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WO2024157858A1 - 圧電アクチュエータ、液体吐出ヘッドおよび記録装置 - Google Patents

圧電アクチュエータ、液体吐出ヘッドおよび記録装置 Download PDF

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Publication number
WO2024157858A1
WO2024157858A1 PCT/JP2024/001156 JP2024001156W WO2024157858A1 WO 2024157858 A1 WO2024157858 A1 WO 2024157858A1 JP 2024001156 W JP2024001156 W JP 2024001156W WO 2024157858 A1 WO2024157858 A1 WO 2024157858A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
metal oxide
base material
piezoelectric
electrode
piezoelectric element
Prior art date
Application number
PCT/JP2024/001156
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
尚輝 吉岡
Original Assignee
京セラ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 京セラ株式会社 filed Critical 京セラ株式会社
Publication of WO2024157858A1 publication Critical patent/WO2024157858A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads

Definitions

  • the disclosed embodiments relate to a piezoelectric actuator, a liquid ejection head, and a recording device.
  • Inkjet printers and inkjet plotters that use the inkjet recording method are known as printing devices.
  • Such inkjet printing devices are equipped with a liquid ejection head for ejecting liquid.
  • the liquid ejection head ejects the liquid in the pressure chamber from the nozzle by driving a piezoelectric element located at the top of the pressure chamber to change the pressure in the pressure chamber.
  • the piezoelectric element has a piezoelectric ceramic body and electrodes that apply a voltage to the piezoelectric ceramic body.
  • the piezoelectric actuator of the present disclosure has a piezoelectric element that deforms when a voltage is applied.
  • the piezoelectric element has a piezoelectric ceramic body and an electrode that applies a voltage to the piezoelectric ceramic body.
  • the electrode has a base material containing a precious metal and a metal oxide, and the metal oxide is scattered inside the base material.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a printer according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the printer according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic exploded perspective view of the liquid ejection head according to the embodiment.
  • FIG. 4 is an enlarged plan view of the head main body according to the embodiment.
  • FIG. 5 is an enlarged view of the area enclosed by the dashed line shown in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI of FIG.
  • FIG. 7 is a diagram showing an SEM image of a cross-sectional state of the surface electrode of Example 1.
  • FIG. 8 is a diagram showing an SEM image of a cross-sectional state of the surface electrode of Example 3.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a printer according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the printer according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic exploded perspective view of the liquid ejection head according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing an SEM image of a cross-sectional state of the surface electrode of Example 5.
  • FIG. 10 is a diagram showing an SEM image of a cross-sectional state of the surface electrode of Reference Example 2.
  • FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the baking temperature of the surface electrode and the area ratio of metal oxide within the surface electrode and at the interface thereof.
  • FIG. 12 is a graph showing the relationship between the baking temperature of the surface electrode and the area ratio of the metal oxide inside the electrode to the metal oxide at the interface of the surface electrode.
  • FIG. 13 is a diagram showing an SEM image of the surface state of the front electrode of Example 1.
  • FIG. 14 is a diagram showing an SEM image of the surface state of the surface electrode of Example 3.
  • FIG. 15 is a diagram showing an SEM image of the surface state of the surface electrode of Example 5.
  • FIG. 16 is a diagram showing an SEM image of the surface state of the surface electrode of Reference Example 2.
  • FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the baking temperature of the front electrode and the area ratio of the metal oxide on the surface of the front electrode.
  • FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the baking temperature of the surface electrodes and the coercive electric field of the piezoelectric element.
  • FIG. 19 is a diagram showing the progress of driving deterioration of the piezoelectric element of Example 3 and the piezoelectric element of Reference Example 1.
  • Inkjet printers and inkjet plotters that use the inkjet recording method are known as printing devices.
  • Such inkjet printing devices are equipped with a liquid ejection head for ejecting liquid.
  • the liquid ejection head ejects the liquid in the pressure chamber from the nozzle by driving a piezoelectric element located at the top of the pressure chamber to change the pressure in the pressure chamber.
  • the piezoelectric element has a piezoelectric ceramic body and electrodes that apply a voltage to the piezoelectric ceramic body.
  • FIG. 1 is a schematic side view of the printer 1 according to an embodiment.
  • Figure 2 is a schematic plan view of the printer 1 according to an embodiment.
  • the printer 1 according to an embodiment is, for example, a color inkjet printer.
  • the printer 1 has a paper feed roller 2, a guide roller 3, an applicator 4, a head case 5, a plurality of transport rollers 6, a plurality of frames 7, a plurality of liquid ejection heads 8, a transport roller 9, a dryer 10, a transport roller 11, a sensor unit 12, and a recovery roller 13.
  • the printer 1 further includes a control unit 14 that controls each part of the printer 1.
  • the control unit 14 controls the operation of the feed roller 2, the guide roller 3, the coater 4, the head case 5, the multiple transport rollers 6, the multiple frames 7, the multiple liquid ejection heads 8, the transport roller 9, the dryer 10, the transport roller 11, the sensor unit 12, and the recovery roller 13.
  • the printer 1 records images and characters on the recording medium P by causing droplets to land on the recording medium P.
  • the recording medium P is, for example, paper. However, the recording medium P is not limited to this, and may be cloth or the like. Before use, the recording medium P is wound around the paper feed roller 2. The printer 1 transports the recording medium P wound around the paper feed roller 2 into the inside of the head case 5 via the guide roller 3 and the applicator 4.
  • the applicator 4 applies the coating agent evenly to the recording medium P. This allows the recording medium P to be surface-treated, improving the printing quality of the printer 1.
  • the head case 5 houses a number of transport rollers 6, a number of frames 7, and a number of liquid ejection heads 8. Inside the head case 5, a space is formed that is isolated from the outside, except for some parts that are connected to the outside, such as the part where the recording medium P enters and exits.
  • At least one of the control factors such as temperature, humidity, and air pressure of the internal space of the head case 5 is controlled by the control unit 14 as necessary.
  • the transport roller 6 transports the recording medium P inside the head case 5 to the vicinity of the liquid ejection head 8.
  • the frame 7 is a rectangular flat plate, and is positioned close to and above the recording medium P being transported by the transport rollers 6. As shown in FIG. 2, the frame 7 is positioned so that its longitudinal direction is perpendicular to the transport direction of the recording medium P. Inside the head case 5, multiple (e.g., four) frames 7 are positioned at predetermined intervals along the transport direction of the recording medium P.
  • the transport direction of the recording medium P will be referred to as the "sub-scanning direction,” and the direction perpendicular to this sub-scanning direction and parallel to the recording medium P will be referred to as the "main scanning direction.”
  • the liquid ejection head 8 is supplied with liquid, such as ink, from a liquid tank (not shown).
  • the liquid ejection head 8 ejects the liquid supplied from the liquid tank.
  • the control unit 14 controls the liquid ejection head 8 based on data such as images and characters, and ejects liquid toward the recording medium P.
  • the distance between the liquid ejection head 8 and the recording medium P is, for example, about 0.5 to 20 mm.
  • the liquid ejection head 8 is fixed to the frame 7.
  • the liquid ejection head 8 is positioned so that its longitudinal direction is perpendicular to the transport direction of the recording medium P.
  • the printer 1 according to the embodiment is a so-called line printer in which the liquid ejection head 8 is fixed inside the printer 1.
  • the printer 1 according to the embodiment is not limited to a line printer, and may be a so-called serial printer.
  • a serial printer is a printer that alternates between recording by moving the liquid ejection head 8 back and forth in a direction that intersects with the transport direction of the recording medium P, for example, in a direction that is approximately perpendicular to the direction of transport, and transporting the recording medium P.
  • FIG. 2 shows an example in which three liquid ejection heads 8 are positioned in the front and two in the rear in the transport direction of the recording medium P, and the liquid ejection heads 8 are positioned such that the centers of each liquid ejection head 8 do not overlap in the transport direction of the recording medium P.
  • the head group 8A is made up of multiple liquid ejection heads 8 positioned on one frame 7.
  • the four head groups 8A are positioned along the transport direction of the recording medium P. Ink of the same color is supplied to liquid ejection heads 8 belonging to the same head group 8A. This allows the printer 1 to print with four colors of ink using the four head groups 8A.
  • the colors of ink ejected from each head group 8A are, for example, magenta (M), yellow (Y), cyan (C) and black (K).
  • the control unit 14 can print a color image on the recording medium P by controlling each head group 8A to eject multiple colors of ink onto the recording medium P.
  • a coating agent may be ejected from the liquid ejection head 8 onto the recording medium P to perform surface treatment of the recording medium P.
  • the number of liquid ejection heads 8 included in one head group 8A and the number of head groups 8A mounted on the printer 1 can be changed as appropriate depending on the object to be printed and the printing conditions. For example, if the color printed on the recording medium P is a single color and the area printable by one liquid ejection head 8 is printed, the number of liquid ejection heads 8 mounted on the printer 1 may be one.
  • the recording medium P that has been printed inside the head case 5 is transported to the outside of the head case 5 by the transport rollers 9 and passes through the inside of the dryer 10.
  • the dryer 10 dries the recording medium P that has been printed.
  • the recording medium P that has been dried in the dryer 10 is transported by the transport rollers 11 and collected by the collection rollers 13.
  • the printer 1 by drying the recording medium P with the dryer 10, it is possible to reduce adhesion between the recording medium P that is wound up overlapping on the recovery roller 13 and rubbing of the wet liquid.
  • the sensor unit 12 is composed of a position sensor, a speed sensor, a temperature sensor, etc.
  • the control unit 14 can determine the state of each part of the printer 1 based on information from the sensor unit 12 and control each part of the printer 1.
  • a recording medium P is used as the printing target (i.e., the recording medium), but the printing target in the printer 1 is not limited to the recording medium P, and the printing target may also be a roll of cloth, etc.
  • the printer 1 may transport the recording medium P on a transport belt instead of directly transporting it.
  • the printer 1 can print on sheets of paper, cut pieces of cloth, wood, tiles, etc.
  • the printer 1 may also print wiring patterns for electronic devices by ejecting liquid containing conductive particles from the liquid ejection head 8.
  • the printer 1 may also produce chemicals by ejecting a predetermined amount of liquid chemicals or liquid containing chemicals from the liquid ejection head 8 toward a reaction vessel or the like.
  • Fig. 3 is a schematic exploded perspective view of the liquid ejection head 8 according to the embodiment.
  • the liquid ejection head 8 has a head body 20, a wiring section 30, a housing 40, and a pair of heat sinks 45.
  • the head body 20 has a flow path member 21, a piezoelectric actuator substrate 22 (see FIG. 4), and a reservoir 23.
  • the direction in which the head body 20 is provided in the liquid ejection head 8 may be referred to as “down” and the direction in which the housing 40 is provided relative to the head body 20 may be referred to as "up.”
  • the flow path member 21 of the head body 20 is generally flat and has one main surface, the first surface 21a (see FIG. 6), and a second surface 21b (see FIG. 6) located on the opposite side of the first surface 21a.
  • the first surface 21a has an opening (not shown), and liquid is supplied to the inside of the flow path member 21 through this opening from a reservoir 23 (described later).
  • the second surface 21b has a plurality of ejection holes 63 (see FIG. 6) that eject liquid onto the recording medium P.
  • the second surface 21b is the nozzle surface of the head body 20.
  • the flow path member 21 has an internal flow path that allows liquid to flow from the first surface 21a to the second surface 21b.
  • the ejection holes 63 are an example of a nozzle.
  • the piezoelectric actuator substrate 22 is located on the first surface 21a of the flow path member 21.
  • the piezoelectric actuator substrate 22 has a plurality of piezoelectric elements 70 (see FIG. 6).
  • the flexible substrate 31 of the wiring section 30 is electrically connected to the piezoelectric actuator substrate 22.
  • the configuration of the piezoelectric actuator substrate 22 will be described later with reference to FIGS. 4 to 6.
  • the reservoir 23 is located on the piezoelectric actuator substrate 22. Specifically, the reservoir 23 is located on the first surface 21a of the flow path member 21 so as to cover the piezoelectric actuator substrate 22.
  • the reservoir 23 supplies liquid to the pressurized chamber 62 of the flow path member 21, which will be described later.
  • the reservoir 23 has openings 23a at both ends in the longitudinal direction.
  • the reservoir 23 has an internal flow path, and liquid is supplied from the outside through the openings 23a.
  • the reservoir 23 has the function of supplying liquid to the pressurized chamber 62 of the flow path member 21, and the function of storing the supplied liquid.
  • the wiring section 30 has a flexible substrate 31, a head substrate 32, a driver IC 33, a pressing member 34, and an elastic member 35.
  • the flexible substrate 31 has a function of transmitting a predetermined signal sent from the outside to the head body 20.
  • the liquid ejection head 8 according to the embodiment has two flexible substrates 31.
  • One end of the flexible substrate 31 is electrically connected to the piezoelectric actuator substrate 22 of the head body 20.
  • the other end of the flexible substrate 31 is pulled upward so as to pass through the opening 23b of the reservoir 23, and is electrically connected to the head substrate 32.
  • the flexible substrate 31 is, for example, a film-like substrate (COF) made of polyimide, and a driver IC 33 and other components are mounted on the substrate.
  • COF film-like substrate
  • the head substrate 32 is located above the head body 20.
  • the head substrate 32 has the function of distributing signals to the driver IC 33.
  • the driver IC 33 is provided on one of the main surfaces of the flexible substrate 31.
  • the driver IC 33 drives the piezoelectric actuator substrate 22 of the head body 20 based on a signal sent from the control unit 14 (see FIG. 1). In this way, the driver IC 33 drives the liquid ejection head 8.
  • the pressing member 34 has a generally U-shape in cross section, and presses the driver IC 33 on the flexible substrate 31 from the inside toward the heat sink 45. This allows the heat generated when the driver IC 33 is driven to be efficiently dissipated to the outer heat sink 45 in this embodiment.
  • the elastic member 35 is positioned so as to contact the outer wall of the pressing portion (not shown) of the pressing member 34. By providing such an elastic member 35, it is possible to reduce the possibility that the pressing member 34 will damage the flexible substrate 31 when the pressing member 34 presses the driver IC 33.
  • the elastic member 35 is made of, for example, double-sided foam tape. In addition, by using, for example, a non-silicon heat conductive sheet as the elastic member 35, the heat dissipation properties of the driver IC 33 can be improved. Note that the elastic member 35 is not necessarily required.
  • the housing 40 is positioned on the head body 20 so as to cover the wiring section 30. This allows the housing 40 to seal the wiring section 30.
  • the housing 40 is made of, for example, resin or metal.
  • the housing 40 is box-shaped and extends long in the main scanning direction, and has a first opening 40a and a second opening 40b on a pair of side surfaces that face each other along the main scanning direction.
  • the housing 40 also has a third opening 40c on the bottom surface and a fourth opening 40d on the top surface.
  • One side of the heat sink 45 is positioned at the first opening 40a so as to cover the first opening 40a, and the other side of the heat sink 45 is positioned at the second opening 40b so as to cover the second opening 40b.
  • the heat sink 45 is arranged to extend in the main scanning direction and is made of a metal or alloy with high heat dissipation properties.
  • the heat sink 45 is arranged to be in contact with the driver IC 33 and dissipates heat generated by the driver IC 33.
  • the pair of heat sinks 45 are each fixed to the housing 40 by screws (not shown). Therefore, the housing 40 to which the heat sinks 45 are fixed has a box shape with the first opening 40a and the second opening 40b blocked and the third opening 40c and the fourth opening 40d open.
  • the third opening 40c is positioned to face the reservoir 23.
  • the flexible substrate 31 and the pressing member 34 are inserted into the third opening 40c.
  • the fourth opening 40d is provided for inserting a connector (not shown) provided on the head substrate 32. If the space between the connector and the fourth opening 40d is sealed with resin or the like, it becomes difficult for liquids, dust, etc. to enter the inside of the housing 40.
  • the housing 40 also has a heat insulating section 40e.
  • the heat insulating section 40e is located adjacent to the first opening 40a and the second opening 40b, and is provided so as to protrude outward from the side surface of the housing 40 along the main scanning direction.
  • the heat insulating section 40e is formed to extend in the main scanning direction. In other words, the heat insulating section 40e is located between the heat sink 45 and the head body 20. By providing the heat insulating section 40e on the housing 40 in this way, heat generated by the driver IC 33 is less likely to be transmitted to the head body 20 via the heat sink 45.
  • the configuration of the liquid ejection head 8 shown in FIG. 3 is merely an example, and the configuration of the liquid ejection head 8 is not limited to the configuration shown in FIG. 3.
  • Fig. 4 is an enlarged plan view of the head body 20 according to the embodiment.
  • Fig. 5 is an enlarged view of an area V surrounded by a dashed line shown in Fig. 4.
  • Fig. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI shown in Fig. 4.
  • the head body 20 has a flow path member 21 and a piezoelectric actuator substrate 22.
  • the flow path member 21 has a supply manifold 61, a plurality of pressure chambers 62, and a plurality of discharge holes 63.
  • the multiple pressurized chambers 62 are connected to the supply manifold 61.
  • the multiple discharge holes 63 are each connected to the multiple pressurized chambers 62.
  • the pressurized chamber 62 opens to the first surface 21a (see FIG. 6) of the flow path member 21.
  • the first surface 21a of the flow path member 21 also has an opening 61a that connects to the supply manifold 61. Liquid is supplied from the reservoir 23 (see FIG. 2) to the inside of the flow path member 21 through the opening 61a.
  • the head body 20 has four supply manifolds 61 inside the flow path member 21.
  • the supply manifolds 61 have an elongated shape extending along the longitudinal direction (i.e., the main scanning direction) of the flow path member 21, and openings 61a of the supply manifolds 61 are formed on the first surface 21a of the flow path member 21 at both ends.
  • a plurality of pressure chambers 62 are formed, spreading out two-dimensionally.
  • the pressure chambers 62 are hollow regions having, for example, a generally diamond-shaped planar shape with rounded corners. Note that the shape of the pressure chambers 62 is not limited to the example shown.
  • the pressure chambers 62 open to the first surface 21a of the flow path member 21, and are closed by bonding the piezoelectric actuator substrate 22 to the first surface 21a.
  • the pressurized chambers 62 form rows of pressurized chambers arranged in the longitudinal direction.
  • the pressurized chambers 62 in a row of pressurized chambers are positioned in a staggered pattern between two adjacent rows of pressurized chambers.
  • Four rows of pressurized chambers connected to one supply manifold 61 form one group of pressurized chambers.
  • the flow path member 21 has four such groups of pressurized chambers.
  • each pressure chamber group is slightly offset in the longitudinal direction.
  • the discharge hole 63 is located in a position that avoids the area of the flow path member 21 that faces the supply manifold 61. In other words, when the flow path member 21 is viewed through the first surface 21a side, the discharge hole 63 does not overlap with the supply manifold 61.
  • the discharge holes 63 are positioned so as to fit within the mounting area of the piezoelectric actuator substrate 22. As a group, such discharge holes 63 occupy an area of approximately the same size and shape as the piezoelectric actuator substrate 22.
  • the driver IC 33 displaces the piezoelectric element 70 (see FIG. 6) of the piezoelectric actuator substrate 22 based on a signal sent from the control unit 14 (see FIG. 1). This causes the pressure chamber 62 to be pressurized, and the liquid in the pressure chamber 62 is ejected from the ejection hole 63.
  • the flow path member 21 has a laminated structure in which multiple plates are stacked.
  • the flow path member 21 has, in order from the top surface of the flow path member 21, a cavity plate 21A, a base plate 21B, an aperture plate 21C, a supply plate 21D, manifold plates 21E, 21F, 21G, a cover plate 21H, and a nozzle plate 21I.
  • the plate has many holes formed.
  • the plate has a thickness of about 10 ⁇ m to 300 ⁇ m. This allows for high precision in the hole formation.
  • the plates are aligned and stacked so that the holes communicate with each other to form the specified flow paths.
  • the supply manifold 61 and the discharge hole 63 are connected by an individual flow path 64.
  • the supply manifold 61 is located on the second surface 21b side inside the flow path member 21, and the discharge hole 63 is located on the second surface 21b of the flow path member 21.
  • the individual flow path 64 has a pressurized chamber 62 and an individual supply flow path 65.
  • the pressurized chamber 62 is located on the first surface 21a of the flow path member 21, and the individual supply flow path 65 is a flow path that connects the supply manifold 61 and the pressurized chamber 62.
  • the individual supply flow passage 65 includes a restriction 66 that is narrower than the other portions. Since the restriction 66 is narrower than the other portions of the individual supply flow passage 65, the flow passage resistance is high. In this way, when the flow passage resistance of the restriction 66 is high, the pressure generated in the pressurized chamber 62 is less likely to escape to the supply manifold 61.
  • the piezoelectric actuator substrate 22 has piezoelectric ceramic layers 22A and 22B, an internal electrode 71, a surface electrode 72, a connection electrode 73, a dummy connection electrode 74, and a surface electrode 75 (see FIG. 4).
  • the piezoelectric ceramic layer 22A is an example of a piezoelectric ceramic body
  • the surface electrode 72 is an example of an electrode.
  • the piezoelectric ceramic layer 22B, the internal electrode 71, the piezoelectric ceramic layer 22A and the surface electrode 72 are layered in this order from the bottom up, i.e., from the flow path member 21 side.
  • the piezoelectric ceramic layers 22A and 22B each extend over the first surface 21a of the flow path member 21 so as to straddle the multiple pressure chambers 62.
  • the piezoelectric ceramic layers 22A and 22B each have a thickness of about 20 ⁇ m.
  • the piezoelectric ceramic layers 22A and 22B are made of, for example, a ferroelectric ceramic material such as lead zirconate titanate (PZT).
  • the internal electrode 71 is formed over almost the entire surface of the region between the piezoelectric ceramic layer 22A and the piezoelectric ceramic layer 22B. In other words, the internal electrode 71 overlaps with all of the pressure chambers 62 in the region facing the piezoelectric actuator substrate 22.
  • the thickness of the internal electrode 71 is approximately 2 ⁇ m.
  • the internal electrode 71 is made of a metal material such as an Ag-Pd system.
  • the surface electrode 72 includes a main electrode 72a and an extraction electrode 72b.
  • the main electrode 72a is located in an area on the piezoelectric ceramic layer 22A that faces the pressure chamber 62.
  • the main electrode 72a is slightly smaller than the pressure chamber 62 and has a shape that is approximately similar to that of the pressure chamber 62.
  • the extraction electrode 72b is drawn out from the main electrode 72a to the area facing the pressure chamber 62.
  • the surface electrode 72 is made of a precious metal material such as Au or Ag as a base material. Details of the surface electrode 72 will be described later.
  • connection electrode 73 is located on the extraction electrode 72b and is formed in a convex shape with a thickness of about 15 ⁇ m.
  • the connection electrode 73 is also electrically connected to an electrode provided on the flexible substrate 31 (see FIG. 3).
  • the connection electrode 73 is made of, for example, silver-palladium containing glass frit.
  • the dummy connection electrode 74 is located on the piezoelectric ceramic layer 22B so as not to overlap with various electrodes such as the surface electrode 72.
  • the dummy connection electrode 74 connects the piezoelectric actuator substrate 22 and the flexible substrate 31, increasing the connection strength.
  • the dummy connection electrodes 74 also equalize the distribution of contact positions between the piezoelectric actuator substrates 22 and the piezoelectric actuator substrates 22, stabilizing the electrical connection.
  • the dummy connection electrodes 74 are preferably made of the same material as the connection electrodes 73, and are preferably formed in the same process as the connection electrodes 73.
  • the surface electrode 75 shown in FIG. 4 is formed on the piezoelectric ceramic layer 22B in a position that avoids the surface electrode 72.
  • the surface electrode 75 is connected to the internal electrode 71 through a via hole formed in the piezoelectric ceramic layer 22A.
  • the surface electrode 75 is grounded and held at ground potential.
  • the surface electrode 75 is preferably made of the same material as the surface electrode 72, and is preferably formed in the same process as the surface electrode 72.
  • the multiple surface electrodes 72 are each electrically connected to the control unit 14 (see FIG. 1) via the flexible substrate 31 and wiring in order to individually control the potential.
  • the surface electrodes 72 and the internal electrodes 71 are set to different potentials and an electric field is applied in the polarization direction of the piezoelectric ceramic layer 22A, the portion of the piezoelectric ceramic layer 22A to which the electric field is applied acts as an active portion that distorts due to the piezoelectric effect.
  • the surface electrode 72, the piezoelectric ceramic layer 22A, and the portion of the internal electrode 71 that faces the pressure chamber 62 function as the piezoelectric element 70.
  • the pressure chamber 62 is pressed, and droplets are ejected from the ejection hole 63.
  • the surface electrode 72 is set in advance to a higher potential (hereafter referred to as high potential) than the internal electrode 71. Then, each time an ejection request is made, the surface electrode 72 is temporarily set to the same potential as the internal electrode 71 (hereafter referred to as low potential), and then is set to the high potential again at a predetermined timing.
  • high potential a higher potential
  • low potential the same potential as the internal electrode 71
  • the piezoelectric ceramic layers 22A and 22B return to their original shape, and the volume of the pressure chamber 62 increases compared to the initial state, i.e., the high potential state. At this time, negative pressure is applied to the pressure chamber 62, so the liquid in the supply manifold 61 is sucked into the pressure chamber 62.
  • the piezoelectric ceramic layers 22A and 22B deform so as to become convex toward the pressure chamber 62.
  • the volume of the pressure chamber 62 decreases, and the pressure inside the pressure chamber 62 becomes positive. This increases the pressure of the liquid inside the pressure chamber 62, and droplets are ejected from the ejection hole 63.
  • control unit 14 uses the driver IC 33 to supply a drive signal including a pulse based on a high potential to the surface electrode 72 in order to eject droplets from the ejection hole 63.
  • the pulse width may be set to AL (Acoustic Length), which is the length of time it takes for a pressure wave to propagate from the aperture 66 to the ejection hole 63.
  • gradation is expressed by the number of droplets continuously ejected from the ejection holes 63, i.e., the amount (volume) of droplets is adjusted by the number of liquid ejections. Therefore, liquid is ejected continuously the number of times corresponding to the specified gradation expression from the ejection holes 63 corresponding to the specified dot area.
  • the surface electrode 72 of the piezoelectric element 70 may have a base material BM (see FIG. 7) containing a precious metal and a metal oxide MO (see FIG. 7). And, in the embodiment, the metal oxide MO may be scattered inside the base material BM.
  • the fixation of domains caused by excessive strain is reduced. Therefore, according to the embodiment, the coercive electric field of the piezoelectric element 70 is increased, and thus the drive deterioration of the piezoelectric element 70 is reduced.
  • the area ratio of the metal oxide MO scattered inside the base material BM may be 15% to 30%, and is preferably 20% to 30%.
  • the area ratio of the metal oxide MO that is not in contact with the interface IF to the base material BM is 15% to 30%, and more preferably 20% to 30%.
  • the area ratio of the metal oxide MO within the above range, the fixation of domains caused by excessive strain in the inactive portion adjacent to the active portion of the piezoelectric ceramic layer 22A is further reduced. Therefore, according to the embodiment, the coercive electric field of the piezoelectric element 70 is further increased, and the driving deterioration of the piezoelectric element 70 is further reduced.
  • a metal oxide MO may be located at the interface IF (see FIG. 7) between the base material BM and the piezoelectric ceramic layer 22A. This improves the adhesion between the surface electrode 72 and the piezoelectric ceramic layer 22A, thereby improving the reliability of the liquid ejection head 8.
  • the area ratio of the metal oxide MO scattered inside the base material BM to the metal oxide MO located at the interface IF between the base material BM and the piezoelectric ceramic layer 22A may be 20% to 60%, and is preferably 40% to 60%.
  • the area ratio of the metal oxide MO in contact with the interface IF to the base material BM is 20% to 60%, and more preferably 40% to 60%.
  • the area ratio of the metal oxide MO within the above range, the fixation of domains caused by excessive strain in the inactive portion adjacent to the active portion of the piezoelectric ceramic layer 22A is further reduced. Therefore, according to the embodiment, the coercive electric field of the piezoelectric element 70 is further increased, and the driving deterioration of the piezoelectric element 70 is further reduced.
  • the metal oxide MO may be exposed on the surface of the base material BM in the surface electrode 72 of the piezoelectric element 70.
  • the fixation of domains caused by excessive strain is reduced. Therefore, according to the embodiment, the coercive electric field of the piezoelectric element 70 is increased, and thus the drive deterioration of the piezoelectric element 70 is reduced.
  • the area ratio of the metal oxide MO exposed on the surface of the base material BM may be 0.5% to 6%, and is preferably 2% to 6%.
  • the area ratio of the metal oxide MO exposed from the base material BM to the base material BM is 0.5% to 6%, and more preferably 2% to 6%.
  • the area ratio of the metal oxide MO within the above range, the fixation of domains caused by excessive strain in the inactive portion adjacent to the active portion of the piezoelectric ceramic layer 22A is further reduced. Therefore, according to the embodiment, the coercive electric field of the piezoelectric element 70 is further increased, and the driving deterioration of the piezoelectric element 70 is further reduced.
  • the metal oxide MO may also include an oxide of a metal contained in the piezoelectric ceramic layer 22A.
  • the metal oxide MO may include at least one of the oxides of lead (Pb), zirconium (Zr), and titanium (Ti) contained in PZT.
  • the metal oxide MO may contain Pb oxide. This can reduce excessive hardening of the surface electrode 72, which is made of a precious metal base material BM, due to the addition of the metal oxide MO. Therefore, according to the embodiment, it is possible to reduce the inhibition of the unimorph deformation of the piezoelectric element 70 due to excessive hardening of the surface electrode 72.
  • the metal oxide MO contains Pb oxide, which improves the adhesion between the surface electrode 72 and the piezoelectric ceramic layer 22A, thereby improving the reliability of the liquid ejection head 8.
  • the base material BM may be composed mainly of a precious metal, such as Au or Ag. This can reduce the surface electrode 72 from becoming excessively hard, thereby reducing the inhibition of the unimorph deformation of the piezoelectric element 70 by the surface electrode 72.
  • the piezoelectric element 70 may have a base material BM containing a precious metal and a metal oxide MO, and the electrode in which the metal oxide MO is scattered inside the base material BM may be the surface electrode 72. This increases the coercive electric field of the piezoelectric element 70, thereby reducing the driving deterioration of the piezoelectric element 70.
  • the electrode having the base material BM containing a precious metal and the metal oxide MO, in which the metal oxide MO is scattered inside the base material BM is not limited to the surface electrode 72, but may be the internal electrode 71. This also increases the coercive electric field of the piezoelectric element 70, thereby reducing the driving deterioration of the piezoelectric element 70.
  • Example 1 First, a laminate was prepared by laminating a flow path member 21 (see FIG. 6) and a piezoelectric actuator substrate 22 (see FIG. 6). Next, a paste containing Au and Pb oxide was applied by screen printing to the surface of the piezoelectric ceramic layer 22A of the piezoelectric actuator substrate 22. The paste was applied in a position and shape corresponding to the surface electrode 72 (see FIG. 6).
  • a baking process was performed on the laminate coated with the paste containing Au and Pb oxides.
  • This baking process was performed in air at a maximum temperature (hereinafter also referred to as the baking temperature) of 660°C.
  • the baking temperature a maximum temperature (hereinafter also referred to as the baking temperature) of 660°C.
  • the paste containing Au and Pb oxides was baked, and a surface electrode 72 was formed on the surface of the piezoelectric ceramic layer 22A.
  • the head body 20 (see FIG. 6) was formed by providing the connection electrodes 73 (see FIG. 6) on the surface electrodes 72, and the components shown in FIG. 3 were attached to the formed head body 20 to obtain the liquid ejection head 8 (see FIG. 3) of Example 1.
  • Examples 2 to 5 The liquid ejection heads 8 of Examples 2 to 5 were obtained using a method similar to that of Example 1. In Examples 2 to 5, the baking process of the paste containing Au and Pb oxides was performed in the atmosphere at baking temperatures of 675° C., 690° C., 705° C., and 720° C., respectively.
  • Figures 7 to 10 show SEM images of the cross-sectional state of the surface electrode 72 in Examples 1, 3, 5, and Reference Example 2.
  • metal oxides MO composed of Pb oxides were scattered inside the base material BM composed of Au. Note that, although not shown, in the surface electrodes 72 of Examples 2 and 4, metal oxides MO composed of Pb oxides were also scattered inside the base material BM composed of Au.
  • the metal oxide MO made of Pb oxide was not scattered inside the base material BM made of Au, but was located locally. Note that, although not shown, in the surface electrode 72 of Reference Example 1, the metal oxide MO made of Pb oxide was similarly not scattered inside the base material BM made of Au, but was located locally.
  • metal oxide MO was also located at the interface IF between the base material BM and the piezoelectric ceramic layer 22A. Note that the black dot-like areas in Figures 7 to 10 are voids, not metal oxide MO.
  • Figure 11 shows the relationship between the baking temperature of the surface electrode 72 and the area ratio of the metal oxide MO within the surface electrode 72 and at the interface IF.
  • the metal oxide MO is scattered inside the base material BM, and as shown in Figure 11, the area ratio of the metal oxide MO within the electrode is higher than in each reference example (baking temperature 750°C or more).
  • the area ratio of the metal oxide MO in the electrode was within the range of 15% to 30%.
  • the area ratio of the metal oxide MO in the electrode was within the range of 20% to 30%.
  • the area ratio of the metal oxide MO at the interface IF did not change significantly in Examples 1 to 5 and Reference Examples 1 and 2.
  • Figure 12 is a diagram showing the relationship between the baking temperature of the surface electrode 72 and the area ratio of the metal oxide MO inside the electrode to the metal oxide MO at the interface IF of the surface electrode 72.
  • the metal oxide MO is scattered inside the base material BM, and as shown in Figure 12, the ratio of the metal oxide MO inside the electrode to the interface IF was higher than in Reference Examples 1 and 2 (baking temperature 750°C or more).
  • the area ratio of the metal oxide MO in the electrode to the interface IF was within the range of 20% to 60%.
  • the area ratio of the metal oxide MO in the electrode to the interface IF was within the range of 40% to 60%.
  • Figures 13 to 16 are diagrams showing SEM images of the surface state of the surface electrode 72 in Examples 1, 3, 5, and Reference Example 2.
  • the metal oxide MO composed of Pb oxide was not exposed on the surface of the base material BM composed of Au. Note that, although not shown, in the surface electrode 72 of Reference Example 1 as well, the metal oxide MO composed of Pb oxide was not exposed on the surface of the base material BM composed of Au.
  • Figure 17 shows the relationship between the baking temperature of the surface electrode 72 and the area ratio of metal oxide MO on the surface of the surface electrode 72.
  • the area ratio of the metal oxide MO on the surface was within the range of 0.5% to 6%.
  • the area ratio of the metal oxide MO on the surface was within the range of 2% to 6%.
  • the metal oxide MO was not exposed on the surface of the base material BM, so the area ratio of the metal oxide MO on the surface was zero.
  • Figure 18 shows the relationship between the baking temperature of the surface electrode 72 and the coercive electric field of the piezoelectric element 70. As shown in Figure 18, in each example (baking temperature 720°C or less), the value of the coercive electric field in the piezoelectric element 70 was higher than in each reference example (baking temperature 750°C or more).
  • the value of the coercive electric field in the piezoelectric element 70 is increased by setting the area ratio of the metal oxide MO in the electrode in the range of 15% to 30%.
  • the value of the coercive electric field in the piezoelectric element 70 is further increased by setting the area ratio of the metal oxide MO in the electrode in the range of 20% to 30%.
  • the value of the coercive electric field in the piezoelectric element 70 is increased by setting the area ratio of the metal oxide MO in the electrode to the metal oxide MO at the interface IF in the range of 20% to 60%.
  • the value of the coercive electric field in the piezoelectric element 70 is further increased by setting the area ratio of the metal oxide MO in the electrode to the metal oxide MO at the interface IF in the range of 40% to 60%.
  • the progress of drive deterioration was evaluated for the piezoelectric element 70 of Example 3 and Reference Example 1. Specifically, for the liquid ejection heads 8 of Example 3 and Reference Example 1, the initial ejection volume was measured, and then a pulse waveform of a predetermined frequency was applied to the piezoelectric element 70 to cause drive deterioration, and the ejection volume was measured again after a predetermined number of cycles of driving.
  • FIG. 19 is a diagram showing the progression of drive deterioration of the piezoelectric element 70 of Example 3 and the piezoelectric element 70 of Reference Example 1.
  • the present technology can also be configured as follows.
  • the piezoelectric element is A piezoelectric ceramic body; an electrode for applying a voltage to the piezoelectric ceramic body; having The electrode has a base material containing a precious metal and a metal oxide, and the metal oxide is scattered inside the base material.
  • the piezoelectric element is A piezoelectric ceramic body; an electrode for applying a voltage to the piezoelectric ceramic body; having The electrode has a base material containing a precious metal and a metal oxide, and the metal oxide is exposed on a surface of the base material.
  • the piezoelectric actuator according to (7), wherein an area ratio of the metal oxide exposed on the surface of the base material is 2% to 6%.
  • the electrodes are surface electrodes located on the surface of the piezoelectric ceramic body.
  • the piezoelectric element is A piezoelectric ceramic body; an electrode for applying a voltage to the piezoelectric ceramic body; having The liquid ejection head, wherein the electrode has a base material containing a precious metal and a metal oxide, the metal oxide being scattered inside the base material.
  • a recording apparatus having the liquid ejection head according to (13) above.
  • Printer an example of a recording device
  • Liquid ejection head 22A Piezoelectric ceramic layer (an example of a piezoelectric ceramic body) 62 Pressurizing chamber 63
  • Discharge hole an example of a nozzle
  • Piezoelectric element 72
  • Surface electrode an example of an electrode
  • BM Base material MO Metal oxide

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

圧電アクチュエータは、電圧の印加によって変形する圧電素子を有する。また、圧電素子は、圧電セラミック体と、圧電セラミック体に電圧を印加する電極と、を有する。また、電極は、貴金属を含む母材と金属酸化物とを有し、母材の内部に金属酸化物が点在している。

Description

圧電アクチュエータ、液体吐出ヘッドおよび記録装置
　開示の実施形態は、圧電アクチュエータ、液体吐出ヘッドおよび記録装置に関する。
　印刷装置として、インクジェット記録方式を利用したインクジェットプリンタやインクジェットプロッタが知られている。このようなインクジェット方式の印刷装置には、液体を吐出させるための液体吐出ヘッドが搭載されている。
　液体吐出ヘッドは、加圧室の上部に位置する圧電素子を駆動させて加圧室内の圧力を変化させることにより、加圧室内の液体をノズルから吐出する。圧電素子は、圧電セラミック体と、かかる圧電セラミック体に電圧を印加する電極とを有する。
　そして、圧電素子は、圧電セラミック体に電圧が印加された際に、かかる圧電セラミック体の内部において、ｃ軸が電界方向を向くようにドメインが移動することで圧電セラミック体が変位し、駆動力を生じさせる。
特開２０００－０９４６８１号公報
　本開示の圧電アクチュエータは、電圧の印加によって変形する圧電素子を有する。また、前記圧電素子は、圧電セラミック体と、前記圧電セラミック体に電圧を印加する電極と、を有する。また、前記電極は、貴金属を含む母材と金属酸化物とを有し、前記母材の内部に前記金属酸化物が点在している。
図１は、実施形態に係るプリンタの模式的な側面図である。 図２は、実施形態に係るプリンタの模式的な平面図である。 図３は、実施形態に係る液体吐出ヘッドの模式的な分解斜視図である。 図４は、実施形態に係るヘッド本体の拡大平面図である。 図５は、図４に示す一点鎖線に囲まれた領域の拡大図である。 図６は、図４に示すＶＩ－ＶＩ線矢視における断面図である。 図７は、実施例１の表面電極の断面状態のＳＥＭ画像を示す図である。 図８は、実施例３の表面電極の断面状態のＳＥＭ画像を示す図である。 図９は、実施例５の表面電極の断面状態のＳＥＭ画像を示す図である。 図１０は、参考例２の表面電極の断面状態のＳＥＭ画像を示す図である。 図１１は、表面電極の焼付温度と表面電極の電極内および界面における金属酸化物の面積比率との関係を示す図である。 図１２は、表面電極の焼付温度と表面電極の界面の金属酸化物に対する電極内の金属酸化物の面積比率との関係を示す図である。 図１３は、実施例１の表面電極の表面状態のＳＥＭ画像を示す図である。 図１４は、実施例３の表面電極の表面状態のＳＥＭ画像を示す図である。 図１５は、実施例５の表面電極の表面状態のＳＥＭ画像を示す図である。 図１６は、参考例２の表面電極の表面状態のＳＥＭ画像を示す図である。 図１７は、表面電極の焼付温度と表面電極の表面における金属酸化物の面積比率との関係を示す図である。 図１８は、表面電極の焼付温度と圧電素子の抗電界との関係を示す図である。 図１９は、実施例３の圧電素子と参考例１の圧電素子との駆動劣化の推移について示す図である。
　以下、本願の開示する圧電アクチュエータ、液体吐出ヘッドおよび記録装置の実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態により本開示が限定されるものではない。
　印刷装置として、インクジェット記録方式を利用したインクジェットプリンタやインクジェットプロッタが知られている。このようなインクジェット方式の印刷装置には、液体を吐出させるための液体吐出ヘッドが搭載されている。
　液体吐出ヘッドは、加圧室の上部に位置する圧電素子を駆動させて加圧室内の圧力を変化させることにより、加圧室内の液体をノズルから吐出する。圧電素子は、圧電セラミック体と、かかる圧電セラミック体に電圧を印加する電極とを有する。
　そして、圧電素子は、圧電セラミック体に電圧が印加された際に、かかる圧電セラミック体の内部において、ｃ軸が電界方向を向くようにドメインが移動することで圧電セラミック体が変位し、駆動力を生じさせる。
　しかしながら、上記の従来技術では、圧電素子の駆動を続けた場合に、圧電セラミック体の内部でドメインが徐々に固定される現象が生じる場合がある。これにより、圧電素子の変位量が徐々に減少するため、圧電素子で所望の駆動量が得られなくなる恐れがあった。
　そこで、上記の問題点を解決し、圧電素子の駆動劣化を低減することができる技術の実現が期待されている。
＜プリンタの構成＞
　まず、図１および図２を参照して、実施形態に係る記録装置の一例であるプリンタ１の概要について説明する。図１は、実施形態に係るプリンタ１の模式的な側面図である。図２は、実施形態に係るプリンタ１の模式的な平面図である。実施形態に係るプリンタ１は、たとえば、カラーインクジェットプリンタである。
　図１に示すように、プリンタ１は、給紙ローラ２と、ガイドローラ３と、塗布機４と、ヘッドケース５と、複数の搬送ローラ６と、複数のフレーム７と、複数の液体吐出ヘッド８と、搬送ローラ９と、乾燥機１０と、搬送ローラ１１と、センサ部１２と、回収ローラ１３とを有する。
　さらに、プリンタ１は、プリンタ１の各部を制御する制御部１４を有する。制御部１４は、給紙ローラ２、ガイドローラ３、塗布機４、ヘッドケース５、複数の搬送ローラ６、複数のフレーム７、複数の液体吐出ヘッド８、搬送ローラ９、乾燥機１０、搬送ローラ１１、センサ部１２および回収ローラ１３の動作を制御する。
　プリンタ１は、記録媒体Ｐに液滴を着弾させることにより、記録媒体Ｐに画像や文字の記録を行う。記録媒体Ｐは、たとえば紙である。これに限らず、記録媒体Ｐは、布などであってもよい。記録媒体Ｐは、使用前において給紙ローラ２に巻かれた状態になっている。プリンタ１は、給紙ローラ２に巻かれた記録媒体Ｐをガイドローラ３および塗布機４を介してヘッドケース５の内部に搬送する。
　塗布機４は、コーティング剤を記録媒体Ｐに一様に塗布する。これにより、記録媒体Ｐに表面処理を施すことができることから、プリンタ１の印刷品質を向上させることができる。
　ヘッドケース５は、複数の搬送ローラ６と、複数のフレーム７と、複数の液体吐出ヘッド８とを収容する。ヘッドケース５の内部には、記録媒体Ｐが出入りする部分などの一部において外部と繋がっている他は、外部と隔離された空間が形成されている。
　ヘッドケース５の内部空間は、必要に応じて、温度、湿度、および気圧などの制御因子のうち、少なくとも１つが制御部１４によって制御される。搬送ローラ６は、ヘッドケース５の内部で記録媒体Ｐを液体吐出ヘッド８の近傍に搬送する。
　フレーム７は、矩形状の平板であり、搬送ローラ６で搬送される記録媒体Ｐの上方に近接して位置している。また、図２に示すように、フレーム７は、長手方向が記録媒体Ｐの搬送方向に直交するように位置している。そして、ヘッドケース５の内部には、複数（たとえば、４つ）のフレーム７が、記録媒体Ｐの搬送方向に沿って所定の間隔で位置している。
　なお、以降の説明において、記録媒体Ｐの搬送方向を「副走査方向」と呼称し、この副走査方向に直交し、かつ、記録媒体Ｐに平行な方向を「主走査方向」と呼称する場合がある。
　液体吐出ヘッド８には、図示しない液体タンクから液体、たとえば、インクが供給される。液体吐出ヘッド８は、液体タンクから供給される液体を吐出する。
　制御部１４は、画像や文字などのデータに基づいて液体吐出ヘッド８を制御し、記録媒体Ｐに向けて液体を吐出させる。液体吐出ヘッド８と記録媒体Ｐとの間の距離は、たとえば、０．５～２０ｍｍ程度である。
　液体吐出ヘッド８は、フレーム７に固定されている。液体吐出ヘッド８は、長手方向が記録媒体Ｐの搬送方向に直交するように位置している。
　すなわち、実施形態に係るプリンタ１は、プリンタ１の内部に液体吐出ヘッド８が固定されている、いわゆるラインプリンタである。なお、実施形態に係るプリンタ１は、ラインプリンタに限られず、いわゆるシリアルプリンタであってもよい。
　シリアルプリンタとは、液体吐出ヘッド８を、記録媒体Ｐの搬送方向に交差する方向、たとえば、略直交する方向に往復させるなどして移動させながら記録する動作と、記録媒体Ｐの搬送とを交互に行う方式のプリンタである。
　図２に示すように、１つのフレーム７に複数（たとえば、５つ）の液体吐出ヘッド８が固定されている。図２では、記録媒体Ｐの搬送方向の前方に３つ、後方に２つの液体吐出ヘッド８が位置している例を示しており、記録媒体Ｐの搬送方向において、それぞれの液体吐出ヘッド８の中心が重ならないように液体吐出ヘッド８が位置している。
　そして、１つのフレーム７に位置する複数の液体吐出ヘッド８によって、ヘッド群８Ａが構成されている。４つのヘッド群８Ａは、記録媒体Ｐの搬送方向に沿って位置している。同じヘッド群８Ａに属する液体吐出ヘッド８には、同じ色のインクが供給される。これにより、プリンタ１は、４つのヘッド群８Ａを用いて４色のインクによる印刷を行うことができる。
　各ヘッド群８Ａから吐出されるインクの色は、たとえば、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）である。制御部１４は、各ヘッド群８Ａを制御して複数色のインクを記録媒体Ｐに吐出することにより、記録媒体Ｐにカラー画像を印刷することができる。
　なお、記録媒体Ｐの表面処理をするために、液体吐出ヘッド８からコーティング剤を記録媒体Ｐに吐出してもよい。
　また、１つのヘッド群８Ａに含まれる液体吐出ヘッド８の個数や、プリンタ１に搭載されているヘッド群８Ａの個数は、印刷する対象や印刷条件に応じて適宜変更可能である。たとえば、記録媒体Ｐに印刷する色が単色で、かつ、１つの液体吐出ヘッド８で印刷可能な範囲を印刷するのであれば、プリンタ１に搭載されている液体吐出ヘッド８の個数は１つでもよい。
　ヘッドケース５の内部で印刷処理された記録媒体Ｐは、搬送ローラ９によってヘッドケース５の外部に搬送され、乾燥機１０の内部を通る。乾燥機１０は、印刷処理された記録媒体Ｐを乾燥する。乾燥機１０で乾燥された記録媒体Ｐは、搬送ローラ１１で搬送されて、回収ローラ１３で回収される。
　プリンタ１では、乾燥機１０で記録媒体Ｐを乾燥することにより、回収ローラ１３において、重なって巻き取られる記録媒体Ｐ同士が接着したり、未乾燥の液体が擦れたりすることを低減することができる。
　センサ部１２は、位置センサや速度センサ、温度センサなどにより構成されている。制御部１４は、センサ部１２からの情報に基づいて、プリンタ１の各部における状態を判断し、プリンタ１の各部を制御することができる。
　ここまで説明したプリンタ１では、印刷対象（すなわち、記録媒体）として記録媒体Ｐを用いた場合について示したが、プリンタ１における印刷対象は記録媒体Ｐに限られず、ロール状の布などを印刷対象としてもよい。
　また、プリンタ１は、記録媒体Ｐを直接搬送する代わりに、搬送ベルト上に載せて搬送するものであってもよい。搬送ベルトを用いることで、プリンタ１は、枚葉紙や裁断された布、木材、タイルなどを印刷対象とすることができる。
　また、プリンタ１は、液体吐出ヘッド８から導電性の粒子を含む液体を吐出するようにして、電子機器の配線パターンなどを印刷してもよい。また、プリンタ１は、液体吐出ヘッド８から反応容器などに向けて所定量の液体の化学薬剤や化学薬剤を含んだ液体を吐出させて、化学薬品を作製してもよい。
＜液体吐出ヘッドの構成＞
　次に、実施形態に係る液体吐出ヘッド８の構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、実施形態に係る液体吐出ヘッド８の模式的な分解斜視図である。
　液体吐出ヘッド８は、ヘッド本体２０と、配線部３０と、筐体４０と、１対の放熱板４５とを有する。ヘッド本体２０は、流路部材２１と、圧電アクチュエータ基板２２（図４参照）と、リザーバ２３とを有する。
　以降の説明において、便宜的に、液体吐出ヘッド８においてヘッド本体２０が設けられる方向を「下」と表記し、ヘッド本体２０に対して筐体４０が設けられる方向を「上」と表記する場合がある。
　ヘッド本体２０の流路部材２１は、略平板形状であり、１つの主面である第１面２１ａ（図６参照）と、かかる第１面２１ａの反対側に位置する第２面２１ｂ（図６参照）とを有する。第１面２１ａは、不図示の開口を有し、後述するリザーバ２３からかかる開口を介して流路部材２１の内部に液体が供給される。
　第２面２１ｂには、記録媒体Ｐに液体を吐出する複数の吐出孔６３（図６参照）が位置している。すなわち、第２面２１ｂは、ヘッド本体２０のノズル面である。流路部材２１は、第１面２１ａから第２面２１ｂに液体を流す流路を内部に有する。吐出孔６３は、ノズルの一例である。
　圧電アクチュエータ基板２２は、流路部材２１の第１面２１ａ上に位置している。圧電アクチュエータ基板２２は、複数の圧電素子７０（図６参照）を有する。圧電アクチュエータ基板２２には、配線部３０のフレキシブル基板３１が電気的に接続される。圧電アクチュエータ基板２２の構成については、図４～図６を用いて後述する。
　圧電アクチュエータ基板２２上にはリザーバ２３が位置している。具体的には、リザーバ２３は、圧電アクチュエータ基板２２を覆うように流路部材２１の第１面２１ａに位置している。
　リザーバ２３は、流路部材２１の後述する加圧室６２に液体を供給する。具体的には、リザーバ２３には、長手方向の両端部に開口２３ａが設けられている。リザーバ２３は、内部に流路を有しており、外部から開口２３ａを介して液体が供給される。リザーバ２３は、流路部材２１の加圧室６２に液体を供給する機能、および供給される液体を貯留する機能を有する。
　配線部３０は、フレキシブル基板３１と、ヘッド基板３２と、ドライバＩＣ３３と、押圧部材３４と、弾性部材３５とを有する。フレキシブル基板３１は、外部から送られた所定の信号をヘッド本体２０へ伝達する機能を有する。図３に示すように、実施形態に係る液体吐出ヘッド８は、フレキシブル基板３１を２つ有する。
　フレキシブル基板３１の一端部は、ヘッド本体２０の圧電アクチュエータ基板２２と電気的に接続されている。フレキシブル基板３１の他端部は、リザーバ２３の開口２３ｂを挿通するように上方に引き出されており、ヘッド基板３２と電気的に接続されている。
　これにより、ヘッド本体２０の圧電アクチュエータ基板２２と外部とを電気的に接続することができる。フレキシブル基板３１は、たとえば、ポリイミドからなるフィルム状の基板（ＣＯＦ）であり、ドライバＩＣ３３などが基板上に実装されている。
　ヘッド基板３２は、ヘッド本体２０の上方に位置している。ヘッド基板３２は、ドライバＩＣ３３へ信号を分配する機能を有する。ドライバＩＣ３３は、フレキシブル基板３１における一方の主面に設けられている。ドライバＩＣ３３は、制御部１４（図１参照）から送られた信号に基づいて、ヘッド本体２０の圧電アクチュエータ基板２２を駆動させている。これにより、ドライバＩＣ３３は、液体吐出ヘッド８を駆動させる。
　押圧部材３４は、断面視で略Ｕ字形状を有し、フレキシブル基板３１上のドライバＩＣ３３を放熱板４５へ向けて内側から押圧している。これにより、実施形態では、ドライバＩＣ３３が駆動する際に発生する熱を、外側の放熱板４５へ効率よく放熱することができる。
　弾性部材３５は、押圧部材３４における図示しない押圧部の外壁に接するように位置している。このような弾性部材３５が設けられることにより、押圧部材３４がドライバＩＣ３３を押圧する際に、押圧部材３４がフレキシブル基板３１を破損させる可能性を低減することができる。
　弾性部材３５は、たとえば、発泡体両面テープなどで構成されている。また、弾性部材３５として、たとえば、非シリコン系の熱伝導シートを用いることにより、ドライバＩＣ３３の放熱性を向上させることができる。なお、弾性部材３５は必ずしも設ける必要はない。
　筐体４０は、配線部３０を覆うように、ヘッド本体２０上に位置している。これにより、筐体４０は配線部３０を封止することができる。筐体４０は、たとえば、樹脂や金属などで構成されている。
　筐体４０は、主走査方向に長く延びる箱形状であり、主走査方向に沿って対向する１対の側面に第１開口４０ａおよび第２開口４０ｂを有する。また、筐体４０は、下面に第３開口４０ｃを有しており、上面に第４開口４０ｄを有する。
　第１開口４０ａには、放熱板４５の一方が第１開口４０ａを塞ぐように位置しており、第２開口４０ｂには、放熱板４５の他方が第２開口４０ｂを塞ぐように位置している。
　放熱板４５は、主走査方向に延びるように設けられており、放熱性の高い金属や合金などで構成されている。放熱板４５は、ドライバＩＣ３３に接するように設けられており、ドライバＩＣ３３で生じた熱を放熱する。
　１対の放熱板４５は、図示しないネジによってそれぞれ筐体４０に固定されている。そのため、放熱板４５が固定された筐体４０は、第１開口４０ａおよび第２開口４０ｂが塞がれ、第３開口４０ｃおよび第４開口４０ｄが開口した箱形状をなしている。
　第３開口４０ｃは、リザーバ２３と対向するように位置している。第３開口４０ｃには、フレキシブル基板３１および押圧部材３４が挿通されている。
　第４開口４０ｄは、ヘッド基板３２に設けられたコネクタ（不図示）を挿通するために設けられている。かかるコネクタと第４開口４０ｄとの間を、樹脂などで封止すると、筐体４０の内部に液体やゴミなどが侵入しにくくなる。
　また、筐体４０は、断熱部４０ｅを有する。かかる断熱部４０ｅは、第１開口４０ａおよび第２開口４０ｂに隣り合うように位置しており、主走査方向に沿った筐体４０の側面から外側へ向けて突出するように設けられている。
　断熱部４０ｅは、主走査方向に延びるように形成されている。すなわち、断熱部４０ｅは、放熱板４５とヘッド本体２０との間に位置している。このように、筐体４０に断熱部４０ｅを設けることにより、ドライバＩＣ３３で発生した熱が放熱板４５を介してヘッド本体２０に伝わりにくくなる。
　なお、図３に示した液体吐出ヘッド８の構成は、あくまで一例であり、液体吐出ヘッド８の構成は、図３に示す構成に限定されない。
＜ヘッド本体の構成＞
　次に、実施形態に係るヘッド本体２０の構成について、図４～図６を参照しながら説明する。図４は、実施形態に係るヘッド本体２０の拡大平面図である。図５は、図４に示す一点鎖線に囲まれた領域Ｖの拡大図である。図６は、図４に示すＶＩ－ＶＩ線矢視における断面図である。
　図４に示すように、ヘッド本体２０は、流路部材２１と圧電アクチュエータ基板２２とを有する。流路部材２１は、供給マニホールド６１と、複数の加圧室６２と、複数の吐出孔６３とを有する。
　複数の加圧室６２は、供給マニホールド６１に繋がっている。複数の吐出孔６３は、複数の加圧室６２にそれぞれ繋がっている。
　加圧室６２は、流路部材２１の第１面２１ａ（図６参照）に開口している。また、流路部材２１の第１面２１ａは、供給マニホールド６１と繋がる開口６１ａを有する。液体は、リザーバ２３（図２参照）から開口６１ａを介して流路部材２１の内部に供給される。
　図４に示す例において、ヘッド本体２０は、流路部材２１の内部に４つの供給マニホールド６１を有している。供給マニホールド６１は、流路部材２１の長手方向（すなわち、主走査方向）に沿って延びる細長い形状を有しており、その両端において、流路部材２１の第１面２１ａに供給マニホールド６１の開口６１ａが形成されている。
　流路部材２１には、複数の加圧室６２が２次元的に広がって形成されている。図５に示すように、加圧室６２は、たとえば角部にアールが施された略菱形の平面形状を有する中空の領域である。なお、加圧室６２の形状は図示の例に限定されない。加圧室６２は、流路部材２１の第１面２１ａに開口しており、第１面２１ａに圧電アクチュエータ基板２２が接合されることによって閉塞されている。
　加圧室６２は、長手方向に配列された加圧室行を構成している。加圧室行の加圧室６２は、近隣する２行の加圧室行の間において千鳥状に位置している。そして、１つの供給マニホールド６１に繋がっている４行の加圧室行によって、１つの加圧室群が構成されている。図４の例では、流路部材２１がかかる加圧室群を４つ有している。
　また、各加圧室群内における加圧室６２の相対的な配置は同じになっており、各加圧室群は長手方向にわずかにずれて位置している。
　吐出孔６３は、流路部材２１のうち供給マニホールド６１と対向する領域を避けた位置に位置している。すなわち、流路部材２１を第１面２１ａ側から透過視した場合に、吐出孔６３は、供給マニホールド６１と重なっていない。
　さらに、平面視して、吐出孔６３は、圧電アクチュエータ基板２２の搭載領域に収まるように位置している。このような吐出孔６３は、１つの群として圧電アクチュエータ基板２２と略同一の大きさおよび形状の領域を占有する。
　液体吐出ヘッド８では、制御部１４（図１参照）から送られた信号に基づいてドライバＩＣ３３が圧電アクチュエータ基板２２の圧電素子７０（図６参照）を変位させる。これにより、加圧室６２が加圧されて加圧室６２内の液体が吐出孔６３から吐出される。
　図６に示すように、流路部材２１は、複数のプレートが積層された積層構造を有する。たとえば、流路部材２１は、流路部材２１の上面から順に、キャビティプレート２１Ａ、ベースプレート２１Ｂ、アパーチャプレート２１Ｃ、サプライプレート２１Ｄ、マニホールドプレート２１Ｅ、２１Ｆ、２１Ｇ、カバープレート２１Ｈおよびノズルプレート２１Ｉを有する。
　プレートには、多数の孔が形成されている。プレートの厚さは、１０μｍ～３００μｍ程度である。これにより、孔の形成精度を高くすることができる。プレートは、これらの孔が互いに連通して所定の流路を構成するように、位置合わせして積層されている。
　流路部材２１において、供給マニホールド６１と吐出孔６３との間は、個別流路６４で繋がっている。供給マニホールド６１は、流路部材２１内部の第２面２１ｂ側に位置しており、吐出孔６３は、流路部材２１の第２面２１ｂに位置している。
　個別流路６４は、加圧室６２と、個別供給流路６５とを有する。加圧室６２は、流路部材２１の第１面２１ａに位置しており、個別供給流路６５は、供給マニホールド６１と加圧室６２とを繋ぐ流路である。
　また、個別供給流路６５は、他の部分よりも幅の狭いしぼり６６を含んでいる。しぼり６６は、個別供給流路６５の他の部分よりも幅が狭いため、流路抵抗が高い。このように、しぼり６６の流路抵抗が高いとき、加圧室６２に生じた圧力は、供給マニホールド６１へ逃げにくい。
　圧電アクチュエータ基板２２は、圧電セラミック層２２Ａ、２２Ｂと、内部電極７１と、表面電極７２と、接続電極７３と、ダミー接続電極７４と、表面電極７５（図４参照）とを有する。圧電セラミック層２２Ａは圧電セラミック体の一例であり、表面電極７２は電極の一例である。
　圧電セラミック層２２Ｂ、内部電極７１、圧電セラミック層２２Ａおよび表面電極７２は、下から順に、すなわち、流路部材２１側から順にこの順番で積層されている。
　圧電セラミック層２２Ａ、２２Ｂは、いずれも複数の加圧室６２を跨ぐように流路部材２１の第１面２１ａ上に延在している。圧電セラミック層２２Ａ、２２Ｂは、それぞれ２０μｍ程度の厚さを有する。圧電セラミック層２２Ａ、２２Ｂは、たとえば、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料で構成されている。
　内部電極７１は、圧電セラミック層２２Ａと圧電セラミック層２２Ｂとの間の領域に面方向の略全面にわたって形成されている。すなわち、内部電極７１は、圧電アクチュエータ基板２２に対向する領域内のすべての加圧室６２と重なっている。
　内部電極７１の厚さは、２μｍ程度である。内部電極７１は、たとえば、Ａｇ－Ｐｄ系などの金属材料で構成されている。
　表面電極７２は、本体電極７２ａと、引出電極７２ｂとを含んでいる。本体電極７２ａは、圧電セラミック層２２Ａ上のうち加圧室６２と対向する領域に位置している。本体電極７２ａは、加圧室６２よりも一回り小さく、加圧室６２と略相似な形状を有している。
　引出電極７２ｂは、本体電極７２ａから加圧室６２と対向する領域外に引き出されている。表面電極７２は、たとえば、ＡｕまたはＡｇなどの貴金属材料を母材として構成されている。かかる表面電極７２の詳細については後述する。
　接続電極７３は、引出電極７２ｂ上に位置し、厚さが１５μｍ程度で凸状に形成されている。また、接続電極７３は、フレキシブル基板３１（図３参照）に設けられた電極と電気的に接続されている。接続電極７３は、たとえばガラスフリットを含む銀－パラジウムで構成されている。
　ダミー接続電極７４は、圧電セラミック層２２Ｂ上に位置しており、表面電極７２などの各種電極と重ならないように位置している。ダミー接続電極７４は、圧電アクチュエータ基板２２とフレキシブル基板３１とを接続し、接続強度を高めている。
　また、ダミー接続電極７４は、圧電アクチュエータ基板２２と、圧電アクチュエータ基板２２との接触位置の分布を均一化し、電気的な接続を安定させる。ダミー接続電極７４は、接続電極７３と同等の材料で構成されるとよく、接続電極７３と同等の工程で形成されるとよい。
　図４に示す表面電極７５は、圧電セラミック層２２Ｂ上において、表面電極７２を避ける位置に形成されている。表面電極７５は、圧電セラミック層２２Ａに形成されたビアホールを介して内部電極７１と繋がっている。
　これにより、表面電極７５は接地され、グランド電位に保持されている。表面電極７５は、表面電極７２と同等の材料で構成されるとよく、表面電極７２と同等の工程で形成されるとよい。
　複数の表面電極７２は、個別に電位を制御するために、それぞれがフレキシブル基板３１および配線を介して、個別に制御部１４（図１参照）に電気的に接続されている。そして、表面電極７２と内部電極７１とを異なる電位にして、圧電セラミック層２２Ａの分極方向に電界を印加すると、圧電セラミック層２２Ａ内の電界が印加された部分が、圧電効果により歪む活性部として動作する。
　すなわち、圧電アクチュエータ基板２２では、表面電極７２、圧電セラミック層２２Ａおよび内部電極７１における加圧室６２に対向する部位が、圧電素子７０として機能する。
　そして、このような圧電素子７０がユニモルフ変形することにより、加圧室６２が押圧され、吐出孔６３から液滴が吐出される。
　ここで、実施形態に係る液体吐出ヘッド８の駆動手順について説明する。予め、表面電極７２を内部電極７１よりも高い電位（以下、高電位という）にしておく。そして、吐出要求があるごとに表面電極７２を内部電極７１と一旦同じ電位（以下、低電位という）とし、その後、所定のタイミングでふたたび高電位とする。
　これにより、表面電極７２が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層２２Ａ、２２Ｂが元の形状に戻り、加圧室６２の容積が、初期状態すなわち高電位の状態よりも増加する。この際、加圧室６２内には負圧が与えられることから、供給マニホールド６１内の液体が加圧室６２内へ吸い込まれる。
　その後、再び表面電極７２を高電位にしたタイミングで、圧電セラミック層２２Ａ、２２Ｂは、加圧室６２側へ凸となるように変形する。すなわち、加圧室６２の容積が減少することにより、加圧室６２内の圧力が正圧となる。これにより、加圧室６２内の液体の圧力が上昇し、吐出孔６３から液滴が吐出される。
　すなわち、制御部１４は、吐出孔６３から液滴を吐出させるため、高電位を基準とするパルスを含む駆動信号をドライバＩＣ３３を用いて表面電極７２に供給する。このパルス幅は、しぼり６６から吐出孔６３まで圧力波が伝播する時間長さであるＡＬ（Acoustic　Length）とすればよい。
　これにより、加圧室６２内が負圧状態から正圧状態に反転するときに両者の圧力が合わさり、より強い圧力で液滴を吐出させることができる。
　また、階調印刷においては、吐出孔６３から連続して吐出される液滴の数、すなわち、液体吐出回数で調整される液滴量（体積）で階調表現が行われる。このため、指定された階調表現に対応する回数の液体吐出を、指定されたドット領域に対応する吐出孔６３から連続して行う。
　ここで、実施形態では、圧電素子７０の表面電極７２が、貴金属を含む母材ＢＭ（図７参照）と金属酸化物ＭＯ（図７参照）とを有していてもよい。そして、実施形態では、母材ＢＭの内部に金属酸化物ＭＯが点在していてもよい。
　これにより、表面電極７２の硬度が上昇することから、圧電素子７０が駆動する際に、圧電セラミック層２２Ａの活性部に隣接する非活性部において、過剰な歪みが生じにくくなる。
　そのため、圧電セラミック層２２Ａの活性部に隣接する非活性部において、過剰な歪みによって生じるドメインの固定が低減される。したがって、実施形態によれば、圧電素子７０の抗電界が上昇することから、圧電素子７０の駆動劣化が低減する。
　また、実施形態では、母材ＢＭの内部に点在する金属酸化物ＭＯの面積比率が、１５％～３０％であってもよく、２０％～３０％であると好ましい。言い換えると、表面電極７２のＳＥＭ断面写真において、界面ＩＦと接しない金属酸化物ＭＯは、母材ＢＭに対して面積比率で１５％～３０％、より好ましくは、２０％～３０％である。
　金属酸化物ＭＯの面積比率が上記の範囲になることで、圧電セラミック層２２Ａの活性部に隣接する非活性部において、過剰な歪みによって生じるドメインの固定がさらに低減される。したがって、実施形態によれば、圧電素子７０の抗電界がさらに上昇することから、圧電素子７０の駆動劣化がさらに低減する。
　また、実施形態では、母材ＢＭと圧電セラミック層２２Ａとの界面ＩＦ（図７参照）に、金属酸化物ＭＯが位置していてもよい。これにより、表面電極７２と圧電セラミック層２２Ａとの密着性が向上することから、液体吐出ヘッド８の信頼性が向上する。
　また、実施形態では、母材ＢＭと圧電セラミック層２２Ａとの界面ＩＦに位置する金属酸化物ＭＯに対する、母材ＢＭの内部に点在する金属酸化物ＭＯの面積比率が、２０％～６０％であってもよく、４０％～６０％であると好ましい。言い換えると、表面電極７２のＳＥＭ断面写真において、界面ＩＦと接する金属酸化物ＭＯは、母材ＢＭに対して面積比率で２０～６０％、より好ましくは、４０％～６０％である。
　金属酸化物ＭＯの面積比率が上記の範囲になることで、圧電セラミック層２２Ａの活性部に隣接する非活性部において、過剰な歪みによって生じるドメインの固定がさらに低減される。したがって、実施形態によれば、圧電素子７０の抗電界がさらに上昇することから、圧電素子７０の駆動劣化がさらに低減する。
　また、実施形態では、圧電素子７０の表面電極７２において、母材ＢＭの表面に金属酸化物ＭＯが露出していてもよい。
　これにより、表面電極７２の硬度が上昇することから、圧電素子７０が駆動する際に、圧電セラミック層２２Ａの活性部に隣接する非活性部において、過剰な歪みが生じにくくなる。
　そのため、圧電セラミック層２２Ａの活性部に隣接する非活性部において、過剰な歪みによって生じるドメインの固定が低減される。したがって、実施形態によれば、圧電素子７０の抗電界が上昇することから、圧電素子７０の駆動劣化が低減する。
　また、実施形態では、母材ＢＭの表面に露出する金属酸化物ＭＯの面積比率が、０．５％～６％であってもよく、２％～６％であると好ましい。言い換えると、表面電極７２のＳＥＭ表面写真において、母材ＢＭから露出する金属酸化物ＭＯは、母材ＢＭに対して面積比率で０．５％～６％、より好ましくは、２％～６％である。
　金属酸化物ＭＯの面積比率が上記の範囲になることで、圧電セラミック層２２Ａの活性部に隣接する非活性部において、過剰な歪みによって生じるドメインの固定がさらに低減される。したがって、実施形態によれば、圧電素子７０の抗電界がさらに上昇することから、圧電素子７０の駆動劣化がさらに低減する。
　また、実施形態では、金属酸化物ＭＯが、圧電セラミック層２２Ａに含まれる金属の酸化物を含んでもよい。たとえば、圧電セラミック層２２ＡがＰＺＴで構成される場合、金属酸化物ＭＯは、ＰＺＴに含まれる鉛（Ｐｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびチタン（Ｔｉ）の酸化物のうち少なくとも１種を含んでもよい。
　これにより、表面電極７２と圧電セラミック層２２Ａとの密着性が向上することから、液体吐出ヘッド８の信頼性が向上する。
　また、実施形態では、金属酸化物ＭＯがＰｂ酸化物を含んでもよい。これにより、貴金属の母材ＢＭで構成される表面電極７２が、金属酸化物ＭＯの添加によって過剰に硬化することを低減できる。したがって、実施形態によれば、表面電極７２の過剰な硬化によって圧電素子７０のユニモルフ変形が阻害されることを低減できる。
　さらに、実施形態では、金属酸化物ＭＯがＰｂ酸化物を含むことで、表面電極７２と圧電セラミック層２２Ａとの密着性が向上することから、液体吐出ヘッド８の信頼性が向上する。
　また、実施形態では、母材ＢＭが貴金属、たとえばＡｕまたはＡｇなどを主成分として構成されてもよい。これにより、表面電極７２が過度に硬くなることを低減できるため、表面電極７２によって圧電素子７０のユニモルフ変形が阻害されることを低減できる。
　また、実施形態では、圧電素子７０において、貴金属を含む母材ＢＭと金属酸化物ＭＯとを有し、母材ＢＭの内部に金属酸化物ＭＯが点在している電極が、表面電極７２であってもよい。これにより、圧電素子７０の抗電界が上昇することから、圧電素子７０の駆動劣化が低減する。
　なお、圧電素子７０において、貴金属を含む母材ＢＭと金属酸化物ＭＯとを有し、母材ＢＭの内部に金属酸化物ＭＯが点在している電極は、表面電極７２に限られず、内部電極７１であってもよい。これによっても、圧電素子７０の抗電界が上昇することから、圧電素子７０の駆動劣化が低減する。
　以下、本開示の実施例を具体的に説明する。なお、以下に説明する実施例では、圧電セラミック層２２ＡとしてＰＺＴが、表面電極７２の母材ＢＭとしてＡｕが、金属酸化物ＭＯとしてＰｂ酸化物が用いられる例について示すが、本開示は以下の実施例に限定されるものではない。
＜実施例１＞
　まず、流路部材２１（図６参照）および圧電アクチュエータ基板２２（図６参照）が積層して構成される積層体を準備した。次に、圧電アクチュエータ基板２２における圧電セラミック層２２Ａの表面に、ＡｕおよびＰｂ酸化物を含むペーストをスクリーン印刷で塗布した。なお、このペーストは、表面電極７２（図６参照）に対応する位置および形状で塗布された。
　次に、ＡｕおよびＰｂ酸化物を含むペーストが塗布された積層体に対して、焼付処理を行なった。かかる焼付処理は、大気中において最高温度（以下、焼付温度とも呼称する。）６６０℃で行なった。これにより、ＡｕおよびＰｂ酸化物を含むペーストが焼き付けられ、圧電セラミック層２２Ａの表面に表面電極７２が形成された。
　次に、表面電極７２に接続電極７３（図６参照）などを設けることでヘッド本体２０（図６参照）を形成し、形成されたヘッド本体２０に図３に示した各部材を取り付けて、実施例１の液体吐出ヘッド８（図３参照）を得た。
＜実施例２～５＞
　上述の実施例１と同様な方法を用いて、実施例２～５の液体吐出ヘッド８を得た。なお、実施例２～５では、ＡｕおよびＰｂ酸化物を含むペーストの焼付処理が、大気中において焼付温度６７５℃、６９０℃、７０５℃および７２０℃でそれぞれ行なわれた。
＜参考例１、２＞
　上述の実施例１と同様な方法を用いて、参考例１、２の液体吐出ヘッド８を得た。なお、参考例１、２では、ＡｕおよびＰｂ酸化物を含むペーストの焼付処理が、大気中において焼付温度７５０℃および７８０℃でそれぞれ行なわれた。
＜各種評価＞
　次に、上記にて得られた実施例１～５および参考例１、２の液体吐出ヘッド８に対して、各種の評価を行なった。まず、実施例１～５および参考例１、２における表面電極７２の断面状態を、ＳＥＭ（Scanning　Electron　Microscope）で観察した。観察結果を図７～図１０に示す。
　図７～図１０は、実施例１、実施例３、実施例５および参考例２の表面電極７２の断面状態のＳＥＭ画像を示す図である。
　図７～図９に示すように、実施例１、３、５の表面電極７２では、Ａｕで構成される母材ＢＭの内部に、Ｐｂ酸化物で構成される金属酸化物ＭＯが点在していた。なお、図示はしていないが、実施例２、４の表面電極７２でも同様に、Ａｕで構成される母材ＢＭの内部に、Ｐｂ酸化物で構成される金属酸化物ＭＯが点在していた。
　一方で、図１０に示すように、参考例２の表面電極７２では、Ａｕで構成される母材ＢＭの内部において、Ｐｂ酸化物で構成される金属酸化物ＭＯは点在しておらず、局所的に位置していた。なお、図示はしていないが、参考例１の表面電極７２でも同様に、Ａｕで構成される母材ＢＭの内部において、Ｐｂ酸化物で構成される金属酸化物ＭＯは点在しておらず、局所的に位置していた。
　また、図７～図１０に示すように、実施例１～５および参考例１、２の表面電極７２では、母材ＢＭと圧電セラミック層２２Ａとの界面ＩＦにも、金属酸化物ＭＯが位置していた。なお、図７～図１０における黒い点状の部位は、金属酸化物ＭＯではなく空隙である。
　次に、ここまで説明した各実施例および各参考例の表面電極７２における断面状態のＳＥＭ画像から、単位面積当たりの電極内における金属酸化物ＭＯの面積比率と、単位面積当たりの界面ＩＦにおける金属酸化物ＭＯの面積比率とをそれぞれ求めた。
　図１１は、表面電極７２の焼付温度と表面電極７２の電極内および界面ＩＦにおける金属酸化物ＭＯの面積比率との関係を示す図である。各実施例（焼付温度７２０℃以下）では、母材ＢＭの内部に金属酸化物ＭＯが点在していることから、図１１に示すように、各参考例（焼付温度７５０℃以上）と比較して、電極内の金属酸化物ＭＯの面積比率が高くなっていた。
　各実施例において、電極内の金属酸化物ＭＯの面積比率は１５％～３０％の範囲内であった。また、実施例１～４（焼付温度６６０℃～７０５℃）において、電極内の金属酸化物ＭＯの面積比率は２０％～３０％の範囲内であった。
　なお、図１１に示すように、実施例１～５および参考例１、２において、界面ＩＦの金属酸化物ＭＯの面積比率は、それほど大きく変化していなかった。
　図１２は、表面電極７２の焼付温度と表面電極７２の界面ＩＦの金属酸化物ＭＯに対する電極内の金属酸化物ＭＯの面積比率との関係を示す図である。各実施例（焼付温度７２０℃以下）では、母材ＢＭの内部に金属酸化物ＭＯが点在していることから、図１２に示すように、参考例１、２（焼付温度７５０℃以上）と比較して、界面ＩＦに対する電極内の金属酸化物ＭＯの割合が高くなっていた。
　各実施例において、界面ＩＦに対する電極内の金属酸化物ＭＯの面積比率は２０％～６０％の範囲内であった。また、実施例１～４（焼付温度６６０℃～７０５℃）において、界面ＩＦに対する電極内の金属酸化物ＭＯの面積比率は４０％～６０％の範囲内であった。
　次に、実施例１～５および参考例１、２における表面電極７２の表面状態を、ＳＥＭで観察した。観察結果を図１３～図１６に示す。図１３～図１６は、実施例１、実施例３、実施例５および参考例２の表面電極７２の表面状態のＳＥＭ画像を示す図である。
　図１３～図１５に示すように、実施例１、３、５の表面電極７２では、Ａｕで構成される母材ＢＭの表面に、Ｐｂ酸化物で構成される粒状の金属酸化物ＭＯが露出していた。なお、図示はしていないが、実施例２、４の表面電極７２でも同様に、Ａｕで構成される母材ＢＭの表面に、Ｐｂ酸化物で構成される粒状の金属酸化物ＭＯが露出していた。
　一方で、図１６に示すように、参考例２の表面電極７２では、Ａｕで構成される母材ＢＭの表面に、Ｐｂ酸化物で構成される金属酸化物ＭＯが露出していなかった。なお、図示はしていないが、参考例１の表面電極７２でも同様に、Ａｕで構成される母材ＢＭの表面に、Ｐｂ酸化物で構成される金属酸化物ＭＯが露出していなかった。
　次に、ここまで説明した各実施例および各参考例の表面電極７２における表面状態のＳＥＭ画像から、単位面積当たりの電極表面における金属酸化物ＭＯの面積比率を求めた。図１７は、表面電極７２の焼付温度と表面電極７２の表面における金属酸化物ＭＯの面積比率との関係を示す図である。
　図１７に示すように、各実施例において、表面の金属酸化物ＭＯの面積比率は０．５％～６％の範囲内であった。また、実施例２～４（焼付温度６７５℃～７０５℃）において、表面の金属酸化物ＭＯの面積比率は２％～６％の範囲内であった。一方で、参考例１、２（焼付温度７５０℃以上）では、金属酸化物ＭＯが母材ＢＭの表面に露出していないことから、表面の金属酸化物ＭＯの面積比率はゼロであった。
　次に、各実施例および各参考例の圧電素子７０の抗電界を評価した。具体的には、フライングプローブ方式を有した装置を用いて、－１００Ｖ～１００Ｖの範囲で電圧を印加して、圧電素子７０のヒステリシス曲線を測定した。そして、測定されたヒステリシス曲線において、ヒステリシス曲線がｘ軸と交わる点（すなわち、ｙ＝０）の値から、圧電素子７０の抗電界を算出した。
　図１８は、表面電極７２の焼付温度と圧電素子７０の抗電界との関係を示す図である。図１８に示すように、各実施例（焼付温度７２０℃以下）では、各参考例（焼付温度７５０℃以上）と比較して、圧電素子７０における抗電界の値が高くなっていた。
　そして、断面ＳＥＭ画像の観察結果（図７～図１０参照）および図１８の結果から、実施形態では、母材ＢＭの内部に金属酸化物ＭＯが点在していることで、圧電素子７０における抗電界の値が高くなっていることがわかる。
　これは、母材ＢＭの内部に金属酸化物ＭＯが点在することで表面電極７２の硬度が上昇し、圧電素子７０が駆動する際に、圧電セラミック層２２Ａの活性部に隣接する非活性部において過剰な歪みが生じにくくなるため、かかる非活性部においてドメインの固定が低減されるからと推測できる。
　また、図１１の結果および図１８の結果から、実施形態では、電極内の金属酸化物ＭＯの面積比率を１５％～３０％の範囲にすることで、圧電素子７０における抗電界の値が高くなっていることがわかる。
　さらに、図１１の結果および図１８の結果から、実施形態では、電極内の金属酸化物ＭＯの面積比率を２０％～３０％の範囲にすることで、圧電素子７０における抗電界の値がさらに高くなっていることがわかる。
　また、図１２の結果および図１８の結果から、実施形態では、界面ＩＦの金属酸化物ＭＯに対する電極内の金属酸化物ＭＯの面積比率を２０％～６０％の範囲にすることで、圧電素子７０における抗電界の値が高くなっていることがわかる。
　さらに、図１２の結果および図１８の結果から、実施形態では、界面ＩＦの金属酸化物ＭＯに対する電極内の金属酸化物ＭＯの面積比率を４０％～６０％の範囲にすることで、圧電素子７０における抗電界の値がさらに高くなっていることがわかる。
　また、図１７の結果および図１８の結果から、実施形態では、表面の金属酸化物ＭＯの面積比率を０．５％～６％の範囲にすることで、圧電素子７０における抗電界の値が高くなっていることがわかる。
　さらに、図１７の結果および図１８の結果から、実施形態では、表面の金属酸化物ＭＯの面積比率を２％～６％の範囲にすることで、圧電素子７０における抗電界の値がさらに高くなっていることがわかる。
　次に、実施例３および参考例１の圧電素子７０について、駆動劣化の推移を評価した。具体的には、実施例３および参考例１の液体吐出ヘッド８について、初期の吐出量を測定した後、所定周波数のパルス波形を圧電素子７０に加えて駆動劣化を生じさせ、所定サイクルの駆動後に再度吐出量を測定した。
　図１９は、実施例３の圧電素子７０と参考例１の圧電素子７０との駆動劣化の推移について示す図である。実施例３の圧電素子７０と参考例１の圧電素子７０との比較によって、圧電素子７０における抗電界の値が高くなることで、圧電素子７０の駆動劣化が低減していることが分かる。
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
　さらなる効果や他の態様は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本開示のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
　なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
　電圧の印加によって変形する圧電素子を有し、
　前記圧電素子は、
　圧電セラミック体と、
　前記圧電セラミック体に電圧を印加する電極と、
　を有し、
　前記電極は、貴金属を含む母材と金属酸化物とを有し、前記母材の内部に前記金属酸化物が点在している
　圧電アクチュエータ。
（２）
　前記母材の内部に点在する前記金属酸化物の面積比率は、１５％～３０％である
　前記（１）に記載の圧電アクチュエータ。
（３）
　前記母材の内部に点在する前記金属酸化物の面積比率は、２０％～３０％である
　前記（１）に記載の圧電アクチュエータ。
（４）
　前記母材と前記圧電セラミック体との界面に、前記金属酸化物が位置する
　前記（１）～（３）のいずれか一つに記載の圧電アクチュエータ。
（５）
　前記母材と前記圧電セラミック体との界面に位置する前記金属酸化物に対する前記母材の内部に点在する前記金属酸化物の面積比率は、２０％～６０％である
　前記（４）に記載の圧電アクチュエータ。
（６）
　前記母材と前記圧電セラミック体との界面に位置する前記金属酸化物に対する前記母材の内部に点在する前記金属酸化物の面積比率は、４０％～６０％である
　前記（４）に記載の圧電アクチュエータ。
（７）
　電圧の印加によって変形する圧電素子を有し、
　前記圧電素子は、
　圧電セラミック体と、
　前記圧電セラミック体に電圧を印加する電極と、
　を有し、
　前記電極は、貴金属を含む母材と金属酸化物とを有し、前記母材の表面に前記金属酸化物が露出している
　圧電アクチュエータ。
（８）
　前記母材の表面に露出する前記金属酸化物の面積比率は、０．５％～６％である
　前記（７）に記載の圧電アクチュエータ。
（９）
　前記母材の表面に露出する前記金属酸化物の面積比率は、２％～６％である
　前記（７）に記載の圧電アクチュエータ。
（１０）
　前記金属酸化物は、前記圧電セラミック体に含まれる金属の酸化物を含む
　前記（１）～（９）のいずれか一つに記載の圧電アクチュエータ。
（１１）
　前記金属酸化物は、Ｐｂ酸化物を含む
　前記（１）～（９）のいずれか一つに記載の圧電アクチュエータ。
（１２）
　前記電極は、前記圧電セラミック体の表面に位置する表面電極である
　前記（１）～（１１）のいずれか一つに記載の圧電アクチュエータ。
（１３）
　液滴を吐出するノズルと、
　前記ノズルに繋がる加圧室と、
　電圧の印加によって変形して前記加圧室を変形させる圧電素子と
　を有し、
　前記圧電素子は、
　圧電セラミック体と、
　前記圧電セラミック体に電圧を印加する電極と、
　を有し、
　前記電極は、貴金属を含む母材と金属酸化物とを有し、前記母材の内部に前記金属酸化物が点在している
　液体吐出ヘッド。
（１４）
　前記（１３）に記載の液体吐出ヘッドを有する記録装置。
１　　　プリンタ（記録装置の一例）
８　　　液体吐出ヘッド
２２Ａ　圧電セラミック層（圧電セラミック体の一例）
６２　　加圧室
６３　　吐出孔（ノズルの一例）
７０　　圧電素子
７２　　表面電極（電極の一例）
ＢＭ　　母材
ＭＯ　　金属酸化物
ＩＦ　　界面

Claims (14)

  1. 　電圧の印加によって変形する圧電素子を有し、
    　前記圧電素子は、
    　圧電セラミック体と、
    　前記圧電セラミック体に電圧を印加する電極と、
    　を有し、
    　前記電極は、貴金属を含む母材と金属酸化物とを有し、前記母材の内部に前記金属酸化物が点在している
    　圧電アクチュエータ。
  2. 　前記母材の内部に点在する前記金属酸化物の面積比率は、１５％～３０％である
    　請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
  3. 　前記母材の内部に点在する前記金属酸化物の面積比率は、２０％～３０％である
    　請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
  4. 　前記母材と前記圧電セラミック体との界面に、前記金属酸化物が位置する
    　請求項１～３のいずれか一つに記載の圧電アクチュエータ。
  5. 　前記母材と前記圧電セラミック体との界面に位置する前記金属酸化物に対する前記母材の内部に点在する前記金属酸化物の面積比率は、２０％～６０％である
    　請求項４に記載の圧電アクチュエータ。
  6. 　前記母材と前記圧電セラミック体との界面に位置する前記金属酸化物に対する前記母材の内部に点在する前記金属酸化物の面積比率は、４０％～６０％である
    　請求項４に記載の圧電アクチュエータ。
  7. 　電圧の印加によって変形する圧電素子を有し、
    　前記圧電素子は、
    　圧電セラミック体と、
    　前記圧電セラミック体に電圧を印加する電極と、
    　を有し、
    　前記電極は、貴金属を含む母材と金属酸化物とを有し、前記母材の表面に前記金属酸化物が露出している
    　圧電アクチュエータ。
  8. 　前記母材の表面に露出する前記金属酸化物の面積比率は、０．５％～６％である
    　請求項７に記載の圧電アクチュエータ。
  9. 　前記母材の表面に露出する前記金属酸化物の面積比率は、２％～６％である
    　請求項７に記載の圧電アクチュエータ。
  10. 　前記金属酸化物は、前記圧電セラミック体に含まれる金属の酸化物を含む
    　請求項１～９のいずれか一つに記載の圧電アクチュエータ。
  11. 　前記金属酸化物は、Ｐｂ酸化物を含む
    　請求項１～９のいずれか一つに記載の圧電アクチュエータ。
  12. 　前記電極は、前記圧電セラミック体の表面に位置する表面電極である
    　請求項１～１１のいずれか一つに記載の圧電アクチュエータ。
  13. 　液滴を吐出するノズルと、
    　前記ノズルに繋がる加圧室と、
    　電圧の印加によって変形して前記加圧室を変形させる圧電素子と
    　を有し、
    　前記圧電素子は、
    　圧電セラミック体と、
    　前記圧電セラミック体に電圧を印加する電極と、
    　を有し、
    　前記電極は、貴金属を含む母材と金属酸化物とを有し、前記母材の内部に前記金属酸化物が点在している
    　液体吐出ヘッド。
  14. 　請求項１３に記載の液体吐出ヘッドを有する記録装置。
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