(57)【要約】【課題】圧電特性に優れ、かつクラックの発生を抑制した鉛含有圧電体および圧電アクチュエータ、並びに液体吐出装置を提供することである。【解決手段】非変位部を構成する第一の圧電セラミックスと、変位部を構成する第二の圧電セラミックスとを備えた鉛含有圧電体であり、第一および第二の圧電セラミックスは鉛を含有し、かつ第一の圧電セラミックスの鉛含有量が、第二の圧電セラミックスの鉛含有量よりも多い。また、第一の圧電セラミックスからなるセラミック振動板上２に、コモン電極３、第二の圧電セラミックスからなる圧電体層４および駆動電極５をこの順に積層し、変位素子６を複数形成した圧電アクチュエータ１であり、第一および第二の圧電セラミックスは鉛を含有し、かつ第一の圧電セラミックスの鉛含有量が、第二の圧電セラミックスの鉛含有量よりも多い。さらに、圧電アクチュエータ１を流路部材上に取り付けた液体吐出装置である。【選択図】図１
2007150037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非変位部を構成する第一の圧電セラミックスと、変位部を構成する第二の圧電セラミックスとを備えた鉛含有圧電体であって、
前記第一の圧電セラミックスおよび第二の圧電セラミックスは鉛を含有し、かつ前記第一の圧電セラミックスの鉛含有量が、第二の圧電セラミックスの鉛含有量よりも多いことを特徴とする鉛含有圧電体。
【請求項２】
第一の圧電セラミックスからなるセラミック振動板上に、コモン電極、第二の圧電セラミックスからなる圧電体層および駆動電極をこの順に積層し、前記圧電体層の表面に前記駆動電極を複数配列して、この駆動電極と前記コモン電極とで前記圧電体層を挟持して構成される変位素子を複数形成し、前記コモン電極および駆動電極の間に駆動電圧を印加して前記変位素子を変位させる圧電アクチュエータであって、
前記第一の圧電セラミックスおよび第二の圧電セラミックスは鉛を含有し、かつ前記第一の圧電セラミックスの鉛含有量が、第二の圧電セラミックスの鉛含有量よりも多いことを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項３】
前記第一の圧電セラミックスの鉛含有量Ｐｂ1（モル）と、前記第二の圧電体セラミックスの鉛含有量Ｐｂ2（モル）とのモル比（Ｐｂ1／Ｐｂ2）が１．０１以上である請求項２記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
前記第一の圧電セラミックスの格子定数比ｃ1／ａ1が１．０〜１．０１、前記第二の圧電体セラミックスの格子定数比ｃ2／ａ2が１．０１〜１．０３０であり、かつ前記ｃ1／ａ1の値がｃ2／ａ2の値よりも小さい請求項２または３記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれかに記載の圧電アクチュエータを、液体吐出孔を有する複数の液体流路が配列された流路部材上に、前記液体流路と前記駆動電極との位置を揃えて取り付けたことを特徴とする液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛を含有した鉛含有圧電体および圧電アクチュエータ、並びにこの圧電アクチュエータを備えた液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、圧電アクチュエータ等に利用されている圧電セラミックスの圧電特性は、焼成時の雰囲気に影響されやすく、特に鉛（Ｐｂ）を有する圧電セラミックス、例えばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）圧電セラミックス等は、焼成時にＰｂが揮発して組成変化が起こり、圧電特性が低下する。
【０００３】
そこで、上記のようなＰｂを含有する圧電セラミックスを焼成する際には、Ｐｂが揮発して組成変化を起こすことによる特性低下を抑制するために、Ｐｂを含む材料粉末、特に圧電セラミックスと同一材料粉末を焼成容器中に投入し、Ｐｂ雰囲気を調整して焼成する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、上記の焼成方法ではＰｂ雰囲気の制御が困難であり、また、焼成容器中にＰｂを含む粉末（Ｐｂ含有粉末）を共存させるので、該粉末が飛散しやすく、その結果、該粉末が圧電セラミックス焼結体（磁器）上に付着し固着するという問題がある。この磁器に、例えば流路を構成する金属等を接着すると、固着した該粉末を起点としてクラックが発生する。
【特許文献１】特開２００２−９３５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、圧電特性に優れ、かつクラックの発生を抑制した鉛含有圧電体および圧電アクチュエータ、並びに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】
【０００６】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、非変位部を構成する第一の圧電セラミックスおよび変位部を構成する第二の圧電セラミックスがそれぞれＰｂを含有し、かつ第一の圧電セラミックスの方が第二の圧電セラミックスよりも多くＰｂを含有する場合には、焼成時に、第二の圧電セラミックスよりも第一の圧電セラミックスからＰｂが揮発しやすくなり、さらに揮発した前記ＰｂによりＰｂ雰囲気が形成されるので、変位部を構成する第二の圧電セラミックスの圧電特性が低下するのを抑制でき、さらに、焼成時にＰｂ雰囲気を作る粉末を共存させないので、該粉末が固着することによるクラックの発生を抑制できるという新たな事実を見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の鉛含有圧電体は、非変位部を構成する第一の圧電セラミックスと、変位部を構成する第二の圧電セラミックスとを備えたものであって、前記第一の圧電セラミックスおよび第二の圧電セラミックスは鉛を含有し、かつ前記第一の圧電セラミックスの鉛含有量が、第二の圧電セラミックスの鉛含有量よりも多いことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の圧電アクチュエータは、第一の圧電セラミックスからなるセラミック振動板上に、コモン電極、第二の圧電セラミックスからなる圧電体層および駆動電極をこの順に積層し、前記圧電体層の表面に前記駆動電極を複数配列して、この駆動電極と前記コモン電極とで前記圧電体層を挟持して構成される変位素子を複数形成し、前記コモン電極および駆動電極の間に駆動電圧を印加して前記変位素子を変位させるものであって、前記第一の圧電セラミックスおよび第二の圧電セラミックスは鉛を含有し、かつ前記第一の圧電セラミックスの鉛含有量が、第二の圧電セラミックスの鉛含有量よりも多いことを特徴とする。
【０００９】
変位部である変位素子を構成する第二の圧電セラミックスの圧電特性が低下するのを抑制するうえで、前記第一の圧電セラミックスの鉛含有量Ｐｂ1（モル）と、前記第二の圧電体セラミックスの鉛含有量Ｐｂ2（モル）とのモル比（Ｐｂ1／Ｐｂ2）が１．０１以上であるのが好ましい。また、十分なＰｂ雰囲気を確保するうえで、前記第一の圧電セラミックスの格子定数比ｃ1／ａ1が１．０〜１．０１、前記第二の圧電体セラミックスの格子定数比ｃ2／ａ2が１．０１〜１．０３０であり、かつ前記ｃ1／ａ1の値がｃ2／ａ2の値よりも小さいのが好ましい。
【００１０】
本発明の液体吐出装置は、前記圧電アクチュエータを、液体吐出孔を有する複数の液体流路が配列された流路部材上に、前記液体流路と前記駆動電極との位置を揃えて取り付けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、非変位部を構成する第一の圧電セラミックスの鉛含有量が、変位部を構成する第二の圧電セラミックスの鉛含有量よりも多いので、焼成時に、第二の圧電セラミックスよりも第一の圧電セラミックスからＰｂが揮発しやすくなり、さらに揮発した前記ＰｂによりＰｂ雰囲気が形成されるので、第一の圧電セラミックス中のＰｂが揮発しにくくなる。このため、変位部を構成する第二の圧電セラミックス中の組成ばらつきを小さくすることができ、その結果、高い圧電特性を発揮することができる。しかも、雰囲気をつくるＰｂ含有粉末の固着がなくなり、クラックの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
＜鉛含有圧電体・圧電アクチュエータ＞
本発明にかかる鉛含有圧電体は、非変位部を構成する第一の圧電セラミックスと、変位部を構成する第二の圧電セラミックスとを備えたものであり、第一および第二の圧電セラミックスは鉛を含有し、かつ第一の圧電セラミックスの鉛含有量が、第二の圧電セラミックスの鉛含有量よりも多い。以下、このような鉛含有圧電体である本発明の圧電アクチュエータの一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態の圧電アクチュエータを示す概略断面図である。同図に示すように、この圧電アクチュエータ１は、セラミック振動板２、コモン電極３、圧電体層４および駆動電極５で構成されており、セラミック振動板２上に、コモン電極３、圧電体層４および駆動電極５がこの順に積層されている。
【００１４】
コモン電極３および駆動電極５は、圧電アクチュエータ１の電極を構成するものであり、駆動電極５を圧電体層４の表面に複数配列し、この駆動電極５とコモン電極３とで圧電体層４を挟持して構成される変位素子６が複数形成されている。そして、圧電体層４を分極し、コモン電極３および駆動電極５の間に駆動電圧を印加すると、変位素子６が変位する。
【００１５】
圧電アクチュエータ１の厚さは、特に限定されるものではないが、好ましくは１００μｍ以下であるのがよい。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、低電圧で高効率の駆動を実現できる。特に、圧電アクチュエータ１としての特性を十分に発揮できる点で、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。厚さの下限値は、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上で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。
【００１６】
セラミック振動板２は第一の圧電セラミックスからなり、直接変位に関与しない非変位部を構成するものであり、圧電体層４は第二の圧電セラミックスからなり、変位部である変位素子６を構成するものである。そして、第一および第二の圧電セラミックスはＰｂを含有し、かつ第一の圧電セラミックスの鉛含有量が、第二の圧電セラミックスの鉛含有量よりも多い。第一および第二の圧電セラミックスをこのように構成すると、焼成時に変位部を構成する第二の圧電セラミックスの圧電特性が低下するのを抑制でき、かつクラックの発生を抑制することができる。
【００１７】
具体的には、第一の圧電セラミックスの鉛含有量Ｐｂ1（モル）と、第二の圧電体セラミックスの鉛含有量Ｐｂ2（モル）とのモル比（Ｐｂ1／Ｐｂ2）が１．０１以上、好ましくは１．０３以上であるのがよい。このモル比で、第一および第二の圧電体セラミックスがＰｂを含有すると、上記した効果が得られる。これに対し、前記モル比が１．０１より小さいと、変位部を構成する第二の圧電セラミックスの圧電特性が低下するおそれがある。また、前記モル比の上限は１．２以下、好ましくは１．０５以下であるのがよい。前記モル比が１．２を超えると、必要以上に第一および第二の圧電セラミックスの鉛含有量に差を付けることになるので、好ましくない。
【００１８】
また、第一の圧電セラミックスの格子定数比ｃ1／ａ1が１．０〜１．０１、第二の圧電体セラミックスの格子定数比ｃ2／ａ2が１．０１〜１．０３０であり、かつｃ1／ａ1の値がｃ2／ａ2の値よりも小さいのが好ましい。各格子定数比を、このような値および関係にすることで、十分なＰｂ雰囲気を確保することができる。これに対し、各圧電セラミックスの格子定数比が、前記した値および関係にないと、十分なＰｂ雰囲気を確保することができず、圧電特性の安定性が低下し、アクチュエータの特性低下のおそれがある。前記格子定数比は、第一および第二の圧電セラミックスとして同じ圧電材料組成を用いた場合には、例えばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）組成中のＺｒとＴｉの比を変えることによって、簡単に前記格子定数比にすることができる。
【００１９】
前記格子定数比ｃ1／ａ1およびｃ2／ａ2は、セラミック振動板２および圧電体層４のそれぞれをＸＲＤ（Ｘ線回折法）測定し、得られたピークチャートよりａ軸配向を示す（２００）配向面の面間隔［ｄ（２００）］と、ｃ軸配向を示す（００２）配向面の面間隔［ｄ（００２）］とを導出し、その比率［ｄ（００２）］／［ｄ（２００）］から算出される値である。
【００２０】
（圧電体層）
第二の圧電セラミックスからなる圧電体層４としては、Ｐｂを含有し圧電性を示すセラミックス（圧電セラミックス）を用いることができ、具体的には、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）、チタン酸ジルコン酸鉛（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等が挙げられる。
【００２１】
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く、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）やチタン酸鉛が、大きな変位を得る上で好適である。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。
【００２２】
また、圧電セラミックスには、他の酸化物を混合してもよく、さらに、特性に悪影響がない範囲であれば、副成分として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。
【００２３】
（セラミック振動板）
第二の圧電セラミックスからなるセラミック振動板２は、Ｐｂを含有し圧電性を示すセラミックスを用いることができ、絶縁性の高いものが好ましい。具体的には、セラミック振動板２は、Ｐｂの含有量が第二の圧電セラミックスからなる圧電体層４と所定の関係にある以外は、圧電体層４と略同一の材料で構成されているのが好ましい。これにより、セラミック振動板２と圧電体層４とを同時焼成する際において、圧電アクチュエータ１内の焼成収縮を均等にすることができ、反り変形を抑制することができる。また、圧電アクチュエータ１をインクジェット記録ヘッド等の液体吐出装置に適用する場合には、使用するインクに対する耐腐食性や耐水性等の耐インク性に優れた材料であるのがよい。
【００２４】
圧電体層４およびセラミック振動板２の各厚みは５〜５０μｍ程度、好ましくは１０〜３０μｍ程度であるのがよい。これにより、変位素子６が高い変位を示すことができる。これに対し、前記各厚みが５μｍより薄いと、機械的強度が低下し、取扱いおよび作動中に破壊するおそれがあり、５０μｍより厚いと、変位が低下するおそれがあるので好ましくない。
【００２５】
（コモン電極）
コモン電極３としては、導電性を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌやそれらの合金等を用いることができる。具体的には、例えばＡｇ−Ｐｄ合金が例示できる。また、コモン電極３の厚さは、導電性を有しかつ変位を妨げない程度である必要があり、通常０．５〜５μｍ程度、好ましくは１〜４μｍであるのがよい。
【００２６】
（駆動電極）
駆動電極５としては、上記したコモン電極３と同様に導電性を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌやそれらの合金等を用いることができる。また、駆動電極５の厚さは、導電性を有しかつ変位を妨げない程度である必要があり、例えば０．１〜２μｍ程度、好ましくは０．１〜０．５μｍ、より好ましくは０．１〜０．３μｍであるのがよい。
【００２７】
＜製造方法＞
次に、上記で説明した圧電アクチュエータ１の製造方法について説明する。
（第１の工程）
まず、セラミック振動板２の原料となる第一の圧電セラミックス原料粉末と、圧電体層４の原料となる第二の圧電セラミックス原料粉末を準備する。具体的には、この第一および第二の圧電セラミックス原料粉末はＰｂを含有し、かつＰｂ含有量を、第一の圧電セラミックス原料粉末の方が、第二の圧電セラミックス原料粉末よりも多くなるように調製する。この調製は、上記で説明したモル比（Ｐｂ1／Ｐｂ2）が所定の値となる比で調製するのがよい。
【００２８】
第一および第二の圧電セラミックス原料粉末は、Ｐｂの含有量が所定の関係である以外は、略同一の材料で構成されているのが好ましく、例えばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）粉末等が挙げられる。また、第一および第二の圧電セラミックス原料粉末の平均粒子径は１μｍ以下であることが望ましく、特に０．７μｍ以下、更には０．６μｍ以下であるのがよい。これにより、焼成時において、均一な焼成収縮が得られ、均質なセラミック振動板２および圧電体層４を得ることができる。
【００２９】
上記のような第一および第二の圧電セラミックス原料粉末と、有機バインダ成分とを混合し、シート成形用のスラリーを調製する。ついで、この成形用スラリーを用いてロールコータ法、スリットコータ法、ドクターブレード法等の一般的なシート成形法を用いて、焼成によりセラミック振動板２となる第一の圧電セラミックスグリーンシート（第一のグリーンシート）と、焼成により圧電体層４となる第二の圧電セラミックスグリーンシート（第二のグリーンシート）とを必要枚数作製する。
【００３０】
ついで、上記で得られた第一および第二のグリーンシートを、必要に応じて加圧する。シート成形後に各グリーンシートの加圧処理を行うことで、シートの密度を高め、高さばらつきや、密度ばらつきを低減することができる。加圧方法としては、公知の手法を採用することができるが、均一な高さにすることが容易である点で、ロール加圧法、平面加圧法、静水圧加圧法等を用いるのが好ましい。また、加圧する際の圧力は、材料組成、有機バインダ量、グリーンシート高さ等によって異なるが、通常１０〜１００ＭＰａ、好ましくは２０〜５０ＭＰａ、より好ましくは３０〜４０ＭＰａの圧力で加圧するのがよい。また、加圧によって得られた各グリーンシートの高さばらつきは１５％以下、特に１０％以下にすると、焼成後に形成される圧電体層４および振動板２の高さばらつきが低減されると共に、反り変形を防止することができる。
【００３１】
（第２の工程）
次に、上記コモン電極で例示した電極材料を含有するコモン電極ペーストを作製する。このコモン電極ペーストには、電極材料（Ａｕ、Ａｇなど）の他、エチルセルロースなどの有機ビヒクルなどの成分が含まれる。そして、上記で作製したグリーンシートのうち、焼成によりセラミック振動板２となる第一のグリーンシートの表面に、コモン電極ペーストをスクリーン印刷等の方法で印刷する。この場合の厚さは１〜３μｍ、ばらつき（最大値と最小値との差）は０．５〜１μｍになるように調整することが望ましい。また、必要に応じてグリーンシートの一部にビアホールを形成し、その内部にビア導体を挿入してもよい。
【００３２】
（第３の工程）
第１の工程および第２の工程で作製した各グリーンシートを積層し、密着させて積層体を作製する。なお、密着を行う手法としては、接着成分の含まれた密着液を使用する方法、加熱によりグリーンシート中の有機バインダ成分に接着性を持たせて密着する方法、加圧のみで密着させる方法等が例示できる。
【００３３】
（第４の工程）
第３の工程で得られた積層体は、必要に応じて脱脂処理して積層体中の有機成分の除去を行った後、（高濃度）酸素雰囲気中において、９００〜１２００℃において焼成して積層焼結体を得る。ここで、この焼成によりセラミック振動板２となる第一のグリーンシートと、圧電体層４となる第二のグリーンシートのＰｂ含有量は所定の関係となっているので、第二のグリーンシートよりも第一のグリーンシートからＰｂが揮発しやすくなり、さらに揮発した前記ＰｂによりＰｂ雰囲気が形成されるので、圧電体層４の圧電特性が低下するのを抑制できる。
【００３４】
なお、第４の工程（焼成工程）においては、第３の工程で得られた積層体をジルコニアもしくはマグネシアからなる試料台板を介して複数段積みにし、さらに、この段積みされた積層体上に重しを置いて焼成することが望ましい。このような方法を採用することにより、積層焼結体の反り変形が抑制され、厚さ１００μｍ以下の薄層の焼結体からなる圧電アクチュエータを提供できる。
【００３５】
（第５の工程）
次に、上記駆動電極で例示した電極材料を含有する駆動電極ペーストを作製し、該ペーストを用いて、第４の工程で得られた積層焼結体の表面に駆動電極パターンをスクリーン印刷等の方法で印刷する。そして、５００〜８００℃、好ましくは６５０〜８００℃で焼き付け処理を行うことにより、駆動電極５が形成される。ここで、上記した条件で得られた積層焼結体の表面は、Ｐｂ含有粉末が固着することがないので、積層焼結体と駆動電極５との間にクラックが発生するのを抑制することができる。
そして、圧電体層４を分極して鉛含有圧電体である圧電アクチュエータ１が得られる。
【００３６】
＜液体吐出装置＞
本発明の圧電アクチュエータは、上記で説明したように、一基板（セラミック振動板）上に複数の変位素子を備えているので、インクジェット記録ヘッド等の液体吐出装置に好適に用いることができる。以下、本発明の圧電アクチュエータを備えた液体吐出装置の一実施形態について説明する。図２は、本実施形態の液体吐出装置を示す概略断面図である。なお、図２においては、前述した図１の構成と同一または同等な部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００３７】
図２に示すように、この液体吐出装置２０は、液体吐出孔１８を有する複数の液体流路１６ａが並設され、各液体流路１６ａを仕切る壁として隔壁１６ｂを形成した流路部材１６上に上記で説明した圧電アクチュエータ１が接合されている。また、セラミック振動板２が各液体流路１６ａの壁の一部を構成している。
【００３８】
上記のように構成された液体流路１６ａには、流路部材１６に備えられた共通の液体供給流路（図示せず）が接続されており、外部からの液体がこの液体供給流路から各液体流路１６ａ内に供給され、充填されている。そして、液体が吐出されると、吐出した量の液体が前記供給流路を介して各流路１６ａ内に流れ込むように構成されている。
【００３９】
流路部材１６は圧延法等により得られ、液体吐出孔１８および液体流路１６ａはエッチング等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１６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。
【００４０】
流路部材１６と圧電アクチュエータ１との接合は、セラミック振動板２が液体流路１６ａの空間と当接するように、例えば接着層を介して積層接着するのが好ましく、具体的には、変位素子６の各駆動電極５と、各液体流路１６ａとが対応するように接合される。
【００４１】
前記接着層としては、各種の公知のものが採用可能であるが、圧電アクチュエータ１や流路部材１６への熱による影響を及ぼさない上で、熱硬化温度が１００〜１５０℃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１と流路部材１６とを加熱接合することができ、液体吐出装置２０を得ることができる。ここで、セラミック振動板２の表面は、Ｐｂ含有粉末が固着することがないので、上記のようにして接合された液体吐出装置２０にクラックが発生するのを抑制することができる。
【００４２】
そして、圧電アクチュエータ１における複数の駆動電極５のうち、所定の駆動電極５に駆動電圧を印加し、所定の変位素子６を変位させることによって、液体流路１６ａの体積を変化させ、液体流路１６ａに流れる液体を液体吐出孔１８から吐出させることができる。
【００４３】
また、上記したような構成の液体吐出装置２０は、高速で高精度な吐出が可能なので、インクジェット記録ヘッド（印刷ヘッド）として好適に適用することができる。すなわち、前記液体がインクであり、該インクを液体吐出孔１８から吐出させ、該液体吐出孔１８に対向して配置された被表示部材（図示せず）の表面に文字または絵を表示させるのが好ましい。
【００４４】
以上、本発明の一実施形態について示したが、本発明は上述した実施形態のみに限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更や改良したものにも適用できることは言うまでもない。例えば、上記の実施形態では、セラミック振動板２および圧電体層４が、いずれも１層で構成されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、セラミック振動板および／または圧電体層が複数層で構成されていてもよい。この場合には、圧電アクチュエータの厚みを簡単に調整することができる。
【００４５】
また、圧電体層４とセラミック振動板２とは、Ｐｂの含有量が所定の関係である以外は、同一組成の圧電セラミックスからなるのが好ましいが、圧電体層４およびセラミック振動板２の組成は完全に一致している必要はなく、本発明の効果、すなわち圧電特性に優れ、かつクラックの発生を抑制することができる範囲内で、その組成が異なっていてもよい。
【００４６】
以下、実施例を挙げて本発明について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１】
【００４７】
＜圧電アクチュエータの作成＞
まず、原料として純度９９％以上のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を含有する圧電セラミックス粉末、チタン酸鉛（ＰＴ）を含有する圧電セラミックス粉末、およびチタン酸バリウム（ＢＴ）を含有する圧電セラミックス粉末をそれぞれ準備した。そして、準備した各圧電セラミックス粉末を表１に示す組み合わせで用いて、焼成により第一の圧電セラミックス（セラミック振動板）となる第一の圧電セラミックスグリーンシート（第一のグリーンシート）と、焼成により第二の圧電セラミックス（圧電体層）となる第二の圧電セラミックスグリーンシート（第二のグリーンシート）を作製した。
【００４８】
具体的には、表１に示すＰｂ含有量（Ｐｂ1、Ｐｂ2）および格子定数比（ｃ1／ａ1、ｃ2／ａ2）となるように、上記で準備した各圧電セラミックス粉末を混合し、混合圧電セラミック粉末を調製した。ついで、この混合各圧電セラミック粉末に、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てシート成形用のスラリーを調製した。このスラリーをドクターブレード法によりキャリアフィルム上に、厚さ９〜４５μｍのシート形状に成形して、第一のグリーンシートおよび第二のグリーンシートをそれぞれ作製した。そして、得られた第一および第二のグリーンシートを表１に示す組み合わせ、すなわちモル比（Ｐｂ1／Ｐｂ2）および格子定数比［（ｃ1／ａ1）／（ｃ2／ａ2）］が表１に示す割合となる組み合わせで用いた。
【００４９】
ついで、コモン電極用のペーストを、第一のグリーンシートの表面に厚さ４μｍで印刷し、コモン電極を形成した。更に、コモン電極が印刷された面を上向きにした第一のグリーンシート上に第二のグリーンシートを積層し、加圧プレスして積層体を得た。
【００５０】
この積層体を脱脂処理した後に、９８０℃、酸素９９％以上の雰囲気中で４時間保持して焼結し、図１に示すような圧電体層４と、セラミック振動板２と、コモン電極３とからなる積層焼結体を作製した。ついで、この積層焼結体の表面の片側、すなわち圧電体層４の表面に駆動電極５を形成した。駆動電極５は、スクリーン印刷にてＡｕペーストを塗布した。これを６００〜８００℃で大気中で焼付けて形成した。最後に、駆動電極５にリード線を半田で接続し、図１に示すような形状の圧電素子である圧電アクチュエータ１を作製した（表１の試料Ｎｏ．１〜７）。
【００５１】
なお、表１中の試料Ｎｏ．１については、積層体を焼結する際に、鉛とも材（Ｐｂ含有粉末）を介在させた。また、得られた各圧電アクチュエータの厚みは、５０〜４０μｍであった。さらに、得られた各圧電アクチュエータのモル比（Ｐｂ1／Ｐｂ2）を蛍光Ｘ線で測定して確認したところ、焼結前のモル比（Ｐｂ1／Ｐｂ2）とほぼ同じであった。
【００５２】
表１中の圧電アクチュエータの物性を示す圧電定数ｄ31、格子定数比（ｃ1／ａ1、ｃ2／ａ2）および異物付着の有無は、それぞれ以下のようにして測定した。
（圧電定数ｄ31）
圧電体層４とセラミック振動板２とコモン電極３とからなる上記積層体（焼結後）の表裏面にＡｕ蒸着を行い、それを３ｍｍ×１２ｍｍの大きさに加工した。ついで、表裏面のＡｕ電極を介して４ｋｖ／ｍｍの直流電圧を１分間印加して分極処理を行った。この試料の圧電定数ｄ31を、インピーダンスアナライザーを用いた共振法により求めた。前記圧電定数ｄ31は、圧電セラミックスの変位の大きさを示す値であり、絶対値は高い方が、特性が良好であることを意味している。なお、得られた圧電定数ｄ31は、全てマイナス：−であったため、「−ｄ31」として示した。「−」は方向を示している。
（格子定数比ｃ／ａ）
上記で準備した各圧電セラミックスのｃ／ａは、ＸＲＤからａ軸の格子定数とｃ軸の格子定数の比率を求めた。
（異物付着の有無）
得られた各圧電アクチュエータの表面を目視観察することにより、異物付着の有無を確認した。
【００５３】
【表１】
2007150037.tif 000003
【００５４】
表１から明らかなように、本発明の範囲内の試料である試料Ｎｏ．２〜５は、圧電定数が高く、圧電特性に優れているのがわかる。また、得られた圧電アクチュエータの表面に異物も付着していないのがわかる。これに対し、本発明の範囲外の試料である試料Ｎｏ．１は、圧電特性に優れるものの、異物が付着する結果を示した。また、本発明の範囲外の試料である試料Ｎｏ．６，７は、圧電特性が劣る結果を示した。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態にかかる圧電アクチュエータを示す概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる液体吐出装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  圧電アクチュエータ
２  セラミック振動板
３  コモン電極
４  圧電体層
５  駆動電極
６  変位素子
１６  流路部材
１６ａ  液体流路
１６ｂ  隔壁
１８  液体吐出孔
２０  液体吐出装置
【図１】
2007150037.tif 000004
【図２】
2007150037.tif 000005