以下に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの� ��実施形態について説明する。

 本発明の液滴吐出ヘッドは、ニオブ酸カリ� ��ム・ナトリウムを(K _x Na _1-x )NbO ₃ ,ニオブ酸リチウムをLiNbO ₃ 、チタン酸ストロンチウムをSrTiO ₃ 、鉄酸ビスマスをBiFeO ₃ としたときに、(1-y-z-w)(K _x Na _1-x )NbO ₃ +yLiNbO ₃ +zSrTiO ₃ +wBiFeO ₃ (ただし、0.4<x<0.6、0<y≦0.1、0<z<0.1� ��0<w<0.09、0.03<y+z+w≦0.12である。)で表� �れる圧電磁器組成物を用いた圧電アクチュ� �ータを備えたことを特徴する。

 まず、以下に、本発明に係る圧電磁器組� ��物の一実施形態について説明する。

 上述したx、y、z、wおよびy+z+wの各範囲の� ��定理由は、次のとおりである。

 xに関して、0.4<x<0.6と限定するのは、 xが0.4以下であると圧電定数が著しく低下し� �また、0.6以上であると焼結性が極端に悪く� �ってしまうためである。

 yに関して、0<y≦0.1と限定するのは、0� �場合には、Liが含まれなくなるので焼結性が 極端に悪くなり、また、0.1より大きい場合に は圧電定数が著しく低下してしまうためであ る。

 zに関して、0<z<0.1と限定するのは、0の� ��合には、SrTiO ₃ が含まれなくなるので、室温付近に2次相転� �点を有しない圧電磁器組成物が得られなく� �り、また、0.1以上の場合には圧電定数が著� �く低下してしまうためである。

 wに関して、0<w<0.09と限定するのは、0の 場合には、BiFeO ₃ が含まれなくなるので、圧電定数が著しく低 下し、また、0.09以上である場合には焼結性� �極端に悪くなるためである。

 y+z+wに関して、0.03<y+z+w≦0.12と限定する のは、0.03以下の場合には、焼結性が極端に� �くなり、また、0.12より大きい場合には圧電� ��数が著しく低下してしまうためである。

 次に、本実施形態の圧電磁器組成物の製� ��方法について説明する。圧電磁器組成物の� ��造方法としては、特に制限は無いが、固相� ��化学反応による製造方法について説明する� ��

 上述した圧電磁器組成物は、原料として各� ��属元素を含む原料を準備し、ボールミル等� ��より十分混合して得られるものである。原� ��は、一般に、Liを含有する化合物としては� �Li ₂ CO ₃ 、Li ₂ O、LiNO ₃ 、LiOH等がある。Naを含有する化合物としては 、Na ₂ CO ₃ 、NaHCO ₃ 、NaNO ₃ 等がある。Kを含有する化合物としては、K ₂ CO ₃ 、KNO ₃ 等がある。また、Nbを含有する化合物として� ��、Nb ₂ O ₅ 、Nb ₂ O ₃ 、NbO ₂ 等がある。また、Srを含有する化合物として� ��、SrCO ₃ 等がある。また、Tiを含有する化合物として� ��、TiO ₂ 等がある。また、Feを含有する化合物として� ��、Fe ₂ O ₃ 等がある。また、Biを含有する化合物として� ��、Bi ₂ O ₃ 等がある。

 まず、原料を準備し、十分に乾燥させる� ��乾燥後の各原料を前述の式を満たす化学量� ��比に基づいて秤量し、ボールミル等により� ��合、乾燥させる。続いて、この混合物を700~ 900℃程度で仮焼し、原料を分解するとともに 固相熱化学反応により固溶体化する。得られ た仮焼後の混合物を中心粒径5μm程度の微粒� �に湿式粉砕し、乾燥して仮焼粉とする。

 仮焼粉に有機質の粘結剤(バインダー等)� �添加し、造粒して加圧成形を行う。加圧成� �は、造粒した粉砕物を一軸プレス成形等に� �りペレット状に成形したものを、さらに冷� �等方圧プレス(CIP)等により再成形するのが好 ましい。

 このようにして得られた成形体を、1000~12 00℃程度にて焼成し、上述した圧電磁器組成� ��の焼結体を作製する。得られた焼結体を所� ��のサイズに切断、平行研磨した後、試料の� ��面にスパッタ法等により電極を形成する。� ��して、80~150℃程度のシリコーンオイル中に� ��いて2~7kV/mmの直流電圧を電極間に印加し、� �み方向に分極を施した圧電磁器組成物が作� �される。

 以上のように、本実施形態の圧電磁器組成� ��は、焼結性に優れ圧電定数が大きい特定の� ��成のニオブ酸カリウム・ナトリウムに対し� ��、これらの組成の一部をニオブ酸リチウム� ��置換することによって、さらに焼結性を向� ��させ、チタン酸ストロンチウムで置換する� ��とによって、室温付近の2次相転移点を抑制 することができ、鉄酸ビスマスの置換により さらに圧電定数が大きく、液滴吐出ヘッドの 圧電アクチュエータでの使用に適したKNbO ₃ -NaNbO ₃ 系圧電磁器組成物を得ることができる。

 このような圧電アクチュエータの変位量は� ��圧電定数と印加電圧の積に比例し、圧電ア� ��チュエータを変位させることにより液体を� ��出させる液滴吐出ヘッドとしては、様々な� ��態をとりうるが、以下に、圧電d ₁₅ 定数を利用したせん断モード型、圧電d ₃₁ 定数を利用した撓み型、プッシュ型、圧電d ₃₃ 定数を利用したプッシュ型を例に挙げて説明 する。

 以下、上記圧電磁器組成物を圧電d ₁₅ 定数を利用したせん断モード型の圧電アクチ ュエータとして用いた、本発明に係る液滴吐 出ヘッドの第1実施形態について図1ないし図3 を参照して説明する。なお、図1は、本発明� �第1実施形態の液滴吐出ヘッドの構成を示す� ��である。図2は、本発明の第1実施形態のマ� �チノズル液滴吐出ヘッドの構成を示す図で� �る。図3は、図1,図2に示す液滴吐出ヘッドの� ��作を示す図である。

 本実施形態の液滴吐出ヘッドでは、各々� ��液体吐出用のノズルを有する圧力室が隔壁� ��隔てられて多数配置され、該隔壁の一部ま� ��全体がせん断モード型の圧電アクチュエー� ��で構成され、この隔壁の全表面または一部� ��電圧パルスが印加される電極が形成されて� ��る。そして前記電極に電圧パルスを加える� ��とにより、前記隔壁がせん断変形を生じ、� ��記圧力室内の圧力を変化させて、前記圧力� ��の一端に形成された前記ノズルから液滴が� ��出される。

 図1~図3において、1は液体チューブ、2は� �ズル形成部材、3はノズル、4は圧力室、5は� �電隔壁(せん断モード型の圧電アクチュエー� ��)、6はカバープレート、7は液体供給口、8は 共通液室、9は基板、10、11は電極である。そ� ��て、圧力室4は圧電隔壁5とカバープレート6� ��び基板9によって形成されている。

 まず、シート状に成形して焼成し、厚み� ��向に分極した前記圧電磁器組成物を2枚用意 する。基板9と互いに分極方向が異なるよう� �重ね合わせた2枚の圧電磁器組成物とを接着� ��100を介して上下に貼り合わせ、その上側か� ��ダイヤモンドブレード等により溝状の複数� ��圧力室4が全て同じ形状で平行に切削加工す る。これにより隣接する圧力室4は、矢印の� �向に分極された圧電隔壁(せん断モード型の� ��電アクチュエータ)5によって区画される。� �して、圧電隔壁5にめっき法あるいは気相堆� ��法により電極10,11を形成した後、上面にカ� �ープレート6を接着し、さらに前面にノズル� ��成部材2を接着する。

 図1には一個の圧力室と一個のノズルを有 する液滴吐出ヘッドが示されているが、実際 の液滴吐出ヘッドでは、図2(a)に示すように� �バープレート6と基板9の間に複数の圧電隔壁 5で隔てられた圧力室4が多数並列に形成され� ��圧力室4の一端はノズル形成部材2に形成さ� �たノズル3につながり、圧力室4の他端の液体 供給口7は、共通液室8を経て、液体チューブ1 によって図示されていない液体タンクに接続 されている。圧電隔壁5に密着形成された電� �10とアース電極11の間には電圧パルスの駆動� ��圧が印加される。

 図2(a)に於いて、圧電隔壁5は矢印で示すよ� �に分極方向が異なる2個の圧電隔壁(せん断モ ード型の圧電アクチュエータ)5Aと5Bとから構� ��されている。図2(a)に示すように、この電極 10に電圧パルスが印加されない時は圧電隔壁5 A,5Bは変形しない。しかし図2(b)、図3に示すよ うに電極10に電圧パルスが印加されると圧電� ��壁の分極方向に直角な方向の電界により、� ��ん断応力が生じ、圧電隔壁5A、5Bとも圧電隔 壁の接合面にズリ変形を生じ、それにより圧 力室4の圧力変化によって圧力室4を満たして� ��る液体を一部ノズル3から吐出する。この時 の、圧電隔壁の平均変位量δ及び発生圧力Pは 、
 δ=(圧電d ₁₅ 定数)×H×V/(4T)
 P=(圧電d ₁₅ 定数)×H×V/(2TW(1/B)+(1/S)(dS/dP))
 ここで、図3に示すように、Hは圧力室4の深� ��、Wは圧力室4の幅、Vは電圧パルスの駆動電� ��、Tは圧電隔壁5の厚さ、Bは液体の体積弾性� ��、Sは圧力室4の断面積である。

 また、液滴吐出後のノズルへの液体供給� ��、ノズルの毛細管現象による力によって液� ��タンクから液体供給口と圧力室4を経てノズ ルへ供給される。

 この液滴吐出ヘッドにおける圧電隔壁5は、 ニオブ酸カリウム・ナトリウムを(K _x Na _1-x )NbO ₃ ,ニオブ酸リチウムをLiNbO ₃ 、チタン酸ストロンチウムをSrTiO ₃ 、鉄酸ビスマスをBiFeO ₃ としたときに、(1-y-z-w)(K _x Na _1-x )NbO ₃ +yLiNbO ₃ +zSrTiO ₃ +wBiFeO ₃ (ただし、0.4<x<0.6、0<y≦0.1、0<z<0.1� ��0<w<0.09、0.03<y+z+w≦0.12である。)で表� �れる圧電磁器組成物を用いている。

 本実施形態のような大きい圧電d ₁₅ 定数を示し室温付近(10℃~40℃)に2次相転移点� ��有しない圧電磁器組成物を圧電隔壁(せん断 モード型の圧電アクチュエータ)として用い� �ことにより、実用に供しうる程度の駆動電� �でインク滴を吐出するのに必要な変位量を� �ることができるとともに室温付近の使用温� �範囲内において、圧電アクチュエータの変� �特性の変化が小さく液体の吐出性能が安定� �る。

 また、その組成中に鉛を含有しないので� ��廃棄物等から有害な鉛が自然界に流出する� ��とが無く、安全性が高い鉛フリーの圧電磁� ��組成物とすることができる。

 上記圧電磁器組成物を圧電d ₁₅ 定数を利用したせん断モード型の圧電アクチ ュエータは、本発明に係る液滴吐出ヘッドの 第1実施形態の変形例として、以下の液滴吐� �ヘッドにおいても適用できる。

 この変形例の液滴吐出ヘッドでは、ノズ� ��を備えた圧力室が隔壁により隔てられて複� ��設けられた液滴吐出ヘッドにおいて、前記� ��力室は二つの前記隔壁と、該二つの隔壁を� ��結する壁及び前記ノズルが形成された壁に� ��り形成され、前記連結する壁の少なくとも� ��つをせん断モード型の圧電アクチュエータ� ��構成し、この圧電アクチュエータの全表面� ��たは一部に電圧パルスが印加される電極が� ��成されている。そして前記電極に電圧パル� ��を加えることにより、前記圧電アクチュエ� ��タがせん断変形を生じ、前記圧力室内の圧� ��を変化させて、前記圧力室の一端に形成さ� ��た前記ノズルから液滴が吐出される。

 このせん断モード型圧電アクチュエータ� ��は、圧電アクチュエータの分極方向と垂直� ��電圧を印加するため、抗電界程度の高い電� ��をかけると脱分極を起こし、変位性能が大� ��に低下する。そのため、抗電界が低い圧電� ��器組成物をせん断モード型圧電アクチュエ� ��タとして用いる場合は、電界を印加するせ� ��断モード型圧電アクチュエータの厚みを一� ��値以上にしなければならない。隔壁の厚み� ��厚いと共振周波数が低くなり、駆動周波数� ��低下する。また、隔壁の厚みが厚いと変位� ��率が低下する。さらにせん断モード型圧電� ��クチュエータを液体流路の隔壁として用い� ��場合は、電界を印加する隔壁の厚みを一定� ��以上にしなければならず、ノズル密度を向� ��させることができない。

 本発明の圧電磁器組成物は後述する実施� ��に示すように抗電界が高い。このことによ� ��、該圧電磁器組成物を用いたせん断モード� ��圧電アクチュエータを備えた液滴吐出ヘッ� ��によれば、該せん断モード型圧電アクチュ� ��ータに印加する駆動電圧を増加させて、最� ��変位量を大きくできる。また、せん断モー� ��型圧電アクチュエータの厚みを薄くできる� ��で、アクチュエータの共振周波数が高めら� ��、高周波駆動が可能になる。また、同様に� ��ん断モード型圧電アクチュエータの厚みを� ��くできるので、変位効率も向上する。さら� ��、せん断モード型圧電アクチュエータを液� ��流路の隔壁として用いた場合、隔壁の厚み� ��薄くできるので、ノズルピッチP(図2(a)参照� ��)を小さくして、ノズル密度を向上させるこ とが可能になる。

 (第2の実施の形態)
 以下、上記圧電磁器組成物を圧電d ₃₁ 定数を利用したプッシュ型の圧電アクチュエ ータとして用いた、本発明に係る液滴吐出ヘ ッドの第2実施形態について図4を参照して説� ��する。

 図4は圧力室壁に設けた圧電アクチュエー タの伸縮変形によって圧力室の体積を変化さ せるタイプの液滴吐出ヘッド20の概略断面図� ��ある。

 基台21bは一端部、図では下方に後述する� ��電アクチュエータ23aと電極23bの積層体23(以� ��、積層体23と記す)を固定するための側方に� ��突出した突部が形成されており、上端面に� ��圧力室29と積層体23とを隔離する振動板24が� ��定される。

 振動板24は、積層体23と当接する近傍に凹 部を形成して積層体23の振動に応答しやすく� ��成される。振動板24の表面には圧力室形成� �材及び液体導入口26aを有する供給板を兼ね� �スペーサ部材22が固定されており、積層体23� ��対向する領域は振動板24と協同して圧力室� �形成するよう構成され、また液体供給側の� �体導入口26aは、図示しないが液体の流動を� �限するよう圧力室29の方向に圧力室が狭くな る形状とされる。

 スペーサ部材22の表面にはノズルプレー� �25が固定されており、圧電アクチュエータ23a と電極23bとをそれぞれ層状に交互に積層した 積層体23の配列形態に合わせて複数のノズル� ��25aが設けられている。また、液体供給側も� ��ノズルプレート25のノズル孔25aが設けられ� �いない部分より開口部が封止されて液体供� �部27が形成されている。

 積層体23は、シート状に成形して焼成し、� �み方向に分極した前記圧電磁器組成物から� �る圧電アクチュエータ23aと電極23bとをそれ� �れ層状に交互に積層した状態で、一端を振� �板24に固定され、また他端の側方を基台21bの 突部に固定される。基台21bは、その下端を固 定部材21aに固定されている。固定部材21aは、 振動板24、スペーサ部材22、及びノズルプレ� �ト25を支持し、また基台21bを介して積層体23� ��自由端(図中、上端)を振動板24に当接させて いる。そして図から明らかなように、基台21b は、一端が、積層体23の自由端側の端面とほ� ��一致し、また他端が積層体23の固定端側よ� �も突出する大きさに構成される。このよう� �構造をした液滴吐出ヘッド20は、各圧電アク チュエータ23aの両面の電極23b、23b間に電圧を 印加すると、積層体23が、電界方向と垂直方� ��である、軸方向に伸張し、積層体23の先端� �固定された振動板24が伸張しノズルプレート 25の方向に変位して圧力室29を圧縮する。こ� �圧力室29の容積減少により圧力を受けた液体 は、ノズル孔25aからから液滴となって飛翔す る。この時の、積層体23の変位量δは、
 δ=(圧電d ₃₁ 定数)×L0×V/T
 ここで、図4に示すように、L0は活性部の長� ��、Vは電圧パルスの駆動電圧、Tは圧電アク� �ュエータ23aの厚さである。

 また、液滴吐出後のノズルへの液体供給� ��、ノズルの毛細管現象による力によって液� ��タンクから液体供給口と圧力室29を経てノ� �ルへ供給される。

 この液滴吐出ヘッドにおける圧電アクチュ� ��ータ23aは、ニオブ酸カリウム・ナトリウム� ��(K _x Na _1-x )NbO ₃ ,ニオブ酸リチウムをLiNbO ₃ 、チタン酸ストロンチウムをSrTiO ₃ 、鉄酸ビスマスをBiFeO ₃ としたときに、(1-y-z-w)(K _x Na _1-x )NbO ₃ +yLiNbO ₃ +zSrTiO ₃ +wBiFeO ₃ (ただし、0.4<x<0.6、0<y≦0.1、0<z<0.1� ��0<w<0.09、0.03<y+z+w≦0.12である。)で表� �れる圧電磁器組成物を用いている。

 本実施形態のような大きい圧電d ₃₁ 定数を示し室温付近(10℃~40℃)に2次相転移点� ��有しない圧電磁器組成物を圧電アクチュエ� ��タとして用いることにより、実用に供しう� ��程度の駆動電圧でインク滴を吐出するのに� ��要な変位量を得ることができるとともに室� ��付近の使用温度範囲内において、圧電アク� ��ュエータの変位特性の変化が小さく液体の� ��出性能が安定する。

 また、その組成中に鉛を含有しないので� ��廃棄物等から有害な鉛が自然界に流出する� ��とが無く、安全性が高い鉛フリーの圧電磁� ��組成物とすることができる。

 また、本実施形態では、圧電d ₃₁ 定数を利用したプッシュ型の圧電アクチュエ ータとして用いた、液滴吐出ヘッドを例示し たが、これに限定されるものではない。以下 に示す第2実施形態の変形例の液滴吐出ヘッ� �にも適用できる。

 以下、上記圧電磁器組成物を圧電d ₃₃ 定数を利用したプッシュ型の圧電アクチュエ ータとして用いた、本発明に係る液滴吐出ヘ ッドの第2実施形態の変形例について図5を参� ��して説明する。

 図5において、図4の第2実施形態の液滴吐� ��ヘッドと同一の機能を有する部材について� ��、同一の符号を付し、その詳細な説明を省� ��する。本変形例では、圧電アクチュエータ2 3aと電極23bとを積層体23の長手方向に積層し� �その長手方向の一端を固定部材21aに固定し� �いる。各圧電アクチュエータ23aの両面の電� �23b、23b間に電圧を印加すると、積層体23が、 電界方向に伸張し、積層体23の先端に固定さ� ��た振動板24が伸張しノズルプレート25の方向 に変位して圧力室29を圧縮する。この圧力室2 9の容積減少により圧力を受けた液体は、ノ� �ル孔25aからから液滴となって飛翔する。

 (第3の実施の形態)
 以下、上記圧電磁器組成物を圧電d ₃₁ 定数を利用した撓み型の圧電アクチュエータ として用いた、本発明に係る液滴吐出ヘッド の第3実施形態について図6を参照して説明す� ��。

 図6は圧力室壁に設けた圧電アクチュエー タの伸縮変形によって圧力室の体積を変化さ せる第2の実施の形態と同様のタイプで、構� �が異なる液滴吐出ヘッドの概略断面図であ� �。

 具体的には、例えば、複数のノズル孔35a� ��設けられた金属製のノズルプレート35と、� �力室39の液体導入側に設けられて液体の流動 を制限する部材である、複数の液体導入口36a が設けられた金属製の供給プレート36とを、� ��路プレート32aを挟んで積層、接合すること� ��より、前記ノズル孔35aに液体を導く液体圧� ��室と、前記液体導入口36aに液体を導く液体� ��給流路とを、それぞれ内部に形成せしめ、� ��れに金属や合成樹脂製のプレート32b,32c,32d� �積層体にて形成された、前記各ノズル孔35a� �よび液体導入口36aに対応する複数の開口を� �する部材を重ね合わせて接着一体化するこ� �により、前記ノズル孔35aおよび液体導入口36 aの背後に、それぞれ、圧力室39を形成すると 共に、圧力室39の壁部に下部電極33a,シート状 に成形して焼成し、厚み方向に分極した前記 圧電磁器組成物からなる圧電アクチュエータ 33bおよび上部電極33aからなる積層体33を固着� ��ることによって形成される。

 液滴吐出ヘッド30は、圧力室39に供給され た液体が、ノズルプレート35に設けられたノ� ��ル孔35aを通じて、吐出されるようになって� ��る。より詳細には、ノズルプレート35と、� �力室の液体導入側に開口を有し液体の流動� �制限する部材である供給プレート36が、それ らの間に流路プレート32aを挟んで重ね合わさ れ、接着剤によって一体的に接合されてなる 構造とされている。

 また、ノズルプレート35には、液体吐出� �のノズル孔35aが、複数個(図示せず)、形成さ れていると共に、供給プレート36および流路� ��レート32aには、各ノズル孔35aに対応する位� ��において、板厚方向に貫通する通孔が、該� ��ズル孔35aよりも所定寸法大きな内径をもっ� ��形成されている。

 さらに、供給プレート36には、液体導入� �36a(オリフィス孔)が、複数個(図示せず)、形� ��されていると共に、流路プレート32aに設け� ��れた窓部が、ノズルプレート35および供給� �レート36にて、両側から覆蓋されることによ り、それらノズルプレート35と供給プレート3 6との間に、各液体導入口36aに連通せしめら� �た液体供給流路が形成されている。また、� �給プレート36には、液体供給流路に対して、 液体タンクから導かれる液体を供給する供給 口が設けられている。

 なお、各プレート35,36,32aは、ノズル孔35a� ��よび液体導入口36aを高い寸法精度で形成す� ��うえで、一般にプラスチックや、ニッケル� ��至ステンレスといった金属を使用すること� ��好ましい。また、液体導入口36aは図示され� ��いるように、液体流通方向に向って小径化� ��るテーパ形状をもって、形成することが望� ��しい。

 一方、供給プレート36の反対側には、閉� �プレート32dと接続プレート32bが、スペーサ� �レート32cを挟んで重ね合わされてなる構造� �もって、一体的に形成されている。

 接続プレート32bには、供給プレート36に� �成された通孔および液体導入口36aに対応す� �位置に、連通用開口部がそれぞれ形成され� �いる。

 また、スペーサプレート32cには、長手矩� ��状の窓部が、複数個形成される。そして、� ��れら各窓部に対して、接続プレート32bに設� ��られた各連通用開口部が開口するように、� ��ペーサプレート32cが、接続プレート32bに対� ��て重ね合わされている。

 このスペーサプレート32cの、接続プレー� ��32bが重ね合わされた側とは反対側の面には� ��閉塞プレート32dが重ね合わされていて、こ� ��閉塞プレート32dで、窓部の開口が覆蓋され� ��いる。それによって、各連通用開口部を通� ��て外部に連通された液体の圧力室39が形成� �れている。

 閉塞プレート32d、スペーサプレート32cお� ��び接続プレート32bは、セラミックスで構成� ��れることが好ましい。このセラミックスの� ��質は、成形性等の点から、アルミナ、ジル� ��ニア等を使用することが好ましい。閉塞プ� ��ート32dの板厚は好ましくは50μm以下、より� �ましくは3~12μm程度、接続プレート32bの板厚� ��好ましくは10μm以上、より好ましくは50μm以 上、スペーサプレート32cの板厚は好ましくは 50μm以上、より好ましくは100μm以上である。

 このようにして形成された圧力室39は、� �ラミックスの一体焼成品として形成するこ� �もできるが、各プレートを接着剤で接着し� �用いてもよい。

 閉塞プレート32dの外面上の、各液体の圧� ��室39に対応する部位に、それぞれ、積層体33 が設けられている。この積層体33は、閉塞プ� ��ート32d上に、下部電極33a,圧電アクチュエー タ33bおよび上部電極33aからなる積層体33を固� ��することによって形成されたものである。

 この場合には閉塞プレート32dとして、酸� ��ジルコニウムを主成分とするセラミック基� ��を使用することが好ましい。

 酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化� ��グネシウム、酸化カルシウムのうちの一つ� ��化合物を単体で若しくは組み合わせて添加� ��含有することにより、酸化ジルコニウムは� ��分的に或いは完全に安定化される。それぞ� ��の化合物の添加含有量は、酸化イットリウ� ��は2モル%~7モル%、酸化セリウムは6モル%~15モ ル%、酸化マグネシウム、酸化カルシウムは5� ��ル%~12モル%とすることが好ましいが、その� �でも、特に酸化イットリウムを部分安定化� �として用いることが好ましく、その場合は2� ��ル%~7モル%、更に好ましくは2モル%~4モル%と� ��ることが望ましい。そのような範囲で酸化� ��ットリウムを添加・含有した酸化ジルコニ� ��ムは、その主たる結晶相が正方晶若しくは� ��として立方晶と正方晶からなる混晶におい� ��部分安定化され、優れた基板特性を与える� ��ととなる。

 電極膜33a,33aの材料としては、熱処理温度 並びに焼成温度程度の高温酸化雰囲気に耐え られる導体であれば、特に規制されるもので はなく、例えば金属単体であっても、合金で あっても良く、また絶縁性セラミックスやガ ラス等と、金属や合金との混合物であっても 、更には導電性セラミックスであってもよい 。好ましくは、白金、パラジウム、ロジウム 等の高融点貴金属類、或いは銀-パラジウム� �銀-白金、白金-パラジウム等の合金を主成分 とする電極材料が用いられる。

 積層体33が設けられた、閉塞プレート32d� �スペーサプレート32cおよび接続プレート32b� �、その接続プレート32bが、図6に示されてい� ��ように、供給プレート36に対して重ね合わ� �れ、接着剤を用いて一体化されている。

 振動板としての閉塞プレート32dに圧電ア� ��チュエータ33bの作動により、液体供給流路� ��通じて導かれた液体が、液体導入口36aより� ��力室39に供給され通孔を通じ、ノズル孔35a� �り吐出される液滴吐出ヘッド30が形成される 。

 振動板としての閉塞プレート32dに積層され� ��圧電アクチュエータ33bは、厚み方向に分極� ��れており、上下に設けられた上部電極33a,下 部電極33a間に電圧を印加することで長さ方向 (図6のL1方向)に圧電アクチュエータ33bを縮ま� ��、閉塞プレート32dと圧電アクチュエータ33b� ��バイメタルのように曲げ変形をおこし、圧� ��室39の容積を変形させ、ノズル孔35aより液� �が吐出される。この時の、圧電アクチュエ� �タ33bの変位量δは、
 δ=(圧電d ₃₁ 定数)×L1×V/T
 ここで、図6に示すように、L1は圧力室39の� �さ、Vは電圧パルスの駆動電圧、Tは圧電アク チュエータ33bの厚さである。

 また、液滴吐出後のノズルへの液体供給� ��、ノズルの毛細管現象による力によって液� ��タンクから液体供給口と圧力室39を経てノ� �ルへ供給される。

 この液滴吐出ヘッドにおける圧電アクチュ� ��ータ33bは、ニオブ酸カリウム・ナトリウム� ��(K _x Na _1-x )NbO ₃ ,ニオブ酸リチウムをLiNbO ₃ 、チタン酸ストロンチウムをSrTiO ₃ 、鉄酸ビスマスをBiFeO ₃ としたときに、(1-y-z-w)(K _x Na _1-x )NbO ₃ +yLiNbO ₃ +zSrTiO ₃ +wBiFeO ₃ (ただし、0.4<x<0.6、0<y≦0.1、0<z<0.1� ��0<w<0.09、0.03<y+z+w≦0.12である。)で表� �れる圧電磁器組成物を用いている。

 本実施形態のような大きい圧電d ₃₁ 定数を示し室温付近(10℃~40℃)に2次相転移点� ��有しない圧電磁器組成物を圧電アクチュエ� ��タとして用いることにより、実用に供しう� ��程度の駆動電圧でインク滴を吐出するのに� ��要な変位量を得ることができるとともに室� ��付近の使用温度範囲内において、圧電アク� ��ュエータの変位特性の変化が小さく液体の� ��出性能が安定する。

 また、その組成中に鉛を含有しないので� ��廃棄物等から有害な鉛が自然界に流出する� ��とが無く、安全性が高い鉛フリーの圧電磁� ��組成物とすることができる。

 また、本発明の液滴吐出ヘッドは、イン� ��ジェットプリンタ等に用いるインクジェッ� ��ヘッドだけでなく、例えば、電子回路の形� ��や液晶ディスプレイ用のカラーフィルタの� ��造、有機ELディスプレイの製造といった工� �用途にも、広く利用することができる。