(57)【要約】      （修正有）【課題】圧電アクチュエータの機械加工を不要にするとともに、ヘッドの小型化が可能なインクジェットヘッドの作製方法を提供する。【解決手段】インクを収容する複数のインク室に対応させて複数の個別電極を形成してある未分極の第１圧電層と、ほぼ全面に共通電極を形成してある未分極の圧電層とを、交互に複数枚重ねて積層体を作製する工程と、複数の第１圧電層上の複数の個別電極に導通した第１外部電極を形成する工程と、複数の第２圧電層上の複数の共通電極に導通した第２外部電極を形成する工程と、積層体を焼成して１枚の圧電平板を製造する工程と、高温下で第１外部電極および第２外部電極を介して高電圧を圧電平板に印加することによって個別電極と共通電極とがオーバーラップしている圧電層領域を分極処理してアクチュエータ部とする工程と、を含む。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクをそれぞれ収容する複数のインク室と、各インク室にそれぞれ対応して設けられ、電圧印加時の変形により上記インク室内のインクを加圧してノズルからインク滴を飛翔させる複数のアクチュエータ部とを備えたインクジェットヘッドの作製方法であって、
インクを収容する前記複数のインク室に対応させて複数の個別電極を形成してある未分極の第１圧電層と、ほぼ全面に共通電極を形成してある未分極の圧電層とを、交互に複数枚重ねて積層体を作製する工程と、
前記複数の第１圧電層上の前記複数の個別電極に導通した第１外部電極を形成する工程と、
前記複数の第２圧電層上の前記複数の共通電極に導通した第２外部電極を形成する工程と、
前記積層体を焼成して１枚の圧電平板を製造する工程と、
高温下で前記第１外部電極および前記第２外部電極を介して高電圧を前記圧電平板に印加することによって前記個別電極と前記共通電極とがオーバーラップしている圧電層領域を分極処理して前記アクチュエータ部とする工程と、
を含むことを特徴とするインクジェットヘッドの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像情報に応じて飛翔させたインク滴を記録紙に付着させて画像を記録するインクジェットヘッドの作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェット方式の記録装置において、電圧印加時の圧電部材の変形によりインク室内のインクを加圧して、ノズルからインク滴を飛翔させるタイプのインクジェットヘッドが知られている。このタイプのインクジェットヘッドには、ノズルプレートに大径ノズル列と小径ノズル列とが平行に形成されているものがある。この場合には、通常、各ノズル列のノズルに対応して各々独立した複数のインク室がそれぞれ連通して形成されるとともに、各インク室に対応して複数の圧電部材が基板上に設けられている。各圧電部材には、画像情報に応じて電圧を印加するための個別電極および共通電極が設けられており、これが電極間に駆動電圧が印加されると圧電部材が変形するようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記インクジェットヘッドでは、各ノズル列のインク室に対応する圧電部材を形成する場合、基板上にそれぞれ大きさが異なる大径ノズル列用および小径ノズル列用の２枚の圧電プレートを接着固定した後、ダイサー加工でセパレート溝を形成して各圧電部材を分割形成していたため、２種類の圧電プレートを用意しておく必要があるとともに、加工に手間と時間がかかり生産性が悪かった。
【０００４】
また、大径ノズル列に対応する各圧電部材の共通電極と、小径ノズル列に対応する各圧電部材の共通電極とを基板上において別々に引き出す必要があり、ヘッドサイズが大きくなる原因となっていた。さらに、圧電部材が複数の圧電層を積層してなる積層型圧電部材である場合には、駆動時の自己破壊（層間剥離）を防止するために、電圧印加時にも変形を生じない非活性領域を各圧電部材の長手方向両端部に設けておく必要があり、この非活性領域の存在によってもヘッドサイズが大きくなっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、上記問題を解決するために本発明は、インクをそれぞれ収容する複数のインク室と、各インク室にそれぞれ対応して設けられ、電圧印加時の変形により上記インク室内のインクを加圧してノズルからインク滴を飛翔させる複数のアクチュエータ部とを備えたインクジェットヘッドの作製方法であって、
インクを収容する前記複数のインク室に対応させて複数の個別電極を形成してある未分極の第１圧電層と、ほぼ全面に共通電極を形成してある未分極の圧電層とを、交互に複数枚重ねて積層体を作製する工程と、
前記複数の第１圧電層上の前記複数の個別電極に導通した第１外部電極を形成する工程と、
前記複数の第２圧電層上の前記複数の共通電極に導通した第２外部電極を形成する工程と、
前記積層体を焼成して１枚の圧電平板を製造する工程と、
高温下で前記第１外部電極および前記第２外部電極を介して高電圧を前記圧電平板に印加することによって前記個別電極と前記共通電極とがオーバーラップしている圧電層領域を分極処理して前記アクチュエータ部とする工程と、
を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明にかかるインクジェットヘッドの作製方法によれば、１枚の圧電平板を部分的に分極処理して形成された複数の活性部が各インク室をそれぞれ加圧するアクチュエータ部となっているので、各インク室にそれぞれ個別に対応するように複数の圧電部材をダイサー加工等で分割形成する必要がなく、製造工程を簡略化でき生産性が向上する。
【０００７】
また、複数の圧電層を積層してなる積層型圧電平板において、各インク室に対応するアクチュエータ部のみが分極処理された活性部であり、それ以外の領域はすべて分極されていない非活性領域であるため、非活性領域をそれほど大きくとらなくても駆動時の自己破壊を防止できる。これにより、各インク室ごとに分割されている圧電部材を用いる場合に比べてヘッドを小型化できる。
【０００８】
さらに、第２外部電極からすべてのアクチュエータ部の共通電極についての電気的接続をとることができるので、基板上に前記圧電平板が複数配置されている場合でも、前記複数の圧電平板の各共通電極をアースに接続するために前記基板上に形成される引き出し配線の占領スペースを節約でき、これによってもまたヘッドの小型化を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、記録紙Ｐの通紙方向（矢印ａ方向）に沿ってイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のインクにそれぞれ対応する４つのインクジェットヘッド１０、１２、１４、１６を配置した状態を示す。これらインクジェットヘッド１０、１２、１４、１６はそれぞれ通紙方向と直交する方向に延びて、記録紙Ｐの全幅をカバーする長さに形成されたライン型ヘッドである。各ヘッドの構成は同一であるため、イエロー用インクジェットヘッド１０について以下に説明する。
【００１０】
インクジェットヘッド１０の記録紙対向部には、図２に示すようなノズルプレート１８が固定されている。ノズルプレート１８には、数個の大径ノズル２０（例えば内径３２μｍ）を直線上に配列してなる大径ノズル列２２がノズルプレート１８の長手方向に沿って千鳥状に形成されている。また、ノズルプレート１８には、数個の小径ノズル２４（例えば内径２３μｍ）を直線上に配列してなる小径ノズル列２６がノズルプレート１８の長手方向に沿う両側縁部近傍に各大径ノズル列２２にそれぞれ対応して千鳥状に形成されている。
【００１１】
図３に示すように、ノズルプレート１８にはインク流路プレート２８が接着固定されている。インク流路プレート２８には、ノズルプレート１８によって覆われた複数の溝状凹部が形成されている。これら凹部のうち、図示しないインクカートリッジからインクが流れ込むインク供給口３０を起点に二方向に分岐して延びる溝状凹部がインク供給室３２になっている。また、大径ノズル２０にそれぞれ対応してインク供給室３２の内側に形成された複数の細溝状凹部が大径用インク室３４になっている。大径ノズル列２２に対応する数個の大径用インク室３４は互いに平行に配列されて大径用インク室列（第１のインク室列）３６を形成している。各大径用インク室３４は対応するインレット溝３８を介してインク供給室３２にそれぞれ連通するとともに、インレット溝３８とは反対側の大径用インク室３４の端部近傍において大径ノズル２０にそれぞれ連通している。
【００１２】
さらに、小径ノズル２４にそれぞれ対応してインク供給室３２の外側に形成された複数の細溝状凹部が小径用インク室４０になっている。小径ノズル列２６に対応する数個の小径用インク室４０は、上記大径用インク室列３６の配列方向と平行に配列されて小径用インク室列（第２のインク室列）４２を形成している。この小径インク室列４２は、インク供給室３２を挟んで大径インク室列３６に隣接して設けられている。小径用インク室４０の長さは大径用インク室３４よりも短く形成されている。また、各小径用インク室４０は、対応するインレット溝３８を介してインク供給室３２にそれぞれ連通するとともに、インレット溝３８とは反対側の小径用インク室４０の端部近傍において小径ノズル２４にそれぞれ連通している。
【００１３】
インク流路プレート２８に裏面には、対向する一対の大径用および小径用インク室列３６、４２にそれぞれ対応して一枚物の圧電平板５０が複数接着されている。各圧電平板５０は、ホルダ５２によって保持されたセラミック製基板５４上に接着固定されている。図４に、圧電平板５０が基板５４上に配置された状態を示す。基板５４の中央部には、基板５４の長手方向に延びる溝５６が形成されており、各圧電平板５０はその溝５６を挟んで両側に千鳥状に配置されている。
【００１４】
上記圧電平板５０は複数の圧電層を積層してなる積層型圧電平板であり、図５に示すようにして製造される。まず、第１層目となる圧電材料（例えば、ＰＺＴ）のグリーンシート６０の表面に個別電極５８ａ、５８ｂをスパッタリングやめっき等により上記各インク室３４、４０に対応して予めパターン形成しておく。大径用インク室３４に対応する個別電極５８ａはグリーンシート６０の一方の縁部から延びる短冊状にそれぞれ形成され、小径用インク室４０に対応する個別電極５８ｂはグリーンシート６０の他方の縁部から延びる短冊状にそれぞれ形成されている。各インク室３４、４０の長さの違いに対応して、個別電極５８ａは個別電極５８ｂよりも長く形成されている。グリーンシート６０のほぼ中央部には、電極が形成されていない領域６２が残されている。
【００１５】
次に、第１層目のグリーンシート６０の上に、同じ圧電材料からなる第２層目のグリーンシート６４を積層する。このグリーンシート６４の上面には、両端部近傍の帯状部分６５を残してほぼ全面に共通電極６６をスパッタリングやめっき等により予め形成しておく。その後、第１層目と同じグリーンシートを第２層目のグリーンシート６４の上に第３層目として積層し、その上に第２層目と同じグリーンシートを第４層目として積層するという工程を繰り返してグリーンシートを所定枚数（例えば２０層）積層した後、最後に電極が形成されていないグリーンシート６８を積層し、上部から加圧して各層のグリーンシートを密着させる。
【００１６】
その後、図６に示すように、各層の個別電極５８ｂを導通させる外部電極７０を例えば金めっき等によりそれぞれ形成する。他方の個別電極５８ａについても同様に外部電極（図示せず）を形成する。また、外部電極７０を形成した側面と直交する両側面に露出するように設けられた各層の共通電極６６を導通させる外部電極７２（一方のみ図示）を例えば金めっき等により両側面にそれぞれに形成する。そして、この積層体を焼成することにより圧電平板５０が出来上がる。
【００１７】
続いて、高温下で個別電極５８ａ、５８ｂと共通電極６６間に高電圧を印加して圧電平板５０を部分的に分極処理する。これにより、図７に示すように、圧電平板５０のうち個別電極５８ａ、５８ｂと共通電極６６とがオーバーラップする領域がそれぞれ活性部となり、外部電極７０、７２を介して個別電極５８ａ、５８ｂと共通電極６６間に駆動電圧を印加したときに変形を生じるアクチュエータ部７４、７６となる。一方、アクチュエータ部７４と７６の間は、共通電極６６のみが存在する未分極状態の非活性部７８となる。
【００１８】
このように、積層された複数のグリーンシートが焼成されてなる各圧電層間には、各アクチュエータ部７４、７６に対応してそれぞれパターン形成された複数の個別電極５８ａ、５８ｂと、すべてのアクチュエータ部７４、７６に延びて形成され、かつ圧電平板５０の側面に露出するように設けられた複数の共通電極６６とが交互に配置されている。また、圧電平板５０においては、各アクチュエータ部７４が大径用インク室列３６の各インク室３４にそれぞれ対応して設けられ、各アクチュエータ部７６が小径用インク室列４２の各インク室４０にそれぞれ対応して設けられている。なお、個別電極５８ａ、５８ｂの長さの違いに対応して、アクチュエータ部７４の長さはアクチュエータ部７６よりも長くなっている。
【００１９】
図４に示すように、基板５４上には各圧電平板５０の外部電極７２にそれぞれ導通する引き出し配線７３がパターン形成されており、この引き出し配線７３を介して各圧電平板５０の共通電極６６がアースに接続されている。一方、基板５４の側面には、各圧電平板５０の側面に形成した外部電極７０にそれぞれ導通する引き出し配線７１が形成されており、これら引き出し配線７１に接続されるフレキシブル配線を介して各圧電平板５０の個別電極５８ａ、５８ｂが駆動電圧印加用ドライバ（図示せず）にそれぞれ接続されている。
【００２０】
上記構成からなるインクジェットヘッド１０では、図示しないインクカートリッジからインク供給室３２に供給されたインクが対応するインレット溝３８を介して各大径用および小径用インク室３４、４０にそれぞれ収容されている。この状態で、画像情報に応じてドライバから圧電平板５０の個別電極５８ａ、５８ｂと共通電極６６間に駆動電圧が印加されると、各アクチュエータ部７４、７６が厚み方向に瞬時に変形して対応する各インク室３４、４０内のインクを加圧し、これにより大径ノズル２０、小径ノズル２４からそれぞれ大きさの異なるインク滴が飛翔する。これらインク滴が記録紙上に付着してそれぞれ大きさの異なるドットが形成され、これらドットの集合により画像が記録される。
【００２１】
上述したように本実施形態において作製されたインクジェットヘッド１０では、１枚の圧電平板５０を部分的に分極処理して形成された複数の活性部が各インク室３４、４０をそれぞれ加圧するアクチュエータ部７４、７６となっているので、各インク室３４、４０にそれぞれ対応するようにダイサー加工等によって圧電部材を分割形成する必要がなく、製造工程を簡略化でき生産性が向上する。また、１枚の圧電平板５０で大径用および小径用インク室列３６、４２の各インク室３４、４０に対応するアクチュエータ部７４、７６を賄うことができるので、従来のように大径用および小径用インク室列のためにそれぞれ大きさが異なる２種類の圧電プレートを用意する必要がなく、部品の種類およびコストを削減できるとともに、組立時に２枚の圧電プレートの位置合わせが不要となり組み立てが容易になる。
なお、これらの効果は圧電平板５０が積層型でなく単層のものであっても得られる。
【００２２】
また、複数の圧電層を積層してなる積層型圧電平板５０においては、各インク室３４、４０に対応するアクチュエータ部７４、７６のみが分極処理された活性部であり、それ以外の領域はすべて分極されていない非活性領域であるため、大径用インク室列３６に対応するアクチュエータ部７４と小径用インク室列４２に対応するアクチュエータ部７６との間の非活性部７８をそれほど大きくとらなくても駆動時の自己破壊（層間剥離）を防止できる。これにより、各インク室列３６、４２のインク室３４、４０ごとに分割された圧電部材を設ける場合に比べてヘッドを小型化できる。
【００２３】
さらに、積層型圧電平板５０の各圧電層間に、各アクチュエータ部７４、７６に対応してそれぞれパターン形成された複数の個別電極５８ａ、５８ｂと、すべてのアクチュエータ部７４、７６に延びて形成され、かつ上記圧電平板５０の側面に露出するように設けられた複数の共通電極６６とを交互に配置してあるため、共通電極６６が露出した側面に例えば金めっき等の外部電極７２を設けることにより、外部電極７２からすべてのアクチュエータ部７４、７６の共通電極６６についての電気的接続をとることができる。これにより、大径用インク室列３６に対応する各圧電部材と小径用インク室列４２に対応する各圧電部材とから共通電極用の配線を基板上において別々に引き出していた場合に必要であったスペースを節約でき、これによってもまたヘッドの小型化を図れる。
【００２４】
ところで、上記インクジェットヘッド１０では、上記圧電平板５０に代えて図８に示す圧電平板８０を使用してもよい。この圧電平板８０は、上記圧電平板５０について共通電極６６のみが存在する部分である非活性部に各共通電極６６を分断する溝８２をダイサー加工等で形成し、この溝８２に導電性接着剤８４を充填したものである。この圧電平板８０を用いた場合には、溝８２の存在によって大径用インク室列３６側のアクチュエータ部７４と小径用インク室列４２側のアクチュエータ部７６との間で互いの振動が影響し合って連動変位するのを抑えることができる。加えて、その溝８２に充填された導電性接着剤８４からすべてのアクチュエータ部７４、７６に延びる共通電極６６の電気的接続をとることができ、上記圧電平板５０の場合と同様にスペース節約によるヘッドの小型化が図れるとともに、接着剤８４の接着力によって溝部８２における圧電平板８０の自己破壊（層間剥離）を防止することができる。この圧電平板８０では、導電性接着剤８４から各共通電極６６の電気的接続をとることができるので、上記圧電平板５０のように側面に金めっき等による外部電極７２を設ける必要がない。
【００２５】
以上に説明した上記インクジェットヘッド１０では、ノズル２０、２４の径、インク室３４、４０の長さ、およびアクチュエータ部７４、７６の長さを異ならせて大小インク滴を吐出させるようにしてあるが、本発明はこれらノズル径、インク室長さおよびアクチュエータ部長さを同一に形成した場合にも適用できる。
【００２６】
また、上記インクジェットヘッド１０はライン型ヘッドとして説明したが、本発明はキャリッジに取り付けられて記録紙に対してスキャンするタイプのインクジェットヘッドの作製にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】記録紙の通紙方向に沿って４つのライン型インクジェットヘッドを配置した状態を示す斜視図。
【図２】ライン型インクジェットヘッドのノズル面を示す平面図。
【図３】インクジェットヘッドの内部構成を示す一部切欠き斜視図。
【図４】基板上に複数の圧電平板を配置した状態を示す部分斜視図。
【図５】圧電平板の積層状態を説明するため斜視図。
【図６】圧電平板の斜視図。
【図７】図６の圧電平板のVII−VII線断面図。
【図８】別の形態の圧電平板を示す斜視図。
【符号の説明】
【００２８】
１０…インクジェットヘッド
３４…大径用インク室
３６…大径用インク室列
４０…小径用インク室
４２…小径用インク室列
５０…圧電平板
７４，７６…アクチュエータ部。
【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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