(57)【要約】【課題】平坦度が小さく、ｄ定数の面内バラツキが小さいアクチュエータ及びその製造方法を提供する。【解決手段】圧電磁器からなる圧電基板２と、該圧電基板２の主面の一部に設けられた表面電極６と、該圧電基板２の内部に設けられた内部電極５とを具備してなるアクチュエータ１であって、前記圧電基板２の主面の平坦度が２０μｍ以下、全体の厚みＴが１００μｍ以下であることを特徴とする。【選択図】図１
2004179265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電磁器からなる圧電基板と、該圧電基板の主面の一部に設けられた表面電極と、該圧電基板の内部に設けられた内部電極とを具備してなるアクチュエータであって、全体の厚みが１００μｍ以下、前記圧電基板の主面の平坦度が２０μｍ以下であることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記圧電基板の主面の表面粗さＲａが３μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記圧電磁器が少なくともＰｂを含むペロブスカイト型化合物であることを特徴とする請求項１又は２記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記圧電磁器に含まれるカーボンが０．１質量％以下であ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アクチュエータ。
【請求項５】
圧電体粉末からなる成形体を、表面部の気孔率が１％以下、平坦度が２０μｍ以下の主面を有する支持体の該主面に接触させながら焼成することを特徴とするアクチュエータの製造方法。
【請求項６】
前記支持体の主面の表面粗さＲａが３μｍ以下であることを特徴とする請求項５のアクチュエータの製造方法。
【請求項７】
前記成形体を一対の前記支持体で挟持するように配置して焼成することを特徴とする請求項５又は６記載のアクチュエータの製造方法。
【請求項８】
前記成形体が複数であって、該成形体と前記支持体とを交互に複数積み重ねて配置して焼成することを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載のアクチュエータの製造方法。
【請求項９】
前記支持体が、アルミナ、ベリリア、ジルコニア、マグネシア、ムライト、スピネル、ビスマス層状化合物、タングステンブロンズ構造化合物、Ｐｂ系ペロブスカイト構造化合物、ニオブ系ペロブスカイト構造化合物及びタンタル系ペロブスカイト構造化合物のうち少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載のアクチュエータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータ及びその製造方法に関し、例えば、燃料噴射用インジェクター用アクチュエータ、インクジェットプリンタヘッド用アクチュエータ、圧電共振子、発振器、超音波モータ、加速度センサ、ノッキングセンサ、又はＡＥセンサ等の圧電センサに適し、特に、広がり振動、伸び振動、厚みたて振動を利用したインクジェットプリンタヘッド用アクチュエータとして好適に用いられるアクチュエータ及びその製造方法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（発振子を含む）、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、アクチュエータは、電気信号に対する応答速度が１０−６秒台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インク吐出用アクチュエータ等に応用されている。
【０００４】
従来、このような用途に用いられる圧電磁器は、厚みが数百μｍのセラミックグリーンシートを、多孔質焼結体からなる一対のセッターに直接挟むように配置して焼成することによって作製されていた。
【０００５】
また、多孔質体からなるセッター台の上にスペーサを配置し、該スペーサの上に多孔質体からなるセッター蓋を載せることによって形成される空間にグリーンシートを配置し、該グリーンシートと前記セッター蓋の隙間が３０〜１００μｍとなるように空間を設けた状態で焼成することによって焼結体の平坦度を３０〜１００μｍに調整することが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
このようにして得られたセラミックス体を圧電体に応用すると、磁器の平滑度を一定値以下に確保できるため、アクチュエータをプリンタ内に固定するため金属板などの平面上に固定する際の破損を回避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プリンタヘッド、又はＸＹステージ位置決め用アクチュエータ等として好適に使用されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２８１４５３号公報（図３）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、多孔質体でグリーンシートを挟持するように配置して焼成する方法では、気孔を介して蒸発しやすい成分が揮発し、特に厚みが１００μｍ以下のアクチュエータを得る場合、組成の面内バラツキが大きくなると共に、多孔質体の表面状態を制御し難くいため、得られた圧電磁気の平坦度が大きくなり、またセッターから脱粒した粒子の付着によりさらに焼結体の平坦度や表面粗さが大きくなった。
【０００９】
また、特許文献１に記載された薄層グリーンシートの焼成方法はセッターとグリーンシート間の隙間が少なくとも３０μｍはあり、厚みが１００μｍ以下のアクチュエータを得る場合、厚みに対して磁器の平坦性が大きくなった。
【００１０】
このように平坦度が大きい場合には、支持基板へアクチュエータを固定する際に、圧電磁器の曲面状態を平面状態に矯正するように圧電磁器が伸ばされるため、圧電基板内に不均一な残留応力が発生する。特に、圧電基板上に複数の変位素子を設けた、厚みが１００μｍ以下のアクチュエータの場合、そのｄ定数が変位素子によって大きく変動するという問題があった。
【００１１】
従って、本発明の目的は、平坦度が小さく、支持基板に接合してもｄ定数の面内バラツキが小さいアクチュエータ及びその製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、表面が緻密で平坦な支持体にグリーンシートを接触させながら、特に、支持体でグリーンシートを挟みながら、焼成することにより、グリーンシートの変形を抑制することができ、且つグリーンシートからの蒸発を抑制することができるという知見に基づくもので、この方法により、平坦度が小さく、支持基板に接合してもｄ定数の面内バラツキが小さいアクチュエータを実現できる。
【００１３】
即ち、本発明の圧電体は、圧電磁器からなる圧電基板と、該圧電基板の主面の一部に設けられた表面電極と、該圧電基板の内部に設けられた内部電極とを具備してなるアクチュエータであって、全体の厚みが１００μｍ以下、前記圧電基板の主面の平坦度が２０μｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１４】
特に、前記圧電基板の主面の表面粗さＲａが３μｍ以下であることが好ましい。これにより、圧電磁器をアクチュエータとして金属板等に固定する際に矯正によるアクチュエータの変形量をさらに低減できるため、アクチュエータ内部に発生する残留応力を更に抑制することができ、その結果、支持基板に固定してもアクチュエータのｄ定数の面内バラツキを効果的に低減することができる。
【００１５】
前記圧電磁器が少なくともＰｂを含むペロブスカイト型化合物であることが好ましい。これにより、変位が大きく、低電圧で駆動が可能なアクチュエータを作製することができ、その結果、プリンタの高速化、高精度化、低コスト化に対して更なる寄与を望むことができる。
【００１６】
前記圧電磁器に含まれるカーボンが０．１質量％以下であることが好ましい。これにより、圧電磁器の絶縁性を確保することができ、分極処理時の変位不良を防止できる。
【００１７】
また、本発明のアクチュエータの製造方法は、圧電体粉末からなる成形体を、表面部の気孔率が１％以下、平坦度が２０μｍ以下の主面を有する支持体の該主面に接触させながら焼成することを特徴とするものであり、これにより、上記のアクチュエータを作製することができる。
【００１８】
さらに、前記支持体の主面の表面粗さＲａが３μｍ以下であることが好ましい。これにより、焼成後の圧電磁器の平坦度を更に向上させて残留応力を低減し、組成バラツキも抑制することができる。
【００１９】
さらにまた、前記成形体を一対の前記支持体で挟持するように配置して焼成することが好ましい。これにより、圧電磁器の厚みが１００μｍ以下の薄肉の圧電磁器でも２０μｍ以下の平坦度を容易に得ることができる。
【００２０】
また、前記成形体が複数であって、該成形体と前記支持体とを交互に複数積み重ねて配置して焼成することが好ましい。これにより、圧電磁器の平坦性が向上するばかりでなく、炉内の鉛雰囲気が安定に形成できるため、基板の圧電特性の分布が安定化し、基板内でのｄ定数のバラツキをより低減することができる。
【００２１】
さらに、前記支持体が、アルミナ、ベリリア、ジルコニア、マグネシア、ムライト、スピネル、ビスマス層状化合物、タングステンブロンズ構造化合物、Ｐｂ系ペロブスカイト構造化合物、ニオブ系ペロブスカイト構造化合物及びタンタル系ペロブスカイト構造化合物のうち少なくとも１種を含有することが好ましい。これにより、グリーンシートとの反応性を抑制することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明を、図を用いて説明する。
【００２３】
本発明のアクチュエータ１は、図１（ａ）に示したように、圧電磁器からなる圧電基板２と、圧電基板２の内部に設けられた内部電極５と、圧電基板２の主面の一部に設けられた表面電極６とを具備しており、圧電基板２の表面部に形成された圧電振動層４と内部電極５と表面電極６とで変位素子７が構成される。
【００２４】
そして、アクチュエータは、例えば図１（ｂ）に示したように、表面電極６が等間隔で２次元的に配列され、それぞれ外部の電子制御回路に独立して接続され、それぞれの電極間に電圧が印加されると、電圧が印加された内部電極５と表面電極６に挟持された部位の圧電振動層４が変位することができる。このように、各変位素子７を独立して制御した印刷ヘッドに応用することにより、インクジェットプリンタの高速化及び高精度化に寄与することが可能である。
【００２５】
本発明によれば、アクチュエータ１の厚みＴは、表面電極６を含めた圧電基板２の厚みを示すものであり、Ｔが１００μｍ以下であることが重要である。このように薄層にすることで、大きな変位を得ることができ、また低電圧で高効率の駆動を実現できる。従って、特に最近のカラープリンタの性能向上に伴う高速化及び高精度化の要求に対して、本発明においては、１００μｍ以下の厚みにすることにより、その要求に対応することができ、アクチュエータ及びそれを用いた印刷ヘッドの高性能化に寄与することができる。特に、アクチュエータ１としての特性をさらに高めるため、８０μｍ以下、更には６５μｍ以下、より好適には５０μｍ以下が良い。
【００２６】
また、アクチュエータ１の厚みＴの下限値は、十分な機械的強度を有し、取扱い及び作動中の破壊を防止するため、３μｍ、特に５μｍ、更には１０μｍ、より好適には２０μｍであることが好ましい。
【００２７】
圧電基板２の表面の平坦度、即ち圧電振動層４の主面の平坦度が２０μｍ以下であることも重要である。平坦度を２０μｍ以下、特に１５μｍ以下、更には１０μｍ以下にすることで、例えば図１（ｃ）に示したように、溝３ａが隔壁３ｂによって形成されてなる支持基板３に、表面が平坦な本発明のアクチュエータ１を接合しても、接合に伴うアクチュエータ１の変形が小さく、残留応力を低減できるため、変位素子毎の特性バラツキを低減することができる。
【００２８】
圧電基板２の表面粗さＲａは、３μｍ以下、特に２．５μｍ以下、更には２μｍ以下であることが好ましい。表面粗さＲａが小さいと、圧電体をアクチュエータとして金属基板等に固定する際にアクチュエータの微細な変形も防止することが容易で、残留応力の低減効果を高めることができる。また、表面凹凸を介して蒸発成分が揮発するのを抑制し、組成バラツキをより一層低減する効果がある。
【００２９】
圧電振動層４を含む圧電基板２は、圧電性を示すセラミックスを用いることができ、具体的には、Ｂｉ層状化合物、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、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ系）、ニッケルニオブ酸鉛（ＰＮＮ系）、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物質を例示できる。
【００３０】
これらのうち、特に、少なくともＰｂを含むペロブスカイト型化合物であるのが良い。例えば、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ系）、ニッケルニオブ酸鉛（ＰＮＮ系）、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物質が好ましい。このような組成にすることで、高い圧電定数を有する圧電振動層４が得られる。
【００３１】
特に、上記ペロブスカイト型結晶の一例として、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Ｔｉを含有する結晶であるＰｂＺｒＴｉＯ３を好適に使用できる。また、他の酸化物を混合しても良く、さらに、副成分として、特性に悪影響がない範囲であれば、Ａサイト及び／又はＢサイトに他元素が置換しても良い。例えば、副成分としてＺｎ、Ｓｂ、Ｎｉ及びＴｅを添加し、Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｓｂ２／３）Ｏ３及びＰｂ（Ｎｉ１／２Ｔｅ１／２）Ｏ３の固溶体であっても良い。
【００３２】
本発明によれば、上記ペロブスカイト型結晶における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Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａなどが有り、特にＢａ、Ｓｒが高い変位を得られる点で好ましい。これにより、比誘電率が向上する結果、さらに高い圧電定数を示すことが可能となる。
【００３３】
具体的には、Ｐｂ１−ｘ―ｙＳｒｘＢａｙ（Ｚｎ１／３Ｓｂ２／３）ａ（Ｎｉ１／２Ｔｅ１／２）ｂＺｒ１−ａ−ｂ−ｃＴｉｃＯ３＋α質量％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）で表される化合物を例示できる。
【００３４】
圧電基板２、特に圧電振動層４は、カーボンが０．１質量％以下、特に０．０７質量％以下であることが好ましい。カーボンは圧電体の絶縁性に関与し、分極時の絶縁不良の原因になるため、上記の範囲に抑制することにより、分極時に電流が流れることを抑制し、飽和分極状態まで分極できるため、分極不良による変位不良を防止することができる。
【００３５】
圧電基板２の気孔率が１％以下、特に０．５％以下、更には０．３％以下であることが好ましい。気孔率を低減させることによってアクチュエータ１の強度を高めるとともに、インクジェット印刷ヘッドとして用いる場合、磁器へのインクの染み込みによるインク漏れを効果的に抑制することが可能となる。
【００３６】
内部電極５、表面電極６の材質としては、導電性を有するものならば何れでも良く、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌやそれらの合金などが用いられる。また、電極５及、６の厚みとしては、導電性を有し且つ変位を妨げない程度である必要があり、０．５〜５μｍ、特に１〜３μｍ程度が好ましい。
【００３７】
本発明のアクチュエータをインクジェットプリンタの印刷ヘッドとして用いる場合、圧電歪定数として、例えばｄ３１モードを利用することができる。インクジェットプリンタの印刷ヘッドとして十分な吐出能力を発揮し、高速で精細な印刷を実現するために、ｄ３１が２００ｐｍ／Ｖ以上、特に２２５ｐｍ／Ｖ以上、更には２５０ｐｍ／Ｖ以上であることが好ましい。
【００３８】
次に、本発明のアクチュエータの製造方法について、圧電磁器としてＰＺＴを用いた場合を例として説明する。
【００３９】
まず、原料に用いる圧電体粉末として、純度９９％、平均粒子径１μｍ以下のＰＺＴ粉末を準備する。
【００４０】
このＰＺＴ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、このテープの所望の部位に内部電極としてＡｇ−Ｐｄペーストを塗布し、また所望の箇所にビアホールを形成すると共にビアホールの内部に電極を形成した。次いで、得られたグリーンシートを積層する。また、所望により、特定の形状に切断する。
【００４１】
積層して得られた成形体を、焼成するために、成形体を治具に搭載して焼成炉内に配置するが、その配置の一例を図２に示した。即ち、セッター１０１の上にスペーサ１０２を介して支持体１０３ａを載せ、その支持体１０３ａの上に成形体１０５を載置し、表面部の気孔率が１％以下、平坦度が２０μｍ以下の主面を有する支持体１０３と成形体１０５とを接触させることが重要である。
【００４２】
本発明は、支持体１０３ａの上に成形体１０５を載置してあれば、成形体１０５の上に何があっても良く、例えば、多孔質体を載せても良いが、支持体１０３ａと同様の主面を有する支持体１０３ｂを載せて、成形体１０５を一対の支持体１０３ａ、１０３ｂで挟持するように配置するのが、組成のバラツキを効果的に抑制でき、且つ２０μｍ以下の平坦度を容易に得られる点で好ましい。
【００４３】
本発明によれば、支持体１０３ａ、１０３ｂが成形体１０５と接触する主面１０４ａ、１０４ｂの平坦度が２０μｍ以下であることが重要である。支持体１０３は成形体１０５と接触するため、その接触する主面１０４を平坦にすることで、成形体１０５を焼成して得られた焼結体の表面の平坦度を低減でき、表面が平坦な圧電磁器を得ることができる。特に、より平坦度の小さな焼結体を得るため、支持体１０３の主面の平坦度は１５μｍ以下、更には１０μｍ以下が好ましい。
【００４４】
また、本発明によれば、支持体１０３ａ、１０３ｂが成形体１０５と接触する主面１０４ａ、１０４ｂの表面部は、気孔率が１％以下、更には０．５％以下、更には０．３％以下であることが重要である。気孔率がこのように小さい支持体１０３の主面１０４が緻密であると、脱粒が少なく、成形体表面に付着する粒子も減少し、焼結して得られた圧電磁器の平坦度及び表面粗さを改善することができる。
【００４５】
なお、表面部とは成形体との接触面を形成する主面１０４における表面を意味するが、気孔率を測定するためには研磨が必要なため、実際には研磨に必要な最低限の厚み、例えば数μｍの厚みが必要であり、これを実質的に表面部と言う。
【００４６】
また、多孔質体からなる従来の支持体では、焼成中に成形体から揮発した成分が、支持体の連続した気孔を経由して外部へ飛散するのに対し、少なくとも主面１０４の表面部が緻密な支持体１０３を用いているため、揮発成分の飛散を顕著に抑制することが出来る。このように、成形体からの揮発成分の蒸発を抑制することで圧電特性の面内バラツキを更に改善できる。
【００４７】
支持体１０３ａ、１０３ｂは、全体が緻密であるのが良い。このような緻密体は、表面を加工することによって低コストでの再生が可能である。又は、表面が緻密で内部が比較的気孔率が高い焼結体を使用することもできる。例えば、焼結時に内部よりも表面部で焼結が容易に進む場合、少なくとも表面から０．１ｍｍ、特に０．３ｍｍ、更には０．５ｍｍの表面層の気孔率が１％以下、特に０．５％以下、更には０．３％以下であるのが良い。
【００４８】
また、所望により表面だけを緻密にすることもできる。例えば、表面の気孔率が２〜８％程度のセラミック焼結体表面を研磨加工し、セラミック層を被覆することにより、支持体１０３ａ、１０３ｂの主面１０４ａ、１０４ｂを０．１％以下の気孔率にすることができる。特に、ＣＶＤ（科学気相成長法）により数１０μｍ以上、更には５０μｍ以上、より好適には１００μｍ以上の厚みに形成し、鏡面研磨を行って表面の気孔率を１％以下、平坦度を２０μｍ以下にすることができる。これは、大型支持体の全体を緻密な焼結体で作製するためのコストが高い場合、或いは緻密な焼結体を合成することが困難な場合、成形体と支持体とが反応しやすい場合に特に有効である。
【００４９】
支持体１０３の表面粗さＲａは、３μｍ以下、特に２．５μｍ以下、更には２μｍ以下であることが好ましい。支持体１０３の表面粗さＲａを上記のようにすることで圧電磁器の平坦度を更に向上させることができる。また、成形体と支持体との隙間が拡散経路となって成形体からの揮発成分が蒸発し、組成の面内バラツキを抑制することもできる。
【００５０】
本発明に用いる支持体は、アルミナ、ベリリア、ジルコニア、マグネシア、ムライト、スピネル、ビスマス層状化合物、タングステンブロンズ構造化合物、Ｐｂ系ペロブスカイト構造化合物、ニオブ系ペロブスカイト構造化合物及びタンタル系ペロブスカイト構造化合物のうち少なくとも１種を含有することが好ましい。
いずれも圧電体の同質の物質もしくは反応性に乏しい物質である。このような物質を支持体に用いることにより、圧電体の特性を安定化させることが可能となる。
【００５１】
複数の積層成形体を焼成する場合には、例えば図３に示したように、セッター１１１の上にスペーサ１１２を介して支持体１１３と成形体１１５を交互に重ねた構成を採用することができる。そして、支持体１１３の主面１１４の平坦度が２０μｍ以下、主面１１４の表面部の気孔率が１％以下とすることで、図２の構成を用いる場合と同じ効果を期待できる。また、このように成形体を複数配置することで、炉内の鉛雰囲気が安定し、組成バラツキによるｄ定数のバラツキをより低減する効果もある。
【００５２】
なお、積層成形体の焼成に先立ち、所望により、４００℃〜９００℃程度の温度で脱脂処理を行っても良い。
【００５３】
得られた焼結体の表面に表面電極６を形成し、また、分極してアクチュエータを作製することができる。
【００５４】
このように、本発明の製造方法を採用すれば、厚みが１００μｍ以下の薄層からなるアクチュエータを製造する時でも、焼成時の収縮バラツキによって生じる磁器の変形を小さくできるため、流路部材等の支持体に固定する際に発生する残留応力を小さくすることができ、アクチュエータを構成する多数の変位素子のｄ定数が均一となり、変位量のバラツキを顕著に低減することができる。また、このようなアクチュエータをインクジェットプリンタの印刷ヘッドに適応することで、高速、高精度な特性を改善することができる。
【００５５】
【実施例】
本発明のアクチュエータを作製し、これを図１（ｃ）に示した支持体に接着した。
【００５６】
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。
【００５７】
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程度のシート形状にて作製した。
【００５８】
また、各種の圧電用のセラミックス材の粉末を用いて同様にグリーンシートを作製した。また、内部電極ペーストを作製した。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、積層成形体を得た。
【００５９】
この積層成形体を脱脂処理した後に、図２に示したように、積層成形体を支持体で挟持するようにして焼成炉に配置（ｄ１）した。なお、試料Ｎｏ．１０は、多孔質支持体の上に厚さ６００μｍのスペーサを置いて、その上に他の多孔質支持体を載せ、上下の支持体の間に積層成形体を載置して焼成炉の中に配置（ｄ２）した。
【００６０】
これを表１に示す温度、酸素９９％以上の雰囲気中で２時間保持して焼成し、圧電振動層と内部電極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を形成した。表面電極は、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℃の大気中で焼付けた。
【００６１】
得られた圧電基板の気孔率は、焼結体を切断し、その断面を鏡面状態に加工した後、顕微鏡で観察し、所定の面積内にある気孔の面積を求めて算出した。また、支持体表面及び圧電基板表面の平坦度は、レーザー変位計を用いて圧電基板の一端から他端の間を走査して高さの変化を測定した。その際、表面電極の厚みを補正して算出した。
【００６２】
アクチュエータのｄ３１は、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）を用いた共振法で１０箇所測定し、その平均値を算出した。そして、ｄ３１の平均値との差を算出し、その最大値をｄ３１バラツキとして百分率で表示した。
【００６３】
変位量の測定は、インクジェットプリンタ用印刷ヘッドとしての使用を考慮し、図１（ｃ）に示したように、溝３ａと隔壁３ｂを有する支持体３に、上記作製したアクチュエータ１を接着し、圧電振動層４を内部電極５と表面電極６で挟持する構造となるように変位素子７を作製した。そして、レーザードップラー変位計により支持体３側から溝３ａを通してアクチュエータにレーザービームを照射し、支持体３の溝３ａに当接しているアクチュエータ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。結果を表１に示した。
【００６４】
また、アクチュエータの厚みはマイクロメータで測定し、支持体及びアクチュエータの表面粗さは触針式表面粗さ計で測定した。
【００６５】
なお、支持体としては、表１に示したものを用いた。
【００６６】
【表１】
2004179265.tif 000003
【００６７】
本発明の試料Ｎｏ．１〜３、５〜８、１１〜１９及び２１〜３２は、ｄ３１のバラツキが１５％以下、変位量が７０ｎｍ以上であった。
【００６８】
一方、支持体の平坦度が３０μｍと大きく本発明の範囲外の試料Ｎｏ．４は、ｄ３１のバラツキが２７％と大きかった。
【００６９】
また、全体の厚みが１０００μｍ（１ｍｍ）と大きく本発明の範囲外の試料Ｎｏ．２０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。
【００７０】
さらに、支持体の気孔率が３％と大きく本発明の範囲外の試料Ｎｏ．９は、ｄ３１のバラツキが３０％と大きかった。
【００７１】
また、スペーサを用いて支持体間の空間に成形体を載置した本発明の範囲外の試料Ｎｏ．１０は、平坦度が４８μｍと大きかった。
【００７２】
【発明の効果】
本発明は、表面部の気孔率を１％以下に制御した支持体が成形体に接触するように、具体的には一対の支持体で成形体を挟持するように配置して焼成することにより、厚み１００μｍ以下の薄層の試料でも平坦度が２０μｍ以下に制御可能となり、支持体に接合した際に発生する残留応力を低減し、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圧電素子の変位バラツキを容易に制御でき、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアクチュエータを示すもので、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は概略平面図、（ｃ）は支持基板を接合した時の概略断面図である。
【図２】本発明のアクチュエータの製造方法を説明するための概略断面図である。
【図３】本発明のアクチュエータの他の製造方法を説明するための概略断面図である。
【符号の説明】
１・・・アクチュエータ
２・・・圧電基板
４・・・圧電振動層
５・・・内部電極
６・・・表面電極
７・・・変位素子
Ｔ・・・アクチュエータの厚み
１０１、１１１・・・セッター
１０２、１１２・・・スペーサ
１０３、１０３ａ、１０３ｂ、１１３・・・支持体
１０４、１０４ａ、１０４ｂ、１１４・・・主面
１０５、１１５・・・成形体
【図１】
2004179265.tif 000004
【図２】
2004179265.tif 000005
【図３】
2004179265.tif 000006