(57)【要約】【課題】変位特性および駆動耐久性に優れた圧電アクチュエータおよび液体噴出装置を提供することである。【解決手段】圧電体層４が駆動部（変位素子６）と非駆動部とで構成され、前記駆動部には該駆動部の圧電体層４を挟持する一対の電極（表面電極５，共通電極３）が設けられ、該一対の電極に駆動電圧を印加すると前記駆動部の圧体電層４が広がり振動に基づく変位を発生する圧電アクチュエータ１であって、圧電体層４はリラクサー系の強誘電体材料を含有し、かつ前記駆動電圧と変位との関係を最小自乗法により直線近似したときの決定係数Ｒ2が０．９以上である。液体流路部材と液体加圧手段とを備え、前記液体流路部材には液体流路と連通した液体噴出孔が設けられており、前記液体加圧手段が圧電アクチュエータ１である液体噴出装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体層が駆動部と非駆動部とで構成され、前記駆動部には該駆動部の圧電体層を挟持する一対の電極が設けられ、該一対の電極に駆動電圧を印加すると前記駆動部の圧体電層が広がり振動に基づく変位を発生する圧電アクチュエータであって、
前記圧電体層はリラクサー系の強誘電体材料を含有し、かつ前記駆動電圧と変位との関係を最小自乗法により直線近似したときの決定係数Ｒ2が０．９以上であることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記圧電体層を挟持する一対の電極が共通電極および表面電極であり、圧電セラミックスからなる圧電振動板の表面上に前記共通電極、圧電体層および表面電極をこの順に積層し、該表面電極を前記圧電体層の表面に２次元的に複数配列してなる請求項１記載の圧電アクチュエータ。
【請求項３】
液体流路部材と液体加圧手段とを備え、前記液体流路部材には液体流路と連通した液体噴出孔が設けられており、前記液体加圧手段が請求項１または２記載の圧電アクチュエータであることを特徴とする液体噴出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータおよび液体噴出装置に関し、詳しくは広がり振動を利用した印刷ヘッド等に好適に用いることができる圧電アクチュエータおよび液体噴出装置に関する。
【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、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秒台と非常に高速なので、半導体製造装置のＸＹステージの位置決め用や、インクジェットプリンタの印刷ヘッド（液体噴出装置）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噴出用圧電アクチュエータへの使用要求が高まっている。
【０００３】
このような圧電アクチュエータとして、例えば特許文献１には、セラミック基板（圧電振動板）の表面に、圧電セラミック層（圧電体層）と該圧電体層を挟持する一対の電極とを具備する変位素子（駆動部）が複数設けられてなる圧電アクチュエータが記載されている。
【０００４】
図５は、特許文献１に記載されているような従来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６１は、圧電振動板６２の表面上に、圧電体層６５と該圧電体層６５を挟持する一対の電極（共通電極６４，表面電極６６）とを具備している。
【０００５】
圧電体層６５は、共通電極６４，表面電極６６で挟持された部分が駆動部である変位素子６７を構成し、共通電極６４，表面電極６６で挟持されていない部分が非駆動部を構成している。そして、表面電極６６と共通電極６４との間に駆動電圧を印加すると、変位素子６７の圧電体層６５が広がり振動に基づく変位を発生する。
一般に、圧電体層６５はチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなるが、この圧電体層６５を備えた圧電アクチュエータ６１は、変位特性が十分でないという問題がある。
【０００６】
一方、リラクサーと呼ばれる強誘電体材料が近時注目されている。例えば特許文献２には、母層がマグネシウム酸ニオブ酸鉛（ＰＭＮ）、ジルコン酸鉛（ＰＺ）およびチタン酸鉛（ＰＴ）から形成される三成分系圧電体材料（リラクサー含有）からなる圧電体薄膜（圧電体層）が記載されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献２記載されているようなリラクサーを含む圧電体層を広がり振動に基づく変位を発生する圧電アクチュエータに用いた場合には、駆動耐久性が十分でないという問題がある。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１６５６５０号公報
【特許文献２】特開平１０−１３９５９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、変位特性および駆動耐久性に優れた圧電アクチュエータおよび液体噴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】
【００１０】
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、圧電体層がリラクサー系の強誘電体材料を含有し、かつ駆動電圧と変位との関係を最小自乗法により直線近似したときの決定係数Ｒ2が０．９以上である場合には、広がり振動に基づく変位を発生する圧電アクチュエータであっても、優れた変位特性と駆動耐久性を示すことができるという新たな知見を見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明の圧電アクチュエータおよび液体噴出装置は、以下の構成からなる。
（１）圧電体層が駆動部と非駆動部とで構成され、前記駆動部には該駆動部の圧電体層を挟持する一対の電極が設けられ、該一対の電極に駆動電圧を印加すると前記駆動部の圧体電層が広がり振動に基づく変位を発生する圧電アクチュエータであって、前記圧電体層はリラクサー系の強誘電体材料を含有し、かつ前記駆動電圧と変位との関係を最小自乗法により直線近似したときの決定係数Ｒ2が０．９以上であることを特徴とする圧電アクチュエータ。
（２）前記圧電体層を挟持する一対の電極が共通電極および表面電極であり、圧電セラミックスからなる圧電振動板の表面上に前記共通電極、圧電体層および表面電極をこの順に積層し、該表面電極を前記圧電体層の表面に２次元的に複数配列してなる前記（１）記載の圧電アクチュエータ。
（３）液体流路部材と液体加圧手段とを備え、前記液体流路部材には液体流路と連通した液体噴出孔が設けられており、前記液体加圧手段が前記（１）または（２）記載の圧電アクチュエータであることを特徴とする液体噴出装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、圧電体層がリラクサー系の強誘電体材料を含有し、かつ決定係数Ｒ2が０．９以上であるので、広がり振動に基づく変位を発生する圧電アクチュエータであっても、優れた変位特性と駆動耐久性を示すことができるという効果がある。しかも、分極処理を行わずに駆動電圧を印加しても高い変位を示すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
＜圧電アクチュエータ＞
以下、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。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。図２は、本実施形態の圧電アクチュエータを示す平面図である。
【００１４】
図１に示すように、この圧電アクチュエータ１は、圧電振動板２、共通電極３、圧電体層４および表面電極５で構成されており、圧電振動板２の表面上に、共通電極３、圧電体層４および表面電極５をこの順に積層したものである。また、圧電振動板２および圧電体層４は、シート状の部材で構成されており、平面視でほぼ同形状・同サイズに形成されている。
【００１５】
共通電極３および表面電極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、表面電極５は、図２に示すように、圧電体層４の表面に２次元的に複数配列されている。これにより、圧電体層４は一対の電極、すなわち共通電極３および表面電極５で挟持された部分が駆動部である変位素子６を構成し、共通電極３，表面電極５で挟持されていない部分が非駆動部を構成する。
【００１６】
そして、表面電極５に外部配線基板が接続され、電極（表面電極５，共通電極３）間に駆動電圧が印加されると、該電圧が印加された表面電極５と共通電極３に挟持された部位の圧電体層４が、広がり振動に基づく変位を発生する。なお、圧電アクチュエータ１は、分極処理を行わずに駆動電圧を印加しても高い変位を示すことができる。
【００１７】
圧電アクチュエータ１の厚さは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。これにより、大きな変位を得ることができるので、低電圧で高効率の駆動を実現できる。また、圧電アクチュエータ１の厚さの下限値は、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。
【００１８】
ここで、本実施形態の圧電体層４は、リラクサー系の強誘電体材料を含有し、かつ前記駆動電圧と変位との関係を最小自乗法により直線近似したときの決定係数Ｒ2が０．９以上である。上述の通り、広がり振動に基づく変位を発生する圧電アクチュエータは、変位特性や駆動耐久性が低いが、圧電アクチュエータ１は、広がり振動に基づく変位を発生させても、優れた変位特性と駆動耐久性を示すことができる。
【００１９】
圧電アクチュエータ１が変位特性に優れる理由としては、圧電体層４が、圧電効果に優れるリラクサー系の強誘電体材料を含有することによるものと推察される。
一方、圧電アクチュエータ１が優れた駆動耐久性を示すことができる理由としては、下記のような理由が推定される。すなわち、例えば圧電アクチュエータの製造時や、圧電体層を繰り返し変位させた際には、応力が圧電体層に蓄積して該応力の蓄積により、駆動耐久性が低下すると考えられる。該応力の蓄積は、非駆動部の非１８０°ドメインの回転による駆動部への圧縮応力であり、通常の圧電体層であれば、駆動中にこのドメイン回転が進行していき、応力が蓄積されていく。これに対し、リラクサー系の強誘電体材料を含有すると、圧電体層の柔軟性が向上するので、小さな外力（例えば応力や電界等）でドメインが動く。その結果、アクチュエータを作製した段階において発生している応力場に対して、既に緩和する方向にドメインが動く（応力の開放）。さらに、リラクサー系の強誘電体材料は非常に柔軟な材料であるため、駆動電圧で分極され、かつ未分極状態で電圧を印加しても必要な変位を発生させることが可能となる。このため、駆動中に変位劣化を起こすことなく、高い変位を達成させることができる。
【００２０】
また、駆動電圧に対して変位の関係が非直線であるほど、すなわち決定係数Ｒ2が０．９より小さいほど、駆動耐久性が低下する。この理由としては、決定係数Ｒ2が０．９より小さいと、非１８０°ドメイン回転の変位への寄与が大きく、応力によるドメイン回転が発生するので、駆動耐久性が低下すると推察される。これに対し、決定係数Ｒ2を０．９以上にすると、非１８０°ドメイン回転の変位への寄与が少なくなるので、その結果、優れた駆動耐久性を示すことができると推察される。
【００２１】
より詳細には、電圧−変位の直線性は、圧電体内のドメインの動きと関係しており、非１８０°ドメインの回転が非直線性に関与している。変位駆動耐久性は、このドメイン回転成分が少ない程良いため、電圧−変位の直線性が高い程耐久が高くなる。また、駆動電圧が抗電界（Ec）以内であると、通常電圧−変位の関係は直線に近くなる。これは、圧電効果の影響が殆どであることによる。
【００２２】
しかし、抗電界（Ec）内で圧電体を駆動させても、非１８０°ドメインの回転の影響は存在しており、アクチュエータの耐久性に影響する。本発明者は、前記駆動電圧と変位との関係を最小自乗法により直線近似したときの決定係数Ｒ2が０．９未満では駆動耐久性が低くなり、決定係数Ｒ2を０．９以上にすると駆動耐久性が高くなることを見出した。
【００２３】
前記非１８０°ドメインとは、隣り合うドメインの向きが１８０°以外のものすべてを意味し、例えば正方晶での９０°ドメイン等が挙げられる。
また、前記決定係数Ｒ2は、複数のプロットのバラツキ度合い、すなわち駆動電圧と変位との関係をグラフ上に複数プロットし、これらのプロットが直線に近いか否かを示す尺度である。決定係数Ｒ2は０から１までの範囲を取る値であり、その値が１に近いほどバラツキ度合いが少なく、直線に近いことを意味する。決定係数Ｒ2の算出方法としては、例えば特開２００２−７１６８８号公報（［００２８］〜［００３６］段落）に記載されている方法で算出することができる。なお、各駆動電圧における変位は、例えばレーザードップラー振動計等で測定することにより得ることができる。
【００２４】
（圧電体層）
圧電体層４は、前記した通りリラクサー系の強誘電体材料を含有する。該リラクサー系の強誘電体材料としては、特に限定されるものではなく、例えばマグネシウム酸ニオブ酸鉛（ＰＭＮ）−チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系、ニッケルニオブ酸鉛（ＰＮＮ）−ＰＺＴ系等が挙げられる。前記ＰＭＮ−ＰＺＴ系としては、例えばPb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbZrTiO3-Pb(In1/2Nb1/2)O3、PMN-PZT-Pb(Sc1/2Nb1/2)O3、PMN-PZT-Pb（Yb1/2Nb1/2）O3等が挙げられ、前記ＰＮＮ−ＰＺＴ系としては、例えばPb(Ni1/3Nb2/3)O3-PbZrTiO3-Pb(In1/2Nb1/2)O3、PNN-PZT-Pb(Sc1/2Nb1/2)O3、PNN-PZT-Pb（Yb1/2Nb1/2）O3等が挙げられる。また、その他の例としては、例えばPb(Zn1/3Nb2/3)O3−Pb(Zn1/3Sb2/3)O3−Pb(Ni1/2Te1/2)(ZrTi)O3、Pb(Zn1/3Nb2/3)O3等が挙げられる。
【００２５】
ここで、上記のようなリラクサー系の強誘電体材料は、その変位が電界の２乗に比例するので、駆動電圧と変位との関係を最小自乗法により直線近似したときの直線性が低くなる。すなわち、リラクサー系の強誘電体材料を含有すると決定係数Ｒ2が０．９未満となりやすい。そこで、決定係数Ｒ2を０．９以上とするには、リラクサー系の強誘電体材料の含有量を圧電体層４の総量に対して０．０５〜５０重量％、好ましくは０．０５〜３０重量％とするのがよい。これに対し、リラクサー系の強誘電体材料の含有量が前記範囲外であると、決定係数Ｒ2が０．９未満となるおそれがあるので好ましくない。また、下記で説明する圧電セラミックスの組成を調整して、決定係数Ｒ2を０．９以上としてもよい。
【００２６】
圧電体層４としては、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る。具体的には、例えば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、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例示できる。
【００２７】
本実施形態では、上記のうち、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好ましい。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を含有するチタン酸ジルコン酸鉛（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体層が得られる。これら中でもチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）やチタン酸鉛が、大きな変位を付加する上で好適である。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。
【００２８】
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。
【００２９】
圧電体層４の厚みは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。
【００３０】
（圧電振動板）
圧電振動板２は圧電セラミックスからなり、上記圧電体層４の圧電セラミックスと略同一の材料であるのがよい。これにより、圧電振動板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噴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。該圧電振動板２の厚みは５〜５０μｍ、好ましくは１０〜３０μｍ程度であるのがよい。
【００３１】
（共通電極）
共通電極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、共通電極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。
【００３２】
（表面電極）
表面電極５としては、上記した共通電極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、表面電極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。
【００３３】
＜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、圧電体層４および圧電振動板２の原料となる圧電セラミックス原料粉末を準備する。この際、圧電体層４の原料となる圧電セラミックス原料粉末には、リラクサー系の強誘電体材料を含有させる。
【００３４】
圧電セラミックス原料粉末の平均粒径は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。圧電セラミックス原料粉末の平均粒径を１μｍ以下にすることにより、焼結時において、均一な焼成収縮が得られ、均質な圧電体層４および圧電振動板２を得ることができる。この圧電セラミックス原料粉末と有機バインダ成分を混合し、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によりセラミックグリーンシートを必要枚数作製する。
【００３５】
上記で得られたセラミックグリーンシートを、必要に応じて加圧する。シート成形後にセラミック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。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。
【００３６】
（第２の工程）
次に、上記共通電極３で例示した電極材料を含有する共通電極ペーストを作製する。この共通電極ペーストには、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、上記で作製したセラミックグリーンシートのうち、焼成により圧電振動板２となるグリーンシートの一方の表面に、共通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。
【００３７】
（第３の工程）
第１の工程および第２の工程で作製したセラミック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。
【００３８】
（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。
【００３９】
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。
【００４０】
（第５の工程）
次に、上記表面電極５で例示した電極材料を含有する表面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表面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、表面電極５が形成される。そして、圧電体層４を必要に応じて分極し、積層圧電体である圧電アクチュエータ１が得られる。なお、この圧電アクチュエータ１は、分極処理を行わずに駆動電圧を印加しても、高い変位を示す。
【００４１】
＜液体噴出装置＞
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（圧電振動板）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噴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噴出装置の一実施形態について説明する。図３は、本実施形態の液体噴出装置を示す概略断面図である。なお、図３においては、前述した図１および図２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。
【００４２】
図３に示すように、この液体噴出装置２０は、液体流路部材１６と、液体加圧手段として上記で説明した圧電アクチュエータ１を備えている。液体流路部材１６は、液体流路１６ａと連通した液体噴出孔１８が複数併設して設けられている。また、各液体流路１６ａを仕切る壁として隔壁１６ｂが形成されている。そして、該流路部材１６上に圧電アクチュエータ１が接合され、圧電アクチュエータ１の圧電振動板２が各液体流路１６ａの壁の一部を構成している。
【００４３】
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、液体が噴出されると、噴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。
【００４４】
流路部材１６は圧延法等により得られ、液体噴出孔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。
【００４５】
流路部材１６と圧電アクチュエータ１との接合は、圧電振動板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の各表面電極５と、各液体流路１６ａとが対応するように接合される。
【００４６】
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、液体噴出装置２０を得ることができる。
【００４７】
そして、圧電アクチュエータ１における複数の表面電極５のうち、所定の表面電極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噴出孔１８から噴出させることができる。ここで、圧電アクチュエータ１の圧電体層４は柔軟性に優れるリラクサー系の強誘電体材料を含有しているので、アクチュエータ１を流路部材１６に貼り付けて応力が発生しても、該応力を解放することができる。
【００４８】
また、上記したような構成の液体噴出装置２０は、高速で高精度な噴出が可能であり、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、該インクを液体噴出孔１８から噴出させ、該液体噴出孔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。
【００４９】
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、圧電振動板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、圧電振動板および／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。
【００５０】
また、上記で説明した通り、圧電振動板２は圧電体層４の圧電セラミックスと略同一の材料であるのが好ましいが、圧電振動板２および圧電体層４の圧電セラミックス組成は完全に一致している必要はなく、本発明の効果、すなわち変位特性および駆動耐久性に優れた圧電アクチュエータと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。
【００５１】
また、液体流路部材１６および圧電アクチュエータ１を、接着層を介して積層接着する場合について説明したが、液体流路部材と圧電アクチュエータとが一体形成された液体噴出装置、すなわち流路一体型の圧電アクチュエータ（流路一体型磁器）であってもよい。
【００５２】
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】
【００５３】
（圧電アクチュエータの作製）
ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電振動板用のセラミックグリーンシートに、Ａｇを主成分とする共通電極を印刷した。ついで、その上にリラクサー系の強誘電体材料を含有したＰＺＴからなる圧電体層を積層し、焼成により一体化させた。その後、Ａｕからなる表面電極を印刷して焼き付けを行い、圧電アクチュエータを得た。なお、前記リラクサー系の強誘電体材料としては、Ｐｂ（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3を用い、該リラクサー系の強誘電体材料を圧電体層の総量に対して２７重量％の割合で含有した。また、表面電極は圧電体層の表面に２次元的に複数配列させた（１ｃｍ2当り１５０個の密度）。得られた圧電アクチュエータの厚みは４０μｍであった。
【００５４】
（決定係数Ｒ2）
上記で得られた圧電アクチュエータについて、駆動電圧と変位との関係を最小自乗法により直線近似したときの決定係数Ｒ2を算出した。具体的には、駆動電圧を４〜２８Ｖの範囲に設定し、各駆動電圧における変位（ｎｍ）をレーザードップラー振動計で測定し、得られた測定値をプロットして駆動電圧と変位との関係を示すグラフを得た。ついで、該グラフにおける複数のプロットに近似する直線を最小自乗法により求め、決定係数Ｒ2を特開２００２−７１６８８号公報（［００２８］〜［００３６］段落）に記載されている方法で算出した。その結果を図４に示す。
【００５５】
図４から明らかなように、実施例１の圧電アクチュエータは決定係数Ｒ2が０．９９であり、直線性が高いのがわかる。この圧電アクチュエータについて、駆動耐久性を下記のようにして評価した。
【００５６】
（駆動耐久性）
駆動電圧を２０Ｖに設定して変位素子を１５０時間変位させ、変位初期（３０分後）と１５０時間後の変位を式：［１−（１５０時間後の変位／変位初期）］×１００に当てはめ、１５０時間後変位劣化率（％）を算出した。
【００５７】
その結果、実施例１の圧電アクチュエータは、１５０時間駆動後の変位劣化率が１％以下であった。このことから、変位劣化が抑制され、駆動耐久性に優れた圧電アクチュエータが得られているのがわかる。
【００５８】
［比較例１］
リラクサー系の強誘電体材料として実施例１と同じＰｂ（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3を用い、該リラクサー系の強誘電体材料の含有量を実施例１の２７重量％に代えて９０重量％にした以外は、実施例１と同様にして圧電アクチュエータを得た。
ついで、この圧電アクチュエータについて、実施例１と同様にして決定係数Ｒ2を算出した。その結果を図４に示す。
【００５９】
図４から明らかなように、比較例１の圧電アクチュエータは決定係数Ｒ2が０．８であり、実施例１に対して直線性が低いのがわかる。ついで、この圧電アクチュエータについて、実施例１と同様にして駆動耐久性を評価した。
【００６０】
その結果、比較例１の圧電アクチュエータは、変位劣化率が５％以上と大きい結果を示した。このことから、比較例１の圧電アクチュエータは、初期の変位は実施例１の圧電アクチュエータより優れるものの、駆動耐久性が低いことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【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圧電アクチュエータを示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる液体噴出装置を示す概略断面図である。
【図４】実施例における駆動電圧と変位との関係を示すグラフである。
【図５】従来の圧電アクチュエータを示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  圧電アクチュエータ
２  圧電振動板
３  共通電極
４  圧電体層
５  表面電極
６  変位素子
１６  流路部材
１６ａ  液体流路
１６ｂ  隔壁
１８  液体噴出孔
２０  液体噴出装置
【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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