(57)【要約】【課題】クロストークを抑制することができる液体吐出装置を提供することである。【解決手段】圧電セラミック層１４上に複数の駆動電極１５を形成して複数の圧電変位素子１６を縦横に規則的に配列した圧電アクチュエータ１１を、液体吐出口２２を有する複数の液体加圧室２３が形成された流路部材２１上に、液体加圧室２３と駆動電極１５との位置を揃えて取り付け、複数の圧電変位素子１６は、縦にＮ行（Ｎ≧４）配列され、横方向のドット密度が３００ｄｐｉ以上であり、横方向における駆動電極１５の配置間隔Ａと縦方向における駆動電極１５の配置間隔Ｂとの比（Ｂ／Ａ）が０．９５〜１．５であり、さらに、隣接する駆動電極１５間の最小距離をＤとしたときにＤ≧０．１５Ａである液体吐出装置である。【選択図】図１
2005313629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電セラミック層上に複数の駆動電極を形成して複数の圧電変位素子が縦横に規則的に配列された圧電アクチュエータと、液体吐出口を有する複数の液体加圧室が形成された流路部材とからなり、前記圧電アクチュエータが流路部材上に、前記液体加圧室と前記駆動電極との位置を揃えて取り付けられた液体吐出装置であって、
前記複数の圧電変位素子が縦にＮ行（Ｎ≧４）配列され、前記横方向のドット密度が３００ｄｐｉ以上であり、前記横方向における前記駆動電極の配置間隔Ａと前記縦方向における前記駆動電極の配置間隔Ｂとの比（Ｂ／Ａ）が０．９５〜１．５であり、さらに、隣接する前記駆動電極間の最小距離をＤとしたときにＤ≧０．１５Ａであることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記横方向のドット密度が６００ｄｐｉ以上である請求項１記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記圧電変位素子が縦に配列された行数Ｎが４〜１５０である請求項１または２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記圧電変位素子が、各行毎に２０〜１２０個／インチの割合で配列されている請求項１〜３のいずれかに記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記圧電変位素子が、各行毎に２０〜９０個／インチの割合で配列されている請求項４記載の液体吐出装置。
【請求項６】
前記圧電変位素子が千鳥状に配列され、前記圧電アクチュエータの前記縦方向の長さＸと前記横方向の長さＹとの比（Ｙ／Ｘ）が1．２以上である請求項１〜５のいずれかに記載の液体吐出装置。
【請求項７】
比（Ｙ／Ｘ）が２以上である請求項６記載の液体吐出装置。
【請求項８】
前記圧電アクチュエータは、振動板上に、共通電極、圧電セラミック層および駆動電極がこの順に積層された積層体からなり、前記圧電変位素子が、前記共通電極と駆動電極とこれらの電極間に位置する圧電セラミック層とにより構成されている請求項１〜７のいずれかに記載の液体吐出装置。
【請求項９】
各駆動電極の一端には、駆動電圧印加用の外部配線を接続するためのランド部が設けられている請求項１〜８のいずれかに記載の液体吐出装置。
【請求項１０】
シリアルヘッドに適用される請求項１〜９のいずれかに記載の液体吐出装置。
【請求項１１】
ラインヘッドに適用される請求項１〜９のいずれかに記載の記載の液体吐出装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の液体吐出装置を備えた記録装置。
【請求項１３】
圧電セラミック層上に複数の駆動電極を形成して複数の圧電変位素子が縦横に規則的に配列された圧電アクチュエータと、液体吐出口を有する複数の液体加圧室が形成された流路部材とからなり、前記圧電アクチュエータが流路部材上に、前記液体加圧室と前記駆動電極との位置を揃えて取り付けられた印刷ヘッドであって、
前記複数の圧電変位素子が縦にＮ行（Ｎ≧４）配列され、前記横方向のドット密度が３００ｄｐｉ以上であり、前記横方向における前記駆動電極の配置間隔Ａと前記縦方向における前記駆動電極の配置間隔Ｂとの比（Ｂ／Ａ）が０．９５〜１．５であり、さらに、隣接する前記駆動電極間の最小距離をＤとしたときにＤ≧０．１５Ａであることを特徴とするインクジェット方式の印刷ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置に関し、より詳しくは微細な液体吐出口からインク滴を吐出して文字や画像を印刷する各種プリンタ、記録計、ファクシミリ、捺染分野や窯業分野で文様形成等に用いられる印刷機等の記録装置に用いられる印刷ヘッド、接着剤やインク等の精密吐出・液体搬送に用いられるポンプ等に好適な液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、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、圧力ポンプ等がある。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圧電アクチュエータやインクジェット方式の記録装置の液体吐出装置（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。
【０００３】
このインクジェット方式の記録装置に搭載された液体吐出装置としては、インクが充填された液体加圧室内に加圧手段としてのヒーターを備え、ヒーターによりインクを加熱、沸騰させ、液体加圧室内に発生する気泡によってインクを加圧して液体吐出口からインク滴を吐出させるサーマルヘッド方式と、インクが充填される液体流路の一部の壁を圧電アクチュエータの圧電変位素子によって屈曲変位させ、機械的に液体加圧室内のインクを加圧して液体吐出口からインク滴を吐出させる圧電方式が一般的に知られている。
【０００４】
これらのうち、圧電方式の液体吐出装置は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等のＰｂを含むペロブスカイト系圧電セラミックス等で構成される圧電セラミック層と、この圧電セラミック層の両面に配置された電極とにより複数の圧電変位素子が形成された圧電アクチュエータが、液体導入口と液体加圧室と液体吐出口とを具備する流路部材の上に、液体加圧室と圧電変位素子の位置を揃えて取り付けられて構成されている。そして、圧電変位素子の両面から駆動電圧を印加し圧電変位素子を変位させて液体吐出口から微小なインク滴を吐出させる（例えば、特許文献１公報参照）。
【０００５】
また、特許文献２には、液体加圧室が４〜１０列配列され、ヘッドの主走査方向への１パスの走査で副走査方向のドット密度が３００ｄｐｉ（ドット／インチ）以上となるインクジェットヘッドが提案されている。このインクジェットヘッドによれば、インクジェットヘッドを小型化するとともに、ドットの高密度化を図ることができるとされている。
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載の液体吐出装置は、隣接する圧電変位素子間に駆動電圧を印加するための配線（引出電極）を通すため、圧電変位素子間が近接しすぎると、圧電変位素子が引出電極に接触して導通不良に至る危険性がある。また、隣接する圧電変位素子が接近しすぎると、一つの圧電変位素子の変位に伴って隣接する圧電変位素子の変位が誘起され、吐出するインク滴のスピード等に影響して画質が低下する、いわゆるクロストークの影響が大きくなるという問題がある。
【０００７】
また、特許文献２記載の液体吐出装置では、ドット密度をさらに高密度にする場合（例えば３００ｄｐｉから６００ｄｐｉにする場合）には、圧電変位素子における駆動部分の面積を小さくして隣接する圧電変位素子間の隙間を空け、この隙間に、隣接する列の引出電極を通している。しかし、駆動部分の面積が過度に小さくなると、圧電変位素子の変位が小さくなり、クロストークの影響でインク滴の吐出速度が低下するので、着弾精度が低下して画質劣化を引き起こすという問題がある。このため、高密度化には限界があった。また、吐出速度の低下を引き起こさないためには、駆動電圧を高くする必要があり、消費電力の増加につながるという問題がある。
【特許文献１】特開平１１−３４３２１号公報
【特許文献２】特開２００３−１５４６４６号公報，請求項３
【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、クロストークを抑制することができる液体吐出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、圧電変位素子の行数Ｎを４以上にするとともに、圧電変位素子を構成する駆動電極を所定の条件で配列することにより、各行毎における圧電変位素子の配置間隔が過度に小さくなるのを防ぎ、複数の駆動電極を適度な間隔で配置できるので、横方向のドット密度を３００ｄｐｉ以上という高い値に維持し、しかもクロストークが生じるのを抑制することができるという新たな事実を見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
本発明の液体吐出装置は、基本的に、圧電セラミック層上に複数の駆動電極を形成して複数の圧電変位素子が縦横に規則的に配列された圧電アクチュエータと、液体吐出口を有する複数の液体加圧室が形成された流路部材とからなり、前記圧電アクチュエータが流路部材上に、前記液体加圧室と前記駆動電極との位置を揃えて取り付けられる。本発明では、前記複数の圧電変位素子は縦にＮ行（Ｎ≧４）配列され、前記横方向のドット密度が３００ｄｐｉ以上である。前記横方向における前記駆動電極の配置間隔Ａと前記縦方向における前記駆動電極の配置間隔Ｂとの比（Ｂ／Ａ）が０．９５〜１．５である。さらに、隣接する前記駆動電極間の最小距離をＤとしたとき、Ｄ≧０．１５Ａである。
【００１１】
本発明における前記圧電変位素子は、各行毎に２０〜１２０個／インチの割合で配列されているのがよい。また、本発明における前記圧電変位素子は千鳥状に配列され、前記圧電アクチュエータの前記縦方向の長さＸと前記横方向の長さＹとの比（Ｙ／Ｘ）は１．２以上であるのがよい。
【００１２】
本発明の液体吐出装置に搭載する前記圧電アクチュエータとしては、例えば、振動板上に、共通電極、圧電セラミック層および駆動電極がこの順に積層された積層体が挙げられる。この積層体において、圧電変位素子は、前記共通電極と駆動電極とこれらの電極間に位置する圧電セラミック層とにより構成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の液体吐出装置は、上記のように圧電変位素子を配列しているので、高いドット密度を得ることができるとともに、隣接する圧電変位素子が接近しすぎるのを防止してクロストークを抑制できる。また、隣接する圧電変位素子が接近しすぎるのを防止することで、圧電変位素子が近接する配線と接触して導通不良が生じるのを防止することもできる。さらに、圧電変位素子を効率的に配置させることができるので、圧電変位素子の配置間隔が必要以上に広くなるのを抑制して液体吐出装置が大型化するのを防止することができる。
【００１４】
本発明の前記圧電アクチュエータを使用すると、共通電極、圧電セラミック層および駆動電極からなる部分の厚みを薄くして、振動板を含めた全体厚みを薄くすることができるので、ｄ31振動モードを使用しても大きな変位を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の液体吐出装置について、インクジェット方式の印刷ヘッドに適用した場合を例に挙げ、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態にかかる印刷ヘッドを示す平面図であり、図２はその底面図であり、図３は図１のＺ−Ｚ線断面図である。
【００１６】
図３に示すように、印刷ヘッド（液体吐出装置）３１は、圧電アクチュエータ１１と流路部材２１とから構成される。流路部材２１は液体吐出口２２を有する複数の液体加圧室２３を備える。圧電アクチュエータ１１は、この流路部材２１上に、液体加圧室２３と駆動電極１５との位置を揃えて、接着層２５により接着される。
【００１７】
圧電アクチュエータ１１は、振動板１２上に、共通電極１３、圧電セラミック層１４および駆動電極１５がこの順に積層された積層体からなる。このような形態とすることで、ｄ31振動モードを使用しても大きな変位を得ることができる。図１に示すように、各駆動電極１５の一端には、駆動電圧印加用の外部配線を接続するためのランド部１５ａが設けられている。各液体加圧室２３は隔壁２４により隔てられている。
【００１８】
この圧電アクチュエータ１１には、共通電極１３と駆動電極１５とこれらの電極間に位置する圧電セラミック層１４とにより構成される複数の圧電変位素子１６が、縦横に千鳥状に配列されている。圧電変位素子１６は、縦にＮ行（図１，２の場合、Ｎ＝４）、横にＭ列配列されている。また、流路部材２１の各液体加圧室２３は、各圧電変位素子１６に対応する位置にそれぞれ配列されている。また、液体吐出口２２は、各液体加圧室２３の略中央付近に形成されており、図２に示すように、印刷ヘッド３１の底面側に縦横に千鳥状に配列されている。
【００１９】
各圧電変位素子１６は、共通電極１３と駆動電極１５との間に電圧を印加することにより振動板１２とともに撓み変形し、液体加圧室２３内を加圧する。これにより、液体導入口（図示せず）を通じて液体加圧室２３内に導入されたインクが加圧され、液体吐出口２２からインク滴が吐出される。
【００２０】
印刷ヘッド３１は、シリアルヘッドおよびラインヘッドのいずれにも適用可能である。印刷ヘッド３１をシリアルヘッドとして使用する場合、縦方向（方向Ｓ）およびその逆方向が印刷ヘッド３１の主走査方向となり、該主走査方向に垂直な副走査方向（方向ｔ）が記録媒体（印刷用紙など）の走査方向となる。一方、印刷ヘッド３１をラインヘッドとして使用する場合には、縦方向が記録媒体の主走査方向となり、印刷ヘッド３１は固定されている。列数Ｍは、ヘッドの種類（シリアルヘッドまたはラインヘッド）、記録媒体の最大サイズなどに応じて適宜設定すればよい。行数Ｎは４以上、好ましくは４〜１５０であるのがよい。
【００２１】
本発明の液体吐出装置は、圧電変位素子の行数Ｎが４以上であり、横方向の解像度（ドット密度）が３００ｄｐｉ以上、好ましくは６００ｄｐｉ以上であり、横方向における駆動電極１５の配置間隔Ａと縦方向における駆動電極１５の配置間隔Ｂとの比（Ｂ／Ａ）が０．９５〜１．５であり、さらに、隣接する駆動電極１５間の最小距離ＤがＤ≧０．１５Ａである点に特徴がある。
【００２２】
例えば、上記印刷ヘッド３１のように行数Ｎが４である場合、縦方向への１回の走査で横方向の解像度が３００ｄｐｉとなるように印字するには、各行に７５個／インチの配置間隔で圧電変位素子１６を配列する必要がある。すなわち、横方向に並設された駆動電極１５の配置間隔Ａは、０．３３８７ｍｍ（２５．４／７５＝０．３３８７）の間隔で形成する。なお、「縦方向への１回の走査」とは、シリアルヘッドの場合は印刷ヘッド３１の方向Ｓへの１回の走査のことをいい、ラインヘッドの場合は記録媒体の方向Ｓへの走査のことをいう。
【００２３】
このように、行数Ｎが４の場合には圧電変位素子１６を各行毎に７５個／インチの割合で配列するが、行数Ｎおよび／または横方向の解像度が変われば、それに応じて各行毎の圧電変位素子１６の配置割合を変えればよい。この各行毎の圧電変位素子１６の配置割合は、好ましくは２０〜１２０個／インチ、より好ましくは２０〜９０個／インチの範囲内とするのがよい。この場合、方向Ｓへの１回の走査で各行毎に印字できる副走査方向の解像度は２０ｄｐｉ（ドット間隔１．２７ｍｍ）〜９０ｄｐｉ（ドット間隔０．２８ｍｍ）となる。これにより、電極間のピッチを必要以上に大きくすることなく、従来のプロセスを利用して安価にかつ簡単に製造することができる。すなわち、隣接する圧電変位素子間の間隔を広くすることができるので、例えばスクリーン印刷法などの従来の低コストな圧膜電極形成法を適用できる。
【００２４】
一方、縦方向における駆動電極１５の配置間隔Ｂは、比（Ｂ／Ａ）の値が上記範囲内となるように設定すればよい。例えば、圧電変位素子１６を縦横に均等に配置する場合、配置間隔Ｂを横方向の配置間隔Ａと同じ０．３３８７ｍｍとすればよい（比（Ｂ／Ａ）＝１）。配置間隔Ｂが過度に小さくなると、隣接行の圧電変位素子１６が近づきすぎるため、クロストークの影響が大きくなる。逆に、配置間隔Ｂが過度に大きくなって（Ｂ／Ａ）が１．５を超えると、印刷ヘッド３１の縦方向の長さが大きくなってヘッドが大型化し、取り扱いにくくなったり、メンテナンス性が悪くなる。さらに、各駆動電極１５は、隣接する駆動電極間の最小距離ＤがＤ≧０．１５Ａの関係を満足するように配置することが重要である。これにより、クロストークの影響を小さくすることができ、かつ、ヘッドの小型化を実現できる。
【００２５】
また、圧電アクチュエータ１１の縦方向の長さＸと横方向の長さＹとの比（Ｙ／Ｘ）は１．２以上、好ましくは２以上であるのがよい。これにより、記録媒体の主走査方向に垂直な副走査方向に圧電アクチュエータ１１を複数並設してラインヘッドを構成する際にも、印刷ヘッド３１の小型化に寄与することができる。
【００２６】
圧電セラミック層１４としては、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（層状ペロブスカイト型化合物）、タングステンブロンズ型化合物、およびＮｂ系ペロブスカイト型化合物（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））、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）、チタン酸鉛等のペロブスカイト型化合物を含有する物質を例示できる。
【００２７】
上記のうち、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よい。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。特に、Ａサイト構成元素としてＰｂを含有し、かつＢサイト構成元素としてＺｒおよびＴｉを含有する結晶であるのがよい。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セラミック層１４が得られる。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、大きな変位を付加する上で好適である。
【００２８】
上記ペロブスカイト型結晶の一例として、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サイトおよび／またはＢサイトに他元素が置換していてもよい。例えば、副成分としてＺｎ、Ｓｂ、ＮｉおよびＴｅを添加した、Ｐｂ（Ｚｎ1/3Ｓｂ2/3）Ｏ3およびＰｂ（Ｎｉ1/2Ｔｅ1/2）Ｏ3の固溶体であってもよい。
【００２９】
また、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のが望ましい。アルカリ土類元素としてはＢａ、Ｓｒ、Ｃａなどが挙げられ、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得ることが可能となる。
【００３０】
具体的には、Ｐｂ1-x-yＳｒxＢａy（Ｚｎ1/3Ｓｂ2/3）a（Ｎｉ1/2Ｔｅ1/2）bＺｒ1-a-b-cＴｉcＯ3＋α質量％Ｐｂ1/2ＮｂＯ3
（式中、０≦ｘ≦０．１、
０．１≦ｙ≦９０、
０．１≦ａ≦９０．０５、
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。圧電セラミック層１４の厚みは、特に限定されないが、３０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは８〜１５μｍであるのがよい。
【００３１】
振動板１２としては、材質は特に限定されないが、例えばモリブデン、タングステン、タンタル、チタン、白金、鉄、ニッケルなどの単体金属や、これらの金属の合金、あるいはステンレス鋼などの金属材料、あるいはジルコニアやＰＺＴ等のセラミックスを用いることができる。特に、振動板１２と圧電セラミックス層１４を同一の材質で構成するのがよい。また、共通電極１３、圧電セラミック層１４などと同時焼成により一体化されているのが好ましい。これにより、圧電セラミック層１４に生じる反り変形を矯正する役割も果たす。
【００３２】
共通電極１３の材質としては、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｎｉ系材料の単独または２種以上の組み合わせが好ましく、特にＡｇ−Ｐｄ系合金がより好ましい。共通電極１３の厚みは、導電性を有しかつ変位を妨げない程度であるのがよく、０．５〜８μｍ、好ましくは１〜３μｍであるのがよい。
【００３３】
駆動電極１５およびランド部１５ａの材質は、例えば上記した共通電極１３と同様の金属を使用することができるが、特に電気抵抗および耐食性に優れるＡｕを使用するのが好ましい。駆動電極１５およびランド部１５ａの厚みは０．３〜５μｍ、好ましくは０．５〜２μｍであるのがよい。
【００３４】
圧電アクチュエータ１１の総厚みは、特に限定されないが、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。
【００３５】
次に、圧電アクチュエータ１１の製造方法について説明する。まず、前記した圧電セラミックスの粉末を用いてグリーンシートを必要枚数作製する。ついで、一部のグリーンシートの略全面に共通電極パターンを形成する。共通電極パターンが形成されたグリーンシートに対して、共通電極パターンを狭持するように、他のグリーンシートを積層して積層体を作製する。さらに、この積層体を所定の形状に切断した後、９００〜１１００℃程度で焼成して圧電アクチュエータ本体を形成する。最後に、この圧電アクチュエータ本体の表面に導電ペーストを印刷して所定の位置に駆動電極パターンおよびランド部パターンを形成し、６００〜８５０℃程度で焼成する。これにより圧電アクチュエータ１１を得ることができる。なお、駆動電極およびランド部は、圧電セラミック層、共通電極等と同時焼成することもできる。
【００３６】
次に、印刷ヘッド３１の製造方法について説明する。流路部材２１は圧延法等によって得られ、液体吐出口２２および液体加圧室２３はエッチングにより所定の形状に加工されて設けられる。この流路部材２１は、Ｆｅ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｎｉ系、ＷＣ−ＴｉＣ系の群から選ばれる少なくとも１種によって形成されていることが望ましく、特にインクに対する耐食性の優れた材質からなることが望ましく、Ｆｅ−Ｃｒ系がより好ましい。
【００３７】
圧電アクチュエータ１１と流路部材２１とは、例えば接着層２５を介して積層接着することができる。接着層２５としては、周知のものを使用することができるが、圧電アクチュエータ１１や流路部材２１への影響を及ぼさないために、熱硬化温度が１００〜２５０℃のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂の群から選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂系の接着剤を用いるのがよい。このような接着層２５を用いて熱硬化温度にまで加熱することによって、圧電アクチュエータ１１と流路部材２１とを加熱接合することができ、これにより印刷ヘッド３１を得ることができる。
＜他の実施形態＞
【００３８】
図４は、本発明の他の実施形態にかかる印刷ヘッドを示す平面図である。この印刷ヘッド４１は、圧電変位素子の配列状態が異なる他は、前記した印刷ヘッド３１と同様の構成を有している。この印刷ヘッド４１では、駆動電極１５，共通電極およびこれらの電極間に位置する圧電セラミック層１４により構成される複数の圧電変位素子が、図４に示すように、縦横に千鳥状に配列されている。この印刷ヘッド４１においても、横方向における駆動電極１５の配置間隔Ａと縦方向における駆動電極１５の配置間隔Ｂとの比（Ｂ／Ａ）が０．９５〜１．５であり、隣接する駆動電極１５間の最小距離ＤがＤ≧０．１５Ａの関係を満足する。他の部位については、図１と同じ符号を付して説明を省略する。
【００３９】
図５は、本発明のさらに他の実施形態にかかる印刷ヘッドを示す平面図である。この印刷ヘッド５１では、駆動電極１５の一端に、駆動電圧印加用の引出電極１５ｂがそれぞれ接続されており、各引出電極１５ｂは、圧電アクチュエータ１１の端部まで延設されている。これにより、外部配線の接続が容易になる。この印刷ヘッド５１においても、比（Ｂ／Ａ）および最小距離Ｄが上記関係を満足する。他の部位については、図１と同じ符号を付して説明を省略する。
【００４０】
引出電極を圧電アクチュエータの端部まで延設する図５に示すような形態では、例えば引出電極の約半数を圧電アクチュエータの一端側に、残りを圧電アクチュエータの他端側に延設するのが好ましい。このように、引出電極の延設方向を２通りに分けることで、引出電極に起因するクロストークを抑制することができるとともに、隣接する圧電変位素子の間隔を小さくして印刷ヘッドの小型化に寄与できる。
【００４１】
図６は、本発明のさらに他の実施形態にかかる印刷ヘッドを示す平面図である。この印刷ヘッド６１は、圧電変位素子の配列状態が異なる他は、前記した印刷ヘッド３１と同様の構成を有している。この印刷ヘッド６１では、複数の圧電変位素子が、図６に示すように、縦横に格子状に配列されている。この印刷ヘッド６１においても、比（Ｂ／Ａ）および最小距離Ｄが上記関係を満足する。また、印刷ヘッド６１では、流路部材の液体吐出口が図２に示すような千鳥状に配列されるように、各液体吐出口の形成位置を行毎に調節するのがよい。他の部位については、図１と同じ符号を付して説明を省略する。
【００４２】
なお、駆動電極の一端にランド部を設けた図１，４，６に示すような実施形態と、駆動電極の一端から圧電アクチュエータの端部まで引出電極を延設した図５に示すような実施形態とを比較すると、後者（図５）の実施形態では、隣接する圧電変位素子間に引出電極を通すため、ドット密度が高密度になるにつれて圧電変位素子の間隔が狭くなり、製造上の技術的難度が高くなるとともに、製造工程が複雑になって、前者（図１，４，６）の実施形態よりも製造コストが増加する場合がある。また、前者の実施形態では、スクリーン印刷等の従来の製造プロセスを利用することができる。したがって、前者の実施形態の方が、後者の実施形態よりも低コストでかつ容易に作製することができる。
【００４３】
上記実施形態では、圧電アクチュエータが振動板上に、共通電極、圧電セラミック層および駆動電極がこの順に積層された積層体である場合を例に挙げて説明したが、本発明では、振動板と共通電極との間に、さらに導体層と圧電セラミック層とを１層ずつまたは複数層ずつ積層してもよい。この場合、前記導体層と共通電極とは、電気的に接続されているのが好ましい。これにより、圧電セラミック層が変位することによって誘導され発生する振動板の圧電振動による電力損失を低減することができる。また、導体層、共通電極および圧電セラミック層が、積層体の厚み方向に対称に配置されるのが好ましい。これにより、焼成時に反りが発生するのを抑制できる。
【００４４】
また、上記実施形態では、本発明の液体吐出装置を印刷ヘッドに適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明の液体吐出装置は、印刷ヘッドの他、例えば接着剤やインク等の精密吐出・液体搬送等に用いられるポンプ等にも適用することができる。
【００４５】
以下、実施例を挙げて本発明を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。
【実施例】
【００４６】
まず、原料として、純度９９．９％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、直径φ２ｍｍのジルコニアボールにてミル粉砕を行い平均粒子径が０．３〜０．５μｍとなるように調整し、乾燥後、メッシュパスすることによって原料粉末を得た。
【００４７】
次に、得られた原料粉末を成形してグリーンシートを作製するとともに、共通電極ペーストを作製した。ついで共通電極ペーストを、一部のグリーンシートの表面に厚さ４μｍで印刷し、共通電極を形成した。さらに、共通電極が印刷されたグリーンシートと、共通電極ペーストを印刷しないグリーンシートを積層し、加圧プレスして積層成形体を作成し、これを焼成して圧電アクチュエータ本体を得た。得られた圧電アクチュエータ本体の表面に、複数の駆動電極を形成した。駆動電極は、スクリーン印刷にてＡｕペーストを塗布し、行数Ｎ、列数Ｍ、ドット密度、配置間隔Ａ，Ｂ、縦方向の長さＸ、横方向の長さＹ、および配列（格子状または千鳥状）を表１に示す形態となるように形成した。これを９００〜８００℃の大気中で焼付けて圧電アクチュエータを得た。
【００４８】
次に、得られた圧電アクチュエータを、流路部材に接着し、液体吐出装置（印刷ヘッド）を得た。流路部材の液体加圧室は、圧電アクチュエータの圧電変位素子と位置が揃うように配列した。流路部材の材料としては、ＳＵＳ３１６鋼を用いた。圧電アクチュエータと流路部材との接着には、接着剤としてエポキシ系接着剤を用い、１５０℃、４時間の加熱処理を行った。
【００４９】
各液体吐出装置について、以下のようにして性能評価を行った。すなわち、各液体吐出装置を用いて、液滴の連続吐出を行い、液滴の吐出速度を調べた。具体的には、圧電アクチュエータの駆動電極と共通電極との間に駆動周波数１０ｋＨｚ、電圧３０Ｖを通電して液体加圧室内の液体を加圧し、液体吐出口より吐出される液滴の吐出速度を、高速度ビデオカメラおよびストロボを用いて測定した。吐出速度は、ストロボの発光間隔を例えば１秒としたときに、カメラで撮影したモニタ画像上で液滴が移動した距離を測定し、その距離を発光間隔で除して算出した。
【００５０】
表１に示すクロストークの影響とは、上記のようにして吐出速度を測定し、すべての圧電変位素子を同時に駆動させた場合の吐出速度、および一つの圧電変位素子を単独で駆動させた場合の吐出速度をそれぞれ測定し、これらの変化率を基にして評価したものである。変化率は、単独駆動時の吐出速度から全駆動時の吐出速度を引いた値を、単独駆動時の吐出速度で除して１００倍して算出した。そして、得られた変化率が１５％以下であった場合を○、１６％以上であった場合を×として「クロストークの影響」欄に記載した。そして、総合判定を判定欄に記載した。結果を表１、表２に示す。
【表１】
2005313629.tif 000003
【表２】
2005313629.tif 000004
表１、表２に示すように、本発明の範囲外である試料Ｎｏ．１，７，１３，１４，２３，２９は吐出速度の変化率が１６％以上と大きく、クロストークの影響が大きかった。また、試料Ｎｏ．２２は、（Ｂ／Ａ）が１．５を超えているため、印刷ヘッドを小型化できないという問題がある。
【００５１】
一方、本発明の範囲内である試料Ｎｏ．２〜６、Ｎｏ．８〜１２、Ｎｏ．１５〜２２、Ｎｏ．２４〜２８、およびＮｏ．３０〜３５は、吐出速度の変化率が１５％以下と小さく、クロストークの影響が小さかった。特に、試料Ｎｏ．２〜５、Ｎｏ．８〜１１、Ｎｏ．１５〜２１、Ｎｏ．２４〜２７、およびＮｏ．３０〜３５は、圧電アクチュエータの縦方向の長さＸと横方向の長さＹとの比（Ｙ／Ｘ）が１．２以上であるので、印刷ヘッドのさらなる小型化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態にかかる印刷ヘッドを示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる印刷ヘッドを示す底面図である。
【図３】図１のＺ−Ｚ線断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態にかかる印刷ヘッドを示す平面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態にかかる印刷ヘッドを示す平面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態にかかる印刷ヘッドを示す平面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１１  圧電アクチュエータ  
１２  振動板
１３  共通電極
１４  圧電セラミック層
１５  駆動電極
１６  圧電変位素子
２１  流路部材
２２  液体吐出口
２３  液体加圧室
２４  隔壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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