(57)【要約】【課題】圧電層と焼成電極端子とに跨るクラックが発生するのを抑制する。【解決手段】圧電層４１の表面上に蒸着によって金属層３６を形成し、さらに焼成によって個別電極３５を形成する。このとき、個別電極３５の接続部３５ｂの一部及び端子形成部３５ｃは金属層３６上に重畳され、主電極部３５ａ及び接続部３５ｂの残りの部分は圧電層４１の表面上に形成される。そして、個別電極３５の端子形成部３５ｃ上に焼成によって金属層であるランド３７を形成する。ランド３７は、平面視で金属層３６に包含されている。さらに、ランド３７上に焼成によって金属端子であるバンプ３８を形成する。バンプ３８は、金属層３６、個別電極３５、及びランド３７に包含されている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電層と、
前記圧電層の表面上に焼成によって形成された焼成電極層と、
前記焼成電極層と電気的に接続され且つ前記圧電層との間に前記焼成電極層を挟むように焼成によって形成された、外部端子との接点となる焼成金属端子と、
前記圧電層と前記焼成金属端子との間に蒸着によって形成された蒸着金属層とを備えていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記表面と直交する方向から見て、前記焼成金属端子が前記蒸着金属層に包含されてい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。
【請求項３】
前記表面と直交する方向から見て、前記焼成金属端子が前記焼成電極層に包含されていることを特徴とする請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
前記焼成金属端子と前記焼成電極層との間に焼成金属層が焼成によって形成されており、
前記表面と直交する方向から見て、前記焼成金属端子が前記焼成金属層に包含されており且つ前記焼成金属層が前記蒸着金属層に包含されていることを特徴とする請求項３に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
前記蒸着金属層が、Ｔｉ、Ｎｉ、及びＣｒから選択されたいずれかからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項６】
前記圧電層の前記表面上に複数の前記焼成電極層が形成されており、これら複数の焼成電極層のそれぞれについて前記焼成金属端子及び前記蒸着金属層が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項７】
前記複数の焼成電極層と前記圧電層を挟んで対向する共通電極層をさらに備えていることを特徴とする請求項６に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項８】
液体を吐出する吐出口及び圧力室をそれぞれ含む複数の個別液体流路が形成された流路ユニットと、
前記複数の焼成電極層が複数の前記圧力室と対向し、複数の前記焼成金属端子及び複数の前記蒸着金属層が前記流路ユニットの前記圧力室以外の部分と対向すると共に、複数の前記焼成金属端子が前記流路ユニットとは反対方向に突出するように、前記流路ユニットに取り付けられた請求項６又は７に記載の圧電アクチュエータとを備えていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記複数の蒸着金属層が、前記複数の圧力室と対向していないことを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
圧電層の表面上に蒸着金属層を蒸着によって形成する工程と、
前記圧電層の前記表面上に焼成電極層を焼成によって形成する工程と、
前記蒸着金属層上に、前記焼成電極層と電気的に接続され且つ前記圧電層との間に前記焼成電極層を挟むように、外部端子との接点となる焼成金属端子を焼成によって形成する工程とを備えてい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１１】
前記焼成金属端子を形成する工程において、前記表面と直交する方向から見て、前記蒸着金属層に包含されるように前記焼成金属端子を形成することを特徴とする請求項１０に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項１２】
前記焼成金属端子を形成する工程において、前記表面と直交する方向から見て、前記焼成電極層に包含されるように前記焼成金属端子を形成することを特徴とする請求項１１に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項１３】
前記焼成電極層を形成する工程と前記焼成金属端子を形成する工程との間に、焼成金属層を焼成によって形成する工程をさらに備えており、
前記焼成金属層を形成する工程において、前記表面と直交する方向から見て、前記焼成金属端子を包含すると共に前記蒸着金属層に包含されるように前記焼成金属層を形成することを特徴とする請求項１２に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項１４】
液体が吐出される吐出口及び一表面に形成された圧力室をそれぞれ含む複数の個別液体流路が形成された流路ユニットと、前記圧力室内の液体に前記吐出口からの吐出エネルギーを付与する圧電アクチュエータとを有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
圧電層の表面上に前記圧力室に対応する蒸着金属層を蒸着によって形成する工程、前記圧電層の前記表面上に前記圧力室に対応する焼成電極層を焼成によって形成する工程、及び前記蒸着金属層上に外部端子との接点となる凸状の焼成金属端子を焼成によって形成する工程を含む前記圧電アクチュエータを形成する工程と、
塗布された熱硬化性接着剤を介して前記焼成電極層が前記圧力室と対向し、且つ前記焼成金属端子が前記流路ユニットの前記圧力室以外の部分と対向するように前記圧電アクチュエータを前記流路ユニットの前記一表面に積層する工程と、
前記圧電アクチュエータと前記流路ユニットとを互いに近づく方向に加圧しながら加熱して、前記圧電アクチュエータを前記流路ユニットに固定する工程とを備え、
前記焼成金属端子の形成工程において、
前記焼成金属端子が前記圧電層との間に前記焼成電極層を挟むとともに、前記圧電層の前記表面と直交する方向から見たときに、前記焼成金属端子が前記蒸着金属層に包含されるように前記焼成金属端子を形成するとともに、
前記圧電アクチュエータを前記流路ユニットに固定する工程において、
凸状の前記焼成金属端子の先端に対して、前記蒸着金属層に向かう圧力を加えることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電層の表面上に形成された焼成電極層及び圧電層との間に焼成電極層を挟むように形成された焼成電極端子を備えた圧電アクチュエータ、及びこれを備えた液体吐出ヘッド、並びに圧電アクチュエータ及び液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複数の吐出口から液体を吐出する液体吐出ヘッドには、吐出口に繋がっている圧力室内の液体に吐出口からの吐出エネルギーを付与する圧電アクチュエータが備えられている（例えば、特許文献１参照）。かかる圧電アクチュエータは、例えば、ＰＺＴなどの圧電層と、各吐出口に繋がっている複数の圧力室に跨って配置されており且つ所定電位に保持される共通電極と、複数の圧力室にそれぞれ対向する位置において共通電極との間で圧電層を挟むように配置された複数の個別電極と有している。個別電極上には、配線部材が接続される金属端子が形成されている。配線部材を介して個別電極へ電圧が印加されると、個別電極と共通電極との間に電位差が生じる。その結果、圧電層の形状が変化すると共に圧力室の容積も変化し、圧力室内の液体が加圧され、吐出口から液体が吐出されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０７８５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のような圧電アクチュエータにおいては、圧電アクチュエータを吐出口及び圧力室を含む複数の個別液体流路が形成された流路ユニットに取り付ける際や、圧電アクチュエータに配線部材を取り付ける際に加わる力などによって、クラックが発生することがある。金属端子から共通電極に繋がるクラックが発生した場合には、金属端子から金属イオンが共通電極に移動するマイグレーションが生じ、絶縁劣化が引き起こされる。その結果、この金属端子が形成された個別電極と対向する圧力室に繋がる吐出口は、液体を吐出することができなくなる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、圧電層と焼成電極端子とに跨るクラックによる電気的な不具合を抑制することができる圧電アクチュエータ、及びこれを備えた液体吐出ヘッド、並びに圧電アクチュエータ及び液体吐出ヘッドの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明の圧電アクチュエータは、圧電層と、前記圧電層の表面上に焼成によって形成された焼成電極層と、前記焼成電極層と電気的に接続され且つ前記圧電層との間に前記焼成電極層を挟むように焼成によって形成された、外部端子との接点となる焼成金属端子と、前記圧電層と前記焼成金属端子との間に蒸着によって形成された蒸着金属層とを備えている。
【０００７】
この圧電アクチュエータによると、クラックが発生しても、蒸着金属層を境にその伝搬を抑制することができる。したがって、圧電層と焼成金属端子とに跨るクラックが発生するのを抑制することができる。したがって、焼成金属端子に安価な銀系材料を採用したとしても、焼成金属端子を構成する元素（特に、金属）のマイグレーションに伴う圧電アクチュエータの絶縁劣化が発生する確率を低下させることができる。
【０００８】
第２の発明の圧電アクチュエータでは、前記表面と直交する方向から見て、前記焼成金属端子が前記蒸着金属層に包含されていることが好ましい。この圧電アクチュエータによると、焼成金属端子が蒸着金属層を介さずに圧電層と接触することがなくなるので、圧電層と焼成金属端子とに跨るクラックが発生するのをより確実に抑制することができる。
【０００９】
第３の発明の圧電アクチュエータでは、前記表面と直交する方向から見て、前記焼成金属端子が前記焼成電極層に包含されていることが好ましい。この圧電アクチュエータによると、焼成電極層が緩衝材となって圧電層と焼成金属端子とに跨るクラックが発生するのをさらに抑制することができる。
【００１０】
第４の発明の圧電アクチュエータでは、前記焼成金属端子と前記焼成電極層との間に焼成金属層が焼成によって形成されており、前記表面と直交する方向から見て、前記焼成金属端子が前記焼成金属層に包含されており且つ前記焼成金属層が前記蒸着金属層に包含されていることが好ましい。この圧電アクチュエータによると、焼成金属層を形成した場合において、焼成金属層を起点として圧電層に達するクラックが発生するのを蒸着金属層によって抑制することができる。
【００１１】
第５の発明の圧電アクチュエータでは、前記蒸着金属層が、Ｔｉ、Ｎｉ、及びＣｒから選択されたいずれかからなることが好ましい。この圧電アクチュエータによると、蒸着金属層によるクラックの伝搬抑制効果を高めることができる。
【００１２】
第６の発明の圧電アクチュエータでは、前記圧電層の前記表面上に複数の前記焼成電極層が形成されており、これら複数の焼成電極層のそれぞれについて前記焼成金属端子及び前記蒸着金属層が設けられていてもよい。
【００１３】
また、第７の発明の圧電アクチュエータでは、前記複数の焼成電極層と前記圧電層を挟んで対向する共通電極層をさらに備えていてもよい。
【００１４】
上述の第６及び第７の発明の圧電アクチュエータによると、クラックの発生しやすい大型の圧電層について、クラックが発生しても蒸着金属層を境にその伝搬を抑制し、圧電層と焼成金属端子とに跨るクラックが発生するのを抑制することができる。
【００１５】
第８の発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口及び圧力室をそれぞれ含む複数の個別液体流路が形成された流路ユニットと、前記複数の焼成電極層が複数の前記圧力室と対向し、複数の前記焼成金属端子及び複数の前記蒸着金属層が前記流路ユニットの前記圧力室以外の部分と対向すると共に、複数の前記焼成金属端子が前記流路ユニットとは反対方向に突出するように、前記流路ユニットに取り付けられた第６又は７の発明の圧電アクチュエータとを備えている。
【００１６】
この液体吐出ヘッドによると、クラックが発生しても、蒸着金属層を境にその伝搬を抑制することができる。したがって、圧電層と焼成金属端子とに跨るクラックが発生するのを抑制することができる。したがって、焼成金属端子に安価な銀系材料を採用したとしても、焼成金属端子を構成する元素（特に、金属）のマイグレーションに伴う圧電アクチュエータの絶縁劣化が発生する確率を低下させることができる。
【００１７】
第９の発明の液体吐出ヘッドでは、前記複数の蒸着金属層が、前記複数の圧力室と対向していないことが好ましい。この液体吐出ヘッドによると、液体吐出に伴う圧電層の駆動に蒸着金属層が影響を与えることがほとんどなくなる。
【００１８】
第１０の発明の圧電アクチュエータの製造方法は、圧電層の表面上に蒸着金属層を蒸着によって形成する工程と、前記圧電層の前記表面上に焼成電極層を焼成によって形成する工程と、前記蒸着金属層上に、前記焼成電極層と電気的に接続され且つ前記圧電層との間に前記焼成電極層を挟むように、外部端子との接点となる焼成金属端子を焼成によって形成する工程とを備えている。
【００１９】
この圧電アクチュエータの製造方法によると、クラックが発生しても、蒸着金属層を境にその伝搬を抑制することができる。したがって、圧電層と焼成金属端子とに跨るクラックが発生するのを抑制することができる。したがって、焼成金属端子に安価な銀系材料を採用したとしても、焼成金属端子を構成する元素（特に、金属）のマイグレーションに伴う圧電アクチュエータの絶縁劣化が発生する確率を低下させることができる。
【００２０】
第１１の発明の圧電アクチュエータの製造方法では、前記焼成金属端子を形成する工程において、前記表面と直交する方向から見て、前記蒸着金属層に包含されるように前記焼成金属端子を形成することが好ましい。この圧電アクチュエータの製造方法によると、焼成金属端子が蒸着金属層を介さずに圧電層と接触することがなくなるので、圧電層と焼成金属端子とに跨るクラックが発生するのをより確実に抑制することができる。
【００２１】
第１２の発明の圧電アクチュエータの製造方法では、前記焼成金属端子を形成する工程において、前記表面と直交する方向から見て、前記焼成電極層に包含されるように前記焼成金属端子を形成することが好ましい。この圧電アクチュエータの製造方法によると、焼成電極層が緩衝材となって圧電層と焼成金属端子とに跨るクラックが発生するのをさらに抑制することができる。
【００２２】
第１３の発明の圧電アクチュエータの製造方法では、前記焼成電極層を形成する工程と前記焼成金属端子を形成する工程との間に、焼成金属層を焼成によって形成する工程をさらに備えており、前記焼成金属層を形成する工程において、前記表面と直交する方向から見て、前記焼成金属端子を包含すると共に前記蒸着金属層に包含されるように前記焼成金属層を形成することが好ましい。この圧電アクチュエータの製造方法によると、焼成金属層を形成した場合において、焼成金属層を起点として圧電層に達するクラックが発生するのを蒸着金属層によって抑制することができる。
【００２３】
第１４の発明の液体吐出ヘッドの製造方法では、液体が吐出される吐出口及び一表面に形成された圧力室をそれぞれ含む複数の個別液体流路が形成された流路ユニットと、前記圧力室内の液体に前記吐出口からの吐出エネルギーを付与する圧電アクチュエータとを有する液体吐出ヘッドの製造方法である。そして、圧電層の表面上に前記圧力室に対応する蒸着金属層を蒸着によって形成する工程、前記圧電層の前記表面上に前記圧力室に対応する焼成電極層を焼成によって形成する工程、及び前記蒸着金属層上に外部端子との接点となる凸状の焼成金属端子を焼成によって形成する工程を含む前記圧電アクチュエータを形成する工程と、塗布された熱硬化性接着剤を介して前記焼成電極層が前記圧力室と対向し、且つ前記焼成金属端子が前記流路ユニットの前記圧力室以外の部分と対向するように前記圧電アクチュエータを前記流路ユニットの前記一表面に積層する工程と、前記圧電アクチュエータと前記流路ユニットとを互いに近づく方向に加圧しながら加熱して、前記圧電アクチュエータを前記流路ユニットに固定する工程とを備えている。さらに、前記焼成金属端子の形成工程において、前記焼成金属端子が前記圧電層との間に前記焼成電極層を挟むとともに、前記圧電層の前記表面と直交する方向から見たときに、前記焼成金属端子が前記蒸着金属層に包含されるように前記焼成金属端子を形成するとともに、前記圧電アクチュエータを前記流路ユニットに固定する工程において、凸状の前記焼成金属端子の先端に対して、前記蒸着金属層に向かう圧力を加える。
【００２４】
この液体吐出ヘッドの製造方法によると、クラックが発生しても、蒸着金属層を境にその伝搬を抑制することができる。したがって、圧電層と焼成金属端子とに跨るクラックが発生するのを抑制することができる。したがって、焼成金属端子に安価な銀系材料を採用したとしても、焼成金属端子を構成する元素（特に、金属）のマイグレーションに伴う圧電アクチュエータの絶縁劣化が発生する確率を低下させることができる。
【発明の効果】
【００２５】
上述のように、本発明の圧電アクチュエータ、及びこれを備えた液体吐出ヘッド、並びに圧電アクチュエータ及び液体吐出ヘッドの製造方法では、クラックが発生しても、蒸着金属層を境にその伝搬を抑制することができる。したがって、圧電層と焼成金属端子とに跨るクラックが発生するのを抑制することができる。したがって、焼成金属端子に安価な銀系材料を採用したとしても、焼成金属端子を構成する元素（特に、金属）のマイグレーションに伴う圧電アクチュエータの絶縁劣化が発生する確率を低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態にかかるインクジェットプリンタの全体的な構成を示す概略側面図である。
【図２】図１に示すインクジェットヘッドの幅方向に沿った断面図である。
【図３】図１に示すヘッド本体の平面図である。
【図４】図２に示す一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
【図５】図４に示すＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】（ａ）は、図５に示す一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。（ｂ）は、個別電極を示す平面図である。
【図７】図５に示すヘッド本体の製造工程を示す断面図であり、（ａ）は、金属層を形成する工程、（ｂ）は個別電極を形成する工程、（ｃ）は、ランドを形成する工程、（ｄ）は、バンプを形成する工程、（ｅ）は、アクチュエータユニットを流路ユニットに固定する工程を示す。
【図８】図６に示すアクチュエータユニットの製造工程を示す平面図であり、（ａ）は、金属層が形成された状態、（ｂ）は個別電極が形成された状態、（ｃ）は、ランドが形成された状態、（ｄ）は、バンプが形成された状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の好適な一実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２８】
本実施形態のインクジェットヘッド１は、図１に示すインクジェットプリンタ１０１に組み込まれている。プリンタ１０１は、直方体形状の筐体１０１ａを有し、筐体１０１ａ内には、上方から下方にインクを吐出する４つのインクジェットヘッド１、用紙Ｐを搬送する搬送機構１６、用紙Ｐを給紙する給紙ユニット１０１ｂ、及びインクを貯留するタンクユニット１０１ｃが配設されている。これら機構部と干渉しない位置には、各機構部の動作を司る制御部１００が配置されている。また、筐体１０１ａの天板上部には、用紙Ｐが排出される排紙部１５が設けられている。
【００２９】
４つのインクジェットヘッド１は、いずれも主走査方向に長尺な略直方体形状を有しており、用紙Ｐの搬送方向（副走査方向）に沿って配列されて固定されている。つまり、このプリンタ１０１はライン式のプリンタであり、搬送方向と主走査方向とは互いに直交する関係にある。
【００３０】
各インクジェットヘッド１は、複数の吐出口１０８（図４及び図５参照）が形成されたヘッド本体２を有している。吐出口１０８は、ヘッド本体２の下面である吐出面２ａに開口しており、吐出面２ａは、搬送される用紙Ｐに対して所定間隔を介して対向する。各吐出口１０８からは、制御部１００の制御によってインクが吐出されて、用紙Ｐの上面に画像が形成されることになる。
【００３１】
搬送機構１６は、２つのベルトローラ６、７と、搬送ベルト８と、テンションローラ１０と、プラテン１８とを有している。搬送ベルト８は、両ローラ６、７の間に巻回されたエンドレスのベルトであり、テンションローラ１０によってテンションが付加されている。プラテン１８は、搬送ベルト８の内側領域に配置され、インクジェットヘッド１と対向する位置において、画像形成に適した間隔を作って搬送ベルト８を支持している。ベルトローラ７は、図示しないモータによって図１中時計回りに回転駆動される駆動ローラであって、搬送ベルト８を走行させる。ベルトローラ６は、搬送ベルト８が走行することによって回転する従動ローラである。これにより、搬送機構１６は、搬送ベルト８上に載置された用紙Ｐを図１中左方から右方（搬送方向）に搬送することができる。
【００３２】
給紙ユニット１０１ｂは、筐体１０１ａに対して着脱可能に配置されており、給紙トレイ１１と、給紙ローラ１２とを有している。給紙トレイ１１は、上方に向かって開口した箱形状を有しており、複数枚の用紙Ｐが積層された状態で収納される。給紙ローラ１２は、制御部１００の制御によって給紙トレイ１１の最も上方にある用紙Ｐを送り出す。送り出された用紙Ｐは、ガイド１３ａ、１３ｂに沿って送りローラ対１４により搬送機構１６へと送られる。
【００３３】
タンクユニット１０１ｃは、内部に４つのインクタンク１７を収納している。インクタンク１７は、タンクユニット１０１ｃに対して着脱可能に装着されている。各インクタンク１７には、互いに異なる色（例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）のインクが貯留されており、対応するインクジェットヘッド１にインクチューブ（不図示）を介してインクが供給される。
【００３４】
プリンタ１０１の内部には、図１に示すように、黒矢印に沿う搬送経路が形成されている。全体として、左右が反転したＳ字状の経路である。下方の給紙ユニット１０１ｂから給紙された用紙Ｐは、４つのインクジェットヘッド１の正面を通過する際に、順に制御部１００の制御によってインクが吐出され、上面に所望のカラー画像が形成される。画像が形成された用紙Ｐは、搬送機構１６から送り出される。さらに、用紙Ｐは、ガイド２９ａ、２９ｂに沿って送りローラ対２８より筐体１０１ａの上部に形成された排出口２２から排紙部１５へと排出される。
【００３５】
次に、図２〜図６を参照しつつ、インクジェットヘッド１について詳細に説明する。なお、図４では、アクチュエータユニット２１の下方にあって破線で描くべき圧力室１１０、アパーチャ１１２及び吐出口１０８を実線で描いている。
【００３６】
４つのインクジェットヘッド１は、いずれも同じ構造を有している。図２に示すように、インクジェットヘッド１は、流路ユニット９とアクチュエータユニット２１とを含むヘッド本体２、ヘッド本体２にインクを供給するリザーバユニット７１、及び電子部品が実装された制御基板５４の積層体であって、制御基板５４とアクチュエータユニット２１とが平型柔軟基板（ＣＯＦ：Chip On Film）５０によって電気的に接続されている。流路ユニット９上には、カバー体（サイドカバー５３及びヘッドカバー５５）が配置されている。流路ユニット９の上面とカバー体とが作る空間内には、アクチュエータユニット２１、リザーバユニット７１、ＣＯＦ５０、制御基板５４等が収納されており、外部からインクミストが侵入することがない。
【００３７】
リザーバユニット７１は、４枚のプレート９１〜９４が積層された流路部材であり、流路ユニット９に供給されるインクが一時的に貯留される。リザーバユニット７１の内部には、外部からインクが供給されるインクリザーバ６１、及び、インクリザーバ６１から分岐した１０個のインク流出流路６２が形成されている。なお、図２においては、１つのインク流出流路６２のみが表れている。プレート９３には、インク溜まりであるインクリザーバ６１が形成されている。また、プレート９４の下面には、１０個の凸部９４ａが形成されており、各凸部９４ａの先端面にはインク流出流路６２が開口している。凸部９４ａの先端面は流路ユニット９の上面９ａに接合されており、リザーバユニット７１と流路ユニット９とのインク流路同士が連通している。また、プレート９４の下面の凸部９４ａによって画定された凹部が流路ユニット９との間に空隙を作り、４つのアクチュエータユニット２１がこの空隙内に配置されている。
【００３８】
ＣＯＦ５０は、一端がアクチュエータユニット２１の上面に接続され、他端が制御基板５４のコネクタ５４ａに接続されている。ＣＯＦ５０の途中部には、ドライバＩＣ５２が実装されている。ドライバＩＣ５２は、図２に示すように、サイドカバー５３の内壁面に当接されている。本実施形態では、サイドカバー５３は金属製の板材であり、ドライバＩＣ５２に対する放熱板でもある。
【００３９】
次に、ヘッド本体２について説明する。ヘッド本体２は、図３に示すように、流路ユニット９と、流路ユニット９の上面９ａに固定された４つのアクチュエータユニット２１とを含んでいる。
【００４０】
流路ユニット９は、９枚のプレート１２２〜１３０が積層された流路部材であり、リザーバユニット７１のプレート９４とほぼ同じサイズと形状を有している。各プレート１２２〜１３０は、主走査方向に長尺で、矩形の平面形状を有する。積層体の内部には、上面９ａのインク供給口１０５ｂから下面（吐出面２ａ）の吐出口１０８に至るインク流路が形成されている。インク流路は、図３〜５に示すように、一端がインク供給口１０５ｂに連通するマニホールド流路１０５、マニホールド流路１０５から分岐した副マニホールド流路１０５ａ、副マニホールド流路１０５ａの出口から圧力室１１０を介して吐出口１０８に至る複数の個別インク流路１３２からなる。図４に示すように、上面９ａには、１０個のインク供給口１０５ｂの他に、マトリクス状に配置された多数の圧力室１１０が開口している。本実施形態では、圧力室１１０及びインク供給口１０５ｂは、プレート１２２を貫通する孔やその開口として形成されている。吐出面２ａには、圧力室１１０と同数の吐出口１０８がマトリクス状に開口している。
【００４１】
ここで、流路ユニット９におけるインクの流れについて説明する。リザーバユニット７１からインク供給口１０５ｂを介して流路ユニット９内に供給されたインクは、マニホールド流路１０５から副マニホールド流路１０５ａに分配される。副マニホールド流路１０５ａ内のインクは、各個別インク流路１３２に流れ込み、絞りとして機能するアパーチャ１１２及び圧力室１１０を介して吐出口１０８に至る。
【００４２】
次に、アクチュエータユニット２１について説明する。図３に示すように、４つのアクチュエータユニット２１は、それぞれ台形の平面形状を有しており、インク供給口１０５ｂを避けるよう主走査方向に千鳥状に配置されている。さらに、各アクチュエータユニット２１の平行対向辺は主走査方向に沿っており、隣接するアクチュエータユニット２１の斜辺同士は搬送方向に互いにオーバーラップしている。
【００４３】
図６（ａ）に示すように、アクチュエータユニット２１は、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からなる３枚の圧電層４１〜４３から構成されている。最上層の圧電層４１の表面には、複数の圧力室１１０にそれぞれ対向して、個別電極３５（焼成金属層）が形成されている。圧電層４１とその下側の圧電層４２との間には、シート全面に形成された共通電極３４（共通電極層）が介在している。
【００４４】
個別電極３５は、図６（ｂ）に示すように、圧力室１１０に対向配置された主電極部３５ａ、主電極部３５ａから引き出された接続部３５ｂ、及び接続部３５ｂの先端に形成された端子形成部３５ｃから構成されている。主電極部３５ａは、圧力室１１０とほぼ相似の形状を有し、平面視で一回り小さい略菱形である。接続部３５ｂは、主電極部３５ａの一方の鋭角部から引き出され、その先端部は圧力室１１０と対向しない。端子形成部３５ｃは、平面形状が円形である。本実施形態では、端子形成部３５ｃも圧力室１１０と対向していない。
【００４５】
個別電極３５は、Ａｕを主成分とする導電性ペーストを焼成することによって形成される。個別電極３５の材料としては、Ａｕの他、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄなどの金属微粒子が挙げられ、これを含有するペーストにして用いる。
【００４６】
また、各端子形成部３５ｃと圧電層４１との間には、金属層３６（蒸着金属層）が形成されている。金属層３６は、端子形成部３５ｃよりも一回り大きく、平面形状は円形である。このように、圧電層４１上には、金属層３６と端子形成部３５ｃとが順に積層されている。本実施の形態では、金属層３６も圧力室１１０と対向していない。なお、金属層３６は、Ｔｉ、Ｎｉ、又はＣｒのいずれかを蒸着材とする真空蒸着法により形成される。金属層３６の形成方法としては、真空蒸着法に限らず、その他の物理蒸着法（ＰＶＤ）又は化学蒸着法（ＣＶＤ）を用いてもよい。
【００４７】
さらに、各端子形成部３５ｃ上には、ランド３７が形成されている。ランド３７は、端子形成部３５ｃよりも一回り小さく、平面形状は円形である。なお、ランド３７は、Ａｇ−Ｐｄを主成分とする導電性ペーストを焼成することによって形成される。ランド３７の材料としては、Ａｇ−Ｐｄの他、Ａｇ、Ａｕなどの金属微粒子が挙げられ、これを含有するペーストにして用いる。
【００４８】
加えて、各ランド３７上には、Ａｇを含む金属材料からなる凸状のバンプ３８が形成されている。バンプ３８は、ランド３７よりも一回り小さく、平面形状は円形である。外形形状は、図６（ａ）に示すように、半球状である。このように、圧電層４１上には、金属層３６、端子形成部３５ｃ、ランド３７及びバンプ３８がほぼ同軸上に積層されている。図６（ｂ）に示すように、平面視で、バンプ３８はランド３７に包含され、ランド３７は端子形成部３５ｃに包含され、端子形成部３５ｃは金属層３６に包含されている。なお、バンプ３８は、Ａｇを主成分とする導電性ペーストを焼成することで形成される。バンプ３８の材料としては、Ａｇ以外に、Ａｕ、Ａｇ−Ｐｄなどの金属微粒子が挙げられ、これを含有するペーストとして用いる。
【００４９】
バンプ３８は、ＣＯＦ５０の端子との接点である。これにより、個別電極３５はバンプ３８を介してドライバＩＣ５２の出力端子とそれぞれ個別に接続され、ＣＯＦ５０の配線を通じて駆動信号が選択的に供給される。個別電極３５に駆動信号が供給されると、個別電極３５に対応したアクチュエータユニット２１の部分は独立して変形できる。個別電極３５に重なる部分は、個別のアクチュエータとして機能する。このように、アクチュエータユニット２１は、一体型の駆動素子群であって、圧力室１１０と同数のアクチュエータが作り込まれている。
【００５０】
アクチュエータユニット２１は、最上層の圧電層４１だけが厚み方向に分極されている。圧電層４１の個別電極３５及び共通電極３４で挟まれた部分（活性部）が、電界印加で変位する。活性部は、ｄ３１、ｄ３３、ｄ１５から選ばれる少なくとも１つの振動モードで変位する。本実施の形態では、活性部は、ｄ３１の振動モードで変位する。また、圧電層４２、４３の個別電極３５に対向した部分（非活性部）は、電界を印加しても変形しない。このような組み合わせの各アクチュエータは、所謂ユニモルフタイプの圧電素子である。
【００５１】
ここで、アクチュエータユニット２１の駆動方法について説明する。共通電極３４はすべての圧力室１１０に対応する領域において等しく基準電位が付与されるように、グランドに接続されている。これに対して、個別電極３５を正又は負の所定電位にして活性部に分極方向の電界を印加すると、活性部は圧電横効果により分極方向と直交する方向（面方向）に縮む。一方、圧電層４２、４３は電界が印加されても自発的には変形しないので、上層の圧電層４１と下層の圧電層４２、４３との間で面方向への歪みに差が生じる。この歪みの差によって、圧電層４１〜４３全体が圧力室１１０に向けて凸に変形しようとする（ユニモルフ変形）。
【００５２】
ここで、圧電層４１〜４３は圧力室１１０を区画するキャビティプレート１２２の上面に固定されているので、活性部に対応する領域（個別のアクチュエータ）が圧力室１１０に向かって凸になるように変形する。このとき、圧力室１１０の容積が低下し、圧力室１１０内のインクに圧力（吐出エネルギー）が付与され、吐出口１０８からインク滴が吐出される。その後、個別電極３５を共通電極３４と同じ電位に戻すと、活性部に対応する領域は元の形状になって圧力室１１０の容積が元の容積に戻り、マニホールド流路１０５から圧力室１１０内にインクが吸い込まれる。
【００５３】
他の駆動方法として、予め個別電極３５を共通電極３４と異なる電位にしておき、吐出要求がある毎に個別電極３５を共通電極３４と一旦同じ電位とし、その後所定の時間が経過したところで再び個別電極３５を共通電極３４と異なる電位にすることもできる。この場合は、初期状態において、活性部に対応する領域が圧力室１１０に向かって凸に変形している。吐出要求があると、個別電極３５が共通電極３４と同じ電位になるタイミングで、活性部に対応する領域が平坦な形状になり、圧力室１１０の容積が初期状態と比較して増加する。このとき、マニホールド流路１０５から圧力室１１０内にインクが吸い込まれる。その後、再び個別電極３５を共通電極３４と異なる電位にしたタイミングで、活性部に対応する領域が圧力室１１０に向かって凸に変形するので、圧力室１１０の容積低下によりインクへの圧力が上昇し、インクが吐出される。
【００５４】
次に、図７、及び図８を参照しつつ、ヘッド本体２の製造方法の一例について説明する。ヘッド本体２を製造するには、流路ユニット９とアクチュエータユニット２１とを別々に作成し、その後これらを接着剤で組み付ける。アクチュエータユニット２１を製造する際には、まず、積層体の圧電層４１〜４３を形成する。圧電層４１〜４３の形成に際して、圧電セラミックスの粉末を用いて所定の形状・サイズを有したグリーンシートを形成する。圧電層４１のために、グリーンシートの周縁部に複数の貫通孔を形成する。圧電層４２のために、グリーンシート上にスクリーン印刷で共通電極パターンを形成する。共通電極パターンは、グリーンシートの上面のほぼ全体を占める。続いて、この電極パターン付きのグリーンシートを挟むようにして、２枚のグリーンシートを積層して３枚のグリーンシートからなる圧電層４１〜４３の前駆体を形成する。電極パターン上には、貫通孔を持つグリーンシートが積層される。貫通孔は、共通電極パターンに対して開口している。前駆体の形成後、貫通孔内に導電性ペーストを充填する。例えば、Ａｇ−Ｐｄ系のペーストが用いられる。そして、この前駆体を脱脂及び焼成（例えば、９００〜１０００℃）することで、圧電層４１〜４３とする。
【００５５】
次に、図７（ａ）に示すように、マスク１６０を用いて、真空蒸着法により金属層３６を形成する。具体的には、公知の真空蒸着装置を用いて金属層３６を形成する。まず、装置の真空チャンバ内に、圧電層４１の表面がマスク１６０で覆われた焼成済み圧電層４１〜４３を支持し、蒸着源としてＴｉ、Ｎｉ、又はＣｒのペレットを圧電層４１〜４３に対向してセットする。真空チャンバ内の真空度が１０−３〜１０−４Ｐａに到達したところで、ペレットを抵抗加熱や電子ビーム加熱により蒸発させる。マスク１６０には、円形の開口１６１がマトリクス状に形成されている。蒸発粒子は真空チャンバ内を直線的に飛翔するので、圧電層４１の上面には、金属層３６が開口１６１と同じ平面視円形状に形成される。蒸着金属膜は、純度が高く柔軟性も高い。
【００５６】
続いて、図７（ｂ）に示すように、スクリーン印刷によって、圧電層４１の表面に電極配列パターンを形成する。印刷用のマスク１７０には、個別電極３５（主電極部３５ａ、接続部３５ｂ、及び端子形成部３５ｃ）に対応する形状の開口１７１がマトリクス状に形成されている。印刷に先立ち、マスク１７０の端子形成部３５ｃの部分が金属層３６に包含されるように、マスク１７０を圧電層４１〜４３に位置合わせする。印刷には、Ａｕ系の導電性ペーストが用いられる。印刷の後、５００〜１０００℃程度で焼成する。これにより、図８（ｂ）に示すように、マスクパターンに倣った個別電極３５が形成される。個別電極３５の端子形成部３５ｃは平面視で金属層３６に包含されており、接続部３５ｂの一部及び端子形成部３５ｃは金属層３６上に重畳される。主電極部３５ａ及び接続部３５ｂの残りの部分は圧電層４１の表面に形成される。なお、本実施形態においては、個別電極３５の厚みは０．１〜１μｍ程度である。
【００５７】
さらに、図７（ｃ）に示すように、スクリーン印刷によって、端子形成部３５ｃ上に電極配列パターンを形成する。印刷用のマスク１８０には、ランド３７に対応する円形の開口１８１に加え、共通電極用のランドに対応する開口（不図示）も形成されている。ランド３７対応の開口１８１はマトリクス状に配置され、共通電極用のランド対応の開口は、ランド３７用の開口１８１を四方から取り囲んで配置されている。共通電極用のランド対応の開口は、台形の平行対向辺に沿って細長い。印刷に先立ち、マスク１８１のランド３７に対応する部分が端子形成部３５ｃに包含されるように、マスク１８１を圧電層４１〜４３に位置合わせする。このとき、共通電極用のランド対応の開口は、圧電層４１の貫通孔に対向する。印刷には、Ａｇ−Ｐｄ系のペーストが用いられる。印刷の後、５００〜１０００℃程度で焼成する。これにより、図８（ｃ）に示すように、マスクパターンに倣ったランド３７が形成される。ランド３７は平面視で個別電極３５の端子形成部３５ｃに包含されている。図示はしないが、共通電極用のランドは、圧電層４１の貫通孔内に充填されている導電体上に重畳されて、共通電極３４と電気的に接続される。なお、本実施形態においては、ランド３７の厚みは１０μｍ程度である。
【００５８】
さらに、図７（ｄ）に示すように、スクリーン印刷によって、ランド３７上に電極配列パターンを形成する。印刷用のマスク１９０には、バンプ３８に対応する円形の開口１９１に加え、共通電極用バンプに対応する開口も形成されている。両バンプ対応の開口は、両ランド対応の開口と同様に配置されている。サイズは、各ランドの開口に比べて一回り小さい。印刷に先立ち、マスク１９０のバンプ３８に対応する部分がランド３７に包含されるように、マスク１９０を圧電層４１〜４３に位置合わせする。このとき、共通電極用バンプ対応の開口は、圧電層４１の貫通孔に対向する。印刷には、Ａｇ系の導電性ペーストが用いられる。印刷の後、１００〜２００℃程度で焼成する。この焼成によって、電極配列パターンが硬化する。これにより、図８（ｄ）に示すように、マスクパターンに倣ったバンプ３８が形成される。バンプ３８は平面視でランド３７に包含されている。なお、本実施の形態では、バンプ３８の圧電層４１の表面からの高さは５０μｍ程度となっている。
【００５９】
上述のように、圧電層４１の表面に金属層３６、個別電極３５、ランド３７、及びバンプ３８を形成することで、アクチュエータユニット２１が完成する。アクチュエータユニット２１とは別に、流路ユニット９が、プレート１２２〜１３０の積層と互いの接合とにより作製される。接合には、熱硬化性接着剤が用いられる。続いて、図７（ｅ）に示すように熱硬化性接着剤（図示せず）を介して、アクチュエータユニット２１を流路ユニット９の上面９ａに積層する。このとき、アクチュエータユニット２１と流路ユニット９とは、各個別電極３５の主電極部３５ａが圧力室１１０に対向し、各金属層３６が圧力室１１０と対向しないように位置合わせされる。このとき、平面視で金属層３６に包含される端子形成部３５ｃ、ランド３７、及びバンプ３８は、いずれも圧力室１１０と対向しない。
【００６０】
そして、治具１５０によって凸状のバンプ３８の先端に対して金属層３６に向かう圧力を加えることで、アクチュエータユニット２１と流路ユニット９とを互いに近づく方向に加圧しながら加熱する。これにより、アクチュエータユニット２１が流路ユニット９に固定されてヘッド本体２が完成する。
【００６１】
ここで、インクジェットヘッド１を構成するリザーバユニット７１、ＣＯＦ５０、制御基板５４、及びカバー体（サイドカバー５３及びヘッドカバー５５）は、別途それぞれの作製手順に従って用意される。
【００６２】
上述のヘッド本体２に対して、ＣＯＦ５０がアクチュエータユニット２１と接合されるように取り付けられる。ＣＯＦ５０の接合領域には、ドライバＩＣ５２の各出力端子に繋がる接合端子が配置されている。接合は、接合端子を対応するバンプ３８に加圧しながら加熱（例えば、２００℃程度）して行われる。このときの接合部の形態は、例えば、接合端子がバンプ３８と半田で接合されていても良いし、互いに当接する接合端子とバンプ３８の周囲が熱硬化性接着剤で被覆されていても良い。もちろん、これら２つを組み合わせた形態であっても良い。
【００６３】
これに続いて、リザーバユニット７１がヘッド本体２に対して接合される。この接合に際して、リザーバユニット７１のプレート９４に形成された凸部９４ａが、ヘッド本体２のインク供給口１０５ｂと対向配置される。両者の接合は、間に挟んだ熱硬化性接着剤で行われる。
【００６４】
さらに、リザーバユニット７１の上方に制御基板５４を配設し、制御基板５４上のコネクタ５４ａにＣＯＦ５０の他端を繋ぐ。最後に、カバー体を流路ユニット９上に配置する。このとき、サイドカバー５３は、その内壁面にドライバＩＣが当接するように配置される。また、カバー体と流路ユニット９との境界及びカバー５３、５５同士の境界が、シリコンからなるポッティング剤で封止される。以上でインクジェットヘッド１が完成する。
【００６５】
以上のように、本実施形態のインクジェットヘッド１に備えられたアクチュエータユニット２１では、圧電層４１の表面に焼成によって形成された個別電極３５と、個別電極３５と電気的に接続され且つ圧電層４１との間に個別電極３５を挟むように焼成によって形成された金属端子であるバンプ３８と、圧電層４１とバンプ３８との間に蒸着によって形成された金属層３６とを備えている。したがって、クラックが発生しても、金属層３６を境にその伝搬を抑制することができる。よって、圧電層４１とバンプ３８とに跨るクラックが発生するのを抑制することができる。その結果、バンプ３８に安価な銀系材料を採用したとしても、バンプ３８を構成する銀元素のマイグレーションに伴うアクチュエータユニット２１の絶縁劣化が発生する確率を低下させることができる。
【００６６】
また、本実施形態のインクジェットヘッド１では、平面視でバンプ３８は金属層３６に包含されている。したがって、バンプ３８が金属層３６を介さずに圧電層４１と接触することがなくなるので、圧電層４１とバンプ３８とに跨るクラックが発生するのをより確実に抑制することができる。
【００６７】
また、本実施形態のインクジェットヘッド１では、平面視でバンプ３８は個別電極３５に包含されている。したがって、個別電極３５が緩衝材となって圧電層４１とバンプ３８とに跨るクラックが発生するのをさらに抑制することができる。
【００６８】
さらに、本実施形態のインクジェットヘッド１では、バンプ３８と個別電極３５との間に金属層であるランド３７が焼成により形成されており、平面視でバンプ３８がランド３７に包含されており、且つランド３７が金属層３６に包含されている。したがって、ランド３７を起点として圧電層４１に達するクラックが発生するのを金属層３６によって抑制することができる。
【００６９】
加えて、本実施形態のインクジェットヘッド１では、金属層３６がＴｉ、Ｎｉ、又はＣｒのいずれかからなる。したがって、金属層３６によるクラックの伝搬抑制効果を高めることができる。
【００７０】
さらに、本実施形態のインクジェットヘッド１では、圧電層４１の表面上に複数の個別電極３５が形成されており、これら複数の個別電極３５のそれぞれについてバンプ３８及び金属層３６が設けられている。また、複数の個別電極３５と圧電層４１を挟んで対向する共通電極３４を備えている。したがって、クラックの発生しやすい大型の圧電層について、クラックが発生しても金属層３６を境にその伝搬を抑制し、圧電層４１とバンプ３８とに跨るクラックが発生するのを抑制することができる。
【００７１】
また、本実施形態のインクジェットヘッド１では、複数の金属層３６が複数の圧力室１１０と対向していない。したがって、インクを吐出させる際の圧電層４１〜４３における圧力室１１０に対向する部分の変形が、金属層３６によって阻害されることがほとんどなくなる。
【００７２】
以上、本発明の好適な一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて、様々な設計変更を行うことが可能なものである。
【００７３】
例えば、上述の実施形態では、圧電層４１の表面に金属層３６が形成されており、金属層３６上に個別電極３５の接続部３５ｂの一部及び端子形成部３５ｃが重畳されている場合について説明したがこれには限定されない。すなわち、金属層３６は圧電層４１とバンプ３８との間に形成されていればよく、個別電極３５と金属層３６との上下関係が逆転し、個別電極３５全体が圧電層４１の表面に形成されており、個別電極の端子形成部３５ｃ上に金属層３６が重畳されていてもよい。
【００７４】
さらに、上述の実施形態では、平面視でバンプ３８が個別電極３５及び金属層３６に包含されている場合について説明したがこれには限定されない。バンプ３８は、個別電極３５に包含されておらず、金属層３６のみに包含されていてもよい。
【００７５】
加えて、上述の実施形態では、平面視でバンプ３８がランド３７に包含されており且つランド３７が金属層３６に包含されている場合について説明したが、ランド３７が形成されていなくてもよい。
【００７６】
また、上述の実施形態では、金属層３６がＴｉ、Ｎｉ、又はＣｒのいずれかからなる場合について説明したが、金属層３６は蒸着によって形成されるものであれば、上記以外の金属物質からなるものであってもよい。
【００７７】
さらに、上述の実施形態では、金属層３６が圧力室１１０と対向していない場合について説明したが、金属層３６は圧力室１１０と対向していてもよい。さらに、金属層３６は、個別電極３５全体を包含するサイズと形状を有していてもよい。
【００７８】
また、上述の実施形態では、アクチュエータユニット２１は、１層が活性層を含み、全体で３層の圧電層からなる積層体として説明したが、例えば、圧電層４３を含まない２層からなる積層体であっても良い。あるいは、アクチュエータユニット２１は、４層以上の多層からなる積層体であっても良い。この場合、活性層を含む層が複数層あっても良い。
【００７９】
また、上述の実施形態では、本発明を吐出口１０８からインクを吐出するインクジェットヘッド１に適用した例について説明したが、インク以外の液体を吐出する液体吐出ヘッドに本発明を適用することも可能である。さらには、種々の装置の駆動部を駆動するための圧電アクチュエータに本発明を適用することも可能である。
【符号の説明】
【００８０】
２  ヘッド本体（液体吐出ヘッド）
９  流路ユニット
２１  アクチュエータユニット（圧電アクチュエータ）
３５  個別電極（焼成電極層）
３６  金属層（蒸着金属層）
３７  ランド（焼成金属層）
３８  バンプ（焼成金属端子）
４１〜４３  圧電層
３４  共通電極（共通電極層）
１０８  吐出口
１１０  圧力室
１３２  個別インク流路（個別液体流路）
【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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