(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の内部電極、圧電材料、前記第１の内部電極と異なる極の第２の内部電極とが複数積層され、前記第１の内部電極及び前記第２の内部電極を軸方向におけるそれぞれ各端面で露出され、かつ変位領域で前記第１の内部電極、前記第２の内部電極及び前記圧電材料が重なるように積層された圧電定数ｄ31の圧電振動子と、前記圧電振動子の先端に当接して圧力発生室の容積を膨張、縮小させる弾性板を有する流路ユニットと、からなるインクジェット式記録ヘッドにおいて、
最外層側に位置する前記第１の内部電極の先端と前記圧電振動子の変位領域側の前記弾性板に当接する先端面との距離Ｌ１が、他の全ての前記第１の内部電極の先端と前記圧電振動子の変位領域側の前記弾性板に当接する先端面との距離Ｌ２よりも大きく構成され、また前記圧電振動子の前記各端部に前記第２の内部電極を並列に接続する外部電極が蒸着、またはスパッタリングにより形成されているインクジェット式記録ヘッド。
【請求項２】
前記第１の内部電極と前記圧電振動子の前記弾性板に当接する先端面との距離が、中央領域を頂点とするようにして徐々に長く設定されている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項３】
最外層に位置する前記第１の内部電極の外側の前記圧電材料の層が、他の領域の前記内部電極の前記圧電材料層よりも厚く形成されている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項４】
第１の内部電極、圧電材料、前記第１の内部電極と異なる極の第２の内部電極とが複数積層され、前記第１の内部電極及び前記第２の内部電極を軸方向におけるそれぞれ各端面で露出され、かつ変位領域で前記第１の内部電極、前記第２の内部電極及び前記圧電材料が重なるように積層された圧電定数ｄ31の圧電振動子と、該圧電振動子を固定基板に固定した圧電振動子ユニットの製造方法において、
最外層側に位置する前記第１の内部電極の先端と圧電振動子の変位領域側の前記弾性板に当接する先端面との距離Ｌ１が、他の全ての前記第１の内部電極の先端と前記圧電振動子の変位領域側の前記弾性板に当接する先端面との距離Ｌ２よりも大きくなるように構成する工程と、前記圧電振動子の前記各端部に前記第２の内部電極を並列に接続する外部電極を形成する工程とからなる圧電振動子ユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、圧電材料を介在させて複数の内部電極を交互に積層した縦振動モードの圧電振動子を圧力発生手段に使用するインクジェット式記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
縦振動モードの圧電振動子を使用したインクジェット記録ヘッドは、図９（イ）に示したように圧力発生室Ａ、インク供給口Ｂ，リザーバＣを備えた流路形成基板Ｄと、流路形成基板Ｄの一方の面を封止する弾性板Ｅと、圧力発生室Ａに連通するノズル開口Ｆを備えたノズルプレートＧとを積層した流路ユニットＨと、圧電振動子ユニットＪとの２つの部材を有し、圧電振動子ユニットＪを構成している各圧電振動子Ｋにより圧力発生室Ａを膨張、収縮させてインク滴をノズル開口Ｆから吐出させるもので、圧電振動子Ｋは、振動領域で２つの極の内部電極Ｌ，Ｍが圧電材料Ｎを介してラップするように積層され、各内部極に接続するように外部電極Ｐ，Ｑを作り付けて構成されている。
【０００３】
このような圧電振動子Ｋは、複数個分の大判の圧電振動板を作成し、これを振動子ユニットのサイズ相当の小板に切分け、各小板に外部電極Ｐ，Ｑを作り付け、さらに各小板の圧電振動板をワイヤソウ等により一端部に連続部が残るように一定のピッチでスリットを形成することにより構成されている。
【０００４】
しかしながら、大判の圧電振動板を製作する段階で、圧電材料の積層工程や、焼成工程で、角部に欠け等が生じ、この状態で蒸着やスパッタリング等により外部電極Ｐ、Ｑを形成すると、図９（ロ）に示したように欠損部Ｒにも導電材料層が形成されて内部電極Ｌ，Ｍが異極間で導通し、動作不良を生じるという問題がある。
【０００５】
もとより、厳重な検査によりこのような動作不良の圧電振動子ユニットが記録ヘッドの構成部品として組み込まれることは皆無ではあるが、記録ヘッドの記録密度の向上を図るため、圧電振動子のサイズが小さくなるほど、製造の歩留まりを急速に低下させるという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、圧電振動子のエッジ領域での欠損に因する圧電振動子の動作不良を最小限として、歩留まりの向上を図ることができるインクジェット式記録ヘッドを提供することである。
【０００７】
また、本発明の他の目的は同上インクジェット式記録ヘッドに使用する圧電振動子ユニットの製造方法を提案することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解消するために本発明においては、第１の内部電極、圧電材料、前記第１の内部電極と異なる極の第２の内部電極とが複数積層され、前記第１の内部電極及び前記第２の内部電極を軸方向におけるそれぞれ各端面で露出され、かつ変位領域で前記第１の内部電極、前記第２の内部電極及び前記圧電材料が重なるように積層された圧電定数ｄ31の圧電振動子と、前記圧電振動子の先端に当接して圧力発生室の容積を膨張、縮小させる弾性板を有する流路ユニットと、からなるインクジェット式記録ヘッドにおいて、最外層側に位置する前記第１の内部電極の先端と前記圧電振動子の変位領域側の前記弾性板に当接する先端面との距離Ｌ１が、他の全ての前記第１の内部電極の先端と前記圧電振動子の変位領域側の前記弾性板に当接する先端面との距離Ｌ２よりも大きく構成され、また前記圧電振動子の前記各端部に前記第２の内部電極を並列に接続する外部電極が蒸着、またはスパッタリングにより形成されている。
【０００９】
【作用】
欠けが生じ易いエッジ部に位置する第１の内部電極と、第２の内部電極との距離が長いため、エッジ部に欠損部が生じたとしても最外層に位置する内部電極の先端側に圧電材料が残存し、外部電極による第１と第２の内部電極との短絡が防止される。
【００１０】
【発明の実施の態様】
そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施例を示すものであって、本発明が特徴とする圧電振動子ユニット１は、軸方向に平行に異なる極の内部電極２、３をそれぞれ一端で露出させ、かつ振動領域でラップするように圧電材料４を介装して積層した圧電振動子５を、図２に示したように固定基板６に一定ピッチで配置して構成されている。なお、図中符号７、７は、圧電振動子の列設方向の端部に設けた圧電振動子ユニット位置決め用のダミーの圧電振動子を示す。
【００１１】
各圧電振動子５の先端、後端の内部電極２、３の露出面から固定基板６の表面側にかけては、駆動信号を供給するフレキシブルケーブル８との接続部を形成する外部電極９、１０が蒸着やスパッタリングにより形成されている。
【００１２】
圧電振動子５の後端側に露出し、先端側では端部２ａが圧電材料４に埋設される内部電極２’、２、２、‥‥の内、外側に位置するもの２’は、先端面からの距離Ｌ１が他の内部電極２、２、‥‥と先端面との距離Ｌ２よりも大きくなるように形成されている。
【００１３】
流路形成ユニット１１は、リザーバ１２、インク供給口１３、及び圧力発生室１４を区画、形成する流路形成基板１５と、圧電振動子５の先端に当接して圧力発生室１４の容積を膨張、縮小させる弾性板１６と、流路形成基板１５の他方の面を封止して圧力発生室１４のインクをインク滴として吐出させるノズル開口１７を備えたノズルプレート１８とを液密に積層して構成されている。
【００１４】
流路形成ユニット１１は、ヘッドホルダ１９の開口面１９ａに固定され、また圧電振動子ユニット１は、圧電振動子５の先端に接着剤を塗布して弾性板１６のアイランド部１６ａに当接させ、固定基板６とヘッドホルダ１９とを接着剤で固定されてインクジェット式記録ヘッドが構成されている。
【００１５】
この実施例において、インク滴を吐出させるべきノズル開口１７に連通する圧力発生室１４に対向する圧電振動子５に駆動信号を印加すると、圧電振動子５が収縮、膨張して、圧力発生室１４を膨張、収縮させる。これによりリザーバ１２のインクがインク供給口１３を介して圧力発生室１４に流れ込み、ついで圧力発生室１４のインクが加圧されてノズル開口１７からインク滴として吐出する。
【００１６】
ところで、大判の圧電振動板を製造する過程で、エッジ部に欠け等が生じることがある。この欠けが存在する状態で導電材料の蒸着やスパッタリング等により外部電極９が作り付けられると、図３に示したように欠損部Ｒにも導電層９’が形成されることになるが、内部電極２、２、の内、外側に位置する内部電極２’は、内側に位置する内部電極よりも欠損部Ｒよりも後端に位置するから、若干の欠けでは導電層９’は、内部電極２と他の極の内部電極３とを跨いでは形成されず、したがって異なる極の内部電極が導通等の事態を引き起こすことにはならない。
【００１７】
なお、上述の実施例のおいては、最外側の内部電極２’、２’だけを後退させるようにしているが、図４（イ）に示したように先端に露出しない内部電極の内、中心部に位置する内部電極２を最長として、中心部から離れる内部電極２”、２’ほど短くなるように形成すると、欠損部に形成される導電層による異極の内部電極間での導通をより確実に防止することができる。
【００１８】
また、図４（ロ）に示したように先端に露出せず、かつ最外側に位置する内部電極２’と外部電極９との圧電材料４の層厚Ｇを、他の内部電極に挟まれる圧電材料４の層厚よりも厚くすると、図４（イ）と同様に欠損部に形成される導電層による異極の内部電極間での導通をより確実に防止することができる。
【００１９】
図５乃至図７は、このような圧電振動子５の製造方法に一実施例を示すものであって、表面が平坦な定盤２０に、複数枚分のサイズを有し、かつ各層厚みに予め成形された圧電材料のグリーンシート２１を載置する（図５（I））。
【００２０】
これの表面に一方の内部電極３の内、最外側に位置するパターン、つまりグリーシートの先端２１ａからＬ１だけ非形成領域とするパターンを備えたマスクを使用して導電材料の層２２を形成し（図５（II））、前述と同サイズの圧電材料のグリーンシート２１を重ねる（図５（III））。
【００２１】
他方の極となる内部電極３を形成するパターンを備えたマスクを使用して、グリーンシートの端部２１ａから振動領域に相当する幅Ｌ３を形成領域とするように導電材料の層２３を形成し（図６（I））、前述と同サイズの圧電材料のグリーンシート２１を重ねる（図６（II））。
【００２２】
グリーシートの先端２１ａからＬ２だけ非形成領域とするパターンを備えたマスクを使用して導電材料の層２２’を形成する（図６（III））。
このような工程を繰り返し、一方の極となる内部電極の内、最外側となるもう一方の内部電極２’を形成する場合には、図５（II）の工程と同様に、グリーシートの先端２１ａからＬ１だけ非形成領域とするパターンを備えたマスクを使用して導電材料の層２２を形成し、圧電材料のグリーンシート２１を重ねる。所定の厚みまで積層が終了した段階で、グリーンシートを乾燥させてから焼成する。
【００２３】
これにより、複数枚分の圧電振動板が完成するから、表面にフレキシブルケーブルとの接続用の電極となる外部電極３３、３６をスパッタリングや蒸着により形成し、これら電極３３、３６に電圧を印加して所定の分極処理を行った後、圧電振動子ユニットに相当するサイズの小板に切分ける。
【００２４】
小板に切分けられた圧電材料板３０を固定基板３１に位置決めして（図７（I））接着剤で固定し（図７（II））、少なくとも先端側で外部電極３３により導通された導電層２３と、この外部電極層３３とを共に分離できる程度の位置まで、先端からワイヤソウ等の切断手段３４によりスリット３５を形成して歯割りすることにより圧電振動子５が完成する。なお、スリット３５は、その終端が図示したように圧電振動子の配列面に対して斜めとなるように形成したり、また垂直となるように形成されている。
【００２５】
このように先端側の外部電極層３３を分離し、また後端側の外部電極３６を連続させることができる状態でスリット３５を形成することにより、外部電極３３をセレクト電極に形成することができ、また外部電極３６を可及的に電気抵抗が小さな共通電極として使用することができる。
【００２６】
なお、上述の実施例においては、圧電振動子の不活性領域を固定基板に固定するようにしているが、図８に示したように非振動領域側の端面を固定基板３７の表面に固定するようにしても同様の作用を奏することは明らかである。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、最外層側に位置する第１の内部電極の先端と圧電素子の弾性板に当接する先端面との距離が最も長くなるように形成されているため、圧電素子の先端部の損傷が存在しても蒸着、またはスパッタリングによって外部電極を形成する際にも第１の内部電極と第２の内部電極との短絡を防止でき、また最外層よりも内側に位置する他の内部電極の先端と圧電素子の先端との距離は短いので、変位効率を高めることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図（イ）、（ロ）は、本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施例を示す断面図、及び圧電振動子の先端を拡大して示す図である。
【図２】同上記録ヘッドに使用する圧電振動子ユニットの一実施例を示す斜視図である。
【図３】同上圧電振動子ユニットの圧電振動子の先端を拡大して示す図である。
【図４】図（イ）、（ロ）は、それぞれ本発明のインクジェット式記録ヘッドの他の実施例を圧電振動子の形態で示す図である。
【図５】図（I）乃至（III）は、同上圧電振動子ユニットの製造方法の内、圧電振動板の製造方法の前半の工程を示す図である。
【図６】図（I）乃至（III）は、同上圧電振動子ユニットの製造方法の内、圧電振動板の製造方法の後半の工程を示す図である。
【図７】図（I）乃至（III）は、同上圧電振動子ユニットの製造方法の内、圧電振動板を用いて圧電振動子を形成する工程を示す図である。
【図８】本発明の他の実施例を示す斜視図である。
【図９】図（イ）、（ロ）は、それぞれ従来のインクジェット式記録ヘッド、及びこれの圧電振動子の先端を拡大して示す図である。
【符号の説明】
１  圧電振動子ユニット
２、２’  一方の極の内部電極
３  他方の極の内部電極
４  圧電材料
５  圧電振動子
６  固定基板
１１  流路形成ユニット
１２  リザーバ
１３  インク供給口
１４  圧力発生室
１７  ノズル開口
Ｒ  欠損部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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