JP5194385B2 - 積層型圧電アクチュエータ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、積層型圧電アクチュエータ及びその製造方法に関するものである。

従来、インクジェットヘッドとしては、複数枚のシートを積層したキャビティユニットに、複数列に配置した複数の圧力室が設けられ、各圧力室に対応する活性部（エネルギー発生手段）を有する圧電アクチュエータがキャビティユニットと接合されている。そして、圧電アクチュエータとして、表面に個別電極のパターンを形成したセラミックスシートと、表面にコモン電極のパターンを形成したセラミックスシートとを交互に積層した部分と、その部分の上側に配置され個別電極用の表面電極とコモン電極用の表面電極とが表面に形成されたトップセラミックスシートとを備え、焼成されて一体化されてなるもので、前記コモン電極用の表面電極が前記トップセラミックスシート上にその表面に沿う方向に長く形成されているものが知られている（例えば特許文献１参照）。

ところで、そのような圧電アクチュエータでは、前記コモン電極用の表面電極が、前記トップセラミックスシートの表面における前記個別電極用の表面電極の列方向と直交する端部に沿って、複数列の並び方向に形成されている。

近年、記録速度の増加と解像度増加のためにノズルの数を多くする傾向にある。そのようにノズルの数が多くなると、個別電極用の表面電極の数が多くなって、前記コモン電極用の表面電極に流れる電流が増大し、コモン電極用の表面電極に大きな面積が必要となり、前記トップセラミックスシート上にその表面に沿う方向に長く形成されることになる。
特開２００６−１５５３９号公報（図４）

ところで、トップセラミックスシートを構成する材料よりもコモン電極用の表面電極を構成する材料の方が熱収縮率が大きいので、前記コモン電極用の表面電極が前記トップセラミックスシート上にその表面に沿う方向に長く形成されると、前述したように焼成されて一体化される際に、前記トップセラミックスシートとコモン電極用の表面電極との熱収縮量の差により、積層型圧電アクチュエータが、コモン電極用の表面電極側が凹となるように湾曲し、場合によっては切断されるおそれもある。また、湾曲すると、例えばフレキシブルフラットケーブルを駆動信号の入力のために用いる場合には、前記表面電極に、前記フレキシブルフラットケーブルの各信号線の接続端子を接続するのも困難になる。また、インクジェットヘッドのキャビティユニットに接合する場合に、複数の圧力室に対して圧電アクチュエータが均一に密着することが困難になり、インク漏れを生じたり、インクの吐出力が不均一になる。

この発明は、前記焼成されて一体化される際に、トップセラミックスシートとコモン電極用の表面電極との熱収縮量の差による影響を低減して湾曲変形を抑制し、一定の平面度を確保できる積層型圧電アクチュエータ及びその製造方法を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、表面に個別電極のパターンを形成したセラミックスシートと、表面にコモン電極のパターンを形成したセラミックスシートとを積層した部分と、その部分の上側に配置され個別電極用の表面電極とコモン電極用の表面電極とが表面に形成されたトップセラミックスシートとを備え、焼成されて一体化されてなるもので、前記コモン電極用の表面電極が前記トップセラミックスシート上にその表面に沿う方向に長く形成されている積層型圧電アクチュエータであって、前記コモン電極用の表面電極は、その長く延びた表面電極の間に前記トップセラミックスシートの上面が露出する部分を有しこの露出部分にて前記焼成の際に前記トップセラミックスシートとの間に生ずる熱収縮差を吸収する形状とされ、前記露出部分は、前記個別用の表面電極の配列方向に直交する方向において、前記個別用の表面電極が形成されている領域からずれた位置に形成されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、前記コモン電極用の表面電極は、その長く延びた表面電極の間にトップセラミックスシートの上面が露出する部分を有するので、この露出部分を設けたことによって、前記焼成の際に、前記長く延びた方向における表面電極とトップセラミックシートとの熱収縮量の差が低減され、前記コモン電極用の表面電極と前記トップセラミックスシートとの間に生ずる熱収縮差が吸収される。よって、前記コモン電極用の表面電極を設けた部分を中心として湾曲変形が生ずるのが抑制され、一定の平面度が確保される。

請求項２の発明は、請求項１の積層型圧電アクチュエータにおいて、液滴を吐出する複数のノズル列に対応する圧力室の複数の列を有するキャビティユニットに接合されるもので、前記各圧力室に対応して前記個別電極が複数配置され、前記コモン電極が前記各圧力室に対して共通に配置されていることを特徴とする。

請求項２の発明によれば、前記コモン電極用の表面電極と前記トップセラミックスシートとの間に生ずる熱収縮差が吸収され、湾曲変形が抑制されるので、液滴を吐出する複数のノズル列に対応する圧力室の複数の列を有するキャビティユニットに接合される際に、精度よく接合することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２の積層型圧電アクチュエータにおいて、前記各セラミックスシートにはその厚さ方向に貫通し導電性ペーストを充填させるスルーホールを穿設し、前記スルーホールに充填させる導電性ペーストによって前記シートの積層方向にコモン電極とコモン電極用の表面電極とを電気的に接続する構成とされ、前記露出部分は、前記スルーホールが設けられている部位と異なる部位に配置されていることを特徴とする。

請求項３の発明によれば、前記露出部分は、導通（電気的接続）のためのスルーホールが設けられている部位と異なる部位に配置されているので、前記スルーホールによる導通が損なわれることはない。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの積層型圧電アクチュエータにおいて、前記個別電極が、前記セラミックスシートの表面に沿って、複数列配置され、前記コモン電極は、その複数列の前記個別電極と前記積層方向に対向しかつその列方向に延び、前記個別電極用の表面電極が、前記トップセラミックスシートの表面に沿って、前記個別電極と対応して複数列配置され、前記コモン電極用の表面電極が、前記トップセラミックスシートの表面における前記個別電極用の表面電極の列方向と直交する端部に沿って、複数列の並び方向に長く形成されていることを特徴とする。

請求項４の発明によれば、前記コモン電極用の表面電極が、前記トップセラミックスシートの表面における前記個別電極用の表面電極の列方向と直交する端部に沿って、複数列の並び方向に長く形成されているが、前記露出部分を設けたことによって前記焼成の際に、前記長く形成されている方向において、前記コモン電極用の表面電極と前記トップセラミックスシートとの間に生ずる熱収縮差が吸収される。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかの積層型圧電アクチュエータにおいて、前記コモン電極用の表面電極が、複数の電極部にスリットにて分割され、前記各電極部が一定面積以下の大きさとされていることを特徴とする。

請求項５の発明によれば、前記コモン電極用の表面電極が、複数の電極部にスリットにて分割され、前記各電極部が一定面積以下の大きさとされているので、前記焼成の際における表面電極の熱収縮量が低減され、スリットで分割するという簡単な構成でもって、前記コモン電極用の表面電極と前記トップセラミックスシートとの間に生ずる熱収縮差が吸収される。

請求項６の発明は、請求項５の積層型圧電アクチュエータにおいて、前記スリットが、前記コモン電極用の表面電極を、前記長く延びた方向を横切る方向に延びていることを特徴とする。ここで、「横切る方向」とは、前記長く延びた方向に直交する方向だけでなく、傾斜する方向も含まれる。

請求項６の発明によれば、前記スリットは、前記コモン電極用の表面電極を、前記長く延びた方向を横切る方向に延びる構成であるので、簡単な構造で、焼成の際の湾曲変形が抑制される。

請求項７の発明は、請求項１又は２の積層型圧電アクチュエータにおいて、前記露出部分が、前記コモン電極用の表面電極に形成される多数の貫通孔であることを特徴とする。

請求項７の発明によれば、前記コモン電極用の表面電極に多数の貫通孔が形成されているので、前記スリットを設けた場合と同様な効果が得られる。

請求項８の発明は、請求項１〜４のいずれかの積層型圧電アクチュエータにおいて、前記コモン電極用の表面電極が、平面視で網目状に形成されていることを特徴とする。

請求項８の発明によれば、前記コモン電極用の表面電極は、平面視で網目状に形成されているので、スリットを設けたり貫通孔を設けたりするという特別な加工を施さなくても、それらを設けた場合と同様な効果が得られる。

請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれかの積層型圧電アクチュエータにおいて、前記セラミックスシートはチタン酸ジルコン酸鉛からなり、前記個別電極、コモン電極及びこれらに導通する表面電極は、銀−パラジュウム系の導電性ペーストがスクリーン印刷されたものであることを特徴とする。

請求項９の発明によれば、前記セラミックスシートの材料であるチタン酸ジルコン酸鉛と、前記個別電極、コモン電極及びこれらに導通する表面電極の材料である銀−パラジュウム系の導電性ペーストとは熱収縮率の差が大きいが、前記コモン電極用の表面電極を設けた部分を中心として湾曲変形が生ずるのが抑制される。

請求項１０の発明は、個別電極のパターンを表面に形成した第１のグリーンシートと、コモン電極のパターンを表面に形成した第２のグリーンシートとを積層し、その部分の上側に、個別電極用の表面電極とコモン電極用の表面電極とを表面に形成したトップグリーンシートを積層し、その後、焼成する積層型圧電アクチュエータの製造方法において、 前記コモン電極用の表面電極を前記トップグリーンシート上にその表面に沿う方向に長く、かつその表面電極の間に前記トップグリーンシートの表面が露出する部分を、前記個別用の表面電極の配列方向に直交する方向において、前記個別用の表面電極が形成されている領域からずれた位置に設けて形成し、前記各電極を形成したグリーンシートを積層した状態で、焼成することを特徴とする。

請求項１０の発明によれば、前記コモン電極用の表面電極に、その長く延びた表面電極の間にトップグリーンシートの上面が露出する部分を形成しておき、焼成するので、この露出部分によって、長く延びた方向における表面電極とトップグリーンシートとの熱収縮量の差が低減され、前記コモン電極用の表面電極と前記トップグリーンシートとの間に生ずる熱収縮差が吸収される。よって、前記コモン電極用の表面電極を設けた部分を中心として湾曲変形が生ずるのが抑制され、一定の平面度が確保される。

請求項１１の発明は、請求項１０に記載の積層型圧電アクチュエータの製造方法において、前記各グリーンシートにはその厚さ方向に貫通し導電性ペーストを充填させるスルーホールを穿設し、前記露出部分を、前記トップグリーンシート上の、前記スルーホールが設けられている部位と異なる部位に形成し、前記各グリーンシートを積層することで、前記スルーホールに充填させた導電性ペーストによって前記シートの積層方向にコモン電極とコモン電極用の表面電極、及び個別電極と個別電極用の表面電極とを電気的に接続することを特徴とする。

請求項１１の発明によれば、前記露出部分を、導通（電気的接続）のためのスルーホールが設けられている部位と異なる部位に形成しているので、前記スルーホールによる導通が損なわれることはない。

請求項１２の発明は、請求項１０または１１に記載の積層型圧電アクチュエータの製造方法において、前記個別電極を、前記第１のグリーンシートの表面に沿って、複数列形成し、前記コモン電極を、その複数列の前記個別電極と前記積層方向に対向しかつその列方向に延びるように前記第２のグリーンシートの表面に沿って形成し、前記トップグリーンシートの表面に沿って、前記個別電極用の表面電極を、前記個別電極と対応して複数列形成し、前記コモン電極用の表面電極を、前記トップグリーンシートの表面における前記個別電極用の表面電極の列方向と直交する端部に沿って、複数列の並び方向に長く形成することを特徴とする。

請求項１２の発明によれば、前記コモン電極用の表面電極が、前記トップセラミックスシートの表面における前記個別電極用の表面電極の列方向と直交する端部に沿って、複数列の並び方向に長く形成されているが、前記露出部分を設けることによって前記焼成の際に、前記長く形成されている方向において、前記コモン電極用の表面電極と前記トップセラミックスシートとの間に生ずる熱収縮差が吸収される。

本発明は、以上のように構成したから、コモン電極用の表面電極が、その長く延びた表面電極の間にトップセラミックスシートの上面が露出する部分を有するので、焼成して一体化する際に、コモン電極用の表面電極とトップセラミックスシートとの間に生ずる熱収縮差を吸収緩和することができる。よって、前記コモン電極用の表面電極を設けた部分を中心として湾曲変形が生ずるのを抑制して、一定の平面度を確保できるので、キャビティユニットとの接合やフレキシブルフラットケーブルとの接続に有利である。

以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。なお、本発明に係る積層型圧電アクチュエータが用いられるインクジェットヘッドは、カラー記録用で、具体的に図示しないが、記録用紙の搬送方向Ｙ（副走査方向）と直交する方向Ｘ（主走査方向）に往復移動するキャリッジに搭載される。そして、そのインクジェットヘッドには、例えば、キャリッジ上に搭載されるインクカートリッジから、あるいはプリンタ本体内に設置されたインクタンクからインク供給パイプ及びキャリッジ上に搭載されたダンパータンクを介して、４色のカラーインク（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）が供給されるように構成されている。

図１は本発明を適用するインクジェットヘッドの上面にフレキシブルフラットケーブルが接合された状態を示す斜視図、図２はキャビティユニット等の斜視図、図３はキャビティユニットの要部の部分拡大斜視図である。

図１に示すように、インクジェットヘッド１は、液滴を吐出する複数のノズル列に対応する圧力室の複数の列を有するキャビティユニット２と、その上側に接着されるプレート型の圧電アクチュエータ３とを備え、その圧電アクチュエータ３の上面側に駆動信号を入力するためのフレキシブルフラットケーブル４が接合されるようになっている。
（キャビティユニット２の構造）
キャビティユニット２は、８枚の扁平なプレートをそれぞれ積み重ねて接着してなる積層構造体で、図２に示すように、下側から順に、ノズルプレート１１、カバープレート１２、ダンパープレート１３、下側及び上側マニホールドプレート１４，１５、下側及び上側スペーサプレート１６，１７及び、圧力室１８ａが形成されているベースプレート１８を備える。なお、合成樹脂材料からなるノズルプレート１１を除き、各プレート１２〜１８は、４２％ニッケル合金鋼板で形成され、それぞれ５０μｍ〜１５０μｍ程度の板厚を有する。

キャビティユニット２の下面を構成するノズルプレート１１には、多数のインク吐出用のノズル１１ａ（２５μｍ程度の孔径）がＹ方向に沿って列状に配置されてなる５つのノズル列Ｎ（図２に３列のみ図示）が設けられている。

下側及び上側マニホールドプレート１４，１５には、Ｙ方向に細長い貫通孔が各ノズル列Ｎに対応して厚さ方向に貫通するように形成され、下側スペーサプレート１６とダンパープレート１３とに挟まれることにより、前記貫通孔が５つのマニホールド室１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ，１９ｅ（共通インク室）となる。なお、マニホールド室１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、それぞれシアンインク（Ｃ）用、イエローインク（Ｙ）用、マゼンタインク（Ｍ）用とされ、マニホールド室１９ｄ，１９ｅはブラックインク（ＢＫ）用とされる。

図２において、ベースプレート１８のＹ方向の一端部には４つのインク供給孔２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが並んで設けられ、インク供給孔２１ａ，２１ｂ，２１ｃはマニホールド室１９ａ，１９ｂ，１９ｃに、インク供給孔２１ｄは２つのマニホールド室１９ｄ，１９ｅにそれぞれインクを供給するものである。そして、図２に示すように、上側スペーサプレート１７及び下側スペーサプレート１６の一端部に、インク供給孔２１ａ〜２１ｄに上流端が連通するインク供給通路部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが穿設されている。そして、インク供給通路部２２ａ，２２ｂ，２２ｃの下流端は対応するマニホールド室１９ａ，１９ｂ，１９ｃの一端部に、インク供給通路部２２ｄの下流端はマニホールド室１９ｄ，１９ｅの一端部にそれぞれ連通している。

また、ダンパープレート１３の下面側には、平面視で各マニホールド室１９ａ〜１９ｅの形状に対応し下方に開口する６つの凹溝部が形成され、その凹溝部の開口部分がカバープレート１２にて塞がれて密閉状態のダンパー室２３とされる。この構成により、圧電アクチュエータ３の駆動で圧力室１８ａに圧力波が伝播されるが、その圧力波のうちマニホールド室１９ａ〜１９ｅの方向に向かう後退成分を、各ダンパー室２３の壁厚の薄い部分の振動により吸収し、いわゆるクロストークが発生することを防止することができるようになっている。

下側スペーサプレート１６には、図３に示すように、ノズル列Ｎの各ノズル１１ａに対応する絞り部２４が形成されている。この絞り部２４はＸ方向に延びる細幅の凹溝状である。この各絞り部２４の一端は、上側マニホールドプレート１５のマニホールド室１９ａ〜１９ｅのうち対応するものに連通し、各絞り部２４の他端は、上側スペーサプレート１７において上下方向に貫通する連通孔２５に連通する。

カバープレート１２、ダンパープレート１３、下側及び上側マニホールド１４，１５、下側及び上側スペーサプレート１６，１７には、それぞれ、各ノズル列Ｎ毎にノズル１１ａに連通する連通孔２５が、マニホールド室１９及びダンパー室２３と上下に重ならない位置で上下に貫通するように形成されている。

また、ベースプレート１８には、Ｘ方向に細長く延び厚さ方向に貫通する圧力室１８ａがノズル１１ａの個数に対応して、各ノズル列Ｎ毎に形成されている。各圧力室１８ａの長手方向の一端は、上側スペーサプレート１７の連通孔２５に連通しており、各圧力室１８ａの長手方向の他端は、各プレート１２〜１７を貫通して形成される連通路２６に連通している。各列の圧力室１８ａは隔壁２７を介してＹ方向に一定の配列ピッチＰ（図３参照）でもって配置されている。各圧力室１８ａは隣接する列の圧力室１８ａに対してＹ方向に半ピッチＰ／２だけずれ、いわゆる千鳥状に配列されている。

これにより、各インク供給孔２１ａ〜２１ｄから各マニホールド室１９ａ〜１９ｅ内に流入したインクは、絞り部２４、連通孔２５を通って各圧力室１８ａ内に分配されたのち、各圧力室１８ａ内から連通路２６を通って、それぞれの圧力室１８ａに対応するノズル１１ａに至り、液滴として吐出されるという構成になっている。
（圧電アクチュエータ３の構造）
圧電アクチュエータ３は、図４に示すように、表面に個別電極３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ，３６Ｅのパターンが形成される第１のセラミックスシート３１と、表面にコモン電極３７のパターンが形成される第２のセラミックスシート３２とが３枚ずつ交互に積層された部分の上側に、拘束層として機能する１枚の導通用ダミーセラミックスシート３３が積層されている。このダミーセラミックスシート３３の上側に、個別電極用の表面電極３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄ，３８Ｅとコモン電極用の表面電極３９Ａ，３９Ｂとが表面に形成されているトップセラミックスシート３４が積層される。ダミーセラミックスシート３３及びトップセラミックスシート３４は、拘束層、すなわち後述するように第１及び第２のセラミックスシート３１，３２の活性部が変位するとき、圧力室１８ａと反対側への変位を抑え圧力室１８ａ側に変位を多く向けるようにするものである。前記第１及び第２のセラミックスシート３１，３２の積層部分の下側に、上面全体に亘ってコモン電極３７Ｂが形成され最下層となる第３のセラミックスシート３５が積層されている。

それらのシート３１〜３５は、それぞれ強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ（ＰｂＴｉＯ₃・ＰｂＺｒＯ₃））系のセラミックス粉末、バインダ、溶剤を混合した混合液を調製し、シート状に広げて乾燥させグリーンシートを形成する。これらのグリーンシート上に、上記の各電極となる導電材料（銀−パラジュウム系の導電性ペースト）をスクリーン印刷等によって形成する。そして、これらのグリーンシートを積層して、焼成されて一体化される。その後、個別電極とコモン電極との間に、公知のように分極処理用の高電圧が印加され、その両電極に挟まれたセラミックスシートが分極処理されて、いわゆる圧電特性（駆動電圧の印加によって変位する性質）が付与される。なお、各セラミックスシート３１〜３５は、１枚の厚さが３０μｍ程度である。導通用ダミーシート３３、トップセラミックスシート３４及び第３のセラミックスシート３５は圧電特性を発揮しない他の材料でも形成してもよく、電気的絶縁性を有すればよい。
−第１のセラミックスシート３１−
第１のセラミックスシート３１の表面には、図５に示すように、その表面に沿って各圧力室１８ａに対応して個別電極３６Ａ〜３６Ｅが５列配置される。各個別電極３６Ａ〜３６Ｅは、各圧力室１８ａとほぼ同じ長さで、平面視で重複しかつ各圧力室１８ａよりもやや狭い幅の直線状の直線部３６Ａａ〜３６Ｅａを有する。また、それぞれ平面視で直線部３６Ａａ〜３６Ｅａの一端部に屈曲部３６Ａｂ〜３６Ｅｂを介して、圧力室１８ａの外方に位置している平面視矩形状の導通部３６Ａｃ〜３６Ｅｃが連接されている。

中央に位置する列を構成する個別電極３６Ｃａ，３６Ｃｂは、圧力室１８ａの外側端部に対応する直線部３６Ｃａａ，３６Ｃｂａの端部に、外方に延びる屈曲部３６Ｃａｂ，３６Ｃｂｂを介して交互に導通部３６Ｃａｃ，３６Ｃｂｃが互いに反対方向に延びるように連接されている。

その個別電極３６Ｃａ，３６Ｃｂの外側に位置する列を構成する個別電極３６Ｂ，３６Ｄは、圧力室１８ａの外側端部に対応する直線部３６Ｂａ，３６Ｄａの端部に、外方に延びる屈曲部３６Ｂｂ，３６Ｄｂを介し導通部３６Ｂｃ，３６Ｄｃが連接されている。その個別電極３６Ｂ，３６Ｄの外側に位置する列を構成する個別電極３６Ａ，３６Ｅは、圧力室１８ａの内側端部に対応する直線部３６Ａａ，３６Ｅａの端部に、外方に延びる屈曲部３６Ａｂ，３６Ｅｂを介し導通部３６Ａｃ，３６Ｅｃが連接されている。そして、図５に示すように、導通部３６Ａｃと導通部３６Ｂｃと、及び導通部３６Ｄｃと導通部３６Ｅｃとは、列方向において、圧力室１８ａの配列ピッチＰの半分のピッチずつずれ、圧力室１８ａ、１８ａの間の隔壁２７の延長位置の上方に対応して配置されている。

また、個別電極３６Ａ〜３６Ｅの導通部３６Ａｃ〜３６Ｅｃは、上下に隣接する第２のセラミックスシート３２に列状に配置された導通用電極４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ，４１Ｅ，４１Ｆあるいは導通用ダミーシート３３に列状に配置された導通用電極４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅ，４２Ｆとそれぞれ少なくとも一部が平面視で重なる配置とされている。

さらに、第１のセラミックスシート３１には、第２のセラミックスシート３２におけるコモン電極３７（３７Ａ〜３７Ｆ）と平面視で一部重複する個所であって、第１のセラミックスシート３１の広幅面における短辺及び長辺に沿う外周部位等にダミーコモン電極４３が形成されている。
−第２のセラミックスシート３２−
第２のセラミックスシート３２の表面には、図６に示すように、各圧力室１８ａに対してコモン電極３７が共通に配置されている。このコモン電極３７は、複数列の個別電極３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃと前記積層方向において対向しかつその列方向に延びている５つの第１の帯状部分３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ，３７Ｄ，３７Ｅと、それらの端部をシート端部において連結する第２の帯状部分３７Ｆ，３７Ｇとを有する。

また、第１の帯状部分３７Ａ〜３７Ｅの間には、各個別電極３６Ａ〜３６Ｆの導通部３６Ａｃ〜３６Ｆｃに対応して導通用電極４１Ａ〜４１Ｆが列状に配置されている。よって、コモン電極３７は、列状に配置される各導通用電極４１Ａ〜４１Ｆを囲んで形成されていることになる。

なお、中央に位置する導通用電極４１Ｃ，４１Ｄは列方向の配列ピッチが、両側に配置される導通用電極４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｅ，４１Ｆの配列ピッチの２倍のピッチとされ、２列の導通用電極４１Ｃ，４１Ｄで、中央に位置する個別電極３６Ｃａ，３６Ｃｂの列に対応している。
−導通用ダミーセラミックスシート３３−
導通用ダミーセラミックスシート３３の表面には、第２のセラミックスシート３２と同様に、図７に示すように、圧力室１８ａ、１８ａの間の隔壁２７の延長位置に対応して導通用電極４２Ａ〜４２Ｆがそれぞれ列状に、配置されている。

中央に位置する導通用電極４２Ｃ，４２Ｄは列方向の配列ピッチが、両側に配置される導通用電極４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｅ，４２Ｆの配列ピッチの２倍のピッチとされ、２列の導通用電極４２Ｃ，４２Ｄが、中央に位置する個別電極３６Ｃａ，３６Ｃｂの列に対応している。また、中央に位置する導通用電極４２Ｃ，４２Ｄは平面視矩形状である。

さらに、導通用ダミーセラミックスシート３３の上面の短辺に沿う部位つまり導通用電極４２Ａ〜４２Ｆの列方向と直交する端部に沿って複数列の並び方向に長く、セラミックスシート３２におけるコモン電極３７の一部（帯状部分３７Ｆ，３７Ｇ）及びセラミックスシート３１におけるダミーコモン電極４３の一部にそれぞれ平面視で重複する位置にコモン電極用の導通用電極４４Ａ，４４Ｂが形成されている。
−トップセラミックスシート３４−
トップセラミックスシート３４の表面には、図８に示すように、その表面に沿って、各導通用電極４２Ａ〜４２Ｆに対応して個別電極用の表面電極３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃａ，３８Ｃｂ，３８Ｄ，３８Ｅが複数列配置され、コモン電極用の表面電極３９Ａ，３９Ｂは、トップセラミックスシート３４の表面における個別電極用の表面電極３８Ａ〜３８Ｅの列方向と直交する端部に沿って、複数列の並び方向に長く形成されている。

中央に位置する各表面電極３８Ｃａ，３８Ｃｂは、Ｙ方向に延びる第１の部分３８Ｃａａ，３８Ｃｂａと、その第１の部分の内側端部に接続されＸ方向に延びる第２の部分３８Ｃａｂ，３８Ｃｂｂとを有する平面視Ｔ字形状である。そして、この表面電極３８Ｃａ，３８Ｃｂは、互いに他の列の表面電極に対して半ピッチずれて、千鳥状に配置されている。第２の部分３８Ｃａｂ，３８Ｃｂｂの端部部分上には、後述するフレキシブルフラットケーブル４の接続端子と接続される接合電極部３８Ｃａｃ，３８Ｃｂｃ（図８のハッチング部分参照）が形成されている。

外側に位置する表面電極３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｄ，３８Ｅは、平面視で直線状で、隣接する表面電極とは半ピッチずつずれるように、千鳥状に配置されている。そして、各列の表面電極３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｄ，３８Ｅには、列方向において交互に表面電極の両端に位置するように、すなわち千鳥状に、後述するフレキシブルフラットケーブル４の接続端子と接続される接合電極部３８Ａａ，３８Ｂａ，３８Ｄａ，３８Ｅａ（図８のハッチング部分参照）が形成されている。

そして各表面電極３８Ａ〜３８Ｅは、各個別電極３６Ａ〜３６Ｅにおける各直線部３６Ａａ〜３６Ｅａと略平行であって、その各下方に並列状に位置する相隣接する圧力室１８ａ、１８ａの間の隔壁２７（図３参照）の上方に位置される。従って、圧力室１８ａのＹ方向の配列ピッチＰと同じピッチにて個別電極３６Ａ〜３６Ｅが配置され、かつ圧力室１８ａの配置と半ピッチずれて表面電極３８Ａ〜３８Ｅが配置されることになる。

コモン電極用の表面電極３９Ａ，３９Ｂは、トップセラミックスシート３４上にその短辺に沿って方向に長く形成され、その長く延びた表面電極３９Ａ，３９Ｂの間にトップセラミックスシート３４上面が露出する部分として複数のスリット３９Ａａ，３９Ｂａが形成され、複数の電極部に分割されている。また、フレキシブルフラットケーブル４の接続端子と接続される接合電極部３９Ａｂ，３９Ｂｂ（図８のハッチング部分参照）は、分割された電極部毎に１〜複数個形成されている。

圧電アクチュエータを前述のように焼成したとき、表面電極も高温で処理され、表面電極へのフレキシブルフラットケーブル４の接続端子のハンダ接合性が低下するため、表面電極（銀−パラジュウム系）上に銀系の接合電極部３８Ａａ，３８Ｂａ，３８Ｃａｃ，３８Ｃｂｃ，３８Ｄａ，３８Ｅａ，３９Ａｂ，３９Ｂｂを付着させてフレキシブルフラットケーブル４の接続端子との接合性を改善している。

スリット３９Ａａ，３９Ｂａは、コモン電極用の表面電極３９Ａ，３９Ｂを、前記長く延びた方向を横切る方向に延びている。なお、このスリット３９Ａａ，３９Ｂａは、後述するスルーホール５３Ｂ内の内部導通電極５２Ｂによる電気的接続を確保するために、スルーホール５３Ｂが設けられている部位とは異なる部位に形成されている（図１０（ｃ）参照）。

これらのスリット３９Ａａ，３９Ｂａによって、コモン電極用の表面電極３９Ａ，３９Ｂの分割された複数の電極部は、一定面積以下の大きさである形状とされ、前記焼成して一体化する際に、Ｙ方向において、コモン電極用の表面電極３９Ａ，３９Ｂとトップセラミックスシート３４との間に生ずる熱収縮差を吸収するようになっている。つまり、各電極部のＹ方向の長さは、表面電極３９Ａ，３９ＢのＹ方向の全長に比べて短く、各電極部とそれに対応するトップセラミックスシート３４の部分との間に生ずる熱収縮差を小さくすることで、コモン電極用の表面電極３９Ａ，３９Ｂとトップセラミックスシート３４との間に生ずる熱収縮差を吸収するようにしているのである。

表面電極３８Ｃａ，３８Ｃｂの列の間には、電気的な導通に関与しない複数のダミー電極５１が規則的に設けられている。表面電極３８Ｂ，３８Ｃａの間の部分、表面電極３８Ｃｂ，３８Ｄの間の部分、表面電極３８Ａ，３８Ｅの外側部分にも、電気的な導通に関与しないダミー電極５１が設けられている。

なお、前述したダミー電極５１は、各シートを一体化するためにプレスする際に、一様に加圧して接合力が低下しないように、表面電極が設けられている部分にバランスよく配置すればよく，図８に示す配置に制限されるものではない。
−第３のセラミックスシート３５−
前述したように上面全体に亘ってコモン電極７１が形成されている（図４参照）。
−スルーホール５３Ａ，５３Ｂ−
最下層の第３のセラミックスシート３５を除き、第１及び第２のセラミックスシート３１，３２及び導通用ダミーシート３３、トップセラミックスシート３４には、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、シート厚さ方向に貫通し内部導通電極５２となる導電性ペーストが充填される複数のスルーホール５３Ａ，５３Ｂが穿設されている。そして、各表面電極３８Ａ〜３８Ｅ，各個別電極３６Ａ〜３６Ｅの導通部３６Ａｃ〜３６Ｅｃ、ダミー個別電極４１Ａ〜４１Ｆ及び導通用電極４２Ａ〜４２Ｆは、セラミックスシート３１，３２，３３，３４のスルーホール５３Ａ内の内部導通電極５２Ａを介してそれぞれ電気的に接続されている（図１１参照）。

また、セラミックスシート３１，３２，３３及び３４には、コモン電極用の表面電極３９Ａ，３９Ｂ、コモン電極３７（３７Ａ〜３７Ｅ），７１とダミーコモン電極４３、コモン電極用の導通用電極４４Ａ，４４Ｂとの複数箇所を上下方向に電気的に接続するために、電極３９Ａ，３９Ｂ，３７，７１，４３，４４Ａ，４４Ｂの位置において、各圧電セラミックスシート３１，３２，３３及び３４の厚さを貫通するように穿設された複数のスルーホール５３Ｂ内にそれぞれ充填した導電部材（導電性ペースト）にて内部導通電極５２Ｂが形成されている（図１０(ｃ)参照）。

これらの場合、各内部導通電極５２Ａ，５２Ｂは、上下に隣接する圧電セラミックスシート３１〜３３の部位で平面視で上下に重複しない位置に適宜距離だけ隔てて形成されている。例えば、導通用ダミーシート３３に形成されたスルーホール５３Ａ，５３Ｂの位置は、トップセラミックスシート３４に設けられたスルーホール５３Ａ，５３Ｂの位置から偏倚している（図１０(ｂ)，図１１参照）。これは、セラミックスシートの元材料であるグリーンシートにスルーホール５３Ａ，５３Ｂが形成され、その後、表面に導電材料をスクリーン印刷等する際に、導電材料がスルーホール内に流れ込んで内部導通電極５２Ａ，５２Ｂが形成されるので、内部導通電極５２Ａ，５２Ｂは表面側を開口した中空状になり（図１０(ｂ)参照）、上層のシートのスルーホールがこれと同軸上に重なると、内部導通電極５２Ａ，５２Ｂ同士の接触面積が減少してしまうので、これを回避するためである。スルーホール内にカップ状に形成された内部導通電極５２Ａ，５２Ｂの底部を、下層シートの平面状の電極４２Ａ(４１Ａ)に面接触させて、電気的な導通を確実にするのである。
−フレキシブルフラットケーブル４−
フレキシブルフラットケーブル４は、トップセラミックスシート３４の上面に重ねられ、ノズル列と直交する方向（Ｘ方向）に外方へ突出して配置される（図１参照）。フレキシブルフラットケーブル４は、電気絶縁性を有し、可撓性の合成樹脂材（例えば、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂）からなる帯状のベース材１００の片面に、個別電極用の接合電極部３８Ａａ〜３８Ｅａと対応して銅箔からなる接続端子４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃ，４８Ｄ，４８Ｅ並びにそれらに接続される微細な配線４６が設けられている。また、コモン電極用の接合電極部３９Ａｂ，３９Ｂｂと対応した位置に接続端子４９Ａ，４９Ｂ並びにそれらに接続される帯状（配線４６よりも幅の広い）の配線４７がフレキシブルフラットケーブル４の両側縁に沿って設けられている（図９参照）。これらの接続端子及び配線は、フォトレジスト法等により形成され、これらの表面が電気絶縁性を有し、可撓性の合成樹脂材（例えば、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂）からなるカバーレイ１０２にて被覆されている（図１０（ｃ）参照）。

接続端子４８Ａ〜４８Ｅ，４９Ａ，４９Ｂは、ベース材１００から露出され、コモン電極用及び個別電極用の接合電極部３８Ａａ〜３８Ｅａ，３９Ａｂ，３９Ｂｂと導電性ろう材（たとえばハンダ）４５により接合される。アクチュエータの両側に沿ってそれぞれ複数に分割されたコモン電極用の接合電極部３９Ａｂ，３９Ｂｂの各部分は、フレキシブルフラットケーブル４の両側に沿ってそれぞれ連続して設けられたコモン用の配線４７に、接合されている。つまり、コモン電極が幅の広い配線４７に複数箇所で接合していることで、多数の個別電極に同時に通電することに十分対処することができる、配線の他端はベース材１００に搭載された駆動用の集積回路１０１に電気的に接合されており、圧電アクチュエータに選択的に駆動信号を供給することができる。
（圧電アクチュエータの機能）
セラミックスシートの積層方向における個別電極３６Ａ〜３６Ｅとコモン電極３７，７１との間のセラミックスシート３１，３２が活性部（エネルギー発生手段）として機能する。つまり、任意の個別電極３６Ａ〜３６Ｅとコモン電極３７，７１との間に電圧を印加することにより、それらの間のセラミックスシート３１，３２（活性部）を変位させて圧力室１８ａ内のインクに吐出圧力を与え、ノズル１１ａからインク液滴を吐出する。

このような活性部（エネルギー発生手段）は、圧力室１８ａの数と同一の数で同一の列にてそれに対応する位置に形成される。即ち、前記活性部は、ノズル１１ａ（圧力室１８ａ）の列方向（Ｙ方向）に沿って配置され、かつノズル列の数（５つ）と同じ数だけ、Ｘ方向に配置されることになる。また、各活性部は、Ｘ方向に圧力室１８ａの長手方向に長く形成され、かつ隣接する活性部の配置間隔は圧力室１８ａの配置間隔と同様であって、千鳥状に配列されることになる。

前記実施の形態では、コモン電極用の表面電極の、その長く延びた表面電極の間にトップセラミックスシート３４上面が露出する部分として、前記コモン電極用の表面電極を、前記長く延びた方向を横切る方向に延びているスリットを用いているが、本発明はそれに限定されるものではなく、図１２（ａ）に示すように、トップセラミックスシート３４上面が露出する多数の貫通孔が形成されたコモン電極用の表面電極３９Ｃを用いたり、図１２（ｂ）に示すように、トップセラミックスシート３４上面が網目部分から露出する網目状のコモン電極用表面電極３９Ｄを用いたりすることも可能である。また、図１２（ｃ）に示すように、コモン電極用の表面電極３９Ｅのスリット３９Ｅａは電極部分を完全に横切っていなくてもよい。

本発明の圧電式インクジェットヘッドのキャビティユニットと圧電アクチュエータと、フラットケーブルとを分離して示す斜視図である。 キャビティユニットの分解斜視図である。 キャビティユニットの一部分解斜視図である。 一部を省略して示す、圧電アクチュエータの分解斜視図である。 一部を省略して示す、第１のセラミックスシートの平面図である。 第２のセラミックスシートの平面図である。 調整用ダミーセラミックスシートを示す平面図である。 トップセラミックスシートを示す平面図である。 フレキシブルフラットケーブルにおける電極配置を説明する平面図である。 （ａ）は個別電極〜表面電極の導通関係を説明する断面図、（ｂ）はスルーホールの説明図、（ｃ）コモン電極〜表面電極の導通関係を説明する断面図である。 個別電極〜表面電極の導通関係を説明する斜視図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれコモン電極用の表面電極の形状の変形例を示す図である。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
１１ キャビティユニット
１１ａ ノズル
１２ 圧電アクチュエータ
１８ａ 圧力室
３１，３２ セラミックスシート
３４ トップセラミックスシート
３６Ａ〜３６Ｅ 個別電極
３７Ａ，３７Ｂ コモン電極
３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄ，３８Ｅ 個別電極用の表面電極
３９Ａ〜３９Ｅ コモン電極用の表面電極
３９Ａａ，３９Ｂａ スリット
４０ フレキシブルフラットケーブル
５２Ａ，５２Ｂ 内部導通電極
５３Ａ，５３Ｂ スルーホール

Claims (12)

1. 表面に個別電極のパターンを形成したセラミックスシートと、表面にコモン電極のパターンを形成したセラミックスシートとを積層した部分と、その部分の上側に配置され個別電極用の表面電極とコモン電極用の表面電極とが表面に形成されたトップセラミックスシートとを備え、焼成されて一体化されてなるもので、前記コモン電極用の表面電極が前記トップセラミックスシート上にその表面に沿う方向に長く形成されている積層型圧電アクチュエータであって、
   前記コモン電極用の表面電極は、その長く延びた表面電極の間に前記トップセラミックスシートの上面が露出する部分を有しこの露出部分にて前記焼成の際に前記トップセラミックスシートとの間に生ずる熱収縮差を吸収する形状とされ、
   前記露出部分は、前記個別用の表面電極の配列方向に直交する方向において、前記個別用の表面電極が形成されている領域からずれた位置に形成されていることを特徴とする積層型圧電アクチュエータ。
2. 液滴を吐出する複数のノズル列に対応する圧力室の複数の列を有するキャビティユニットに接合されるもので、前記各圧力室に対応して前記個別電極が複数配置され、前記コモン電極が前記各圧力室に対して共通に配置されていることを特徴とする請求項１記載の積層型圧電アクチュエータ。
3. 前記各セラミックスシートにはその厚さ方向に貫通し導電性ペーストを充填させるスルーホールを穿設し、前記スルーホールに充填させる導電性ペーストによって前記シートの積層方向にコモン電極とコモン電極用の表面電極とを電気的に接続する構成とされ、
   前記露出部分は、前記スルーホールが設けられている部位と異なる部位に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の積層型圧電アクチュエータ。
4. 前記個別電極は、前記セラミックスシートの表面に沿って、複数列配置され、前記コモン電極は、その複数列の前記個別電極と前記積層方向に対向しかつその列方向に延び、
   前記個別電極用の表面電極は、前記トップセラミックスシートの表面に沿って、前記個別電極と対応して複数列配置され、前記コモン電極用の表面電極は、前記トップセラミックスシートの表面における前記個別電極用の表面電極の列方向と直交する端部に沿って、複数列の並び方向に長く形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の積層型圧電アクチュエータ。
5. 前記コモン電極用の表面電極は、複数の電極部にスリットにて分割され、前記各電極部が一定面積以下の大きさとされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の積層型圧電アクチュエータ。
6. 前記スリットは、前記コモン電極用の表面電極を、前記長く延びた方向を横切る方向に延びていることを特徴とする請求項５記載の積層型圧電アクチュエータ。
7. 前記露出部分は、前記コモン電極用の表面電極に形成される多数の貫通孔であることを特徴とする請求項１又は２記載の積層型圧電アクチュエータ。
8. 前記コモン電極用の表面電極は、平面視で網目状に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の積層型圧電アクチュエータ。
9. 前記セラミックスシートはチタン酸ジルコン酸鉛からなり、
   前記個別電極、コモン電極及びこれらに導通する表面電極は、銀−パラジュウム系の導電性ペーストがスクリーン印刷されたものであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の積層型圧電アクチュエータ。
10. 個別電極のパターンを表面に形成した第１のグリーンシートと、コモン電極のパターンを表面に形成した第２のグリーンシートとを積層し、その部分の上側に、個別電極用の表面電極とコモン電極用の表面電極とを表面に形成したトップグリーンシートを積層し、その後、焼成する積層型圧電アクチュエータの製造方法において、
    前記コモン電極用の表面電極を前記トップグリーンシート上にその表面に沿う方向に長く、かつその表面電極の間に前記トップグリーンシートの表面が露出する部分を、前記個別用の表面電極の配列方向に直交する方向において、前記個別用の表面電極が形成されている領域からずれた位置に設けて形成し、
    前記各電極を形成したグリーンシートを積層した状態で、焼成することを特徴とする積層型圧電アクチュエータの製造方法。
11. 前記各グリーンシートにはその厚さ方向に貫通し導電性ペーストを充填させるスルーホールを穿設し、前記露出部分を、前記トップグリーンシート上の、前記スルーホールが設けられている部位と異なる部位に形成し、前記各グリーンシートを積層することで、前記スルーホールに充填させた導電性ペーストによって前記シートの積層方向にコモン電極とコモン電極用の表面電極、及び個別電極と個別電極用の表面電極とを電気的に接続することを特徴とする請求項１０に記載の積層型圧電アクチュエータの製造方法。
12. 前記個別電極を、前記第１のグリーンシートの表面に沿って、複数列形成し、前記コモン電極を、その複数列の前記個別電極と前記積層方向に対向しかつその列方向に延びるように前記第２のグリーンシートの表面に沿って形成し、
    前記トップグリーンシートの表面に沿って、前記個別電極用の表面電極を、前記個別電極と対応して複数列形成し、前記コモン電極用の表面電極を、前記トップグリーンシートの表面における前記個別電極用の表面電極の列方向と直交する端部に沿って、複数列の並び方向に長く形成することを特徴とする請求項１０または１１に記載の積層型圧電アクチュエータの製造方法。

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