(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板とこの基板の一表面に配置された圧電層を備えた圧電アクチュエータの製造方法であって、
前記圧電層を形成する圧電層形成工程と、
前記圧電層形成工程で形成された前記圧電層を前記基板の前記一表面に押圧して接着する接着工程を備え、
前記接着工程の前に、前記圧電層の外周部の前記基板と接着される領域に、凹部又は凸部を形成するものであり、
前記圧電層に電極を形成する電極形成工程をさらに備え、
前記圧電層形成工程において複数の前記圧電層を形成し、
前記電極形成工程において、１つの前記圧電層の一方の面に前記電極を形成するとともに、その圧電層の外周部の前記電極の形成面と同じ面に、前記電極と同じ材料で凸状パターンを形成し、
前記電極及び前記凸状パターンが形成された前記圧電層を、前記一方の面において他の前記圧電層と重ね合わせることを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項２】
前記電極形成工程において、前記圧電層に、複数の個別電極、及び、これら複数の個別電極と前記圧電層を挟んで対向する複数の対向電極部とこれら複数の対向電極部と共通に導通する導通部を有する共通電極を形成し、
前記共通電極の前記導通部を前記圧電層の外周部の前記一方の面に形成するとともに、この導通部に櫛歯状の前記凸状パターンを形成することを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項３】
前記圧電層の外周部の前記基板と接着される領域に、前記凹部又は前記凸部を、前記圧電層の全周にわたって形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項４】
圧力室を含む液体流路が形成された流路ユニットと、基板とこの基板の一表面に配置された圧電層を備え、前記圧力室を覆うように前記流路ユニットに設けられる圧電アクチュエータを有する液体移送装置の製造方法であって、
前記圧電アクチュエータの製造工程は、
前記圧電層を形成する圧電層形成工程と、
前記圧電層形成工程で形成された前記圧電層を前記基板の前記一表面に接着する接着工程を備え、
前記接着工程の前に、前記圧電層の外周部の前記基板と接着される領域に、凹部又は凸部を形成するものであり、
前記圧電アクチュエータの製造工程は、前記圧電層に電極を形成する電極形成工程をさらに備え、
前記圧電層形成工程において複数の前記圧電層を形成し、
前記電極形成工程において、１つの前記圧電層の一方の面に前記電極を形成するとともに、その圧電層の外周部の前記電極の形成面と同じ面に、前記電極と同じ材料で凸状パターンを形成し、
前記電極及び前記凸状パターンが形成された前記圧電層を、前記一方の面において他の前記圧電層と重ね合わせることを特徴とする液体移送装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータの製造方法、及び、圧電アクチュエータを備えた液体移送装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、様々な技術分野において、電界が作用したときの圧電層の変形（圧電歪み）を利用して対象を駆動する、圧電アクチュエータが用いられている。例えば、特許文献１には、ノズルからインクの液滴を噴射するインクジェットヘッドに用いられる圧電アクチュエータが開示されている。
【０００３】
特許文献１の圧電アクチュエータは、ノズルや圧力室等のインク流路が形成された流路ユニットに接合される金属製の振動板（基板）と、この振動板に接着剤で接合された圧電層とを有する。圧電層は、未焼成のグリーンシートに電極（個別電極、共通電極）を形成した後、焼成することによって得られる。このようにして得られた圧電層を、熱硬化性接着剤が塗布された振動板の表面に配置し、加熱しながら圧電層を振動板に押圧することで、圧電層を振動板に接着する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４９０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、圧電層を振動板（基板）に押圧しながら接着するときに、圧電層と振動板の間に存在するエアは、圧電層の外周部と振動板の間から外側へ抜けていく。しかし、振動板に接着される前の圧電層は、外周部にエアが残留しやすい形状になっていることがある。
【０００６】
図１１（ａ）に示すように、焼成後の圧電層１０１が全体的に反ってしまうことがあり、この場合には、圧電層１０１の外周部と振動板１００の間にエアが溜まりやすくなる。また、図１１（ｂ）に示すように、外周部の一部に屈曲（又は湾曲）した部分１０１ａが形成されてしまうこともある。例えば、１枚の大きなグリーンシートから、複数のインクジェットヘッドにそれぞれ使用される複数の圧電層１０１を作製する場合、前記グリーンシートを焼成して得られた１枚の大きな圧電シートを、複数の小さな圧電層１０１に切り分けることになるが、この圧電シートの切断時に発生した屈曲状のバリ１０１ａが、個々の圧電層１０１の外周部に残ってしまうことがある。また、グリーンシートの焼成時に端部がだれることによって、圧電層１０１の外周部の一部に屈曲部１０１ａが形成されてしまうこともある。
【０００７】
また、グリーンシートにペースト状の電極材料を塗布して電極（特に、シートのほぼ全面に形成される共通電極）を形成したときに、シートの端部において表面張力の影響で電極材料が盛り上がりやすく、電極の厚みが大きくなる傾向にある。このように、圧電層の外周部で電極厚みが大きくなる結果、外周部の振動板との接着領域が盛り上がり、上記と同様にエアが残留しやすくなることもある。
【０００８】
このように、外周部にエアが残留した状態で圧電層が振動板に接着されると、その残留したエアが、個別電極と共通電極に挟まれて圧電変形が生じる部分（活性部ともいう）に入り込む虞がある。その場合、活性部の変形によって生じる駆動力を駆動対象に効果的に伝えることができず、駆動効率を低下させてしまうという問題が生じる。例えば、前記特許文献１のインクジェットヘッドにおいては、圧力室内のインクに所望の圧力を付与することができなくなる。
【０００９】
本発明の目的は、圧電層と基板とを接着する際に、両者の間にエアが残留するのを防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
基板とこの基板の一表面に配置された圧電層を備えた圧電アクチュエータの製造方法であって、
前記圧電層を形成する圧電層形成工程と、前記圧電層形成工程で形成された前記圧電層を前記基板の前記一表面に押圧して接着する接着工程を備え、
前記接着工程の前に、前記圧電層の外周部の前記基板と接着される領域に、凹部又は凸部を形成するものであり、
前記圧電層に電極を形成する電極形成工程をさらに備え、前記圧電層形成工程において複数の前記圧電層を形成し、前記電極形成工程において、１つの前記圧電層の一方の面に前記電極を形成するとともに、その圧電層の外周部の前記電極の形成面と同じ面に、前記電極と同じ材料で凸状パターンを形成し、
前記電極及び前記凸状パターンが形成された前記圧電層を、前記一方の面において他の前記圧電層と重ね合わせることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明においては、圧電層の外周部の基板と接着される領域、又は、基板の圧電層の外周部と接着される領域に、凹部又は凸部を形成することで、圧電層の外周部と基板との間に隙間（通路）が形成される。従って、圧電層と基板とを接着したときに、圧電層と基板との間のエアを、圧電層の外周部から確実に排出することができる。
【００１３】
本発明においては、複数の圧電層のうちの１つの圧電層の一方の面に電極を形成するとともに、その圧電層の外周部の、前記電極の形成面と同じ面に、前記電極と同じ材料で凸状パターンを同時に形成し、電極及び凸状パターンが形成された面を別の圧電層と重ね合わせる。すると、圧電層間に凸状パターンが存在する部分においては、凸状パターンのない部分と比べて、複数の圧電層の積層体の厚みが大きくなるため、この積層体の基板との接着領域に凹凸が生じる。このように、圧電層への電極形成と同時に外周部に凸状パターンを形成するだけで、積層体の外周部の接着領域に凹凸を簡単に設けることができる。
【００１６】
第２の発明の圧電アクチュエータの製造方法は、前記第１の発明において、前記電極形成工程において、前記圧電層に、複数の個別電極、及び、これら複数の個別電極と前記圧電層を挟んで対向する複数の対向電極部とこれら複数の対向電極部と共通に導通する導通部を有する共通電極を形成し、前記共通電極の前記導通部を前記圧電層の外周部の前記一方の面に形成するとともに、この導通部に櫛歯状の前記凸状パターンを形成することを特徴とするものである。
【００１７】
共通電極の複数の対向電極部は複数の個別電極と圧電層を挟んで対向しており、個別電極と対向電極部の間に電圧が印加されたときには、両者に挟まれた圧電層に電界が作用して圧電変形が生じる。ここで、複数の対向電極部と共通に導通する導通部は、複数の対向電極部間での電位ばらつきを極力抑えるために、できるだけ面積を大きくして電気抵抗を小さくすることが好ましいことから、共通電極の導通部は、広い領域を確保しやすい、圧電層の外周部に形成される。この場合に、圧電層の外周部において、共通電極と同じ面に凸状パターンを形成するときに、凸状パターンを、共通電極の導通部とは別の、孤立したパターンとして形成すると、凸状パターンが形成される領域の分だけ、導通部の面積が小さくなってしまう。そこで、本発明では、導通部に櫛歯状の凸状パターンを形成することで、導通部と凸状パターンを兼用させる。  
【００１８】
第３の発明の圧電アクチュエータの製造方法は、前記第１又は第２の発明において、前記圧電層の外周部の前記基板と接着される領域に、前記凹部又は前記凸部を、前記圧電層の全周にわたって形成することを特徴とするものである。
【００１９】
本発明によれば、圧電層の外周部の全周にわたって凹凸が形成されることになり、圧電層と基板との間のエアを、圧電層の外周部のどの部分からでも確実に排出することができる。
【００２０】
第４の発明の液体移送装置の製造方法は、圧力室を含む液体流路が形成された流路ユニットと、基板とこの基板の一表面に配置された圧電層を備え、前記圧力室を覆うように前記流路ユニットに設けられる圧電アクチュエータを有する液体移送装置の製造方法であって、
前記圧電アクチュエータの製造工程は、前記圧電層を形成する圧電層形成工程と、前記圧電層形成工程で形成された前記圧電層を前記基板の前記一表面に接着する接着工程を備え、
前記接着工程の前に、前記圧電層の外周部の前記基板と接着される領域に、凹部又は凸部を形成するものであり、
前記圧電アクチュエータの製造工程は、前記圧電層に電極を形成する電極形成工程をさらに備え、前記圧電層形成工程において複数の前記圧電層を形成し、前記電極形成工程において、１つの前記圧電層の一方の面に前記電極を形成するとともに、その圧電層の外周部の前記電極の形成面と同じ面に、前記電極と同じ材料で凸状パターンを形成し、
前記電極及び前記凸状パターンが形成された前記圧電層を、前記一方の面において他の前記圧電層と重ね合わせることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明においては、圧電層の外周部の基板と接着される領域、又は、基板の圧電層の外周部と接着される領域に、凹部又は凸部を形成することで、圧電層の外周部と基板との間に隙間（通路）が形成される。従って、圧電層と基板とを接着したときに、圧電層と基板との間のエアを、圧電層の外周部から確実に排出することができる。そのため、圧電層の、圧力室と対向する領域にエアが入り込むことによる駆動効率の低下を防止することができる。
また、本発明においては、複数の圧電層のうちの１つの圧電層の一方の面に電極を形成するとともに、その圧電層の外周部の、前記電極の形成面と同じ面に、前記電極と同じ材料で凸状パターンを同時に形成し、電極及び凸状パターンが形成された面を別の圧電層と重ね合わせる。すると、圧電層間に凸状パターンが存在する部分においては、凸状パターンのない部分と比べて、複数の圧電層の積層体の厚みが大きくなるため、この積層体の基板との接着領域に凹凸が生じる。このように、圧電層への電極形成と同時に外周部に凸状パターンを形成するだけで、積層体の外周部の接着領域に凹凸を簡単に設けることができる。
【発明の効果】
【００２２】
圧電層の外周部の基板と接着される領域、又は、基板の圧電層の外周部と接着される領域に、凹部又は凸部を形成することで、圧電層の外周部と基板との間に隙間（通路）が形成される。従って、圧電層と基板とを接着したときに、圧電層と基板との間のエアを、圧電層の外周部から確実に排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態のインクジェットヘッドの斜視図である。
【図２】インクジェットヘッドの平面図である。
【図３】インクジェットヘッドの部分拡大図であり、（ａ）は図２の一部拡大平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図４】第１圧電層の上面図である。
【図５】第２圧電層の上面図である。
【図６】第３圧電層の上面図である。
【図７】３枚の圧電層の積層体の外周部の外側面図である。
【図８】変更形態の圧電アクチュエータを示す図であり、（ａ）は圧力室と対向する部分の断面図、（ｂ）は外周部の外側面図である。
【図９】別の変更形態の圧電アクチュエータの、圧力室と対向する部分の断面図である。
【図１０】さらに別の変更形態の圧電アクチュエータの外周部の外側面図である。
【図１１】従来の圧電アクチュエータの製造工程において生じる、圧電層と振動板の間のエアの残留を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、記録用紙に対してインクを噴射して画像等を記録するインクジェットヘッドの圧電アクチュエータに、本発明を適用した一例である。
【００２５】
図１は、本実施形態のインクジェットヘッドの斜視図、図２は、インクジェットヘッドの平面図である。尚、以下では、図１、図２の紙面手前側を上方、図１、図２の紙面向こう側を下方と定義して説明する。このインクジェットヘッド３（液体移送装置）は、図中の走査方向に往復移動しつつ、この走査方向と直交する紙送り方向に搬送される記録用紙（図示省略）に対して、下面に開口する複数のノズル１５（図３参照）からインクの液滴を噴射する、いわゆる、シリアル式のインクジェットヘッドである。図１、図２に示すように、インクジェットヘッド３は、ノズル１５や圧力室１０を含むインク流路が形成された流路ユニット３１と、この流路ユニット３１の上面に配置された圧電アクチュエータ３２とを備えている。また、図１に示すように、圧電アクチュエータ３２の上面には、ドライバＩＣ５１を実装したフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）５０が接合される。
【００２６】
まず、流路ユニット３１について説明する。図１、図２に示すように、流路ユニット３１の上面には、インクジェットヘッド３で使用される４色のインク（ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ）がそれぞれ供給される４つのインク供給口９が設けられている。そして、流路ユニット３１内には、前記インク供給口９に接続されたインク流路が形成されている。
【００２７】
図３はインクジェットヘッド３の部分拡大図であり、（ａ）は図２の一部拡大平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。図３に示すように、流路ユニット３１は、互いに積層された４枚のプレート１１〜１４で構成されている。４枚のプレート１１〜１４の材質は特に限定されないが、例えば、上の３枚のプレート１１〜１３はステンレス鋼等からなる金属プレートとし、一番下のノズル１５が形成されるプレート１４は合成樹脂材料で形成されたプレートとすることができる。この流路ユニット３１には、インク供給口９に接続されたマニホールド１６と、マニホールド１６に連通した複数の圧力室１０と、複数の圧力室１０にそれぞれ連通する複数のノズル１５が形成されている。
【００２８】
図３（ｂ）に示されるマニホールド１６は、インク供給口９から紙送り方向（図３（ｂ）の紙面垂直方向）に延在している。図２、図３（ａ）に示すように、複数の圧力室１０は、それぞれ、走査方向を長手方向とする略楕円形の平面形状を有する。また、図２に示すように、複数の圧力室１０は、紙送り方向に延在するマニホールド１６に沿って配列されることで、１つの圧力室列８が構成されている。さらに、走査方向に隣接する２つの圧力室列８によって１つの圧力室群７が構成され、流路ユニット３１には、合計５つの圧力室群７が設けられている。尚、５つの圧力室群７のうち、図２中右側に位置する２つの圧力室群７は、インク供給口９からブラックインクが供給される、ブラック用の圧力室群７である。また、図２中左側に位置する３つの圧力室群７は、３つのインク供給口９からそれぞれ３色のカラーインク（イエロー、マゼンタ、シアン）が供給される、カラー用の圧力室群７である。
【００２９】
複数の圧力室１０にそれぞれ連通する複数のノズル１５は、流路ユニット３１の下面（最下層に位置するプレート１４の下面）に開口している。また、図示は省略するが、これら複数のノズル１５も、複数の圧力室１０と同様に配列されており、図２中右側には、２つの圧力室群７にそれぞれ対応した、ブラックインクを噴射する２つのノズル群が配置され、図２中左側には、３つの圧力室群７にそれぞれ対応した、３色のカラーインク用を噴射する３つのノズル群が配置されている。
【００３０】
そして、図３（ｂ）に示すように、流路ユニット３１内には、インク供給口９に接続されたマニホールド１６から分岐して、圧力室１０を経てノズル１５に至る個別インク流路１７が複数形成されている。
【００３１】
次に、圧電アクチュエータ３２について説明する。圧電アクチュエータ３２は、振動板３３、３枚の圧電層（第１圧電層４０、第２圧電層４１、第３圧電層４２）、複数の個別電極４３、第１共通電極４４、及び、第２共通電極４５を有する。図４は、第１圧電層４０（最上層）の上面図、図５は第２圧電層４１（中間層）の上面図、図６は第３圧電層４２（最下層）の上面図である。尚、図４、図５、図６において、ハッチングされた部分は電極が形成されている領域を示している。
【００３２】
振動板３３は、例えば、ステンレス鋼等の鉄系合金、銅系合金、ニッケル系合金、あるいは、チタン系合金などからなる。この振動板３３は、流路ユニット３１の最上層のプレート１１の上面に複数の圧力室２４を覆うように配設された状態で、プレート１１に接合されている。尚、この振動板３３が本願発明の基板に相当する。
【００３３】
３枚の圧電層４０〜４２は、それぞれ、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする強誘電性の圧電材料によって形成されており、互いに積層された状態で、複数の圧力室１０を覆うように振動板３３の上面に接合されている。また、３枚の圧電層４０〜４２の積層体４９は、未焼成の３枚のグリーンシートに後述の電極をそれぞれ形成した後に積層し、高温で焼成することによって得られる。尚、３枚の圧電層４０〜４２の積層体４９は、金属製の振動板３３によって圧力室１０と隔てられており、振動板３３によって圧電層４２の下面が保護されるとともに、圧力室１０内のインクの圧電層４０〜４２への浸入が振動板３３により防止される。
【００３４】
複数の個別電極４３は、最上層の第１圧電層４０の上面における、複数の圧力室１０とそれぞれ対向する領域に設けられている。図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、各個別電極４３は、圧力室１０とほぼ同じ平面形状を有し、最上層の圧電層４０の上面の、１つの圧力室１０と対向する領域全体に設けられている。また、各個別電極４３からは、圧力室１０と対向しない領域へ、個別電極４３をＦＰＣ５０（図１参照）と接続するための接点部４３ａが引き出されている。
【００３５】
第１共通電極４４は、第１圧電層４０と中間層の第２圧電層４１との間に配置されている。図５に示すように、この第１共通電極４４は、複数の圧力室１０の短手方向（図３（ｃ）における左右方向）に関する中央部とそれぞれ対向する複数の対向電極部４４ａと、これら複数の対向電極部４４ａに共通に導通する導通部４４ｂとを有する。対向電極部４４ａは、第１圧電層４０を挟んで個別電極４３と対向している。また、導通部４４ｂは、第２圧電層４１の、図５における上半部の外周部に、圧電層４１の縁に沿って延在している。尚、複数の対向電極部４４ａと共通に導通する導通部４４ｂは、複数の対向電極部４４ａ間での電位ばらつきを極力抑えるために、できるだけ面積を大きくして電気抵抗を小さくすることが好ましい。そのために、導通部４４ｂは、広い領域を確保しやすい、第２圧電層４１の外周部に形成されている。
【００３６】
第２共通電極４５は、第２圧電層４１と最下層の第３圧電層４２との間に配置されている。図６に示すように、この第２共通電極４５は、複数の圧力室１０の短手方向端部とそれぞれ対向する複数の対向電極部４５ａと、これら複数の対向電極部４５ａに共通に導通する導通部４５ｂとを有する。対向電極部４４ａは、第１圧電層４０及び第２圧電層４１を挟んで個別電極４３と対向している。また、導通部４５ｂは、第３圧電層４２の、図６における下半部の外周部に、圧電層４２の縁に沿って延在している。このように、導通部４５ｂが圧電層４２の外周部に設けられている理由は、第１共通電極４４の導通部４４ｂと同じく、大きな面積を確保して電気抵抗をできるだけ小さくするためである。
【００３７】
また、第１圧電層４０の、個別電極４３と第１共通電極４４の対向電極部４４ａとに挟まれた圧電層部分（図３（ｃ）における圧力室１０の中央部と対向する部分：第１活性部３５という）は、予め、その厚み方向に分極されている。また、第１圧電層４０及び第２圧電層４１の、個別電極４３と第２共通電極４５の対向電極部４５ａとに挟まれた圧電層部分（図３（ｃ）における圧力室１０の左右両端部と対向する部分：第２活性部３６という）も、予め、その厚み方向に分極されている。
【００３８】
尚、図１のように、圧電アクチュエータ３２の上面（第１圧電層４０の上面）には、ドライバＩＣ５１を実装したＦＰＣ５０が配置される。そして、第１圧電層４０の上面に位置する複数の個別電極４３は、それぞれから引き出された接点部４３ａを介してＦＰＣ５０と接続される。
【００３９】
また、図４に示すように、第１圧電層４０の図中左右両端部の上面には、図５の第１共通電極４４の導通部４４ｂ、及び、図６の第２共通電極４５の導通部４５ｂとそれぞれ対向する、２種類の引き出し電極４６，４７が形成され、これら２種類の引き出し電極４６，４７はＦＰＣ５０と接続される。また、図５に示すように、第２圧電層４１の上面には引き出し電極４７と対向する中継電極４８が形成されている。さらに、図示は省略するが、第１圧電層４０及び第２圧電層４１の、引き出し電極４６，４７と対向する部分には複数のスルーホールが形成されており、これらのスルーホール内にはそれぞれ導電性材料が充填されている。そして、引き出し電極４６は第１圧電層４０に形成されたスルーホールを介して第１共通電極４４の導通部４４ｂと接続される。一方、引き出し電極４７は第１圧電層４０に形成されたスルーホールを介して中継電極４８と接続され、さらに、中継電極４８は第２圧電層４１に形成されたスルーホールを介して第２共通電極４５の導通部４５ｂと接続される。
【００４０】
これにより、複数の個別電極４３、第１共通電極４４、及び、第２共通電極４５は、それぞれ、ＦＰＣ５０に実装されたドライバＩＣ５１（図１参照）と接続されることになる。そして、ドライバＩＣ５１により、個別電極４３の電位は、所定の駆動電位とグランド電位の間で切り替えられるようになっている。また、第１共通電極４４は常に前記駆動電位に保持される一方、第２共通電極４５は常にグランド電位に保持される。
【００４１】
尚、図５、図６に示すように、第２圧電層４１の上面と第３圧電層４２の上面の外周部には、第１共通電極４４や第２共通電極４５とは接続されていない、孤立した電極部分５３，５４，５５，５６が、第２圧電層４１や第３圧電層４２の縁に沿って間隔を空けて配置されている。また、図６に示すように、第３圧電層４２の上面に形成された、第２共通電極４５の導通部４５ｂの外縁部には複数の切欠部分５７が形成され、導通部４５ｂは櫛歯形状の電極部分４５ｃを有するものとなっている。圧電層４１，４２の外周部に、上記のような電極パターンを形成する理由については、後の圧電アクチュエータ３２の製造工程に関する説明において述べることとする。
【００４２】
以上説明した圧電アクチュエータ３２の、インク噴射時における動作について述べる。
インクを噴射しない待機状態においては、ドライバＩＣ５１によって、複数の個別電極４３にはそれぞれグランド電位が付与されている。また、ドライバＩＣ５１によって、第１共通電極４４は常時駆動電位に保持されるとともに、第２共通電極４５は常時グランド電位に保持されている。従って、待機状態では、個別電極４３と第１共通電極４４（対向電極部４４ａ）の間に電圧が印加されることになり、電極４３，４４の間に挟まれる第１活性部３５に厚み方向の電界が作用する。この電界の方向は第１活性部３５の分極方向と平行であるから、この第１活性部３５は厚み方向と直交する面方向に収縮する。ここで、圧電層４０〜４２の下側に位置する振動板３３は、流路ユニットの上面に固定されているため、第１活性部３５の面方向の収縮に伴って、振動板３３の圧力室１０と対向する部分が、圧力室１０側（図３（ｃ）における下側）に凸となるように変形した状態となる。このとき、圧力室１０は、圧電層４０が変形していない状態と比較して、その容積が小さくなっている。
【００４３】
この状態から、ドライバＩＣ５１によって、ある個別電極４３の電位がグランド電位から前記所定の駆動電位に切り換えられると、この個別電極４３と第１共通電極４４の間に電圧が印加されなくなり、変形していた第１活性部３５が元に戻る。同時に、個別電極４３と第２共通電極４５（対向電極部４５ａ）との間には電圧が印加されることになるため、電極４３，４５の間に挟まれる第２活性部３６に厚み方向の電界が作用する。この電界の方向は第２活性部３６の分極方向と平行であるから、第２活性部３６は厚み方向と直交する面方向に収縮する。これにより、圧電層４０〜４２の圧力室１０の略中央部と対向する部分が上方に引っ張られることとなり、振動板３３の圧力室１０と対向する部分は全体として圧力室１０と反対側（図３（ｃ）上側）に凸となるように変形して、圧力室１０の容積が増加する。
【００４４】
その後、ドライバＩＣ５１によって、個別電極４３の電位が再びグランド電位に戻されると、個別電極４３と第２共通電極４５の間に電圧が印加されなくなり、第２活性部３６の変形が元に戻る。同時に、第１活性部３５が再び面方向に収縮して、振動板３３の圧力室１０と対向する部分が全体として圧力室１０側に凸となる。このときに、圧力室１０の容積が大きく減少するため、圧力室１０内のインクの圧力が増加して、圧力室１０に連通するノズル１５からインクが噴射される。
【００４５】
次に、インクジェットヘッド３の製造方法について説明する。
まず、流路ユニット３１の製造工程について述べる。まず、流路ユニット３１を構成する４枚のプレート１１〜１４のそれぞれに、ノズル１５、圧力室１０、マニホールド１６等のインク流路を構成する孔をエッチングやレーザー加工等の公知の方法により形成する。そして、図３（ｂ）、（ｃ）に示されるように、４枚のプレート１１〜１４を積層して接合する。また、このとき、最上層に位置するプレート１１の上面に、圧電アクチュエータ３２の金属製の振動板３３を先に接合しておく。尚、これらのプレートの接合方法は特に限定されるものではないが、例えば、接着剤（エポキシ系の熱硬化性接着剤）を用いて接着することができる。あるいは、流路ユニット３１を構成する金属製の３枚のプレートと振動板３３は、金属拡散接合により接合してもよい。
【００４６】
次に、圧電アクチュエータ３２の製造工程について述べる。まず、３枚の圧電層４０〜４２となる、サイズの等しい３枚の未焼成のグリーンシートを作製する（圧電層形成工程）。次に、第１圧電層４０となるグリーンシートの一方の面に、図４に示すように、複数の個別電極４３と引き出し電極４６，４７を形成する。また、第２圧電層４１となるグリーンシートの一方の面に、図５に示すように、第１共通電極４４と中継電極４８を形成する。さらに、第３圧電層４２となるグリーンシートの一方の面には、図５に示すように、第２共通電極４５を形成する（電極形成工程）。
【００４７】
また、この電極形成工程においては、第２圧電層４１の上面と第３圧電層４２の上面に第１共通電極４４と第２共通電極４５をそれぞれ形成するとともに、図５、図６に示すように、第２圧電層４１と第３圧電層４２の外周部の上面（電極４４，４５が形成される面と同じ面）に、同じ電極材料からなる電極パターン（凸状パターン５８）を同時に形成する。
【００４８】
具体的には、図５に示すように、第２圧電層４１においては、図５における下端部の上面に、第１共通電極４４とは導通しない、複数の電極部分５３を、圧電層４１の下辺に沿って形成する。また、図６に示すように、第３圧電層４２においては、図６における上半部の外周部に、第２共通電極４５とは導通しない、複数の電極部分５４，５６，５５を、圧電層４２の外縁（左辺上部、上辺、及び、右辺上部）に沿って形成する。また、第３圧電層４２の下半部の外周部には、第２共通電極４５の導通部４５ｂが圧電層４２の外縁（左辺下部、下辺、及び、右辺下部）に沿って配置されるが、この導通部４５ｂのうちの左辺下部と右辺下部とに沿った部分の外縁部に複数の切欠部分５７をそれぞれ形成することで、導通部４５ｂに２つの櫛歯状の電極部分４５ｃを形成する。
【００４９】
このように、第２圧電層４１の下辺に凸状パターン５８（電極部分５３）を形成し、また、第３圧電層の上辺、左辺、及び、右辺にも、それぞれ凸状パターン５８（電極部分５３，５４，５５及び櫛歯状の電極部分４５ｃ）を形成することで、２枚の圧電層４１，４２の外周部の全周にわたって、圧電層４１，４２の上面から電極の厚み分だけわずかに突出した凸状パターン５８が設けられることになる。尚、電極４４，４５や孤立した電極部分５３，５４，５５，５６を、１枚の圧電層の同じ面に、同じ電極材料を用いて同時に形成することは、電極形成方法としてスクリーン印刷法や蒸着法等を採用することにより、特段の困難を伴うことなく実施可能である。
【００５０】
次に、各種電極が形成された３枚のグリーンシートを積層し、これらを積層方向に加圧し、その後に高温で焼成することで、３枚の圧電層４０〜４２からなる積層体４９を作製する。そして、この積層体４９を、流路ユニット３１に接合された振動板３３の上面に、エポキシ系接着剤等の熱硬化性接着剤を介在させて配置し、積層体４９と振動板３３を加熱しながら積層体４９を振動板３３に向けて押圧し、３枚の圧電層４０〜４２の積層体４９を振動板３３の上面に接着する（接着工程）。尚、この接着工程では、振動板３３を積層体４９に向けて押圧してもよい。これにより、流路ユニット３１と圧電アクチュエータ３２とを備えたインクジェットヘッドの製造が完了する。
【００５１】
ここで、先に述べたように、接着工程の前の電極形成工程において、第２圧電層４１及び第３圧電層４２の外周部の上面に凸状パターン５８を形成し、これら第２圧電層４１及び第３圧電層４２を、凸状パターン５８が形成された面において別の圧電層と重ね合わせている。つまり、凸状パターン５８は２枚の圧電層に挟まれる形となる。そして、積層体４９の外周部において、凸状パターン５８が積層体４９内に存在する領域と存在しない領域との間で、圧電層に挟まれる内部電極の総厚みが異なることによって、積層体４９の外周部の上下面に凹凸が生じる。
【００５２】
図面を参照してさらに具体的に説明する。図７は、３枚の圧電層４０〜４２の積層体４９の外周部の外側面図である。尚、図７は断面図ではないため本来ハッチングを行う必要はないが、構造をわかりやすくするためにハッチングをかけてある。また、図７は、図２に示されている圧電アクチュエータ３２を図中上方から見たときの側面図である。従って、図７に示されている第１圧電層４０、第２圧電層４１、第３圧電層４２の部分は、それぞれ、図４、図５、図６における上端部である。
【００５３】
この図７に示されている部分においては、図４からも分かるように、第１圧電層４０の上面には電極は形成されていない。一方、図５から分かるように、第２圧電層４１の上面には、第１共通電極４４の導通部４４ｂが圧電層４１の外縁に沿って連続的に延在している。従って、第３圧電層４２の上面に、凸状パターン５８である複数の電極部分５６が形成されている部分と、電極部分５６が形成されていない部分とでは、内部電極の厚みの総和が異なるために、積層体４９の厚みが異なり、その結果、積層体４９の外周部の上下両面に凹凸が生じる。そのため、図７に示すように、積層体４９を振動板３３の上面に押し当てたときに、第３圧電層４２の外周部の、振動板３３と接着される下面と、振動板３３の上面との間に、隙間５９（通路）が形成されることになる。
【００５４】
このように、第３圧電層４２の下面に凹凸を生じさせる作用は、他の凸状パターン５８（電極部分５３，５４，５５、櫛歯状の電極部分４５ｃ）においても同じである。従って、第３圧電層４２と振動板３３との間のエアを、第３圧電層４２の外周部から確実に排出することができる。これにより、圧電層４２と振動板３３の間に残留するエアが第１活性部３５や第２活性部３６に入り込むことによって発生する、圧電アクチュエータ３２の駆動効率の低下を防止することができる。
【００５５】
また、本実施形態では、第２圧電層４１や第３圧電層４２への電極形成と同時に外周部に凸状パターン５８（電極部分５３〜５６、櫛歯状の電極部分４５ｃ）を形成するだけで、積層体４９の外周部の下面（振動板３３との接着領域）に凹凸を簡単に設けることができる。
【００５６】
さらに、本実施形態では、２枚の圧電層４１，４２の外周部の全周にわたって、凸状パターン５８を形成することで、積層体４９の外周部の全周にわたって、振動板３３との接着領域に凹凸が設けられることになる。そのため、積層体４９と振動板３３との間のエアを、外周部のどの部分からでも確実に排出することができる。
【００５７】
尚、先にも述べたが、図６に示すように、第３圧電層４２に設けられる、第２共通電極４５の導通部４５ｂは電気抵抗をできるだけ小さくするために、大きな電極面積を確保しやすい外周部に形成される。ここで、この導通部４５ｂが設けられた外周部においても凸状パターン５８を形成する場合に、凸状パターン５８を、電極部分５３〜５６と同じように、導通部４５ｂから孤立したパターンとして形成してもよいのだが、そうすると、凸状パターン５８が形成される領域の分だけ、導通部４５ｂの面積が小さくなってしまう。そこで、本実施形態では、図６に示すように、導通部４５ｂに複数の切欠部分５７を形成して櫛歯形状の電極部分４５ｃとし、凸状パターン５８を兼用させている。
【００５８】
また、第２圧電層４１の図５における下端部、及び、第３圧電層４２の図６における上端部に設けられた、電極部分５３，５６は、図中上下方向に配列された対向電極部４４ａ、４５ａの延長線上に位置している。また、複数の対向電極部４４ａ，４５ａは、第１圧電層４０の上面の複数の個別電極４３とそれぞれ対向していることから、電極部分５３，５６は、複数の個別電極４３の配列方向延長線上に位置していると言える。さらに別の言い方をすれば、電極部分５３，５６を隔てるスリット５３ａ，５６ａは、個別電極４３の列間の領域（個別電極４３が配置されていない領域）と、図中上下方向に連なるように位置している。
【００５９】
ここで、積層された３枚の圧電層４０〜４２をプレスして積層体４９を作製したときには、積層体４９の上面に位置する複数の個別電極４３が第１圧電層４０に没入し、その分、積層体４９の下面が少し突出する。つまり、積層体４９のうちの、複数の個別電極４３が設けられている部分の下面が凸状、複数の個別電極４３が設けられていない部分の下面が凹状となるため、積層体４９を振動板３３に接着したときには、両者の間のエアは、個別電極４３が設けられていない部分の、凹状の下面に溜まる。そこで、上述したように、複数の個別電極４３の列間領域に連なるように、電極部分５３，５６のスリット５３ａ，５６ａが配置されていると、積層体４９の外周部の、電極部分５３，５６の間に生じる隙間５９（図７参照）が、積層体４９の下面に形成される空間と連通することになり、振動板３３と積層体４９との間のエアをより確実に排出することができるようになる。
【００６０】
また、本実施形態では、流路ユニット３１に先に振動板３３を接合してから、３枚の圧電層４０〜４２の積層体４９を振動板３３に接着しているが、振動板３３に３枚の圧電層４０〜４２の積層体４９を接着して圧電アクチュエータ３２を完成させてから、この圧電アクチュエータ３２を流路ユニット３１の上面に接合するようにしてもよい。
【００６１】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
【００６２】
１］前記実施形態では、３枚の圧電層４０〜４２の積層体４９の、外周部の全周にわたって凸状パターン５８（孤立した電極部分５３〜５６、櫛歯状の電極部分４５ｃ）を形成していたが、外周部の一部にのみ凸状パターン５８を形成してもよい。特に、接着時に、外周部の全周から均等にエアが抜けるのではなく、外周部の一部から局所的にエアが抜ける場合に有効である。このような場合の例としては、圧電層の表面を一方向に沿って転動するローラを用いて、圧電層を振動板に押しつけて接着する場合がある。この場合、圧電層と振動板の間に存在するエアは、ローラの転動方向下流側から押し出されるため、この転動方向下流側の端部にのみ凸状パターンを形成してもよい。
【００６３】
２］前記実施形態では、第２圧電層４１の一部（図５中の下端部）、及び、第３圧電層４２の一部（図６中の左端部、上端部、及び、右端部）に凸状パターン５８を形成していたが、第２圧電層４１と第３圧電層４２のそれぞれにおいて、外周部の全周にわたって凸状パターン５８を形成してもよい。例えば、第３圧電層４２の図６における下端部の位置においても、導通部４５ｂに複数の切欠部分５７を形成して、櫛歯状の電極部分４５ｃを設けてもよい。
【００６４】
３］本発明を適用可能な圧電アクチュエータ３２の構造は前記実施形態には限られない。例えば、図８（ａ）に示すように、合成樹脂材料や、アルミナやジルコニア等のセラミックス材料といった絶縁材料からなる振動板６１と、この振動板６１の上面に配置された圧電層６０と、圧電層６０の上面に配置された個別電極６３と、圧電層６０の下面に配置された共通電極６４を有する、ユニモルフ型の圧電アクチュエータ３２Ａであってもよい。
【００６５】
この圧電アクチュエータ３２Ａは、圧電層６０が１層のみであるため、前記実施形態のように、２枚の圧電層６０の間に凸状パターン５８を配置することで、圧電層６０の外周部の接着領域に凹凸を生じさせるということはできない。しかし、図８（ｂ）のように、振動板６１と接着される領域である、圧電層６０の下面に直接凸状パターン５８を形成すれば、その凸状パターン５８自身の厚みによって圧電層６０の下面に凹凸を生じさせることができる。従って、共通電極６４と凸状パターン５８が形成された、圧電層６０の下面を振動板３３に接着すれば、圧電層６０と振動板３３との間に隙間が形成される。尚、前記実施形態と同様に、凸状パターン５８は、同じく圧電層６０の下面に配置される共通電極６４と同じ電極材料を用いて、共通電極６４と同時に形成することができる。そのため、圧電層６０への電極形成と同時にその外周部に凸状パターン５８を形成するだけで、圧電層６０の接着領域に凹凸を簡単に設けることができる。
【００６６】
また、図９に示すように、流路ユニット３１に接合された振動板７３と、この振動板７３に積層された３枚の圧電層７０〜７２を有し、圧電層７０〜７２の間に、個別電極７４と共通電極７５が交互に配置された、いわゆる、積層型の圧電アクチュエータ３２Ｂであってもよい。この場合には、前記実施形態と同様に、２枚の圧電層の間に凸状パターン５８を形成することによって、３枚の圧電層７０〜７２の積層体７９の下面に凹凸を形成することができる。
【００６７】
４］凸状パターンは、電極と同じ材料を用いて、電極と同時に形成する必要は必ずしもなく、合成樹脂材料など、電極材料とは違う材料を用いて、電極形成工程とは別の工程で凸状パターンを形成してもよい。
【００６８】
５］前記実施形態及びその変更形態では、圧電層の外周部の振動板と接着される領域に凸部を形成していたが、図１０に示すように、圧電層８０の外周部の、振動板８１との接着領域に、圧電層８０を局所的に除去するなどして複数の凹部８０ａを形成してもよい。この場合でも、圧電層８０の外周部と振動板８１との間に隙間（通路）が確保される。
【００６９】
６］圧電層側に凸部又は凹部を形成するのではなく、振動板の、圧電層の外周部と接着される領域に凸部又は凹部を形成してもよい。この場合でも、圧電層の外周部と振動板との間に隙間（通路）が確保される。また、圧電層側に凸部（又は凹部）を形成するとともに、振動板側に凹部（又は凸部）を形成してもよい。
【００７０】
以上説明した実施形態は、本発明を、記録用紙にインクを噴射して画像等を記録するインクジェットヘッド用の圧電アクチュエータに適用したものであるが、基板に圧電層を接着するという工程を経て製造される圧電アクチュエータであれば、その用途は特に限られない。
【符号の説明】
【００７１】
３  インクジェットヘッド
１０  圧力室
３１  流路ユニット
３２，３２Ａ，３２Ｂ  圧電アクチュエータ
３３  振動板
４０〜４２  圧電層
４３  個別電極
４４  第１共通電極
４５  第２共通電極
４５ａ  対向電極部
４５ｂ  導通部
４５ｃ  電極部分
５３，５４，５５，５６  電極部分
５８  凸状パターン
６０  圧電層
６１  振動板
６３  個別電極
６４  共通電極
７０  圧電層
７３  振動板
７４  個別電極
７５  共通電極
８０  圧電層
８０ａ  凹部
８１  振動板
【図１】
0005423252.tif 000002
【図２】
0005423252.tif 000003
【図３】
0005423252.tif 000004
【図４】
0005423252.tif 000005
【図５】
0005423252.tif 000006
【図６】
0005423252.tif 000007
【図７】
0005423252.tif 000008
【図８】
0005423252.tif 000009
【図９】
0005423252.tif 000010
【図１０】
0005423252.tif 000011
【図１１】
0005423252.tif 000012