(57)【要約】【課題】  変形効率をより簡易に且つ精度よく評価することができる圧電素子の評価方法、圧電素子及び液体噴射ヘッドを提供する。【解決手段】  振動板５５を介して圧力発生室１２の上に設けられた圧電素子の評価方法であって、前記圧電素子の並設される方向を第１方向、これに直交する方向を第２方向とし、平面視における、前記圧電素子の圧電体能動部３２０の第１方向の長さをａ（μｍ）、第２方向の長さをｂ（μｍ）、前記圧力発生室の第１方向の長さをｃ（μｍ）、第２方向の長さをｄ（μｍ）とし、（ｂ／ｃ）、（ａ／ｃ）、及び［（ｂ−ｃ＋１００）／ｄ］の値をパラメーターとして算出し、変形効率を評価する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板を介して圧力発生室の上に設けられた圧電素子の評価方法であって、前記圧電素子の並設される方向を第１方向、これに直交する方向を第２方向とし、平面視における、前記圧電素子の圧電体能動部の第１方向の長さをａ（μｍ）、第２方向の長さをｂ（μｍ）、前記圧力発生室の第１方向の長さをｃ（μｍ）、第２方向の長さをｄ（μｍ）とし、（ｂ／ｃ）、（ａ／ｃ）、及び［（ｂ−ｃ＋１００）／ｄ］の値をパラメーターとして算出し、変形効率を評価することを特徴とする圧電素子の評価方法。
【請求項２】
前記（ｂ／ｃ）、（ａ／ｃ）、及び［（ｂ−ｃ＋１００）／ｄ］の値で算出した変形効率を乗算して変形効率を評価することを特徴とする請求項１に記載の圧電素子の評価方法。
【請求項３】
前記（ｂ／ｃ）が、３．０≦（ｂ／ｃ）≦５.０、前記（ａ／ｃ）が、０．７０≦ａ／ｃ≦０．９０、前記［（ｂ−ｃ＋１００）／ｄ］が、１．０≦［（ｂ−ｃ＋１００）／ｄ］≦１．２、の範囲にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電素子の評価方法。
【請求項４】
振動板を介して圧力発生室の上に設けられた圧電素子であって、前記圧電素子の並設される方向を第１方向、これに直交する方向を第２方向とし、平面視における、前記圧電素子の圧電体能動部の第１方向の長さをａ（μｍ）、第２方向の長さをｂ（μｍ）、前記圧力発生室の第１方向の長さをｃ（μｍ）、第２方向の長さをｄ（μｍ）とした場合、３.０≦（ｂ／ｃ）≦５．０、０．７０≦ａ／ｃ≦０．９０、１．０≦［（ｂ−ｃ＋１００）／ｄ］≦１．２、の条件を満たすことを特徴とする圧電素子。
【請求項５】
請求項４に記載の圧電素子を具備することを特徴とする液体噴射ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動板を介して圧力発生室の上に設けられた圧電素子の評価方法、圧電素子及び液体噴射ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気機械変換素子として圧電素子が知られている。圧電素子は、通常、下部電極及び上部電極とこれらの電極によって挟持された圧電体層により構成され、振動板を介して圧力発生室の上に形成され、電圧を下部電極及び上部電極に印加することで駆動される。この様な圧電素子と振動板とからアクチュエーターが構成される。アクチュエーターは、同じ印加電圧に対して振動板の変形による変形量が大きいほど、電気機械変換効率がよい、即ち、アクチュエーターとしての性能がよいとされている。
【０００３】
また、特許文献１には、短手方向の長さ及び圧力発生室の短手方向の長さを調整し、圧電素子の駆動による振動板の変形量の変動を小さくする技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−０６６４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された評価方法ではアクチュエーターを精度よく評価することができず、更なる精度の向上が求められている。
【０００６】
そこで、本発明では、変形効率をより簡易に且つ精度よく評価することができる圧電素子の評価方法、圧電素子及び液体噴射ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明は、振動板を介して圧力発生室の上に設けられた圧電素子の評価方法であって、前記圧電素子の並設される方向を第１方向、これに直交する方向を第２方向とし、平面視における、前記圧電素子の圧電体能動部の第１方向の長さをａ（μｍ）、第２方向の長さをｂ（μｍ）、前記圧力発生室の第１方向の長さをｃ（μｍ）、第２方向の長さをｄ（μｍ）とし、（ｂ／ｃ）、（ａ／ｃ）、及び［（ｂ−ｃ＋１００）／ｄ］の値をパラメーターとして算出し、変形効率を評価することを特徴とする圧電素子の評価方法にある。
これによれば、（ｂ／ｃ）、（ａ／ｃ）、及び［（ｂ−ｃ＋１００）／ｄ］の値をパラメーターとすることにより、変形効率をより簡易に且つ精度よく評価することができる。
【０００８】
ここで、前記（ｂ／ｃ）、（ａ／ｃ）、及び［（ｂ−ｃ＋１００）／ｄ］の値で算出した変形効率を乗算して変形効率を評価するのが好ましい。これによれば、圧電素子全体の変形効率をより簡易に且つより精度よく評価することができる。
【０００９】
また、前記（ｂ／ｃ）が、３.０≦（ｂ／ｃ）≦５.０、前記（ａ／ｃ）が、０．７０≦ａ／ｃ≦０．９０、前記［（ｂ−ｃ＋１００）／ｄ］が、１．０≦［（ｂ−ｃ＋１００）／ｄ］≦１．２、の範囲にあるのが好ましい。これによれば、変形効率が好適な圧電素子が設計できる。
【００１０】
本発明の他の態様は、振動板を介して圧力発生室の上に設けられた圧電素子であって、前記圧電素子の並設される方向を第１方向、これに直交する方向を第２方向とし、平面視における、前記圧電素子の圧電体能動部の第１方向の長さをａ（μｍ）、第２方向の長さをｂ（μｍ）、前記圧力発生室の第１方向の長さをｃ（μｍ）、第２方向の長さをｄ（μｍ）とした場合、３.０≦（ｂ／ｃ）≦５.０、０．７０≦ａ／ｃ≦０．９０、１．０≦［（ｂ−ｃ＋１００）／ｄ］≦１．２、の条件を満たすことを特徴とする圧電素子にある。
かかる本発明によれば、変形効率の高い圧電素子を実現できる。
【００１１】
また、本発明の他の態様は、前記圧電素子を具備することを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる本発明によれば、吐出特性の良い液体噴射ヘッドを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態１に係る記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドの平面図。
【図３】実施形態１に係る記録ヘッドの断面図。
【図４】シミュレーションの条件を説明する平面図。
【図５】図４の断面図。
【図６】シミュレーション結果を示す図。
【図７】シミュレーション結果を示す図。
【図８】シミュレーション結果を示す図。
【図９】本発明の一実施形態に係る記録装置の概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図であり、図３は図２のＡ−Ａ′線断面図である。図１〜図３に示すように、本実施形態の流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板からなり、その一方の面には二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。
【００１４】
流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向外側の領域には連通部１３が形成され、連通部１３と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４及び連通路１５を介して連通されている。連通部１３は、後述する保護基板のマニホールド部３１と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるマニホールドの一部を構成する。インク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。なお、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路１４を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路１４を形成してもよい。本実施形態では、流路形成基板１０には、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５からなる液体流路が設けられていることになる。
【００１５】
また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート２０は、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板、ステンレス鋼等からなる。
【００１６】
一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、例えば厚さ３０〜５０ｎｍ程度の酸化チタン等からなり、弾性膜５０等の第１電極６０の下地との密着性を向上させるための密着層５６が設けられている。なお、密着層５６は必ずしも設ける必要はなく、また、弾性膜５０上に、必要に応じて酸化ジルコニウム等からなる絶縁体膜が設けられていてもよい。
【００１７】
さらに、この密着層５６上には、第１電極６０と、厚さが６２０ｎｍ〜１５２０ｎｍの薄膜である圧電体層７０と、第２電極８０とが、積層形成されて、圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧力発生手段としての圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。本実施形態では、第１電極６０を圧電素子３００の共通電極とし、第２電極８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。ここで、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部３２０といい、圧電体能動部３２０から連続するが第１電極６０と第２電極８０に挟まれておらず、電圧駆動されない部分を圧電体非能動部という。また、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変形が生じる振動板とを合わせて、圧電素子又はアクチュエーター装置と称する。なお、上述した例では、弾性膜５０、密着層５６、第１電極６０及び必要に応じて設ける絶縁体膜が振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０や密着層５６を設けなくてもよい。また、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよく、この場合も全体を圧電素子という。
【００１８】
そして、本実施形態においては、圧電体層７０を構成する圧電材料は、ペロブスカイト構造を有する複合酸化物であり、例えば、Ｐｂ、Ｔｉ及びＺｒを少なくとも含みペロブスカイト型構造を有する複合酸化物からなるものである。具体的には、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）や、これにニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマス又はイットリウム等の金属を添加したリラクサ強誘電体等が用いられる。本実施形態の圧電体層７０は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる。
【００１９】
なお、特に、非鉛又は鉛の含有量を抑え、環境への負荷を低減するためには、ビスマス（Ｂｉ）、鉄（Ｆｅ）、バリウム（Ｂａ）及びチタン（Ｔｉ）を含みペロブスカイト構造を有する複合酸化物を用いてもよい。このようなＢｉ，Ｆｅ，Ｂａ及びＴｉを含みペロブスカイト構造を有する複合酸化物は、鉄酸ビスマスとチタン酸バリウムとの混晶のペロブスカイト構造を有する複合酸化物、または、鉄酸ビスマスとチタン酸バリウムが均一に固溶した固溶体としても表される。
【００２０】
そして、このような圧電素子３００の個別電極である各第２電極８０には、インク供給路１４側の端部近傍から引き出され、弾性膜５０上や必要に応じて設ける絶縁体膜上にまで延設される、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。
【００２１】
このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、第１電極６０、弾性膜５０や必要に応じて設ける絶縁体膜及びリード電極９０上には、マニホールド１００の少なくとも一部を構成するマニホールド部３１を有する保護基板３０が接着剤３５を介して接合されている。このマニホールド部３１は、本実施形態では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるマニホールド１００を構成している。また、流路形成基板１０の連通部１３を圧力発生室１２毎に複数に分割して、マニホールド部３１のみをマニホールドとしてもよい。さらに、例えば、流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを設け、流路形成基板１０と保護基板３０との間に介在する部材（例えば、弾性膜５０、必要に応じて設ける絶縁体膜等）にマニホールド１００と各圧力発生室１２とを連通するインク供給路１４を設けるようにしてもよい。
【００２２】
また、保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。圧電素子保持部３２は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。
【００２３】
このような保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００２４】
また、保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。そして、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、貫通孔３３内に露出するように設けられている。
【００２５】
また、保護基板３０上には、並設された圧電素子３００を駆動するための駆動回路１２０が固定されている。この駆動回路１２０としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等を用いることができる。そして、駆動回路１２０とリード電極９０とは、ボンディングワイヤー等の導電性ワイヤーからなる接続配線１２１を介して電気的に接続されている。
【００２６】
また、このような保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料からなり、この封止膜４１によってマニホールド部３１の一方面が封止されている。また、固定板４２は、比較的硬質の材料で形成されている。この固定板４２のマニホールド１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、マニホールド１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
【００２７】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩでは、図示しない外部のインク供給手段と接続したインク導入口からインクを取り込み、マニホールド１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路１２０からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、密着層５６、第１電極６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。
【００２８】
本発明は、このようなインクジェット式記録ヘッドＩ、又はこれに搭載される圧電素子を設計する場合において、圧電素子の変位効率を良好な範囲に保持しつつ、圧力発生室１２の寸法、及び圧電素子３００の圧電体能動部３２０の寸法を、簡便に設計できる評価方法に関する。
【００２９】
以下に本発明の実施形態に係る圧電素子の評価方法について図面を参照しながら説明する。
【００３０】
図４〜図５に本実施形態で実施したシミュレーションに用いた圧電素子の模式図を示す。図４は、図３の平面図であり、図４（ａ）は圧力発生室１２及び圧電体能動部３２０を長方形とした場合、図４（ｂ）は圧力発生室１２及び圧電体能動部３２０を平行四辺形とした場合であり、図５（ａ）、（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ′線断面図、Ｃ−Ｃ′線断面図である。図４（ｂ）を説明するための図面は省略する。なお、図５には、上述した実施例では主として弾性膜５０からなる振動板５５が模式的に示してある。
【００３１】
圧電素子の並設される方向を第１方向、これに直交する方向を第２方向とした場合、平面視における、圧電体能動部３２０の第１方向（Ｂ−Ｂ′線方向）の長さをａ（μｍ）、第２方向（Ｃ−Ｃ′線方向）の長さをｂ（μｍ）、圧力発生室１２の第１方向（Ｂ−Ｂ′線方向）の長さをｃ（μｍ）、第２方向（Ｃ−Ｃ′線方向）の長さをｄ（μｍ）とし、（ｂ／ｃ）、（ａ／ｃ）、及び［（ｂ−ｃ＋１００）／ｄ］の値をパラメーターとし、これらと圧電素子の変形効率との関係をシミュレーションし、図６には、（ｂ／ｃ）の値と変形効率との関係、図７には、（ａ／ｃ）の値と変形効率との関係、図８には［（ｂ−ｃ＋１００）／ｄ］の値と変形効率との関係を示す。なお、図６及び図７については、圧力発生室１２及び圧電体能動部３２０が長方形の場合と平行四辺形の場合とについて行ったが、両者について差がほとんどなかったので、図８については長方形の場合のみシミュレーションを行った。
【００３２】
シミュレーションは有限要素法で行い、圧電素子の駆動による振動板の変形量と圧力発生室の体積変化（排除体積）を計算することにより行った。
【００３３】
なお、シミュレーションした範囲は、３４≦ｃ≦７０（μｍ）、０．１０≦（ａ／ｃ）≦１．０、１．０≦（ｂ／ｃ）≦５．０、０．０＜［（ｂ−ｃ＋１００）／ｄ］≦１．２である。
【００３４】
また、振動板５５から保護膜がある場合には保護膜まで含めた圧電素子３００全体の厚みをｅ、圧電体能動部３２０の圧電体層７０の厚みをｆとした場合、０．３７≦（ｆ／ｅ）≦１．０とし、圧電体層７０の変形量δを、０．０３０≦δ≦１.０（μｍ）の範囲として、シミュレーションした。
【００３５】
本実施形態で評価する変形効率とは、振動板の変形量δを変形効率に換算し、排除体積（％）に対応するものである。
【００３６】
図６には、圧電体能動部３２０の第２方向の長さｂと圧力発生室１２の第１方向の長さｃとの比（ｂ／ｃ）と変形効率（％）との関係を示す。
【００３７】
図６より、（ｂ／ｃ）が小さくなるほど変形効率が小さくなり、（ｂ／ｃ）≧３．０、好ましくは、（ｂ／ｃ）≧４．０の範囲で、アクチュエーターの変形効率が最大、つまり、約１００％になることがわかる。なお、現実的な寸法規制から、（ｂ／ｃ）は２０以下となるのが好ましいことがわかっている。
【００３８】
図７には、圧電体能動部３２０の第１方向の長さａと圧力発生室１２の第１方向の長さｃとの比（ａ／ｃ）と、変形効率（％）との関係を示す。
【００３９】
図７より、０．７０≦ａ／ｃ≦０．９０、好ましくは、０．７０≦ａ／ｃ≦０．８５の範囲で、アクチュエーターの変形効率は、最大、つまり、約１００％になり、この範囲から外れるほど変形効率が低下することがわかる。
【００４０】
図８には、圧電体能動部３２０の第２方向の長さｂ、圧力発生室１２の第１方向の長さｃに関する所定値［（ｂ−ｃ＋１００）／ｄ］と、変形効率との関係を示す。
【００４１】
図８より、［（ｂ−ｃ＋１００）／ｄ］≧１．０の範囲で、アクチュエーターの変形効率が最大、つまり、約１００％になることがわかる。なお、現実的な寸法規制から、［（ｂ−ｃ＋１００）／ｄ］は２．０以下となるのが好ましいことがわかっている。
【００４２】
ここで［（ｂ−ｃ＋１００）／ｄ］の変形効率は、ａ／ｃ、ｂ／ｃで規定される変形効率と意味あいが異なる。排除体積は、圧電体能動部３２０の第２方向（Ｃ−Ｃ′線方向）の長さｂ（μｍ）を圧力発生室１２の第１方向（Ｂ−Ｂ′線方向）の長さｃ（μｍ）で補正した（ｂ−ｃ＋１００）と、圧力発生室１２の第２方向（Ｃ−Ｃ′線方向）の長さｄ（μｍ）との比が［（ｂ−ｃ＋１００）／ｄ］＜１の場合、圧電体能動部３２０の第２方向（Ｃ−Ｃ′線方向）の長さｂ（μｍ）を圧力発生室１２の第１方向（Ｂ−Ｂ′線方向）の長さｃ（μｍ）で補正した（ｂ−ｃ＋１００）と圧力発生室１２の第１方向（Ｂ−Ｂ′線方向）の長さｃ（μｍ）と変形量δの積に比例する。一方、［（ｂ−ｃ＋１００）／ｄ］≧１の場合排除体積は、圧力発生室１２の第１方向（Ｂ−Ｂ′線方向）の長さｃ（μｍ）と変形量δの積に比例するが、圧電体能動部３２０の第２方向（Ｃ−Ｃ′線方向）の長さｂ（μｍ）を圧力発生室１２の第１方向（Ｂ−Ｂ′線方向）の長さｃ（μｍ）で補正した（ｂ−ｃ＋１００）には比例しなくなる。［（ｂ−ｃ＋１００）／ｄ］の変形効率は、圧力発生室１２の第２方向（Ｃ−Ｃ′線方向）の長さｄ（μｍ）と、図示はされないが実際に変形に寄与している圧電体能動部３２０の第２方向（Ｃ−Ｃ′線方向）の長さｂ’（μｍ）の比ｂ’/ｄであり、変形効率の最適な範囲を簡便に且つ精度よく評価することができるパラメータとして重要であるとし、パラメータとして取り入れた。
【００４３】
これらの結果、（ｂ／ｃ）、（ａ／ｃ）、及び［（ｂ−ｃ＋１００）／ｄ］の値と変形効率との関係から、設計可能なａ〜ｄの寸法を考慮すると、ａ〜ｄの各値に関する変形効率が容易に評価できるので、設計条件に合致し且つ変形効率が良好な設計範囲が容易に評価できる。
【００４４】
例えば、圧力発生室１２の第１方向の寸法ｃ＝３４μｍの場合、圧力発生室１２の第２方向の寸法ｄ、圧電体能動部３２０の第１方向の寸法ａ、第２方向の寸法ｂの好適な範囲は以下の通りとなる。
【００４５】
２４≦ａ≦２９（μｍ）（０. ７０≦ａ／ｃ≦０. ８５）
１４０≦ｂ≦１７０（μｍ）（４．０≦ｂ／ｃ≦５．０）
１７２≦ｄ≦２３６（μｍ）（１．０≦［（ｂ−ｃ＋１００）／ｄ］≦１．２）
【００４６】
また、例えば、圧力発生室１２の第１方向の寸法ｃ＝７０μｍの場合は以下の範囲が最適範囲となる。
【００４７】
４９≦ａ≦６０（μｍ）（０. ７０≦ａ／ｃ≦０. ８５）
２８０≦ｂ≦３５０（μｍ）（４．０≦ｂ／ｃ≦５．０）
２５８≦ｄ≦３８０（μｍ）（１．０≦［（ｂ−ｃ＋１００）／ｄ］≦１．２）
【００４８】
上述した実施形態の圧電素子は、このような最適範囲を満足する、圧電体能動部３２０の第１方向（Ｂ−Ｂ′線方向）の長さをａ（μｍ）、第２方向（Ｃ−Ｃ′線方向）の長さをｂ（μｍ）、圧力発生室１２の第１方向（Ｂ−Ｂ′線方向）の長さをｃ（μｍ）、第２方向（Ｃ−Ｃ′線方向）の長さをｄ（μｍ）としたものである。
【００４９】
なお、（ｂ／ｃ）、（ａ／ｃ）、及び［（ｂ−ｃ＋１００）／ｄ］の値のぞれぞれと、変形効率との関係から、アクチュエーターの変形効率を評価してもよいが、例えば、全てのパラメーターの積などを評価パラメーターとして用いるなどしてもよく、評価方法は特に限定されない。
【００５０】
また、上述した例では、圧力発生室及び圧電体能動部を長方形又は平行四辺形としてシミュレーションしたが、楕円、長円、陸上競技のトラック形状などしても同様であることは、上述した長方形及び平行四辺形に関するシミュレーション結果から明らかである。
【００５１】
本発明の評価方法は、上述した圧電素子や液体噴射ヘッドを設計する際には、圧力発生室や圧電電体能動部のある程度の寸法は、各部材の寸法等から規制を受けるが、このような規制から、最大の変形効率を得ることができる、圧電体能動部３２０の第１方向（Ｂ−Ｂ′線方向）の長さａ（μｍ）、第２方向（Ｃ−Ｃ′線方向）の長さｂ（μｍ）、圧力発生室１２の第１方向（Ｂ−Ｂ′線方向）の長さｃ（μｍ）、第２方向（Ｃ−Ｃ′線方向）の長さｄ（μｍ）を、比較的簡便に且つ高精度に予測する手法として極めて有用である。
【００５２】
このような実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図９は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【００５３】
図９に示すインクジェット式記録装置ＩＩにおいて、インクジェット式記録ヘッドＩを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動可能に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００５４】
そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００５５】
なお、上述した実施形態では、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。
【００５６】
また、本発明にかかる圧電素子は、液体噴射ヘッドに用いられる圧電素子に限定されず、その他のデバイスにも用いることができる。その他のデバイスとしては、例えば、超音波発信器等の超音波デバイス、超音波モーター、温度−電気変換器、圧力−電気変換器、強誘電体トランジスター、圧電トランス、赤外線等の有害光線の遮断フィルター、量子ドット形成によるフォトニック結晶効果を使用した光学フィルター、薄膜の光干渉を利用した光学フィルター等のフィルターなどが挙げられる。また、センサーとして用いられる圧電素子、強誘電体メモリーとして用いられる圧電素子にも本発明は適用可能である。圧電素子が用いられるセンサーとしては、例えば、赤外線センサー、超音波センサー、感熱センサー、圧力センサー、焦電センサー、及びジャイロセンサー（角速度センサー）等が挙げられる。
【符号の説明】
【００５７】
Ｉ  インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、  ＩＩ  インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、  １０  流路形成基板、  １２  圧力発生室、  １３  連通部、  １４  インク供給路、  ２０  ノズルプレート、  ２１  ノズル開口、  ３０  保護基板、  ３１  マニホールド部、  ３２  圧電素子保持部、  ４０  コンプライアンス基板、  ５０  弾性膜、  ６０  第１電極、  ７０  圧電体層、  ８０  第２電極、  ９０  リード電極、  １００  マニホールド、  １２０  駆動回路、  ３００  圧電素子、  ３２０  圧電体能動部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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