CN100418769C - 压电陶瓷、促动器及其制造方法、印刷头及喷墨打印机 - Google Patents

压电陶瓷、促动器及其制造方法、印刷头及喷墨打印机 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种压电陶瓷，其厚度在100μm以下，表面的平坦度在20μm以下，在2mm×2mm的任意的表面范围内的表面的凹凸的最大值在3μm以下，并且介电常数的面内偏差在平均介电常数的5%以下。此压电陶瓷由于平坦度很小，并且压电常数的面内偏差很小，因此可以适用于在印刷头等中所用的促动器中。

Description

压电陶瓷、促动器及其制造方法、印刷头及喷墨打印机
技术领域
本发明涉及压电陶瓷及其制造方法、促动器及其制造方法、印刷头及喷墨打印机，例如适用于加速度传感器、振动传感器、AE传感器等压电传感器；燃料喷射用喷射器；喷墨打印机用印刷头；压电共振子；振荡器；超声波马达；超声波振动器；过滤器等的，特别是适合用作利用了扩展振动、拉伸振动、纵展振动的印刷头的压电陶瓷及其制造方法、促动器(多层压电体multilayer piezoelectric pile)及其制造方法、印刷头及喷墨打印机。
背景技术
(1)至今为止，作为利用了压电陶瓷的制品的例子有压电促动器、过滤器、压电共振子(包括振动子)、超声波振动器、超声波马达、压电传感器等。
其中，例如就压电促动器而言，其对电信号的响应速度为10-6秒左右，速度非常高，所以被用于半导体制造装置的决定XY载物台位置用的压电促动器或喷墨印刷头。喷墨印刷头被搭载在从微小的喷墨孔喷出墨滴来印刷文字或图象的各种打印机、记录机、传真机、或者是在印染领域或陶瓷工业领域中用于形成文样等的印刷机等的喷墨打印机上。
以往，用于这种用途的压电陶瓷是通过把厚度为数百微米的生陶瓷片直接夹持设置在由多孔烧结体构成的一对定位器中后烧成而成。
另外，例如在特开2000-281453号公报的图3中提出了以下方案：在由多孔体形成的定位台的上方配置垫片(spacer)，并在该垫片上方载置由多孔体形成的定位器盖，然后在这样形成的空间中配置生瓷片，并将该生瓷片和所述定位器盖的间隙设置为30～100μm的状态下烧成，从而把烧结体的平坦度调整为30～100μm。
若把这样得到的陶瓷体应用在压电体中，则因陶瓷的平滑度可被控制在一定值以下，所以可避免为了在打印机内固定促动器而将其固定在金属板等平面上时发生的破损。因此，适合用作喷墨打印机用的印刷头、或决定XY载物台位置用的促动器等。
但是，用多孔体夹持生瓷片后进行烧成的特开2000-281453号公报的方法中，通过气孔容易蒸发的成分挥发，特别在获得厚度为100μm以下促动器的情况下，组成的面内偏差变大。此外，难以控制多孔体的表面状态，所以获得的压电陶瓷的平坦度变大。并且，由于从定位器脱出的粒子的附着，使烧结体的平坦度或表面粗糙度进一步变大。
另外，在特开2000-281453号公报中记载的薄层生瓷片的烧成方法中，定位器与生瓷片之间的距离至少是30μm。因此，在获得厚度为100μm以下的促动器的情况下，相对于厚度，陶瓷的平坦度变大。
在平坦度大的情况下，向支撑基板固定促动器时，压电陶瓷被拉伸而将陶瓷的曲面状态矫正为平面状态，所以在压电基板内产生不均匀的残留应力。特别是，在压电基板上设置了多个变位元件的厚度为100μm以下的促动器的情况下，存在着其压电常数由于变位元件而变化大的问题。
因此，需要一种平坦度小、压电常数的面内偏差小的压电陶瓷，和平坦度小、即使与支撑基板接合，d常数的面内偏差也很小的促动器。
(2)此外，伴随近些年的多媒体的发展，代替撞击方式的记录装置，开发出了利用喷墨方式或热转印方式的非撞击式记录装置，其利用范围正被扩展至各种产业领域以及普通家庭领域中。
在所述的非撞击式记录装置中，利用了喷墨方式的记录装置因为容易实现多灰度化或多颜色化，并且运转费低，所以其将来的发展前景受到瞩目。
利用了喷墨方式的印刷头，如图9(a)所示，具有以下结构：多个槽作为油墨流路23a被并排设置，并且在以各油墨流路23a作为隔墙形成了隔壁23b的流路部件23的上面设置有促动器。(特开平11-34321号公报的图1)。
也就是，将促动器和流路部件23粘接，使得独立电极26被配置在作为流路部件23开口部的油墨流路23a的正上方，其中所述促动器是，在压电层24的一方表面上形成共用电极25，同时在另一方表面上形成多个独立电极26，并设置多个位移元件27而形成。
其结构构成为：通过在共用电极25和独立电极26之间外加电压使位移元件27振动，对油墨流路23a内的油墨施加压力，从在流路部件23的底面开口的油墨喷出孔8喷出墨滴。
如图9(b)所示，通过构成在压电层24上以等间距并列设置多个独立电极26、设置多个位移元件27的印刷头，以及独立地控制各位移元件27，可有助于喷墨打印机的高速化和高精度化。
但是，近些年，对喷墨打印机要求高速化高精度化，结果是，对于与喷墨直接有关的位移元件27，特别是对于压电层24，需要薄层化和高精度的压电特性，具体来说是需要特性偏差少的压电促动器。
但是，作为使陶瓷层或压电层厚度均匀的方法，进行了以下尝试，即，为了降低在干燥状态下的厚度偏差，预先把薄带(tape)成形用的浆料中的溶剂量减少至原来的1/3左右，同时使该浆料通过多个辊之间而将其厚度均匀化后再投入到干燥工序中，从而使厚度为500μm的生瓷片的偏差降低。(特开2000-232035号公报)。
但是，在降低溶剂量的特开2000-232035号公报的方法中，带成形用的浆料粘度高，成形带的厚度变大。进而，为了使干燥收缩小，在理论上只能成形数百微米以上厚层的带，而不能成形50μm以下，特别是数十微米水平的薄层带。并且，若进行薄层带的成形，则必须增加带成形用浆料的溶剂量，其结果是，在干燥工序中会发生厚度偏差，结论是不能成形厚度偏差少的薄层带。
因此，要求厚度的面内偏差下降，且100μm以下的薄层的多层压电体。
发明内容
(1)本发明的压电陶瓷是基于以下见解完成的，即，通过将生瓷片(green sheet)接触在表面致密并且平坦的支撑体上(特别是用支撑体夹持生瓷片)的同时进行烧成，可抑制生瓷片的变形，并可抑制来自生瓷片的蒸发。根据本发明，可以制造出平坦度小、介电常数的偏差小的压电陶瓷，结果是，可以使压电常数的面内偏差较小。
即，本发明的压电陶瓷，其整体厚度为100μm以下、表面平坦度为20μm以下、表面凹凸的最大值为3μm以下、且介电常数的面内偏差是平均介电常数的5％以下。若把该压电陶瓷应用在促动器中，则可以抑制由于压电陶瓷的变形而引起的位移偏差，其结果是，可以抑制喷墨打印机的印刷头的油墨喷出量的偏差。
本发明的压电陶瓷的制造方法中，使由压电陶瓷粉末形成的成形体与具有表面部的气孔率为5％以下、平坦度在20μm以下的表面(主面)的支撑体的此表面接触，同时进行烧成。这样就可以制造出上述的压电陶瓷。
在烧成时最好将上述成形体配置为被一对上述支撑体所夹持的状态。这样即使压电陶瓷是厚度在100μm以下的薄壁压电陶瓷，也可以容易地获得20μm以下的平坦度。
上述成形体，优选由含Pb的钙钛矿型化合物构成的原料粉末形成，并将此成形体插入密闭空间中进行烧成。这样，成形体即使含有作为易挥发成分的Pb，也很容易地获得特性偏差小的压电陶瓷。
在将体积V3的成形体，和位于此成形体上面、具有比此成形体更大面积的并且表面粗糙度Ra在1μm以下、平坦度在20μm以下的体积V2的重量体放置在容积V1的密闭空间内时，容积V1、体积V2以及V3最好满足下式①、②的关系。
1.0001×(V2+V3)≤V1≤4.0000×(V2+V3)    ...①
0.02×V3≤V2≤50×V3                    ...②
这样就可以抑制挥发成分从被烧成体的蒸发，从而更有效地抑制压电特性的偏差。
本发明的促动器具有由上述的压电陶瓷制成的压电基板、设于此压电基板的表面上的多个表面电极、设于此压电基板的内部的内部电极。这样，就可以提供平坦度小、并且即使接合在支撑基板上，压电常数的面内偏差也较小的促动器。特别是，上述压电陶瓷最好含有Pb，并且内部电极最好含有Ag。这样，特别在含有Pb的压电体的情况下，可以实现烧成温度的低温化。
(2)在厚度为100μm以下的促动器中，为了减小设于压电基板的表面上的多个位移元件的位移偏差，对促动器的厚度的面内偏差的抑制非常重要，为了实现此目的，重要的是，在使用微细的原料粉体进行带成形的同时，对生瓷片进行加压。这样，就可以制造薄层的压电陶瓷，而且通过在喷墨打印机的印刷头上的使用，可以提供高速、高画质、高精度的打印。
即，本发明的其他的促动器(多层压电体)，由以多个压电陶瓷层形成的压电基板、和设于此压电基板的表面且一对电极夹持压电层的多个位移元件构成，上述压电陶瓷层及压电层的厚度均在50μm以下，整体厚度在100μm以下，此整体厚度的面内偏差在10％以下。
特别是，上述电极的厚度优选0.5～5μm。这样，就能进一步降低在局部形成的电极厚度的面内偏差，从而进一步抑制位移的面内偏差。
上述压电陶瓷层及压电层的厚度优选5～15μm，整体厚度优选20～60μm。通过像这样控制各层的厚度及整体的厚度，就可以进一步提高位移量的偏差及各层和整体的厚度的面内偏差，从而可以获得显示稳定化的位移的多层压电体。
本发明的促动器的制造方法具有以下工序，即，将平均粒径在1μm以下的压电陶瓷粉体和有机粘合剂成分混合后制造带成形用浆料的混合工序；使用在此混合工序中得到的带成形用浆料进行带成形而制成生瓷片的成形工序；对在此成形工序中得到的生瓷片进行加压的加压工序；在此加压工序中得到的生瓷片上涂布电极后，将此生瓷片多层重叠得到多层成形体的叠层工序；将此叠层工序中得到的多层成形体烧成的烧成工序。这样，就可以得到上述的促动器。
(3)本发明的促动器的制造方法包含将由压电陶瓷粉末形成的多个成形体和具有表面部的气孔率在1％以下、平坦度在20μm以下的表面(主面)的多个支撑体交替地多次重叠，并在此状态下烧成的工序。这样，由于不仅使压电陶瓷的平坦性提高，还可以使炉内的铅气氛稳定地形成，因此可以使基板的压电特性的分布稳定化，进一步降低基板内的d常数的偏差。
本发明的促动器适用于如喷墨打印机的印刷头等中。本发明的印刷头由内部设有油墨流路的支撑基板和通过粘接层设在此支撑基板上的上述促动器构成。这样，就可以提供能够稳定印刷的的印刷头，并可以使之适用于喷墨打印机中。
另外，本发明的喷墨打印机具有上述印刷头、将印字用的印刷介质(纸等)向印刷头输送的送纸装置、将已印字的印刷介质从印刷头排出的排纸装置。
附图说明
图1(a)及(b)是用于说明本发明实施方式1的压电陶瓷的制造方法的示意剖面图。
图2是用于说明本发明实施方式1的其他制造方法的示意剖面图。
图3(a)、(b)及(c)分别是表示本发明的促动器的示意剖面图、示意俯视图以及接合了支撑基板的促动器的示意剖面图。
图4是表示本发明实施方式2的促动器的示意剖面图。
图5是表示采用了图4的促动器的喷墨印刷头的构造的示意剖面图。
图6是用于说明本发明实施方式3的压电陶瓷的制造方法的示意剖面图。
图7是用于说明本发明实施方式3的压电陶瓷的制造方法的示意剖面图。
图8表示实施例中所用的促动器，是接合了支撑基板时的示意剖面图。
图9(a)及(b)是表示以往的多层压电体的示意剖面图及示意俯视图。
具体实施形式
<实施方式1>
本发明的压电陶瓷，重要的是其厚度在100μm以下。通过使厚度在100μm以下，可以获得位移大的压电陶瓷。为了使位移更大，陶瓷的厚度优选80μm以下，更优选65μm以下，进一步优选50μm以下。
另一方面，为了具有足够的机械强度，以防止安装及工作中的破损，压电陶瓷的厚度的下限值优选3μm，更优选5μm，进一步优选10μm，特别优选20μm。
根据本发明，表面的平坦度在20μm以下非常重要。通过使陶瓷的表面的平坦度在20μm以下，可以抑制陶瓷特性的偏差。为了进一步提高特性的均一化程度，平坦度特别是优选15μm以下，更优选10μm以下。表面的平坦度是指，使用高精度表面形状测定装置(例如キ一エンス(株式会社)制的装配了激光聚焦位移计和X-Y载物台的装置)沿特定方向对表面整体扫描，由从基准面开始的高度的最大值-最小值求得的值中取的最大数值。
另外，根据本发明，压电陶瓷表面的凹凸的最大值在3μm以下非常重要。当表面的凹凸很小时，很容易防止将压电体作为促动器固定在金属基板上时发生的促动器的细微变形，还可以提高对残留应力的降低效果。另外，还有抑制蒸发成分通过表面凹凸而挥发，从而进一步降低组成偏差的效果。
后述的表面粗糙度Ra是表示100μm×100μm的范围(测定范围)内的表面的凹凸情况的量。平坦度是测定包括压电陶瓷的翘曲在内的陶瓷整体的起伏的量。与此相反，上述表面凹凸是在表面粗糙度Ra和平坦度中间的范围内的评价。这样的中间范围内的评价是表示局部起伏大小的量，通过减小局部的起伏，对特性偏差的改善就变得很容易。
而且，表面凹凸的具体的测定方法是，利用高精度表面形状测定装置(例如キ一エンス(株式会社)制的装配了激光聚焦位移计和X-Y载物台的装置)，对全表面的10％的面积(大约2～10mm方形)进行扫描，对表面高度绘图(mapping)，由从基准面开始的高度的最大值-最小值求得。
根据本发明，介电常数的面内偏差在平均介电常数的5％以下非常重要。像这样，通过在陶瓷表面内测定介电常数算出平均值，并将基于平均值算出的偏差的最大值设在平均值的5％以内，可以抑制促动器的基板内压电特性的偏差。
压电陶瓷表面的表面粗糙度Ra优选3μm以下，更优选2.5μm以下，特别优选2μm以下。当表面粗糙度R较小时，就可以很容易地有效防止将压电体作为促动器固定在金属基板等上时发生的促动器的微小变形，并可以提高对残留应力的降低效果。另外，还有抑制蒸发成分通过表面凹凸而挥发，从而进一步降低组成偏差的效果。
表面粗糙度Ra是如下计算的，利用原子力显微镜(AFM)对100μm×100μm的面积进行扫描，测定表面的凹凸状态后算出最大值，再计算面内的任意的5个位置的测定值的平均值求得。
压电陶瓷可以使用显示压电性的陶瓷，具体来说，可以使用的例子有，Bi层状化合物、钨青铜构造物质、Nb酸碱性化合物的钙钛矿构造化合物、镁铌酸铅(PMN系)、镍铌酸铅(PNN系)、含有Pb的锆酸钛酸铅(PZT系)、含有钛酸铅等的物质。
在这些当中，特别优选至少含有Pb的钙钛矿型化合物。含有Pb的钙钛矿型化合物的例子可以举出镁铌酸铅(PMN系)、镍铌酸铅(PNN系)、含有Pb的锆酸钛酸铅(PZT系)、含有钛酸铅等的物质。通过采用这样的组成，可以获得具有高压电常数的压电振动层4。在这些当中，含有Pb的锆酸钛酸铅或钛酸铅由于具有更大的位移而更为适用。
作为上述钙钛矿型结晶的一个合适的例子，可以使用作为A位构成元素含有Pb，并作为B位构成元素含有Zr及Ti的结晶PbZrTiO3。另外，也可以混合其他的氧化物，还可以作为副成分，在对特性没有不良影响的范围内，在A位和/或B位用其他元素替换。例如，作为副成分可以添加Zn、Sb、Ni及Tc，形成Pb(Zn1/3Sb2/3)O3及Pb(Ni1/2Te1/2)O3的固溶体。
根据本发明，作为上述钙钛矿型结晶的A位构成元素，优选还含有碱土类元素。作为碱土类元素，可以举出Ba、Sr、Ca等，特别是Ba、Sr由于能获得高位移而更为优选。这样，提高介电常数的结果是可以获得更高的压电常数。
具体来说，可以列举以Pb1-x-ySrxBay(Zn1/3Sb2/3)a(Ni1/2Te1/2)bZr1-a-b- cTicO3+α质量％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。
压电陶瓷中优选含有0.1质量％以下，特别优选含有0.07质量％以下的碳。碳与压电体的绝缘性有关，由于会造成极化时的绝缘不良，因此通过将碳抑制在上述的范围内，可以抑制极化时电流的流动，可以极化至饱和极化状态。因此，可以防止由极化不良引起的位移不良。
压电陶瓷的气孔率优选5％以下，更优选1％以下，特别优选0.5％以下。通过降低气孔率，可以提高压电陶瓷的强度，即使在厚度很薄的情况下也可以抑制破损，另外，在作为喷墨打印用印刷头使用的情况下，可以有效地抑制因油墨渗入陶瓷而引起的漏墨。
在将本发明的压电陶瓷作为喷墨打印机的印刷头用促动器使用的情况下，压电应变常数可以利用例如d31模式。为了充分发挥喷墨打印机的印刷头的喷墨能力，从而提供高速的、精细的印刷，d31优选150pm/V以上，更优选200pm/V以上，特别优选250pm/V以上。
下面将以应用于印刷头所用的促动器中情况下的压电陶瓷为例，对本发明的压电陶瓷的制造方法进行说明。另外，以PZT作为压电陶瓷使用的情况为例进行说明。
首先，作为原料中用的压电体粉末，准备纯度99％、平均粒径1μm以下的PZT粉末。在此PZT粉末中添加适当的有机粘合剂成形为带状，在此带的需要的部位上涂布用作内部电极的Ag-Pd糊状物，另外在需要的位置上形成通孔(via hole)，同时在通孔的内部形成了电极。然后将所得的生瓷片重叠制成成形体。进而根据需要切割成特定的形状。
为了烧成重叠后所得的成形体，将成形体搭载在夹具上后再配置在烧成炉内，图1(a)显示了其配置的一个例子。即，在下部支撑体101a的上面放置成形体102。这里，就下部支撑体101a而言重要的是，其表面104a的气孔率在5％以下、平坦度在20μm以下，使表面104a与成形体102接触。
另外，如图1(b)所示，在下部支撑体101a的上面放置垫片105，然后在垫片105的上面放置顶板106，然后通过由下部支撑体101a、垫片105以及顶板106形成的烧成夹具，形成密封空间107，可以将成形体102插入其内部进行烧成。通过设置这样的密封空间107，即使成形体含有挥发性成分，由于可以抑制挥发，因此即使不用像以往那样在周围放置配材也可以进行烧成。
而且，本发明的密封空间107不是单纯地组装成上述的烧成夹具后在内部设置出空间，而是通过研削或研磨等机械加工、化学研磨等方法提高支撑体、垫片以及顶板相互接触的面的密闭程度，从而可以抑制挥发成分从密封空间的飞散。例如，可以举出进行研磨等加工后提高表面的平行度，并且减小表面粗糙度，从而使得表面平滑的方法。
在密封空间内插入成形体进行烧成的情况下，最好满足下述的条件。即，在将密闭空间107的容积设为V1，将上部支撑体101b(重量体)的体积设为V2，将成形体102的体积设为V3时，优选满足以下的关系。
1.0001×(V2+V3)≤V1≤4.0000×(V2+V3)    ...①
0.02×V3≤V2≤50×V3                    ...②
在V1比1.0001×(V2+V3)小的情况下，上部支撑体101b和垫片105的间隔变小，由烧成时的加热、冷却中发生的膨胀·收缩而引起咬入，因而有显著地降低操作性的倾向。另外，在V1大于4.0000×(V2+V3)的情况下，挥发成分从成形体向外的蒸发量增加，引起组成的变动，因而有使基板内的压电特性的偏差扩大的倾向。另外，在V2小于0.02×V3的情况下，有在烧结体上产生凹凸的倾向，在大于50×V3的情况下，陶瓷的收缩率中产生偏差，从而使基板内的压电特性的偏差扩大。
在下部支撑体101a的上面放置成形体102时，对放置在成形体102上面的构件并没有限制，例如可以放置多孔体，但是优选放置具有同下部支撑体101a相同的表面的上部支撑体101b，配置成将成形体102用一对下部支撑体101a、101b夹持的状态，这样就可以有效地抑制组成的偏差，并且容易获得20μm以下的平坦度。
下部支撑体101a、101b与成形体102接触的表面104的平坦度在20μm以下是非常重要的。由于支撑体101与成形体102接触，通过使此接触表面104b平坦，可以降低对成形体102进行烧成后得到的烧结体的表面的平坦度，从而可以得到表面平坦的压电陶瓷。特别是，为了获得平坦度更小的烧结体，支撑体101的表面的平坦度优选15μm以下，更优选10μm以下。
另外，支撑体101与成形体102相接触的表面104的表面部的气孔率在5％以下，更优选1％以下，特别优选0.5％以下是非常重要的。气孔率如此小的支撑体101的表面104很致密时，脱粒少，附着在成形体表面的粒子也减少，从而可以改善烧结后得到的压电陶瓷的平坦度及表面粗糙度。
而且，表面部虽然是指形成与成形体102之间的接触面的表面104的表面，但是由于为了测定气孔率有必要进行研磨，因此实际上是指研磨所必需的最低限度的厚度，例如几个微米的厚度是必要的，这可以说是实质上的表面部。
另外，在由多孔体形成的以往的支撑体中，烧成中从成形体102挥发的成分穿过支撑体的连续的气孔向外部飞散，与此相反，至少表面104的表面部使用致密的支撑体101a，因此可以显著地抑制挥发成分的飞散。像这样，通过抑制挥发成分从成形体102的蒸发，可以进一步改善压电特性的面内偏差。
支撑体101最好是整体都很致密。这样的致密体，通过对其表面进行加工可以以低成本再生。另外，还可以使用表面致密但内部气孔率比较高的烧结体。例如，在烧结时在表面比内部更容易进行烧结的情况下，最好使从表面向下0.1mm、更优选0.3mm、特别优选0.5mm的表面层的气孔率在5％以下，更优选1％以下，特别优选0.5％以下。
另外，还可以根据所需仅使表面致密。例如，通过对表面的气孔率为2～8％左右的陶瓷烧结体表面进行研磨加工，将陶瓷层覆盖，可以使支撑体101的表面104的气孔率在0.1％以下。特别是，利用CVD(化学气相淀积法)形成数十微米以上、优选50μm以上，更优选100μm以上的厚度，并进行镜面研磨，可以使表面的气孔率在1％以下，平坦度在20μm以下。这在由于把大型支撑体的整体都用致密的烧结体制造而造成成本很高的情况下、或者在难以合成致密的烧结体的情况下、成形体与支撑体容易发生反应的情况下特别有效。
支撑体101的表面104的表面粗糙度Ra优选3μm以下、更优选2.5μm以下，特别优选2μm以下。这样，就可以进一步提高压电陶瓷的平坦度。另外，成形体与支撑体之间的空隙形成扩散通路，挥发成分从成形体蒸发，从而可以抑制组成的面内偏差。
本发明中所用的支撑体101优选含有选自由氧化铝、氧化铍、氧化锆、氧化镁、莫来石、尖晶石型构造体、铋层状化合物、钨青铜构造化合物、Pb系钙钛矿构造化合物、铌系钙钛矿构造化合物以及钽系钙钛矿构造化合物构成的一组中的至少一种。这些都是与压电体性质相同的物质或者是反应惰性的物质。因此，由于与生瓷片的反应被抑制，从而可以使压电体的特性稳定化。
另外，支撑体101为氧化锆的情况下，最好含有CaO、MgO、Y203、稀土类中的任意一种。这是为了在烧成时进行的加热或冷却时，抑制氧化锆的相变，抑制发生破裂、缺口等破损、变形、表面粗糙的变化。
另外，为了使由加热或冷却造成的变形较小，同时防止破裂、缺口显著地发生，构成支撑体101的结晶的平均粒径优选5～30μm，更优选10～25μm，特别优选15～20μm。
而且，在烧成多个成形体的情况下，可以将多个成形体放置在宽度较大的支撑板101上，另外，也可以是将多个如图1(b)所示的烧成夹具重叠使用。另外，如图2所示，还可以在支撑体111a的上面，将垫片115、兼为支撑体以及顶板的支撑顶板118交替地重叠，形成多个密闭空间117，在此密封空间的内部放置成形体112，然后在其上面放置上部支撑体111b。
另外，在烧成成形体102之前，可以根据所需，在400℃～900℃左右的温度下进行脱脂处理。可以在所得的烧结体的表面上形成表面电极，然后极化制成促动器。
像这样，若采用本发明的压电陶瓷的制造方法，即使在制造由厚度在100μm以下的薄层形成的促动器时，由于可以使由烧成时的收缩偏差产生的压电陶瓷的变形较小，因此可以使固定在流路构件等的支撑体上时产生的残留应力较小，可以使构成促动器的多个位移元件的d常数变得均一，可显著地降低位移量的偏差。另外，通过将这样的促动器应用在喷墨打印机的印刷头中，可以改善高速、高精度的特性。
另外，在上述实施方式中，虽然以压电促动器为例进行了说明，但是本发明的压电位移元件除了压电促动器以外，还可以应用于如加速度传感器、振动传感器、AE传感器等压电传感器；燃料喷射用喷射器；喷墨打印机用印刷头；压电共振子；振荡器；超声波马达；超声波振动器；过滤器等。
本发明的促动器具有由上述的压电陶瓷制成的压电基板、设于此压电基板的表面上的多个表面电极、设于此压电基板的内部的内部电极。例如，如图3(a)所示，促动器1具有由多个压电陶瓷形成的压电基板2、设于压电基板2的内部的内部电极5、设于压电基板的表面的一部分上的表面电极6；位移元件7由形成在压电基板2的表面部的压电层4(压电振动层)、内部电极5和表面电极6构成。
这样，例如像图3(b)所示那样，促动器1的表面电极6被等间隔地二维地配置排列，并分别独立地连接在外部的电子控制电路中，电压被加在各自的电极间后，被加上电压的内部电极5和表面电极6所夹持的部位的压电振动层4可以发生位移。像这样，通过应用于独立地控制各位移元件7的印刷头中，可以有助于喷墨打印机的高速化及高精度化。
通过使压电基板2的表面的平坦度，即压电层4的表面的平坦度为20μm以下，就可以像例如图3(c)所示那样，即使把表面平坦的本发明的促动器1接合在由隔壁3b形成槽3a后构成的支撑基板3上，由于伴随接合产生的促动器1的变形较小，可以减小残留应力，因此可以降低每个位移元件的特性偏差。
作为内部电极5的材质，至少含有Ag，只要是具有导电性即可，例如可以使用Au、Ag、Pd、Pt、Cu、Al或它们的合金等。在它们当中，Ag在提高烧结性、并且导电性优良、成本低等方面很理想，而Pd在导电性和耐热性方面很理想。另外，在压电陶瓷含有Pb的情况下，为了促进烧成温度的低温化，内部电极5优选使用Ag。
内部电极5及表面电极6具有使其具备导电性并且不妨碍位移的厚度是必要的，其厚度优选0.1～5μm，更优选0.5～5μm，最优选1～2μm。特别是内部电极的厚度优选1～3μm程度，表面电极的厚度优选0.2～0.5μm。
本发明的印刷头如图3(c)所示那样，是将上述的促动器1接合在支撑基板3的表面上而成的。此支撑基板3在内部由隔壁3b形成多个油墨流路3a，通过位移元件的位移对油墨加压，就可以从油墨喷嘴8喷出油墨。
利用本发明，即使是密集了数百个位移元件的印刷头，位移的偏差也会小，其结果是可以提供油墨喷出特性均一的印刷头。
而且，具有由压电陶瓷形成的压电基板2、设于压电基板2的内部的内部电极5、设于压电基板2的表面的一部分上的表面电极6的促动器，可以按照诸如以下的实施方式中记载的方法进行制造。
<实施方式2>
以用于喷墨印刷头中所用的促动器中的情况为例对此实施方式进行说明。
本发明的多层压电体如图4所示那样，在层叠压电陶瓷层20a后形成的压电基板20的表面上形成采用压电层4被共用电极5和独立电极6所夹持的方式设置的位移元件7而构成，多层压电体的整体厚度被表示为T，各压电陶瓷层20a及压电层4的厚度被表示为t。
本发明的多层压电体是压电陶瓷层20a层叠形成的，例如，在由4层压电陶瓷层20a形成的压电基板20的表面上，形成多个由压电层4、共用电极5和独立电极6构成的位移元件7。这样，各压电层及压电层的厚度t就被所用材料的材料特性、元件尺寸等决定为适宜的数值。
具体来说，为了获得大的位移，多层压电体的厚度，即促动器的总厚度T为100μm以下是很重要的，特别是，优选80μm以下，更优选60μm以下。另外，将压电基板20及压电层4作成多层体是为了使在多层压电体内部组装电路变得更容易，将构成多层体的压电陶瓷层20a的各层及压电层4的厚度t设为50μm以下是很重要的，特别是，优选35μm以下，更优选20μm以下。特别是，为了获得作为促动器的优良特性，厚度t优选20μm以下，厚度T优选60μm以下。
虽然多层压电体的厚度T从加大位移的观点考虑越小越好，但是由于厚度T变小时机械强度及耐电压降低，因此为了具有在使用中或作中不发生破损程度的机械强度，并可以耐受所加的电压，促动器的整体厚度T的下限值优选10μm，更优选15μm，特别优选20μm。
另外，厚度t的下限值有必要保证在组装中或操作中不发生破损程度的机械强度及耐电压，具体来说优选5μm，更优选7μm。这样，位移量的偏差及各层和整体厚度的偏差进一步得到改善，如果采用厚度t在5～15μm的范围内，厚度T在20～60μm的范围内的组合，便可获得显示稳定化的位移的多层压电体，因此更为理想。
另外，为了提高画质和精度，最好在压电基板20的表面上形成多个位移元件7，并且使之二维有规则地排列配置。这样，这些位移元件7的厚度的面内偏差在10％以下是很重要的，优选8％以下，更优选6以下。
通过像这样控制厚度的面内偏差，可以精密地控制油墨的喷出量，其结果是可以提供高速、高画质、高精度的印刷头及喷墨打印机。
这里，所谓厚度的面内偏差是像图4中所示那样，不是指设置独立电极6的部位和未设部位的差，而是进行设置独立电极6的部位之间的比较以及未设置独立电极6的部位之间的比较后的值，是意味着设计上达到同一的厚度分布。
构成位移元件7的压电层4的适用的材料有钛酸锆酸铅化合物、钛酸化合物、钛酸钡化合物等、钙钛矿结晶构造型的材料。在它们当中，特别是PbZrTiO3系化合物(PZT)在产生大的位移方面更为理想。而且，压电层4可以是一层，也可以由多层构成。独立电极6、共用电极5的材质及厚度可以与上述的实施方式相同。
通过采用这样的构成，由于压电多层体的厚度的面内偏差被抑制，使得构成压电多层体的多个位移元件7的位移偏差分别被抑制，其结果是，可以制造形成例如图2那样的印刷头的印刷头，其结果是，可以提供喷墨不匀少、适用于高品质的喷墨的印刷头。
这里，所谓位移偏差是指，将给定的电压依次外加到全部位移元件7上，对其驱动后测定各个位移元件的位移量，算出平均值，选定各测定数据与平均值的差的最大值，用平均值除以此最大差作为位移偏差。测定多层压电体内的位移元件7的位移量的方法例如可以采用以下的方法，使用激光多普勒振动计在任意的10个位置测定位移元件7的位移量，用平均位移量除以测定值与平均位移量的差的最大值进行评价。
图5所示的印刷头的构成为，在具有由多个油墨流路13a、用于分离油墨流路13a的隔壁13b的流路构件13的上面，设置促动器11。此促动器11具有以下构造，在由压电陶瓷层21a多层重叠后构成的压电基板21的上面配置位移元件17，使得独立电极16配置在油墨流路13a的正上方。
下面将对促动器(多层压电体)的制造方法进行说明。首先，压电陶瓷粉体的平均粒径在1μm以下很重要，特别是，优选0.7μm以下，进一步优选0.5μm以下。通过使平均粒径在1μm以下，可以提高烧结时的活性程度，其结果是可以降低烧结温度。特别是在压电陶瓷含有铅的情况下，烧结温度降低时会产生铅的蒸发，降低组成的面内偏差，从而可以减小位移元件的位移偏差。
将这样的原料粉末和有机粘合剂成分混合，制作带成形用浆料(混合工序)。然后，使用混合工序中所得的带成形用浆料，通过辊涂法、缝涂(slit coater)法、刮片法等一般的带成形法制作生瓷片(成形工序)。
然后，对成形工序中所得的生瓷片进行加压是很重要的(加压工序)。虽然加压法可以采用众所周知的方法，但是考虑到容易得到均一的厚度的观点出发，在加压时特别优选采用辊加压法、平面加压法、静液压加压法等。像这样，通过在带成形后进行生瓷片的加压处理，就可以减少带的厚度偏差。这是由于干燥后的带存在浆料溶剂排出后的空隙，此空隙的大小的差别会使带的厚度不均匀。通过对此空隙加压而使之塌陷，带就变得更加均质，使得厚度偏差减小。
加压的压力虽然要根据材料组成、有机粘合剂量、生瓷片的厚度等因素而变化，但是为了减小生瓷片的厚度偏差，使厚度均一化，同时提高加工前密度，优选以10～100MPa，更优选20～50MPa，进一步优选30～40MPa的压力进行加压。
进行加压时的温度过高的情况下，由加压引起的变形有时变得过大。为了使粘合剂表现出适当的粘性，并除去气孔，由所用的粘合剂决定的温度优选300℃以下，更优选250℃以下，进一步优选200℃以下，特别优选150℃以下。另外，下限值优选0℃，更优选20℃，进一步优选35℃，特别优选50℃。
对进行加压的模具的表面，可以实施用于提高脱模性的表面处理、或者在带面上配置脱模板(sheet)后进行加压。另外，还可以适当地采用用于使面内的加压压力均一的加压调压装置。
这样的加压处理有除去气孔的效果，而且还有提高加工前密度的效果，可以增大陶瓷粒子间的接触面积。其结果是，在提高烧结速度，形成微小粒子的同时，可以降低烧结温度，特别是对于含有铅的压电陶瓷，可以抑制烧结时铅的蒸发，抑制组成偏差，其结果是可以抑制位移偏差。
利用加压工序所得的各生瓷片的厚度偏差控制在15％以下，特别控制在10％以下，就更容易在降低多层体的厚度偏差的同时减小烧结体的厚度偏差。
然后，在加压工序所得的生瓷片的一部分上形成电极。即，利用印刷法等众所周知的方法形成共用电极和独立电极。另外，根据所需形成联络电极间的通孔及通孔(via)导体。
将所得的生瓷片(附有电极或没有电极而附有通孔等)按所需的构成多层重叠，使之密接而得到多层成形体(层叠工序)。而且，作为密接的方法的例子可以是，通过使用含有粘接成分的密接液的方法、通过加热使生瓷片中的有机粘合剂成分具有粘接性的密接方法、仅通过加压压力而使之密接的方法等。
层叠工序中所得的多层成形体，在根据所需通过脱脂处理除去多层成形体中的有机成分后，在氧气气氛等中烧成，得到多层压电体(烧成工序)。
而且，作为除去有机成分的方法，可以采用以符合想要除去的有机成分的热分解行为的温度图形进行加热处理的方法。另外，作为烧成气氛，氧气浓度优选80％以上，特别优选90％以上。通过像这样提高氧气浓度，特别是在烧成含有铅的压电陶瓷的情况下，通过提高作为溶解性气体的氧气的浓度使氧气分压上升，从而抑制铅的分解、气化，同时由于气孔内压变低，使得气孔收缩，从而可以抑制空隙化。
通过采用具有这样的工序的制造方法，由于可以抑制组成偏差，并且可减少气孔，因而可以提供由面内位移偏差减小的厚度在100μm以下的薄层烧结体形成的多层压电体，并可以作为合适的喷墨打印机的印刷头使用。
<实施方式3>
对于此实施方式的促动器的制造方法将以用PZT作为压电陶瓷使用的情况为例进行说明。首先，作为原料所用的压电体粉末，准备纯度99％、平均粒径在1μm以下的PZT粉末。
在此PZT粉末中添加适当的有机粘合剂形成带状，在此带状的所需部位上涂布作为内部电极的Ag-Pd糊状物。另外在所需的位置上，在形成通孔的同时，在通孔的内部形成电极。然后，将所得的生瓷片多层重叠。其后，根据所需切割成特定的形状。
为了烧成多层重叠后所得的成形体，将成形体搭载在夹具中后再配置在烧成炉内。此配置的一个例子显示在图6中。即，在定位板201上通过垫片202承载支撑体203a，在此支撑体203a的上面放置成形体205，使具有表面部的气孔率在1％以下、平坦度在20μm以下的表面的支撑体203与成形体205相接触。
只要将成形体205放置在支撑体203a的上面，对在成形体205的上面所放置的构件并没有限制，例如可以承载多孔体，但是如果承载具有与支撑体203a相同表面的支撑体203b，将成形体205配置成被一对支撑体203a、203b所夹持的方式，从有效抑制组成偏差、并且容易获得20μm以下的平坦度的角度考虑更为理想。
支撑体203a、203b可以使用与上述的实施方式1的支撑体本质上相同的材料。
在烧成多个多层成形体的情况下，例如像图7所示那样，在定位板211的上面通过垫片212将多个支撑体213和成形体215交替重叠。作为支撑体213可以使用与上述的实施方式1的支撑体本质上相同的材料。
在所得的烧结体的表面上形成表面电极6，或者可以进行极化制作促动器。
如果采用这样的制造方法，即使在制造由厚度在100μm以下的薄层形成的促动器时，也可以减小由烧成时的收缩偏差产生的陶瓷的变形。其结果是，可以减小在固定于流路构件等的支撑体上时产生的残留应力，使得构成促动器的多个位移元件的d常数变得均一，从而可以显著地降低位移量的偏差。另外，通过将这样的促动器应用于喷墨打印机的印刷头中，可以改善高速、高精度的特性。
以下例子将说明本发明可以被实施的方式。但是应当明白这些例子只是用于说明，而本发明并不仅限于以下的任何特定材料或条件。
实施例I
首先，作为原料，准备了纯度99％以上的含有钛酸锆酸铅的压电陶瓷粉末。生瓷片的制作如下，在以钛酸锆酸铅为主要成分的压电用陶瓷材料的粉末中，将作为水系粘合剂的甲基丙烯酸丁酯、作为分散剂的聚羧酸铵盐、作为溶剂的异丙醇和水分别添加后混合，将此浆料通过刮片法在载体膜上制成厚度30μm左右的薄板(sheet)形状。
另外，使用各种压电用陶瓷材料粉末同样制作了生瓷片。而且，制作了内部电极糊状物。将所得的内部电极糊状物以4μm的厚度印刷在生瓷片的表面，形成了内部电极。另外，将2片印刷了内部电极的生瓷片和2片未印刷有内部电极的生瓷片交替重叠，加压，得到了成形体。
对此成形体进行脱脂处理后，像图1所示那样，将成形体夹入一对支撑体中，在其周围配置框架，形成了密闭空间。在此状态下将成形体配置在烧成炉内。
求得了支撑体为氧化锆的情况下的稳定化程度。稳定化程度是以整体的结晶相中的立方品的比例表示的量。具体来说，利用X射线衍射(XRD)测定峰强度，按照下式计算出稳定化程度。
稳定化程度＝100×Vm/Vc
这里，Vm、Vc分别是单斜晶、立方晶的体积百分率，分别以下式表示。
Vm＝(1m(111)+1m(11-1))/(1m(111)+1m(11-1)+1t(111)+1c(111))
Vc＝1c(400)/(1c(400)+1t(400)+1t(004))
而且，1是各反射面的积分强度(峰强度)，角标m、t、c分别表示单斜晶、正方晶、立方晶。
支撑体的气孔率利用镜面研磨面的显微镜照片(×200)进行图像解析而测定的。另外，平坦度是用キ一エンス(株式会社)制的装配了激光聚焦位移计和X-Y载物台的装置，在夹具的长轴方向和与此垂直方向上进行扫描，以最大值-最小值的大的一方的数值进行评价。平均粒径G是在镜面研磨后用沸腾磷酸蚀刻，从SEM照片中的平均切片长度L，按照关系式G＝1.5×L求得的。
另外，对于密闭空间、上部支撑体及成形体的角容积V1、体积V2、V3，V1、V2是利用阿基米德法求得。V3是根据成形体的外形尺寸求得。
支撑体的表面的Ra是使用AFM对100μm×100μm的面积进行扫描后测定，以由面内任意的5个位置的测定值所求得的平均值表示。
支撑体的表面上是否含有Pb是通过用能量分散型X线微分析仪(EDS/EPMA)进行定性分析而确认的。
将试样No.I-1～54在1000℃下，试样No.I-55在1130℃下，试样No.I-56～58在1200℃下，并且氧气为99％以上的气氛中，保持2小时进行烧成，制成由压电层和内部电极构成的压电陶瓷。
而且，试样No.I-59为，在多孔支撑体的上面放置厚度为600μm的垫片，在其上面承载另一个多孔支撑体，在上下支撑体之间放置多层成形体后配置在烧成炉之中。
对所得的压电陶瓷按如下方法进行评价。
促动器的厚度用测微计测定，促动器的表面粗糙度Ra用触针式表面粗糙度计测定。
压电陶瓷的凹凸是，利用キ一エンス(株式会社)制的装配了激光聚焦位移计和X-Y载物台的装置，扫描纵向2mm、横向2mm的范围，由最大值-最小值算出。
压电陶瓷的平坦度是，利用キ一エンス(株式会社)制的装配了激光聚焦位移计和X-Y载物台的装置，扫描试样的一端到另一端之间，由高度的变化求得的。
压电陶瓷的表层中是否含有Ag是通过EDS/EPMA的定性分析确认后确认有无的。
然后，在所得的压电陶瓷的表面一侧上形成表面电极。表面电极是通过网板印刷涂布Au的糊状物，在每个基板上形成600个点。在600～800℃的大气中将其烘焙。
介电常数ε的测定是，根据用扫描电子显微镜(SEM)测定的压电层的厚度、用キ一エンス(株式会社)制的MICROSCOPE(显微镜)测定的表面电极的面积、使用阻抗分析仪(アジレントテクノロジ一制4194A)测定的1kHz的静电电容算出的。
介电常数偏差是对全部表面电极算出介电常数，根据方差(σ)和平均值(Av)计算Cva(σ/Av)，并以％表示的值。
压电常数d31是由使用阻抗分析仪(アジレントテクノロジ制4194A)的共振法测定10个位置后所算出的其平均值。然后，算出d31的各测定值与平均值的差，用平均值除以其最大值，以此作为d31偏差，并用百分率表示。
位移量的测定，考虑到作为喷墨打印机用印刷头的使用，像图8中所示那样，在具有槽33a和隔壁33b的支撑基板33上粘接上述已制成的促动器31，按照可以形成压电振动层34被内部电极35和表面电极36所夹持的构造的方式制成位移元件37。然后，利用激光多普勒位移计从支撑基板33一侧开始贯穿槽33a对促动器照射激光束，测定与支撑基板33的槽33a接触的促动器的中心部及周边部的7个点后测出位移，算出平均值。结果显示在表1、2中。
表1
Figure C20031011805900241
*表示本发明的范围外的试样
表1(续)
*表示本发明的范围外的试样
表2
Figure C20031011805900261
*表示本发明的范围外的试样。
Bi系：Bi层状化合物    AM：碱性金属
WB：钨青铜            AEM：碱土类金属
表2(续)
Figure C20031011805900271
*表示本发明的范围外的试样
Bi系：Bi层状化合物        AM：碱性金属
WB：钨青铜                AEM：碱土类金属
试样No.I-1～4、6～9、11～44及46～59是以PbZrTiO3(PZT)作为主成分的压电陶瓷样品，d31的偏差在10％以下，位移量在70nm以上。
另一方面，由于使用了支撑体的气孔率为6.5％这样大的烧成夹具，介电常数的偏差为7％这样大的试样No.I-5的d31的偏差测得为12％这样大。由于使用了支撑体的平坦度为30μm这样大的烧成夹具，所以介电常数的偏差为8％这样大的试样No.I-10的d31的偏差测得为14％这样大。
另外，整体的厚度为1000μm(1mm)这样大的试样No.45的位移为20nm这样小，因而压电特性非常低。
实施例II
作为压电陶瓷粉体，准备了粒径(D50：粉体的平均粒径)如表3所示的钛酸锆酸铅粉体，然后实施将碱性水溶液混入其中后制作出浆料的混合工序。
使用混合工序中所得的浆料通过辊涂法形成生瓷片，并使其厚度为20μm(成形工序)。然后，对成形工序中所得的生瓷片利用辊加压法、平面加压法或流体静压加压法在表1的加压条件下进行加压(加压工序)。
对在加压工序所得的生瓷片实施以下的层叠工序，即，使用Ag∶Pd为70∶30的Ag-Pd电极糊状物，通过印刷法分别在生瓷片上形成厚度5μm的内部电极(共用电极)、表面电极(独立电极)。然后，使形成了表面电极的生瓷片为上层，形成了内部电极的生瓷片为下层进行重叠，按照形成图4的构造那样重叠后，进行在15MPa压力下的加压密接，得到多层成形体。
最后，将所得的多层成形体，大气中在450℃下进行5个小时的脱脂处理，之后在表3所示温度及氧气气氛中进行2个小时的烧成，得到多层压电体(烧成工序)。
根据对所得的多层压电体的剖面用扫描电子显微镜(SEM)观察所得到的照片测定出各层的厚度及多层成形体整体的厚度。然后，为了调查此成形体整体的厚度在多层成形体的面内分布，在多层压电体面内的任意20个位置上测定厚度，进而测定出偏差。偏差是算出20个位置的厚度的平均值后，算出最大值或最小值与平均值的差，以大的那方作为偏差，记载在表3中。
促动器的d31按照与实施例I相同的方式求得。
结果显示在表3中。
表3
*表示本发明的范围外的试样。
R：辊加压
P：平面加压
H：流体静压
试样No.II-1～4、6、7及9～33中，促动器整体的厚度偏差在8％以下，d常数的偏差在10％以下。
与此相反，由于原料粒径为1.5μm这样大，促动器的厚度T的偏差为12％这样大的试样No.II-5的d常数的偏差为15％。另外，由于不含有加压工序而使促动器的厚度T的偏差为14％这样大的试样No.II-8的d常数的偏差为19％。
另外，促动器整体的厚度为150μm这样大的试样No.II-34，虽然整体厚度偏差为5％，但是d常数为199pm/V这样小，并且d常数的偏差为11％。
实施例III
制作本发明的促动器，将之粘接在图8所示的支撑基板33上。
首先，作为原料，准备了纯度99％以上的含有钛酸锆酸铅的压电陶瓷粉末。生瓷片的制作方法是，在以锆酸钛酸铅为主成分的压电用陶瓷材料粉末中，将作为水系粘合剂的甲基丙烯酸丁酯、作为分散剂的聚羧酸铵盐、作为溶剂的异丙醇和水分别添加后混合，将此浆料通过刮片法在载体膜上制成厚度30μm左右的片状。
另外，使用各种压电用陶瓷材料粉末同样制作了生瓷片。而且，制作了内部电极糊状物。将所得的内部电极糊状物以4μm的厚度印刷在生瓷片的表面，形成了内部电极。另外，将2片印刷了内部电极的生瓷片和2片未印刷了内部电极的生瓷片交替重叠，加压，得到了多层成形体。
对此多层成形体进行脱脂处理后，像图6所示那样，将多层成形体用支撑体夹持，配置于烧成炉中(d1)。而且，试样No.III-10是，在多孔支撑体的上面放置厚度为600μm的垫片，在其上面承载另一个多孔支撑体，将多层成形体放置在上下支撑体之间后配置在烧成炉中(d2)。
将其在表4中所示的温度及氧99％以上的气氛中保持2小时烧成，制作出由压电层和内部电极形成的多层体。在它们的表面一侧形成表面电极。表面电极是通过网板印刷涂布Au的糊状物，在每个基板上形成600个点。在600～800℃的大气中将其烧焙。
所得的压电基板的气孔率是将烧结体切割，并将其剖面加工成镜面状态后，用显微镜观察，求得特定的面积内的气孔的面积后算出的。另外，支撑体表面及压电基板表面的平坦度是，使用激光位移计对从压电基板的一端到另一端之间进行扫描，测定出高度的变化。此时，对表面电极的厚度进行修正后算出。
促动器的d31按照与实施例I相同的方式求得。
位移量的测定，考虑到作为喷墨打印机用印刷头的使用，像图8中所示那样，在具有槽33a和隔壁33b的支撑基板33上粘接上述已制成的促动器31，按照可以形成压电振动层34被内部电极35和表面电极36所夹持的构造的方式制成位移元件37。然后，利用激光多普勒位移计从制成基板33一侧开始贯穿槽33a对促动器照射激光束，测定与支撑基板33的槽33a接触的促动器的中心部及周边部的7个点后测出位移，算出平均值。结果显示在表4中。
另外，促动器的厚度用测微计测定，支撑体和促动器的表面粗糙度用触针式表面粗糙度计测定。支撑体使用的是表4中所示的材料。
表4
Figure C20031011805900321
*表示本发明的范围外的试样
A：氧化锆        F：铋层状化合物(srBi4Ti4O15)
B：尖晶石        G：钨青铜构造化合物(Sr2NaNb5O15)
C：氧化镁        H：Pb系钙钛矿构造化合物(PZT)
D：莫来石        I：Nb系钙钛矿构造化合物(NaNbO3)
E：氧化铝        J：Ta系钙钛矿构造化合物(LiTaO3)
试样No.III-1～3、5～8、11～19及21～32中，d31的偏差为15％以下，位移量在70nm以上。
另一方面，支撑体的平坦度为30μm这样大的试样No.III-4的d31的偏差测得为27％这样大。另外，整体厚度为1000μm(1mm)这样大的试样No.III-20的位移为20nm这样小，因而压电特性非常低。
另外，支撑体的气孔率为3％这样大的试样No.III-9的d31的偏差测得为30％这样大。使用衬垫而将成形体放置在支撑体间的空间中的试样No.III-10的平坦度测得为48μm这样大。
尽管已经利用具体实施形态对本发明进行了描述，但是许多其他的变化、更改和用途对本领域人员来说是十分明显的。因此，本发明并不是受此处的具体说明的限制，而是由权利要求所限制的。

Claims (7)

1. 一种压电陶瓷的制造方法，将由压电陶瓷粉末形成的成形体接触在具有表面部的气孔率为5％以下，平坦度为20μm以下的表面的支撑体的该表面上的同时进行烧成，其中所述支撑体为含有选自CaO、MgO、Y2O3、以及稀土类元素这四种中的任意一种的氧化锆。
2. 根据权利要求1所述的压电陶瓷的制造方法，其中所述支撑体具有表面粗糙度Ra为3μm以下的表面。
3. 根据权利要求1所述的压电陶瓷的制造方法，其中将所述成形体按照被一对所述支撑体所夹持的方式配置后进行烧成。
4. 根据权利要求1所述的压电陶瓷的制造方法，其中所述支撑体含有结晶，并且该结晶的平均粒径为5～30μm。
5. 根据权利要求1所述的压电陶瓷的制造方法，其中所述成形体由含有Pb的钙钛矿型化合物形成的原料粉末制成，并且将所述成形体插入密闭空间之中后进行烧成。
6. 根据权利要求5所述的压电陶瓷的制造方法，其中在体积为V3的成形体的上面，放置表面粗糙度Ra为1μm以下并且平坦度在20μm以下的体积V2的重量体，在将它们插入容积V1的密闭空间内时，满足下式①及②的关系，
1.0001×(V2+V3)≤V1≤4.0000×(V2+V3)...①
0.02×V3≤V2≤50×V3                ...②。
7. 根据权利要求1所述的压电陶瓷的制造方法，其特征是，在将由压电陶瓷粉末形成的多个成形体和具有表面部的气孔率为1％以下、平坦度为20μm以下的表面的多个支撑体交替地多个重叠的状态下烧成。
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