專利名稱：促動器及其制造方法以及打印頭的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及由以含Pb、Zr、以及Ti的壓電陶瓷層為主成分的薄層燒結(jié)體構(gòu)成的促動器(actuator)及其制造方法、以及適合在用于文字或圖象打印的噴墨記錄裝置中使用的打印頭。
背景技術(shù)：
近年來，隨著個人電腦的普及和多媒體的發(fā)展，噴墨方式的記錄裝置作為將信息輸出到記錄介質(zhì)中的記錄裝置，其利用得到急速發(fā)展。
上述的噴墨方式的記錄裝置中，搭載有打印頭。關(guān)于這種打印頭，普遍知道的是熱位差方式和壓電方式。熱位差方式，是用設置在填充有油墨的油墨流路內(nèi)的加熱器加熱油墨，使之沸騰，并通過由此在油墨流路內(nèi)所產(chǎn)生的氣泡加壓油墨，使油墨從油墨噴出孔噴出。另一方面，在壓電方式中，利用位移元件，使填充有油墨的油墨流路一部分的壁彎曲位移，機械地加壓油墨流路內(nèi)的油墨，使油墨從油墨噴出孔噴出。
用在利用壓電方式的油墨記錄裝置中的打印頭，例如公開在特開平10-151739號公報中。即，如圖4(a)所示，這種打印頭，作為油墨流路23a并排設置多個槽，并且在以各油墨流路23a作為隔板而形成隔壁23b的流路部件23的上部，隔著粘接層21a設置有促動器21。
促動器21，通過在壓電層24的一面上形成共用電極25，同時在另一面上形成多個獨立電極26，而設置多個位移元件27。粘接促動器21和流路部件23，以使促動器21在流路部件23的開口部的油墨流路23a的正上方設置獨立電極26。
此外，通過由驅(qū)動電路在共用電極25和獨立電極26之間外加驅(qū)動電壓使位移元件27振動，位移元件27構(gòu)成油墨流路23a的一部分，所以加壓油墨流路23a內(nèi)的油墨，從開口在流路部件23的底面的油墨噴出孔8噴出墨滴。
在上述的構(gòu)成中，若向共用電極25和獨立電極26外加驅(qū)動電壓，則壓電層24向面方向dx延伸，但與設置在油墨流路23a周圍的隔壁23b相接合的壓電層24的部位(約束部)被受約束，所以壓電層24的沒有受約束的部位(非約束部)向厚度方向dY彎曲，向油墨流路23a施加壓力，由與油墨流路23a連通的油墨噴出孔28，噴出油墨。
如圖4(b)所示，打印頭是通過在壓電陶瓷層24上，以等間距并列設置多個獨立電極26的方式設置多個位移元件27而形成的。各位移元件27通過被獨立地控制，可有助于噴墨打印的高速化和高精度化。
在特開平11-34321號公報和特開平7-315923號公報中提出了，通過在上述的促動器中使用作為金屬成分含選自Pb、Zr、Ti、Zn、Sb、Ni、Te、Sr、以及Ba中的至少1種的鈣鈦礦型化合物，可實現(xiàn)耐熱性、耐久性、耐溫度變化性優(yōu)異的壓電體。
將這種促動器用作噴墨打印機的打印頭時，重要的是控制促動器的位移偏差。但是，將燒結(jié)體用作壓電陶瓷層時，由于特性偏差大，所以存在位移偏差大的問題。其結(jié)果，油墨的噴出不均勻，所以被記錄的文字或圖象的濃淡偏差大，鮮明度惡化，進而不能進行高速打印。
另外，在最近的高精度打印機中，為了使促動器的位移大，常常使之厚度薄。為此，例如為了直接得到100μm以下、特別是60μm以下厚度的壓電燒結(jié)體，而在1000℃以上的高溫燒成時，Pb將從成形體表面蒸發(fā)而引起組成的變化，從而使得到的壓電燒結(jié)體的組成產(chǎn)生偏差。若將這種促動器用作噴墨式打印機的打印頭，則位移偏差變大，油墨的噴出不均勻，被記錄的文字或圖象的鮮明度部分地惡化，進而帶來不能進行高速打印的問題。
為了得到100μm以下的促動器，即使從通過燒結(jié)得到的厚的壓電陶瓷中去除Pb蒸發(fā)的表面部而僅利用組成偏差少的中心部分，但在實際上難以把陶瓷磨削成100μm以下的薄厚度。因此，難以制造出由沒有組成偏差的薄陶瓷構(gòu)成的促動器。
另一方面，當促動器21的厚度在100μm以下時，因由燒成收縮時的殘余應力，產(chǎn)生變形，所以存在由因隔壁23b的約束而產(chǎn)生的應力，位移元件27的位移量下降的問題。
此外，因沒有將粘接層21a控制在特定的厚度，所以若相鄰的對應于油墨流路23a的位移元件27N同時發(fā)生位移，則應被隔壁23b受約束的壓電層24的被約束部位不能呈現(xiàn)充分的約束力，從而存在相鄰的位移元件27和27N相互干擾，使位移的偏差變大的問題。這種問題在隔壁23b的厚度小的情況下尤其顯著。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是基于通過控制含Pb、Zr以及Ti的壓電陶瓷中的組成比Pb/(Ti+Zr)，可大幅度降低從表面向厚度方向產(chǎn)生的組成偏差的新的見解，成功地制造了特性偏差小的促動器。
即，本發(fā)明之一的促動器基本上由基板、和設置在該基板表面上的由壓電陶瓷層和夾持該壓電陶瓷層的一對電極而成的位移元件構(gòu)成，且其總厚度為100μm以下。所述壓電陶瓷層和基板以至少含Pb、Zr以及Ti的鈣鈦礦型結(jié)晶作為主成分。壓電陶瓷層的表面和基板內(nèi)部的組成比Pb/(Ti+Zr)的最大差是0.02以下。
本發(fā)明的促動器的制造方法基本上由層疊以至少含Pb、Zr以及Ti的鈣鈦礦型結(jié)晶作為主成分的未加工片材而制作在內(nèi)部和表面上設置電極的層壓體的工序，和在高濃度氧氣氛下燒成該層壓體的工序構(gòu)成。這時，根據(jù)本發(fā)明，含在上述未加工片材中的Pb量，變得大于相當于上述鈣鈦礦型結(jié)晶的化學計量組成的Pb量。由此，可以制作上述的本發(fā)明的促動器。
另一方面，若在薄層壓電體上加應力，則其電容下降，這將誘起促動器的特性偏差。因此，若嚴格地控制構(gòu)成壓電陶瓷層的鈣鈦礦型化合物的晶格常數(shù)比，并使壓電陶瓷層的晶相近似于正方晶格格，則即使有壓縮應力作用，也可抑制電容的下降。特別是，可實現(xiàn)與具有多個約束部的支撐部件接合并受到壓縮應力時，也可維持優(yōu)異的壓電特性的促動器。由此，成功地提供了即使以100μm以下的厚度燒成，組成偏差少的促動器和改善位移偏差的噴墨用的打印頭。
因此，本發(fā)明之二的促動器基本上由陶瓷基板、和設置在該基板表面上的具備壓電陶瓷層和夾持該壓電陶瓷層的一對電極的多個位移元件構(gòu)成，且其總厚度為100μm以下。所述壓電陶瓷層是由含Pb、Zr以及Ti的 鈣鈦礦型化合物構(gòu)成。該鈣鈦礦型化合物的晶格常數(shù)比c/a是1.013～1.016。
此外，在厚度為100μm以下的促動器的情況下，通過對粘接層厚度和d常數(shù)進行控制，可抑制相鄰的位移元件的干擾，可具有充分的位移量且可降低位移偏差。
因此，本發(fā)明之三的促動器基本上由基板、設置在該基板的一面上的位移元件、和通過粘接層粘接在所述基板的另一面上的多個約束部構(gòu)成，且所述位移元件分別獨立地工作，使在沒有被所述約束部受約束地非約束部誘起位移，同時總厚度為100μm以下、d常數(shù)為200pm/V以上，所述粘接層的厚度為0.5～5μm。
這樣，在厚度為100μm以下的促動器的情況下，由于控制了粘接層的厚度和d常數(shù)，所以可防止相鄰的位移元件的干擾，可抑制促動器的位移偏差。并且，通過控制隔壁和基板厚度之比，可更加有效地抑制所述干擾。
本發(fā)明的打印頭是由具有多個油墨流路的流路部件和設置在該流路部件上且形成多個位移元件的上述促動器構(gòu)成，所述位移元件位于油墨流路的正上方，并通過所述位移元件的位移，噴出油墨。由此，可抑制油墨液滴量和噴出速度的偏差，可以高速、高精度地噴出油墨。


圖1(a)是表示本發(fā)明的促動器的示意剖視圖，圖1(b)是其俯視圖。
圖2(a)是本發(fā)明的打印頭的示意剖視圖，圖2(b)是表示位移元件發(fā)生位移的狀態(tài)的示意剖視圖。
圖3(a)是在促動器設有約束部時的示意剖視圖，圖3(b)是其俯視圖。
圖4(a)是以往打印頭的示意剖視圖，圖4(b)是示意俯視圖。
具體實施例方式
(實施方式1)如圖1(a)所示，本發(fā)明的促動器是在陶瓷基板2的表面上設置多個位移元件7而成的。位移元件7具備設置在陶瓷基板2上的共用電極5、設置在共用電極5上的壓電陶瓷層4、和設置在壓電陶瓷層4上的獨立電極6。即，位移元件7構(gòu)成為，用共用電極5和獨立電極4夾持壓電陶瓷層4，并且共用電極5被設置在陶瓷基板2的上面。
在陶瓷基板2上設有多個位移元件7，如圖1(b)所示，獨立電極6以等間距在平面上排列，分別獨立地與外部的電子控制電路連接，若在各電極間外加電壓，則可使被外加電壓的共用電極5和獨立電極6夾持的部位的壓電陶瓷層4發(fā)生位移。
構(gòu)成位移元件7的壓電陶瓷層4，重要的是以至少含Pb、Zr以及Ti的鈣鈦礦型結(jié)晶作為主成分。例如，作為A位構(gòu)成元素含有Pb，且作為B位構(gòu)成元素含有Zr以及Ti的結(jié)晶，通過這樣的組成，可得到具有高壓電常數(shù)的壓電陶瓷層。
作為上述鈣鈦礦型結(jié)晶，具體可以舉出PbZrTiO3。此外，可以混合其他的氧化物。此外，作為補助成分，只要在不影響特性的范圍內(nèi)，可以在A位和/或B位上有其他元素取代。例如，可以作為補助成分，加入Zn、Sb、Ni、以及Te，形成Pb(Zn1/3Sb2/3)O3和Pb(Ni1/2Tc1/2)O3的固溶體。
根據(jù)本發(fā)明，作為上述鈣鈦礦型結(jié)晶中的A位構(gòu)成元素，優(yōu)選進一步含有堿土類元素。作為堿土類元素，可以舉出Ba、Sr、Ca等，從可得到高位移的觀點出發(fā)，特別優(yōu)選Ba、Sr。由此，介電常數(shù)上升，其結(jié)果，能夠顯示更高的壓電常數(shù)。
具體為，可以舉出用Pb1-x-ySrxBay(Zn1/3Sb2/3)a(Ni1/2Te1/2)bZr1-a-b-cTicO3+α質(zhì)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)表示的化合物。
此外，可以使用鎂鈮酸鉛(PMN類)、以及鎳鈮酸鉛(PNN類)等含Pb、Zr以及Ti的鈣鈦礦型結(jié)晶。
陶瓷基板2，只要是絕緣性高的就可以，但優(yōu)選壓電體，特別優(yōu)選具有與壓電陶瓷層4近似相同的熱膨脹率的。還有，陶瓷基板是壓電體，特別優(yōu)選其組成與壓電陶瓷層4近似相同。由此，可進行同時燒成，可容易地防止因熱膨脹差異而在燒成時發(fā)生的熱應力，發(fā)生翹曲或變形。
另外，陶瓷基板2可以是單層，但為了控制厚度，控制燒結(jié)后的組成偏差或特性偏差，優(yōu)選是層壓體。
本發(fā)明的促動器，重要的是將壓電陶瓷層4表面的Pb/(Ti+Zr)比和基板2內(nèi)部的Pb/(Ti+Zr)比的最大差值控制在0.02以下。若該最大差值大于0.02，則由于表面部組成的偏離，將發(fā)生位移元件7的特性偏差。
如這樣，將組成被控制的促動器，用作壓電方式噴墨打印機的打印頭時，可抑制油墨的噴出偏差，可有助于大大提高打印速度或鮮明度等的打印特性。
根據(jù)本發(fā)明，獨立電極6可以是單獨存在，但為了提高打印速度和打印精度，最好存在多個。
作為共用電極5、獨立電極6的材料，只要具有導電性的就可以，可以使用Au、Ag、Pd、Pt、Cu、Al或它們的合金等。另外，作為電極5和獨立電極6的厚度，具有導電性且需要有不妨礙位移程度的厚度，優(yōu)選0.5～5μm，特別優(yōu)選1～3μm左右。
本發(fā)明的促動器的厚度T在100μm以下，對可得到大的位移且可充分發(fā)揮作為促動器的特性方面上重要。厚度T，特別在80μm以下，優(yōu)選在65μm以下，更優(yōu)選在50μm以下。促動器的厚度T表示基板2和位移元件7的層厚。并且，促動器的厚度T的下限值，為了具有充分的機械強度和防止在操作和工作中的破壞，為3μm，特別為5μm，優(yōu)選10μm，更優(yōu)選為20μm。
另外，位移元件7的氣孔率為1％以下，優(yōu)選在0.5％以下。通過降低氣孔率，促動器1的強度提高。用作噴墨打印頭時，可有效地抑制因油墨向磁器的滲入引起的油墨的泄漏。
將本發(fā)明的促動器用作噴墨打印機的打印頭時，作為壓電應變常數(shù)，例如可以使用d31方式。為了作為噴墨打印機的打印頭，發(fā)揮充分的噴出能力，并實現(xiàn)高速精細的打印，d31為200pm/V以上，優(yōu)選在225pm/V以上，更優(yōu)選在250pm/V以上。
下面，具體以將PbZrTiO3類鈣鈦礦型結(jié)晶應用于噴墨打印機的打印頭的情況為例，說明本發(fā)明的促動器。
首先，作為原料粉末，準備Pb2O3、ZrO2、TiO2、BaCO3、ZnO、SrCO3、Sb2O3、NiO、TeO2。將這些調(diào)制混合成，加入的Pb比相當于鈣鈦礦型結(jié)晶的化學計量組成的Pb量更多的組成。特別是，從降低特性偏差，得到更優(yōu)異的壓電特性的角度出發(fā)，優(yōu)選將Pb量調(diào)整為相對于上述化學計量組成，過量1～5重量％，特別是2～4質(zhì)量％。
將得到的混合粉末，利用輥涂法、縫隙(slit)涂布法等通常的帶成形法，進行由壓電陶瓷層和有機組合物構(gòu)成的帶的成形，而制作未加工片材(green sheet)。因該未加工片材中的Pb含量大于相當于上述鈣鈦礦型結(jié)晶的化學計量組成的Pb量，所以可大幅度降低燒成后的磁器的組成偏差，對于得到本發(fā)明的促動器起重要作用。
在未加工片材的一部分的表面上，通過印刷等方法，形成共用電極和獨立電極。并且，根據(jù)需要，在未加工片材的一部分上形成通孔，在其內(nèi)部插入貫通(via)導體。
接著，層壓所需要的未加工片材而制作層壓體。進而，將加入有機組合物，并使其組成實質(zhì)上與該未加工片材相同的約束片材，配置在上述層壓體的兩面或單面上，進行加壓密合。
將加壓密合后的層壓體配置在燒成爐的內(nèi)部，并在高濃度氧氣氛下在燒成溫度900℃以上，特別是在950～1100℃進行燒成。由此，可以防止由于層壓體中的Pb的蒸發(fā)，其組成中的Pb小于上述鈣鈦礦組成的現(xiàn)象，其結(jié)果，可得到組成比Pb/(Ti+Zr)比的最大差在0.02以下的壓電體陶瓷。
加壓密合后未加工片材的原始密度在4.2g/cm2以上，特別是在4.5g/cm2以上時，可使從內(nèi)部的Pb蒸發(fā)減少，并可更容易地控制Pb的組成偏差，所以優(yōu)選。
另外，燒成時氧氣氛中的氧濃度，在98％以上，特別在99％以上為優(yōu)選。由此，具有可抑制鉛氧化物的分解，進一步降低Pb的蒸發(fā)量、抑制組成偏差的效果，可使促動器的位移偏差為更小。
由此制作的促動器是由沒有組成偏差的100μm以下的壓電陶瓷構(gòu)成，容易地將位移偏差控制在10％以下，可適合利用為用在噴墨打印機的打印頭中的促動器。
本發(fā)明的打印頭具備流路部件和設置在該流路部件上的上述促動器，且通過構(gòu)成所述促動器的所述位移元件的位移，噴出填充在設置于所述流路部件的油墨流路中的油墨。
使用圖2(a)來說明本發(fā)明的打印頭的一例。具有作為多個槽的油墨流路13a被隔壁13b隔開的結(jié)構(gòu)的流路部件13，被粘接在本發(fā)明的促動器11。即，在流路部件13表面上通過粘接材料粘接有基板12，并在基板12的上面設置有多個位移元件17。此外，分別設置為基板12的與位移元件17接觸的部位與流路部件13的開口部油墨流路13a重疊。
位移元件17構(gòu)成為，在壓電陶瓷層14的一方主面上形成共用電極15、并且在另一方的主面上形成獨立電極16，且通過一對電極15、16夾持壓電陶瓷層14。
另外，位移元件17的共用電極15和獨立電極16電連接在外部的驅(qū)動電路上。若通過驅(qū)動電路向共用電極15和獨立電極16之間外加電壓，則如圖2(b)所示，加壓與受到外加的電壓而發(fā)生位移的位移元件17相對應的油墨流路13a內(nèi)的油墨，而從開口在流路部件13的一端面上的油墨噴出孔18，噴出墨滴。
此外，如圖4(b)所示，在本發(fā)明的打印頭中，多個位移元件被排列在基板上，且每個位移元件被獨立地控制，進行各自的位移。
通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，可以穩(wěn)定地以高速、高精度地噴出油墨，可實現(xiàn)以高速得到鮮明的圖像的適用于打印機上的打印頭。
(實施方式2)圖1(a)和(b)中所示的本發(fā)明的促動器具有，在陶瓷基板2的與設有位移元件7的面相反側(cè)的面上，通過粘接層設有由金屬構(gòu)成的約束部，在非約束部發(fā)生位移的結(jié)構(gòu)時，尤其可以充分地發(fā)揮本發(fā)明的效果。即，因通過粘接層設置有由金屬構(gòu)成的約束部，所以壓電層4受到壓縮應力，在非約束部發(fā)生位移。
具體地，如圖3(a)所示，在本發(fā)明的促動器1的陶瓷基板2上固定有支撐部件3，并且在與支撐部件3接合的陶瓷基板2的面上形成有位于槽的開口部的非約束部8b(自由振動部)和通過接合形成的約束部8a(固定部)。另外，一旦在共用電極5和獨立電極6之間外加電壓，就通過壓電陶瓷層4的位移，位移元件7發(fā)生位移，其結(jié)果，可在非約束部8b進行振動。通過這樣的結(jié)構(gòu)，作為位移大的促動器，可充分地發(fā)揮其特征。
對于構(gòu)成位移元件7的壓電陶瓷層4來講，重要的是以至少含Pb、Zr以及Ti的鈣鈦礦型結(jié)晶作為主成分。例如，作為A位構(gòu)成元素含有Pb，且作為B位構(gòu)成元素含有Zr以及Ti的結(jié)晶，特別地，是鈦鋯酸鉛類化合物時，可得到具有更高d常數(shù)的穩(wěn)定的壓電燒結(jié)體，所以優(yōu)選。
此外，所述壓電陶瓷層優(yōu)選含有選自Sr、Ba、Ni、Sb、Nb、Zn以及Te中的至少一種。由此，能夠得到更穩(wěn)定的壓電燒結(jié)體，例如作為補助成分，可以舉出固溶Pb(Zn1/3Sb2/3)O3和Pb(Ni1/2Tc1/2)O3而成的固溶體。
特別是，作為A位構(gòu)成元素，優(yōu)選進一步含有堿土類元素。作為堿土類元素，從可得到高位移的觀點出發(fā)，特別優(yōu)選Ba、Sr。特別是，在正方晶格組成為主體組成的情況下，若含有0.02～0.08mol的Ba以及0.02～0.12mol的Sr，則有利于得到大的位移。
例如，相對于用Pb1-x-ySrxBay(Zn1/3Sb2/3)a(Ni1/2Te1/2)bZr1-a-b-cTicO3+α質(zhì)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)表示的組成，使加入的Pb量過量1～5質(zhì)量％。
若將把Pb調(diào)制為化學計量組成的成形體在1000℃燒成2小時，則Pb作為PbO被蒸發(fā)掉，而產(chǎn)生表面部組成偏差，容易引起位移元件特性的下降和性能偏差，所以使添加的Pb量比化學計量組成過量，特別是A位過量比在1.005～1.04，特別優(yōu)選在1.01～1.03。由此，可容易地將位移元件7的厚度方向Pb/(Ti+Zr)比的偏差控制在0.02以下，可進一步降低組成偏差。
另外，A位過剩比(A/B比)，是指將A位全成分的摩爾數(shù)之和用B位全成分的摩爾數(shù)之和相除后的值。也就是指，當A/B比在化學計量的鈣鈦礦型氧化物中為1時，在A位上加入比它過量的Pb和其它元素，而使A/B成為大于1的狀態(tài)。
另外，構(gòu)成壓電陶瓷層4的鈣鈦礦型化合物，通常具有2種晶形，一般是以菱形晶和正方晶格混合的狀態(tài)存在。為了提高壓電特性，優(yōu)選采用成為菱形晶和正方晶格的組成相境界(MPB)的組成。但是，若燒成厚度T為100μm以下的促動器，則Pb蒸發(fā)，使從促動器表面到內(nèi)部的壓電體組成發(fā)生變化，產(chǎn)生特性劣化。相對于此，根據(jù)本發(fā)明，通過控制晶格常數(shù)比c/a，且以特定的比率混合2種晶形，可維持優(yōu)異的特性且即使在應力環(huán)境下也可抑制特性劣化。
即，重要的是壓電陶瓷層4的鈣鈦礦型化合物的晶格常數(shù)比c/a被設定在1.013～1.016。由此，可將鈣鈦礦型化合物的主體作為正方晶格組成。特別是，為了得到穩(wěn)定的壓電特性，晶格常數(shù)比c/a為1.0135～1.0155，優(yōu)選在1.014～1.015。
位移元件7的厚度在100μm以下，對于得到大的位移很重要，從使位移大的角度出發(fā)，為80μm以下，優(yōu)選在60μm以下，進一步優(yōu)選在50μm以下。另外，為了防止制造時或工作時的破壞，若考慮充分的機械強度，下限值為3μm，優(yōu)選5μm，進一步優(yōu)選10μm。
陶瓷基板2，只要是絕緣性高的就可以，但優(yōu)選壓電體，特別優(yōu)選具有與壓電陶瓷層4近似相同的熱膨脹率的。進而，陶瓷基板為壓電體，特別優(yōu)選具有與壓電陶瓷層4近似相同的熱膨脹率的。由此，可進行同時燒成，可容易地防止由于因熱膨脹差異而在燒成時發(fā)生的熱應力，發(fā)生翹曲或變形。
另外，陶瓷基板2可以是單層，但為了控制厚度，控制燒結(jié)后的組成偏差或特性偏差，優(yōu)選是層壓體。
作為噴墨打印頭使用時的壓電應變常數(shù)，例如是d31。若要作為噴墨打印機的打印頭，發(fā)揮出充分的噴出能力，d31的大小需要在200pm/V以上。若低于200pm/V，就沒有充分的噴出能力，不能用作噴墨打印頭。若要實現(xiàn)高速精細的打印，更優(yōu)選d31為250pm/V以上。
促動器的彈性柔量，為14.0×10-12m2/N以下，優(yōu)選為13.5×10-12m2/N以下，更優(yōu)選為13.0×10-12m2/N以下。由此，可容易地抑制對于把促動器安裝在支撐部件之后產(chǎn)生的應力的電容的下降。
此外，位移元件7的氣孔率在1％以下，優(yōu)選在0.8％以下，更優(yōu)選在0.5％以下。由此，可有效地防止油墨等液體的滲入，所以可降低油墨的漏出。
作為獨立電極4和共用電極6的材料，只要具有導電性的就可以，可以使用Au、Ag、Pd、Pt、Cu、Al或它們的合金等。另外，作為電極厚度，需要具有導電性且有不妨礙位移程度的厚度，通常為0.5～5μm左右，優(yōu)選1～4μm左右。
通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，可獨立且充分地控制促動器各位移元件7的位移大小。因此，可精密地控制油墨的噴出量，所以可進行高精度的對位，其結(jié)果，可提供噴出偏差少、高品質(zhì)的噴墨記錄頭。
下面，具體以將PbZrTiO3類鈣鈦礦型結(jié)晶應用于噴墨打印機的打印頭的情況為例，說明該實施方式的促動器的制造方法。
首先，作為原料粉末，準備Pb2O3、ZrO2、TiO2、BaCO3、ZnO、SrCO3、Sb2O3、NiO、TeO2。將這些調(diào)制混合成，加入的Pb比相當于鈣鈦礦型結(jié)晶的化學計量組成的Pb量更多的組成。特別是，從維持優(yōu)異的壓電特性的角度出發(fā)，優(yōu)選將A位過剩比調(diào)整為1.005～1.04，特別是1.01～1.03。
將得到的混合粉末，利用輥涂法、縫隙(slit)涂布法等通常的帶成形法，進行由壓電陶瓷和有機組合物構(gòu)成的帶的成形，而制作未加工片材。
在未加工片材的一部分的表面上，通過印刷等方法，形成共用電極和獨立電極。并且，根據(jù)需要，在未加工片材的一部分上形成通孔，在其內(nèi)部插入貫通(via)導體。
接著，層壓所需要的未加工片材而制作層壓體。進而，將由與該未加工片材實質(zhì)上相同組成的壓電陶瓷和有機組合物構(gòu)成的約束片材，配置在上述層壓體的兩面或單面上，進行加壓密合。
將加壓密合后的層壓體配置在燒成爐的內(nèi)部，并在高濃度氧氣氛下在燒成溫度900℃以上，特別是在950～1100℃進行燒成。由此，可以防止由于層壓體中的Pb的蒸發(fā)，其組成中的Pb小于上述鈣鈦礦組成的現(xiàn)象，其結(jié)果，可得到組成比Pb/(Ti+Zr)比的偏差值在0.02以下的壓電燒結(jié)體。
燒成時的氧濃度，優(yōu)選在氧氣氛下燒成。從抑制Pb的蒸發(fā)、降低密度偏差的角度出發(fā)，氧濃度在80％以上，優(yōu)選在90％以上，更優(yōu)選在95％以上，進一步優(yōu)選在98％以上。
如圖2所示，該實施方式的打印頭也是促動器11粘接在流路部件13上而成的。由于該打印頭具有高速、高精度的噴墨能力，所以適合使用于高速打印中。其他與上述的實施方式相同。
(實施方式3)如圖3(a)所示，該實施方式的促動器1中，基板2接合在支撐部件3上，并且基板2和支撐部件3通過粘接層1a成為一體。此外，在基板2的表面上設置壓電層4，在基板2和壓電層4之間形成共用電極5，同時在壓電層4的表面上設置獨立電極6。共用電極5和獨立電極6夾持壓電層4。
如圖3(b)所示，優(yōu)選以在壓電層4上以等間距并列設置多個獨立電極6的方式設置多個位移元件7，通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，在適用于打印頭時，可通過分別獨立地控制各位移元件7，可有助于噴墨打印機的高速化和高精度化。
獨立電極6分別獨立地與外部的電子控制電路連接，若分別在獨立電極6和共用電極5之間外加電壓，則可使被外加電壓的共用電極5和獨立電極6夾持的部位的陶瓷層4發(fā)生位移。
由于基板2被支撐部件3的隔壁3b，被部分固定，所以與支撐部件3接合著的基板2的主面是由通過接合形成、被固定的約束部8a和位于槽3a的開口部的非約束部8b構(gòu)成，可在非約束部8b進行振動。
構(gòu)成位移元件7的壓電層4，最好以鈣鈦礦型氧化物為主要成分，作為A位構(gòu)成元素含有Pb，且作為B位構(gòu)成元素含有Zr、Ti。另外，作為補助成分，優(yōu)選固溶Pb(Zn1/3Sb2/3)O3和Pb(Ni1/2Te1/2)O3而成的固溶體。
例如，可以使用以鈦鋯酸鉛作為主成分的壓電陶瓷等，但并不限于這些，只要是具有壓電性的就可以。作為構(gòu)成該位移元件的物質(zhì)，優(yōu)選壓電應變常數(shù)d31高的。
特別是，作為鈣鈦礦型氧化物的A位構(gòu)成元素，為了使位移大優(yōu)選進一步含有堿土類元素。作為堿土類元素，有Ba、Sr、Ca等，特別是從可得到大的位移的觀點出發(fā)，優(yōu)選Ba、Sr。
具體地，優(yōu)選用Pb1-x-ySrxBay(Zn1/3Sb2/3)a(Ni1/2Te1/2)bZr1+b-cTicO3+α質(zhì)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)表示組成的壓電陶瓷組合物。
本發(fā)明的促動器1的總厚度T，從由大的位移量帶來高性能化、小型化和低消耗電力化(低電壓化)的角度出發(fā)，在100μm以下是重要的。為了具有實用上的機械強度和耐電壓強度，下限值是5μm，優(yōu)選10μm，更優(yōu)選20μm，此外，為了加大位移，上限值是80μm，優(yōu)選是60μm，更優(yōu)選是45μm。
另外，基板2和壓電層4的氣孔率為1％以下，優(yōu)選為0.8％以下。若氣孔率大于1％，則用作噴墨打印頭時，由油墨的滲入將有可能引起油墨的漏出，所以不理想。并且，從磁器強度的面上考慮也不理想。
作為共用電極5和獨立電極6的材料，有導電性就可以，可使用Au、Ag、Pd、Pt、Cu、Al或它們的合金。另外，作為電極5、6的厚度，要有導電性且不防礙位移的程度，優(yōu)選1～5μm。
根據(jù)本發(fā)明，重要的是促動器1的位移元件7的d常數(shù)在200pm/V以上。若d常數(shù)小于200pm/V，則噴墨的噴出量下降。特別是，為了噴出性能的穩(wěn)定化，d常數(shù)優(yōu)選在220pm/V以上，更優(yōu)選在250pm/V以上。
位移元件7發(fā)生變形時，需要防止位移元件在約束部8a中的異常變形，為此，重要的是使粘接層1a的厚度t在0.5～5μm。特別是，為了降低相相鄰位移元件之間的干擾，粘接層1a的厚度t的上限在4μm，優(yōu)選在3μm，更優(yōu)選在2μm，最優(yōu)選在1μm。
此外，若在粘接層1a的內(nèi)部中存在大的氣孔，則有時于氣孔存在的約束部8a位移元件7的位移量變大。因此，有時相相鄰的位移元件7之間的干擾變大。為了防止這一現(xiàn)象，粘接層1a內(nèi)部氣孔的最大氣孔直徑在10μm以下，優(yōu)選在7μm以下，更優(yōu)選在5μm以下。
此外，即使在粘接層1a的厚度t薄的情況下，最好粘接層1a在粘接面的整個面上均勻地形成，且保持耐于振動的充分的粘接強度。
基板2可以是單層，也可以是被層疊的陶瓷，特別優(yōu)選的是，具有與壓電層4近似相同的組成和形狀的。這樣，當基板2和壓電層4具有相同的組成和形狀時，可容易地控制燒成時的收縮尺寸，提高大量生產(chǎn)性，并可有助于降低成本。
另外，基板2的厚度可以任意地設定，具體地，基板2的厚度是10～80μm，優(yōu)選15～70μm，更優(yōu)選20～50μm。這是為了噴墨的小型化。
下面說明噴墨記錄頭用的促動器的制造方法。首先，使用公知的成形方法成形PZT等壓電粉末原料。從得到均勻的薄層磁器的角度出發(fā)，優(yōu)選利用輥涂法、縫隙(slit)涂布法等通常的帶成形法，進行由壓電陶瓷和有機組合物構(gòu)成的帶的成形。
為了在得到的未加工片材表面的所需部位上形成電極，用印刷法等涂布導電糊，并且根據(jù)需要，形成將這些電極和外部電路電連接的通孔電極，然后將未加工片材按所需的構(gòu)成層疊，進行加壓密合，形成層壓體。
在該層壓體的上下面鋪上約束片材，將它們同時燒成，并利用噴砂或超聲波洗滌等方法從得到的燒結(jié)體除去約束片材，由此可得到促動器基板。
在所得磁器表面上形成獨立電極，然后在磁器上粘接支撐部件。粘接可以通過硅類樹脂等的室溫粘接或環(huán)氧類樹脂等的在80～150℃進行的高溫粘接等進行。
進行粘接時，優(yōu)選進行加壓，以使粘接層不至于厚。具體為，進行金屬加壓。并且，作為使粘接層薄的方法，調(diào)整粘接劑的粘性，在流動性高的狀態(tài)下進行粘接。具體為，優(yōu)選將粘性設定在100～200psi。
并且，為了不在粘接層殘留氣孔，優(yōu)選將進行粘接的氣氛成為減壓狀態(tài)。具體地，在10kPa以下，優(yōu)選在1kPa以下，更優(yōu)選在100Pa以下的真空度進行粘接。另外，降低粘接劑的粘性，也將有效地防止氣孔的殘留，最好組合粘接劑和粘接法，而適宜地決定減壓狀態(tài)和粘性。
另外，為了提高粘接強度，優(yōu)選在粘接之前洗滌接合面，特別是進行蝕刻處理而除去表面的氧化層或變質(zhì)層。除去的量，根據(jù)材料而不同，但最好是10～20nm左右。
這樣制作的促動器，可將粘接層的厚度控制在0.5～5μm，促動器厚度控制在100μm以下，d常數(shù)控制在200pm/V以上，并且即使將支撐部件接合也將顯示充分的位移量，可實現(xiàn)位移量的偏差小的促動器。
如圖2所示，本發(fā)明的打印頭是在具有多個油墨流路13a的流路部件13上，通過粘接層11a接合上述促動器11而成的。在設置于促動器11的共用電極15和獨立電極16之間外加電壓，并通過含壓電層14的位移元件17的位移，可從油墨噴出孔18噴出油墨。
可以在獨立電極16上設置電極墊片(pad)，向獨立電極16供給電力。另外，上述促動器和支撐部件的接合面11a的厚度t優(yōu)選在0.5～5μm。
此外，在所述粘接層11a中含有的最大氣孔直徑優(yōu)選在10μm以下。由此，可以防止各位移元件的位移偏差和相鄰位移元件的干擾。
若將這樣構(gòu)成的打印頭應用于噴墨型打印機，則可實現(xiàn)能夠以高精度進行高速打印的打印機，特別是通過并列設置多個打印頭，可實現(xiàn)更加高速和高精度的打印。其他與上述的實施方式1相同。
以上，說明了各實施方式的促動器，但本發(fā)明的促動器可以由上述實施方式1～3中的2個或3個組合而成的。即，優(yōu)選至少將使壓電陶瓷層表面和基板內(nèi)部的組成比Pb/(Ti+Zr)的最大差在0.02以下的實施方式；含Pb、Zr、以及Ti的鈣鈦礦型化合物的晶格常數(shù)比c/a為1.013～1.016的實施方式；所述位移元件分別獨立地工作，以使在不被于基板的另一面上通過粘接層被粘接的約束部的約束的非約束部誘起位移，同時d常數(shù)為200pm/V以上，所述粘接層的厚度為0.5～5μm的實施方式中的2個或3個組合而成的促動器。
進而，對于本領域技術(shù)人員來講，其他各種變化和變形以及其他用途將是明顯的。因此，本發(fā)明并不限于具體的公開內(nèi)容。
以下舉例說明本發(fā)明的具體實施方式
。
實施例1將作為原料粉末的高純度Pb2O3、ZrO2、TiO2、BaCO3、ZnO、SrCO3、Sb2O3、NiO、TeO2的各原料粉末，稱量一定量，使燒結(jié)體成為用Pb1-x-ySrxBay(Zn1/3Sb2/3)a(Ni1/2Te1/2)bZr1-a-b-cTicO3(x＝0.04、y＝0.02、a＝0.075、b＝0.005、c＝0.42)表示的組成。進而，在該組成中加入表1所示量的過量Pb。
將上述被調(diào)制的粉體，利用球磨機濕式混合20小時。然后，脫水、干燥該混合物。接著，在900℃煅燒3小時，將得到的煅燒物再次用球磨機濕式粉碎。
然后，在該粉碎物中混合有機粘合劑、水、分散劑和增塑劑，制作料漿，然后利用為了成形薄的未加工片材而通常使用的輥涂法，制作預先考慮收縮率的未加工片材，使燒成后的厚度尺寸為表中所示的值。
接著，使用模具，將上述未加工片材沖孔為短形狀，準備了多張短形狀的片材。然后，采用網(wǎng)版印刷法，并使用由Ag-Pd構(gòu)成的電極用糊，在該短形狀片材的表面上涂布共用電極和獨立電極。
接著，將涂布電極的未加工片材和未涂布電極的未加工片材重疊，使之成為如圖1所示結(jié)構(gòu)，即，在基板表面上形成多個位移元件，然后加熱壓接，制作了層壓促動器成形體。
最后，在400℃對該成形體脫脂脫粘接劑之后，在表1中所示的條件下進行2小時的燒成，得到了促動器。
用測微計測定了所得促動器的厚度。并且，組成比Pb/(Ti+Zr)是通過切斷燒結(jié)體，用EPMA觀察截面，定量測定壓電陶瓷層的表面和所述基板內(nèi)部的Pb、Ti、Zr而求得，并求出了壓電陶瓷層的表面和基板內(nèi)部的組成比的差值。
另外，氣孔率是通過切斷燒結(jié)體，并將其截面加工成為鏡面狀態(tài)之后，用顯微鏡觀察，求出給定面積內(nèi)的氣孔面積而計算的。促動器的壓電特性d31是，用使用阻抗分析器的共振法測定10處，算出其平均值來求得的。
然后，將促動器用于噴墨用打印頭中。這時，用激光多普勒振動計測定10處位移元件的位移量，由其平均值算出位移偏差。然后，用平均值除各位移量和平均值的最大差值，用百分率表示后作為偏差。將其結(jié)果表示于表1中。
表1

*表示本發(fā)明范圍之外的試樣本發(fā)明的試樣No.I-2～15、I-17～19以及I-21～25，其d31為200pm/V以上，位移偏差為2％以下?？梢源_認這些值使噴墨打印機足夠發(fā)揮作用。
另一方面，Pb以化學計量組成調(diào)和的試樣No.I-1，由于其Pb/(Ti+Zr)的最大差值較大，為0.04，所以d31較低，為190pm/V，位移偏差較大，為8％。另外，具有較大的促動器厚度即促動器厚度為150μm的試樣No.I-16，其d31較低，為150pm/V，作為噴墨打印機打印頭的特性不夠充分。進而，由于燒成溫度較高，為1200℃，所以其組成比Pb/(Ti+Zr)的最大差值較大，為0.035的試樣No.I-20，其位移偏差較大，為5.5％。
實施例2將作為原料粉末的高純度Pb2O3、ZrO2、TiO2、SrCO3、BaCO3、NiO、Sb2O3、ZnO、TeO2的各原料粉末，稱量一定量，使之成為表2中所示的組成。進而，加入相對于該組成過量的Pb。表2的組成表示Pb1-x-ySrxBay(Zn1/3Sb2/3)aNi1/2Te1/2)bZr1-a-b-cTicO3中的x、y、a、b、c的摩爾比。試樣No.II-25使用了BaTiO3。
將上述被調(diào)制的粉體，利用球磨機濕式混合20小時。然后，脫水、干燥該混合物。接著，在900℃煅燒3小時，將得到的煅燒物再次用球磨機濕式粉碎。
然后，在該粉碎物中混合有機粘合劑、水、分散劑和增塑劑，制作料漿，然后利用輥涂法，制作預先考慮收縮率的未加工片材，使燒成后的厚度尺寸為表2中所示的值。
接著，使用模具，將上述未加工片材沖孔為短形狀，準備了多張短形狀的片材。然后，將共用電極和獨立電極，使用由Ag-Pd構(gòu)成的電極用糊，利用網(wǎng)版印刷涂布在該短形狀片材的表面上。
接著，將涂布電極的未加工片材和未涂布電極的未加工片材重疊，使之成為如圖1(b)所示結(jié)構(gòu)，即，在基板表面上形成縱向配列10個、橫向排列10個的位移元件，然后加熱壓接，制作了層壓促動器成形體。
最后，在400℃將該成形體脫脂之后，將5種層壓體在99％O2氣氛、1000℃溫度下燒成2小時，得到了5種促動器。
研磨燒結(jié)體截面之后，通過利用CCD的キ一エンス制顯微鏡，測定所得促動器的厚度。并且，組成偏差Pb/(Ti+Zr)是通過切斷陶瓷層，用EPMA觀察截面，定量測定Pb、Ti、Zr而算出，另外，氣孔率是通過切斷壓電陶瓷層，并將其截面加工成為鏡面狀態(tài)之后，用顯微鏡觀察而求出給定面積內(nèi)的孔隙的面積，然后用總面積除而得到的。
組成偏差，是根據(jù)EPMA將Pb、Zr、Ti量與內(nèi)部標準試樣相比較而測得的。將所得的Pb、Zr、Ti量換算成摩爾量，算出了Pb/(Ti+Zr)比。并且，鈣鈦礦型化合物的晶格常數(shù)比c/a是通過將X光衍射中的d(002)面間隔和d(200)面間隔代入到下式中算出。
1/d2＝h2+k2+(a/c)2l2/a2另外，通過利用阻抗分析器的共振法測定了促動器的d31。并且，根據(jù)燒結(jié)體密度和共振頻率測定了彈性柔量S11E。
接著，把促動器粘接在流路部件上，制作了圖2所示的打印頭，然后使用阻抗分析器分別測定了粘接前后的電容，并且相對于粘接前的值將粘接后的值作為變化率算出。另外，利用多譜勒測定器測量分別向各位移元件外加電壓時的位移，算出了面內(nèi)的位移偏差。用與平均值之間的最大差值除以平均值，并用百分率表示的該平均值作為偏差。將結(jié)果表示于表2中。
表2

*表不本發(fā)明范圍之外的試樣A1Pb0.94Sr0.04Ba0.02(Zn1/3Sb2/3)0.075(Ni1/2T1/2)0.005Zr0.47Ti0.45O3B1Pb(Zn1/3Sb2/3)0.075(Ni1/2Te1/2)0.005Zr0.47Ti0.45O3C1PbZr0.5Ti0.5O3D1BaTiO3本發(fā)明的試樣No II-2～5、II-7～10、II-12～24以及II-26的電容的變化率在35％以下、平均位移量在22nm以上且其偏差為4％以下。特別是，主相為A1的Pb0.94Sr0.04Ba0.02(Zn1/3Sb2/3)0.075(Ni1/2Te1/2)0.005Zr0.47Ti0.45O3中，平均位移量為35nm以上，偏差為2％。
另外，晶格常數(shù)比c/a小于1.013的試樣No.II-1，其電容的變化率大，為50％，平均位移量為40nm，但其偏差大，為15％。另外，晶格常數(shù)比c/a大于1.016的試樣No.II-6，其平均位移量為40nm，但其偏差為20％，較大。
此外，厚度大于100μm的試樣No.II-11，其平均位移量為20nm，較小，所以不能作為促動器特別是用于打印頭的促動器而予以實用化。
由不含Pb、Zr的鈣鈦礦型化合物構(gòu)成的試樣No.II-25，其平均位移量為10nm，較小，所以不能作為促動器特別是用于打印頭的促動器而予以實用化。
實施例3將作為原料粉末的高純度Pb2O3、ZrO2、TiO2、BaCO3、 ZnO、SrCO3、Sb2O3、NiO、TeO2的各原料粉末，稱量一定量，使燒結(jié)體成為用Pb1-x-ySrxBay(Zn1/3Sb2/3)a(Ni1/2Te1/2)bZr1-a-b-cTicO3(x＝0.04、y＝0.02、a＝0.075、b＝0.005、c＝0.45)表示的組成。進而，加入相對于該組成過量的Pb。然后，利用球磨機等濕式混合20小時。然后，脫水、干燥該混合物。接著，在700～900℃煅燒3小時，將得到的該煅燒物再次用球磨機等濕式粉碎。
然后，在該粉碎物中混合有機粘合劑、水、分散劑和增塑劑，制作料漿，接著利用輥涂法成形厚度為30μm的帶。然后，使用70∶30的Ag-Pd電極糊，在帶的上下面分別用印刷法形成厚度為5μm的獨立電極和共用電極。接著，將沒有形成電極的帶和在上下面形成由驅(qū)動用的位移元件構(gòu)成的獨立電極和共用電極的帶相對地層壓，以12Mpa的壓力進行加壓密合，得到了層壓體。
最后，在400℃使該成形體脫脂之后，在99％O2氣氛、1100℃溫度下燒成5小時，得到了促動器基板。
將得到的促動器切斷，研磨其截面之后，通過利用CCD的キエンス制顯微鏡，測定總厚度T和粘接層的厚度t。并且，氣孔率是通過切斷燒結(jié)體，并將其截面加工成為鏡面狀態(tài)之后，用顯微鏡觀察，求出給定面積內(nèi)的孔隙的面積而得到的。
將上述促動器接合在流路部件，制作了圖2所示的噴墨記錄頭。作為粘接劑使用環(huán)氧類粘接劑，在150℃、加壓壓力1Mpa下進行粘接。
另外，粘接流路部件促動器的d31是，用使用阻抗分析器的共振法測定10處，算出其平均值來求得的。
然后，向噴墨記錄頭以10KHz頻率外加0～20V的交流電場，用激光多普勒位移計測定10處的位移元件位移量，將其平均值作為位移量。此外，用平均值除各位移量和平均值的最大差值，用百分率表示后作為位移偏差。
進而，在一個位移元件上外加40V直流電壓時，用多普勒位移計測定其元件(振動元件)的位移和沒有外加電壓的相鄰的位移元件(相鄰元件)的位移，從而調(diào)查了干擾的影響。將其結(jié)果示于表3中。
本發(fā)明的試樣No.III-1～7、III-10～15以及III-17～23的d31為200pm/V以上，振動元件的位移(平均)為70nm以上，振動元件的位移偏差為2.8％以下，相鄰位移元件的位移是5nm以下。
另外，促動器的總厚度T超過100μm的試樣No.III-8的d31為150pm/V，較小，振動元件的位移也為48nm，較小。
并且，粘接層的厚度t小于0.5μm的試樣No.III-9以及粘接層的厚度t大于5μm的試樣No.III-16，其振動元件的位移偏差均為10％以上，其相鄰元件的位移也為12nm以上，較大。
表3

*表示本發(fā)明范圍之外的試樣
權(quán)利要求
1.一種促動器，由基板、和設置在該基板表面上的位移元件構(gòu)成，該位移元件由壓電陶瓷層和夾持該壓電陶瓷層的一對電極構(gòu)成，所述壓電陶瓷層和基板以至少含Pb、Zr以及Ti的鈣鈦礦型結(jié)晶作為主成分，壓電陶瓷層的表面和基板內(nèi)部的組成比Pb/(Ti+Zr)的最大差是0.02以下，且總厚度為100μm以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的促動器，其特征在于多個所述位移元件被設置在所述基板的表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的促動器，其特征在于所述基板和所述壓電陶瓷層的氣孔率在1％以下。
4.一種促動器的制造方法，由層壓以至少含Pb、Zr以及Ti的鈣鈦礦型結(jié)晶作為主成分的未加工片材而制作在內(nèi)部和表面上設置電極的層壓體的工序，和在高濃度氧氣氛下燒成該層壓體的工序構(gòu)成，且含在上述未加工片材中的Pb量大于相當于上述鈣鈦礦型結(jié)晶的化學計量組成的Pb量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的促動器的制造方法，其特征在于含在所述未加工片材中的Pb過剩量是0.99～5重量％。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的促動器的制造方法，其特征在于所述未加工片材的密度為4.2g/cm2以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的促動器的制造方法，其特征在于在900℃～1100℃燒成所述層壓體。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的促動器的制造方法，其特征在于所述高濃度氧氣氛含有98％以上的氧。
9.一種打印頭，其特征在于由具有多個油墨流路的流路部件和設置在該流路部件上的、權(quán)利要求1所述的促動器構(gòu)成，并通過所述位移元件的位移，噴出填充于所述油墨流路中的油墨。
10.一種促動器，由陶瓷基板、和設置在該基板表面上的多個位移元件構(gòu)成，該位移元件由壓電陶瓷層和夾持該壓電陶瓷層的一對電極構(gòu)成，所述壓電陶瓷層由至少含Pb、Zr以及Ti的鈣鈦礦型化合物構(gòu)成，且該鈣鈦礦型化合物的晶格常數(shù)比c/a是1.013～1.016，其總厚度為100μm以下。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的促動器，其特征在于所述鈣鈦礦型化合物是鈦鋯酸鉛類化合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的促動器，其特征在于所述壓電陶瓷層含有選自Sr、Ba、Ni、Sb、Nb、Zn以及Te中的至少一種。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的促動器，其特征在于所述壓電陶瓷層含0.02～0.08摩爾Ba和0.02～0.12摩爾Sr。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的促動器，其特征在于所述壓電陶瓷層中含有的Pb量與根據(jù)所述鈣鈦礦型化合物的化學計量比所要求的Pb量相比為過量，A位過量比在1.005～1.04。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的促動器，其特征在于所述陶瓷基板是壓電體。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的促動器，其特征在于在所述陶瓷基板的一部分通過粘接層粘接有約束部，在非約束部發(fā)生位移。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的促動器，其特征在于d31的大小為200pm/V以上。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的促動器，其特征在于彈性柔量為14.0×10-12m2/N以下。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的促動器，其特征在于壓電陶瓷層的表面和基板內(nèi)部的組成比Pb/(Ti+Zr)的最大差是0.02以下。
20.一種打印頭，其特征在于由具有多個油墨流路的流路部件和接合在所述流路部件上面以使構(gòu)成所述促動器的位移元件位于所述油墨流路正上方的權(quán)利要求10所述的促動器構(gòu)成，并通過所述位移元件的位移，噴出填充于所述油墨流路中的油墨。
21.一種促動器，由基板、設置在該基板的一面上的多個位移元件、和通過粘接層粘接在所述基板的另一面上的多個約束部構(gòu)成，且所述位移元件分別獨立地工作，使在沒有被所述約束部受約束的非約束部誘起位移，同時總厚度為100μm以下、d常數(shù)為200pm/V以上，所述粘接層的厚度為0.5～5μm。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的促動器，其特征在于含在所述粘接層中的最大氣孔直徑為10μm以下。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的促動器，其特征在于所述位移元件由壓電層和夾持該壓電層的一對電極構(gòu)成。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的促動器，其特征在于構(gòu)成所述壓電層的主成分與構(gòu)成所述基板的主成分近似相同。
25.一種打印頭，其特征在于由基板、設置在該基板的一面上的多個位移元件、和具有在所述基板的另一面上通過粘接層被粘接的多個油墨流路的流路部件構(gòu)成，所述位移元件位于油墨流路的正上方，各位移元件分別獨立地發(fā)生位移，同時總厚度為100μm以下、d常數(shù)為200pm/V以上，所述粘接層的厚度為0.5～5μm，并通過所述位移元件的位移噴出油墨。
全文摘要
一種促動器，和其制造方法以及打印頭，所述促動器在陶瓷基板(2)的表面上設有由壓電陶瓷層(4)和夾持該壓電陶瓷層(4)的一對電極(5、6)構(gòu)成的位移元件(7)，且其總厚度為100μm以下，所述壓電陶瓷層(4)和所述基板(2)以至少含Pb、Zr以及Ti的鈣鈦礦型結(jié)晶作為主成分，且所述壓電陶瓷層(4)的表面和所述基板(2)內(nèi)部的組成比Pb/(Ti+Zr)的最大差是0.02以下。根據(jù)本發(fā)明，可使特性偏差小。
文檔編號H01L41/187GK1496833SQ200310101418
公開日2004年5月19日 申請日期2003年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月17日
發(fā)明者由宇喜裕, 輔, 高橋大輔, 東別府誠, 誠, 歲, 植木千歲, 會田比呂史, 呂史 申請人:京瓷株式會社