合金であることを特徴とする積層圧電体。
【請求項２】
前記電極が銀を８７体積％以上含む銀パラジウム合金からなり、内部に発生する残留応力の大きさが１００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１記載の積層圧電体。
【請求項３】
前記圧電セラミック層が、Ｐｂを含有することを特徴とする請求項１又は２記載の積層圧電体。
【請求項４】
前記電極の少なくとも一部が、前記銀パラジウム合金の総量を１００体積％とした時に、圧電性セラミックスを１６〜６０体積％の割合で含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の積層圧電体。
【請求項５】
前記圧電性セラミックスの平均結晶粒子径が０．９μｍ以下であることを特徴とする請求項４記載の積層圧電体。
【請求項６】
前記圧電セラミック層の各層の厚みが１〜２５μｍであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の積層圧電体。
【請求項７】
前記電極に電圧を印加したとき、ｄ定数の面内バラツキが±１０％以内であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の積層圧電体。
【請求項８】
前記電極と前記圧電セラミック層の密着強度が１．２５ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の積層圧電体。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の積層圧電体を具備することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１０】
前記積層圧電体が、支持部材に接合されてなることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１１】
振動板と、該振動板の上に設けられた内部電極と、該内部電極の上に設けられた圧電セラミック層と、該圧電セラミック層の上に設けられた複数の表面電極とを具備するとともに、表面電極と内部電極とで挟持された圧電セラミック層からなる変位素子が前記振動板上に複数設けられてなることを特徴とする請求項９又は１０記載のアクチュエータ。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のアクチュエータが、複数のインク加圧室とインクノズルとを備えた流路部材に接着され、該インク加圧室の空間が前記アクチュエータと当接していることを特徴とする印刷ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層圧電体、アクチュエータ及び印刷ヘッドに関し、例えば、燃料噴射用インジェクタ、インクジェットプリンタ、あるいは圧電共振子、発振器、超音波モータ、超音波振動子、フィルタあるいは加速度センサ、ノッキングセンサ、及びＡＥセンサ等の圧電センサなどに適し、特に、広がり振動、伸び振動、厚みたて振動を利用した印刷ヘッドとして好適に用いられる積層圧電体及びアクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来から、圧電磁器を利用した製品としては、例えば、アクチュエータ、フィルタ、圧電共振子（以下、発振子を含む概念である）、超音波振動子、超音波モータ、圧電センサ等がある。
【０００３】
これらの中で、例えばアクチュエータは、電気信号に対する応答速度がμｓｅｃ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への使用要求が高まっている。
【０００４】
例えば、厚みが数百μｍであり、圧電性セラミックス材からなるグリーンシート表面に、電極ペーストを塗布・印刷して形成した内部電極を重ねて積層体を形成し、しかる後に、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するために該積層体を脱バインダー処理し、その後焼結して積層体を作成し、さらに、絶縁体、外部電極及びリード線を形成して作製され、内部電極材として銀−バラジウム合金を用いたアクチュエータが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このようにして得られたアクチュエータは、同時焼成によるセラミックスと電極材の多層積層体の作製が容易であり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、又はＸＹステージ位置決め装置などに好適に使用されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１２１８２０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載されたアクチュエータは、変位量が制限されるとともに、厚みが数十μｍ以下の圧電セラミック層が積層された薄層のアクチュエータの場合、又は全体の厚みが１００μｍ以下のアクチュエータの場合、アクチュエータの厚みが非常に薄いため、焼成時に内部電極の収縮が原因で顕著な変形が発生するという問題があった。
【０００８】
また、積層体内に残留応力が不均一に発生するため、一枚の素子内のｄ定数が部位によって大きな変動する原因となる。特に、上述のような薄層のアクチュエータでは、一基板内に多点のアクチュエータを構成した場合、各点での変位のバラツキが±１０％を越えて大きく変動するという問題があった。
【０００９】
そして、このようなアクチュエータを駆動し、制御するためには高価なＩＣを用いる必要があるため、印刷ヘッド又はプリンタのコストが上昇し、しかも複雑な制御を行わなければならないという問題があった。
【００１０】
さらに、アクチュエータの変位特性自体が低下するという問題があった。特に、最近進歩の著しい高精度プリンタにおいては、アクチュエータの変位を大きくするために、圧電セラミック層の厚みを小さくする傾向があり、特に、印刷ヘッドとして変位量の減少が顕著になった。
【００１１】
従って、本発明の目的は、１００μｍ以下の厚みでも圧電特性に優れ、焼成後の積層体の変形を防止し、一枚の素子内のｄ定数の面内バラツキが±１０％以下であり、変位制御が容易な積層圧電体及びアクチュエータを提供することにある。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、変位特性に優れた印刷ヘッドを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、薄層の積層圧電体において、電極と圧電セラミックスとの濡れ性を向上させることによって密着性を高め、残留応力を低減して積層圧電体の変形を防止することができ、その結果、基板内のｄ定数を均一にできるという知見に基づくもので、これにより変位制御が容易で、圧電特性が安定したアクチュエータを実現できる。
【００１４】
即ち、本発明の積層圧電体は、複数の圧電セラミック層の積層体と、該積層体の表面及び／又は内部に設けられた電極を具備する厚みが１００μｍ以下の積層圧電体において、前記電極が、銀を７１〜９９．９体積％及びパラジウムを０．１〜３０体積％の割合で含む銀パラジウム合金であることを特徴とするものである。
【００１５】
特に、前記電極が銀を８７体積％以上含む銀パラジウム合金からなり、内部に発生する残留応力の大きさが１００ＭＰａ以下であることが好ましい。
【００１６】
全体の厚みが１００μｍを越える場合、電極の厚みに対して圧電セラミック層の厚みが大きいため、電極の収縮は厚み方向に起こるため、面方向の残留応力は小さいが、１００μｍ以下の場合、電極の収縮がアクチュエータ全体の収縮に影響を及ぼし、電極と圧電セラミック層との収縮率に差が生じて、焼成後に大きな残留応力が発生することを知見した。
【００１７】
そして、銀を８７体積％以上含む銀パラジウム合金を用いて、焼成条件を制御することによって、残留応力を低減する効果が高くなる傾向があり、変位特性の優れた積層圧電体を実現でき、アクチュエータとして適応すると高性能印刷ヘッドを構成することが可能となる。
【００１８】
特に、前記圧電セラミック層が、Ｐｂを含有することが好ましい。これにより、電極を構成する上記組成の銀パラジウム合金との濡れ性をさらに改善することができる。
【００１９】
また、前記電極の少なくとも一部が、前記銀パラジウム合金の総量を１００体積％とした時に、圧電性セラミックスを１６〜６０体積％の割合で含むことが好ましい。これにより、圧電セラミック層１との密着強度をさらに向上させ、積層圧電体の変形を効果的に抑制するとともに、低い導電性を維持することが可能となる。
【００２０】
さらに、前記圧電性セラミックスの平均結晶粒子径が０．９μｍ以下であることが好ましい。これにより、電極の組織が均質となり、残留応力を低減することが容易となる。
【００２１】
さらにまた、前記圧電セラミック層の各層の厚みが１〜２５μｍであることが好ましい。これにより、アクチュエータの変位を大きくすることが可能となる。
【００２２】
また、前記電極に電圧を印加したとき、ｄ定数の面内バラツキが±１０％以内であることが好ましい。これにより、一基板内に複数のアクチュエータを構成する場合、変位の制御に安価なＩＣが使用することが可能となる。
【００２３】
さらに、前記電極と前記圧電セラミック層の密着強度が１．２５ＭＰａ以上であることが好ましい。これにより、安定した圧電特性を容易に維持することが可能となる。
【００２４】
また、本発明のアクチュエータは、上記の積層圧電体を具備することを特徴とするものであり、これにより、信頼性が高く、圧電特性に優れた特性を有するアクチュエータを実現できる。
【００２５】
特に、前記積層圧電体が、支持部材に接合されてなることことが好ましい。これにより、変位バラツキを少なくし、安定化することができる。
【００２６】
また、本発明の印刷ヘッドは、上記アクチュエータが、振動板と、該振動板の上に設けられた内部電極と、該内部電極の上に設けられた圧電セラミック層と、該圧電セラミック層の上に設けられた複数の表面電極とを具備するとともに、表面電極と内部電極とで挟持された圧電セラミック層からなる変位素子が複数設けられなることを特徴とする。このような印刷ヘッドは、変位特性に優れ、高画質、高精彩な印刷が可能になる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明を、図を用いて説明する。図１は、本発明による一実施例の積層圧電体を示す断面図である。
【００２８】
図１において、積層圧電体は、圧電セラミック層１の積層体と電極とで構成される。また、電極は、積層体の内部に存在する内部電極２と積層体の表面に存在する複数の表面電極３とからなっている。そして、表面電極３にリード線を接続し、外部との電気接続を施すことによって、アクチュエータとして好適に使用することができる。
【００２９】
本発明によれば、積層圧電体の総厚みＴが１００μｍ以下であることが重要であり、特に８５μｍ以下、更には７０μｍ以下であることが好ましい。これにより、各変位素子の変位を大きくすることができ、低電圧で高効率の駆動を実現できる。
【００３０】
また、各圧電セラミック層の厚みが１〜２５μｍ、特に３〜２２μｍ、更には５〜１９μｍ、より好適には、７〜１６μｍであることが、クラックや破壊を効果的に防止して自形を保ちながら変位を大きくする点で好ましい。
【００３１】
従来、総厚みが１００μｍ以下の薄層の圧電積層体では、圧電セラミック層の厚みが薄いため、焼成による変形が顕著となり、特に各圧電セラミック層１の厚みが２５μｍ以下の圧電積層体では変形を抑制することが極めて困難であった。しかも、残留応力が圧電体のｄ定数への影響が顕著であるため、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変位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。
【００３２】
しかし、本発明によれば、Ａｇ−Ｐｄ電極と圧電体間の濡れ性を高めて、密着強度を改善することにより、圧電特性を安定化させることができる。例えば、図１に示した本発明の積層圧電体からなるアクチュエータに周波数２０ＫＨｚの交流信号を印加して駆動させると変位が安定し、従来３時間で変位が停止するという問題を解消することが可能となる。
【００３３】
即ち、電極として、銀を７１〜９９．９体積％及びパラジウムを０．１〜３０体積％の割合で含む銀パラジウム合金を用いることが重要である。このような組成を有する電極は、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と考えられる。
【００３４】
特に、圧電セラミック層１と電極２、３間の残留応力の低減のため、電極２、３の組成として、銀の下限値は８０体積％、特に８５体積％、更には９０体積％が良い。また、銀の上限値は９９．９体積％、特に９７体積％、更には９５体積％が良い。
【００３５】
また、本発明によれば、同時焼成で作製する電極が銀を８７体積％以上、特に９０体積％以上、さらには９３体積％以上含む銀−パラジウム合金からなり、焼成後のアクチュエータの内部に発生する残留応力の大きさを１００ＭＰａ以下、特に８５ＭＰａ以下、更には７０ＭＰａ以下に制御することが好ましい。このように、銀成分を９０体積％以上にすることにより電極の収縮による圧縮応力を低減する効果が期待でき、また、アクチュエータに発生する残留応力を１００ＭＰａ以下に制御することにより、圧電セラミック層の容量低下を抑制し、ひいては変位素子の変位量低下を防止することができる。
【００３６】
また、さらに密着強度を高め、残留応力を低減して圧電特性をより安定化させるため、電極の少なくとも一部、特に内部電極２が圧電性セラミックスを含むことが好ましい。この圧電性セラミックスは、銀パラジウム合金の総量を１００体積％とした時に１６〜６０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１と電極間の密着強度を高めながら残留応力を低減させるために良い。
【００３７】
さらに、上記圧電性セラミックスは、残留応力の均質化のため、その平均結晶粒子径が０．９μｍ以下、特に０．７μｍ以下、更には、０．６μｍ以下であることが好ましい。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、ばらつきが小さいため、変位特性への影響が少なくなる。
【００３８】
内部電極２及び表面電極３間に電圧を印加すると、その間に位置する圧電セラミック層１が変位するが、同一基板に複数の変位素子が形成されている場合、ｄ定数の面内バラツキを±１０％以内とすることにより、変位素子の変位制御を行うＩＣを安価なものを使用することができ、アクチュエータを含めたユニットを安価なものとすることができる。
【００３９】
また、内部電極２と圧電セラミック層１の密着強度が１．２５ＭＰａ以上、特に２ＭＰａ以上、更には５ＭＰａ以上にすることにより、安定した圧電特性が得られ、アクチュエータ駆動時に圧電セラミック層１と電極２、３の剥離を抑制して駆動停止を回避することが可能となる。
【００４０】
このような銀パラジウム合金、圧電セラミック層１を組み合わせることによって積層体の変形を抑制し、ｄ定数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。そして、特に一基板内に複数のアクチュエータを構成させるような素子に応用すると、変位制御が容易となり安価なＩＣが使用できるという利点があり、本発明の積層圧電体を好適に使用できる。
【００４１】
なお、本発明において、圧電性セラミックスとは、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。
【００４２】
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。
【００４３】
また、圧電セラミック層１が、Ｓｒ、Ｂａ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｎｂ、Ｚｎ及びＴｅのうち少なくとも１種を含むことが好ましい。これによって、より安定した圧電焼結体を得ることができ、例えば副成分として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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
次に、本発明の積層圧電体の製造方法について、一例としてＰＺＴを圧電セラミックスとして用いた場合について説明する。
【００４７】
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した。
【００４８】
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、作製したグリーンシートの一部に内部電極としてＡｇ−Ｐｄペーストを塗布して積層し、所望の形状にカットする。これを、４００℃程度で脱バインダーを行いその後焼成する。焼成後、表面に所望の電極を形成し分極して積層圧電体ができる。
【００４９】
なお、グリーンシートを積層して積層体を作製する場合、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、上記積層体の両面若しくは片面に配置し、加圧密着を行うことが好ましい。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。
【００５０】
さらに、焼結前生密度が４．５ｇ／ｃｍ２以上であることが好ましい、焼結体密度を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であり、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。
【００５１】
本発明のアクチュエータは、上記の積層圧電体を具備するものであり、このようなアクチュエータは、高い変位を有するという特徴を有する。特に、前記積層圧電体が、支持基板に接合されてなるものであることが好ましい。
【００５２】
本発明の積層圧電体は、一基板に複数の変位素子を備えており、インクジェット方式を利用した記録装置に用いられるインクジェット用印刷ヘッドに好適に用いることができる。
【００５３】
例えば、図２（ａ）に示したインクジェット用印刷ヘッドは、圧電セラミック層１１ｂの一方の主面に共通電極１２を、他方の主面に個別電極１３を形成した変位素子１４を有し、複数の変位素子１４が振動板１１ａ上に設けられたアクチュエータ１５が、複数の溝を並設し、溝をインク流路１６ａ、各溝を仕切る隔壁１２を具備する流路部材１３と接合されてなる。
【００５４】
接合は、振動板１１ａがインク流路１１の空間と当接するように流路部材１６に接着剤等を用いて接合するが、変位変位素子１４の個別電極１３の各々はインク流路１６ａの各々と対応するように設けられている。
【００５５】
つまり、振動板１１ａの上に、共通電極１２、厚さが５０μｍ以下の圧電セラミック層１１ｂおよび個別電極１３がこの順に積層され、個別電極１３が圧電セラミック層１１ｂの表面に複数配列されたアクチュエータ１５を、インク流路１１の直上に個別電極１３が配置されるように流路部材１６に接着したものである。
【００５６】
そして、個別電極１３と共通電極１２との間に駆動回路より電圧を印加し、電圧が印加され変位した変位素子に対応するインク流路１３ａ内のインクを加圧し、変位素子１７を振動させることによりインク流路１１内のインクを加圧し、流路部材１３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。
【００５７】
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。
【００５８】
本発明の印刷ヘッド、変位特性に優れるため、高速で高精度な吐出というという特徴が得られ、高速印刷に好適な印刷ヘッドを提供することができる。また、本発明の印刷ヘッドをプリンタに搭載することによって、例えば、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。
【００５９】
【実施例】
実施例１
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。
【００６０】
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を準備した。
【００６１】
グリーンシートは、ジルコン酸チタン酸鉛を主成分とする圧電用のセラミック材の粉末に、水系バインダーとしてブチルメタクリレート、分散剤にポリカルポン酸アンモニウム塩、溶剤にイソプロビ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のシート形状にて作製した。
【００６２】
また、内部電極ペーストを、表１の組成に調合し、さらに、所望により、圧電用のセラミックス材の粉末を表１の組成になるように添加した。これらは、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、内部電極ペーストを作製した。
【００６３】
得られた内部電極ペーストを、グリーンシートの表面に厚さ４μｍで印刷し、内部電極を形成した。更に、内部電極が印刷された面を上向きにしてグリーンシートの２枚の間に内部電極ペーストを印刷しないグリーンシート１枚づつ積層し、加圧プレスし、積層体を得た。
【００６４】
この積層体を脱脂処理した後に、表１に示す温度、酸素９９％以上の雰囲気中で２時間保持して焼結し、圧電セラミック層１と内部電極２とからなる積層体を作製した。それらの表面片側に表面電極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、一基板当たり６００点形成した。これを６００〜８００℃で大気中で焼付けて形成した。
【００６５】
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変位素子を完成した。
【００６６】
次に、ｄ定数、密着強度を検討した変位素子について説明する。上記の積層圧電体を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す。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、シリコンオイル中で厚み方向に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、ｄ３１の平均値との差を算出し、平均値に対する百分率のうち最大値をｄ３１バラツキとして表示した。
【００６７】
変位量の測定は、図３に示したように、圧電セラミック層２１ｂを共通電極２２と個別電極２３で挟持してなる変位素子２４が振動板２１ａ上に複数設けられたアクチュエータを作製し、溝２６ａと隔壁２６ｂを有する支持体２６に接着して試料を作製した。
【００６８】
そして、レーザードップラー変位計により溝２６ａ側からアクチュエータにレーザービームを照射し、溝２６ａの中心部及び周辺部７点を測定して変位を測定し、平均値を算出した。
【００６９】
電極抵抗値はＶＩＡ電極部２間を測定した。測定は、２５℃において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）を用いて行った。
【００７０】
密着強度については、脱バインダー前の積層体表面に２ｍｍ×２ｍｍの部分電極を内部電極材と同じ電極材を印刷した後、焼前述の条件にて焼成し、その後０．８ｍｍφのＣｕ線を２ｍｍ×２ｍｍの部分電極上に半田にて接合し、引っ張り試験を行い測定した。結果を表１に示した。
【００７１】
【表１】
2004146774.tif 000003
【００７２】
本発明の試料Ｎｏ．１〜７及び１０〜２７は、ｄ３１のバラツキが、１０％以下であるとともに、密着強度が５ＭＰａ／ｍｍ２以上であり、変位制御が容易に行うことができる積層圧電体であった。
【００７３】
一方、銀が７０体積％以下で本発明の範囲外の試料Ｎｏ．８及び９は、ｄ３１のバラツキが１１％以上と大きく、また、密着強度が１．２６ＭＰａ／ｍｍ２以下と小さかった。
【００７４】
また、全体の厚みが１０００μｍ（１ｍｍ）で範囲外の試料Ｎｏ．２８は、変位が２０ｎｍと小さく圧電特性が非常に低いものであった。
【００７５】
実施例２
原料粉末として高純度のＰｂ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＢａＣＯ３、ＺｎＯ、ＳｒＣＯ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＴｅＯ２の各原料粉末を、焼結体がＰｂ１−ｘ―ｙＳｒｘＢａｙ（Ｚｒ１／３Ｓｂ２／３）ａ（Ｎｉ１／２Ｔｅ１／２）ｂＺｒ１−ａ−ｂ−ｃＴｉｃＯ３（ｘ＝０．０４、ｙ＝０．０２、ａ＝０．０７５、ｂ＝０．００５、ｃ＝０．４．２）、Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｓｂ２／３）０．０７５（Ｎｉ１／２Ｔｅ１／２）０．００５Ｚｒ０．４７Ｔｉ０．４５Ｏ３、ＰｂＺｒ０．５Ｔｉ０．５Ｏ３及びＢａＴｉＯ３で表される組成となるように、それぞれ所定量秤量した。
【００７６】
上記の調製された粉体を、ボールミルにより湿式で２０時間混合し、しかる後に、この混合物を脱水、乾燥した。その後、９００℃で３時間仮焼し、得られた仮焼物を再びボールミルで湿式粉砕した。
【００７７】
その後、この粉砕物に有機バインダー、水、分散剤と可塑剤とを混合し、スラリーを作製し、薄いグリーンシートを成形するために一般的に用いられるロールコーター法により、焼成後の厚さが表に示すサイズになるように予め収縮率を考慮したグリーンシートを作製した。
【００７８】
この後、金型を用いて上記グリーンシートを短形状に打ち抜き、複数枚の短形状シートを用意した。次に、この短形状シート面に、共通電極及び個別電極をＡｇ−Ｐｄからなる電極用ペーストを用いてスクリーン印刷にて電極をグリーンシート表面に塗布した。
【００７９】
次いで、電極を塗布したグリーンシート及び電極を塗布していないグリーンシートを、図１に示す構造になるように、即ち基板表面に複数の変位素子が形成されるように重ね、熱を加えて圧着し、積層アクチュエータ成形体を製作した。
【００８０】
最後に、この成形体を４００℃で脱脂した後、積層体を表１に示す条件で２時間の焼成を行い、アクチュエータを得た。
【００８１】
得られたアクチュエータの厚みを磁器断面を研磨後、マイクロスコープによって測定した。また、圧電層と電極の密着状態を目視で確認し、剥離の有無を確認した。
【００８２】
アクチュエータの残留応力は、コーリメータ径２ｍｍφ、特性Ｘ線Ｆｅ、回折ピーク（２θ）１２６°の条件にてＸ線回折により求めた。なお、残留応力が圧縮の場合には符号をマイナスとした。
【００８３】
また、実施例１と同様にして変位を測定した。結果を表２に示した。
【００８４】
【表２】
2004146774.tif 000004
【００８５】
組成が、Ｐｂ０．９４Ｓｒ０．０４Ｂａ０．０２（Ｚｎ１／３Ｓｂ２／３）０．０７５（Ｎｉ１／２Ｔｅ１／２）０．００５Ｚｒ０．４７Ｔｉ０．４５Ｏ３である本発明の試料Ｎｏ２９〜４４は、変位が２０ｎｍ以上であった。そして、Ａｇが８７体積％以上、残留応力の大きさが１００ＭＰａ以下の試料Ｎｏ．３１〜４４は、変位が３５ｎｍ以上あった。
【００８６】
特に、残留応力が８５ＭＰａ以下の試料Ｎｏ．３２〜３６及び３９〜４４は、変位が６０ｎｍ以上、残留応力が７５ＭＰａ以下の試料Ｎｏ．３２〜３６、４０〜４２は、変位が７０ｎｍ以上であった。
【００８７】
また、Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｓｂ２／３）０．０７５（Ｎｉ１／２Ｔｅ１／２）０．００５Ｚｒ０．４７Ｔｉ０．４５Ｏ３、ＰｂＺｒ０．５Ｔｉ０．５Ｏ３及びＢａＴｉＯ３の組成である本発明の試料Ｎｏ．４５〜４８も、変位が３０ｎｍ以上であった。
【００８８】
【発明の効果】
本発明の積層圧電体は、銀パラジウム合金の組成を制御することにより、圧電セラミックスとの濡れ性を改善したことによって、密着性を高め、残留応力を低減し、積層圧電体の変形を防止するとともに、同一基板内に設けられた複数の変位素子の変位を容易に制御でき、アクチュエータとしてインクジェットプリンタの印刷ヘッドとして好適に用いることができる。
【００８９】
アクチュエータの残留応力を厳密に制御することにより、アクチュエータを金属流路部材に接合されても、静電容量の低下が抑制され、インクジェット印刷ヘッドに用いた場合、高精度高速印刷可能なインクジェットプリンタを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層圧電体を示す概略断面図である。
【図２】本発明の積層圧電体を適応した印刷ヘッドの概略断面図である。
【図３】本発明の積層圧電体を評価するための構造体を示す概略断面図である。
【符号の説明】
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・・・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】
2004146774.tif 000005
【図２】
2004146774.tif 000006
【図３】
2004146774.tif 000007