(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板上に、内部電極、圧電セラミック層および表面電極がこの順に積層され、前記内部電極および圧電セラミック層が前記振動板の全面に形成され、前記表面電極が、圧電駆動に寄与する駆動部と、この駆動部に電力を供給するために外部配線と接続する端子部とを備え、前記圧電セラミック層の表面に複数形成された圧電アクチュエータであって、
前記表面電極は、さらに前記端子部と前記駆動部とを連結する連結部を備え、この連結部の幅は、前記駆動部および前記端子部の幅よりも小さくかつ１５０μｍ以下である圧電アクチュエータを、
インク吐出孔を有する複数のインク流路が配列された流路部材上に、前記インク流路と前記表面電極の駆動部との位置を揃えて取り付けたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記駆動部の幅Ｗと前記連結部の幅Ｎとの比（Ｎ／Ｗ）が０．３８以下である請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記連結部の面積のばらつきが１０％以下である請求項１または２記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
複数の前記表面電極が、前記圧電セラミック層の表面に千鳥状に配列されている請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
圧電アクチュエータの厚みが１００μｍ以下である請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
セラミックグリーンシートを作製する第１の工程と、 
この第１の工程で作製した少なくとも一枚の前記セラミックグリーンシートの表面に内部電極ペーストを塗布する第２の工程と、
前記第１の工程および第２の工程で作製した前記セラミックグリーンシートを積層して積層体を作製する第３の工程と、
前記積層体を焼成して圧電アクチュエータ本体を得る第４の工程と、
前記圧電アクチュエータ本体の表面に、圧電駆動に寄与する駆動部を形成するための駆動部パターンと、前記駆動部に電力を供給するために外部配線と接続する端子部を形成するための端子部パターンとを印刷し、焼き付け処理を行うことにより表面電極を形成する第５の工程とを有する方法によって、圧電アクチュエータを製造し、
次いで、得られた圧電アクチュエータを、インク吐出孔を有する複数のインク流路が配列された流路部材上に、前記インク流路と前記表面電極の駆動部との位置を揃えて取り付けるインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
前記第５の工程では、さらに前記端子部と前記駆動部とを連結する連結部を、連結部パターンの印刷と焼き付け処理とを少なくとも２回繰り返すことにより、この連結部の幅が前記駆動部および前記端子部の幅よりも小さくかつ１５０μｍ以下となるように形成することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記第５の工程では、前記圧電アクチュエータ本体の表面に、前記駆動部パターンと前記連結部パターンとを印刷し、焼き付け処理を行った後、前記連結部パターンと前記端子部パターンとを印刷し、焼き付け処理を行う請求項６記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細な変位を発生させることにより、各種デバイスの位置決めや加圧などに用いられる圧電アクチュエータおよびこれを備えたインクジェット記録ヘッドに関し、特に広がり振動、伸び振動、厚みたて振動を利用したインクジェット記録ヘッドに好適に用いられる圧電アクチュエータおよびインクジェット記録ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧電性セラミックスを利用した製品としては、例えば圧電アクチュエータ、フィルタ、圧電共振子（発振子を含む）、超音波振動子、超音波モーター、圧電センサ等がある。
【０００３】
これらの中で、圧電アクチュエータは、電気信号に対する応答速度が１０-6秒台と非常に高速であるため、半導体製造装置のＸＹステージの位置決め用圧電アクチュエータやインクジェットプリンタのインクジェット記録ヘッドに用いられる圧電アクチュエータ等に応用されている。
【０００４】
圧電方式を利用したインクジェットプリンタに用いられるインクジェット記録ヘッドは、例えば図３示すように、複数のインク流路１０１が並設され、各インク流路１０１を仕切る壁として隔壁１０２を形成した流路部材１０３上に圧電アクチュエータ１０４が設けられた構造を有する（特許文献１および特許文献２参照）。
【０００５】
圧電アクチュエータ１０４は、上面に内部電極１１０が設けられた振動板１０５上に、圧電セラミック層１０６および表面電極１０７がこの順に積層され、表面電極１０７が圧電セラミック層１０６の表面に複数配列されることにより、複数の圧電変位素子１０８が形成されたものである。この圧電アクチュエータ１０４は、流路部材１０３上に、インク流路１０１と表面電極１０７との位置を揃えて取り付けられている。
【０００６】
上記のようなインクジェット記録ヘッドは、内部電極１１０と所定の表面電極１０７との間に電圧を印加して該表面電極１０７直下の圧電セラミック層１０６を変位させることにより、インク流路１０１内のインクを加圧して、流路部材１０３の底面に開口したインク吐出口１０９よりインク滴を吐出する。
【０００７】
通常、内部電極１１０および表面電極１０７には、上記のように内部電極１１０と表面電極１０７との間に電圧を印加するために、図示しない外部接続配線基板からの外部配線がそれぞれ接続されている。例えば図４(a)，(b)に示すように、表面電極１０７に接続する外部配線（図示せず）は、表面電極１０７の一端に形成された延設部１０７ｂや延設部１０７ｃに半田付けや接点部材の圧接などによって接続される（特許文献２参照）。
【０００８】
ところで、上記のようなインクジェット記録ヘッドでは、圧電セラミック層１０６の表面に複数の表面電極１０７が配列されており、この表面電極１０７との位置を揃えて配置されたインク流路１０１は、駆動部１０７ａと平行な断面の大きさが駆動部１０７ａよりも大きくなるように形成されている。また、内部電極１１０は、振動板１０５の略全面に形成されている。
【０００９】
したがって、内部電極１１０と表面電極１０７との間に電圧が印加されると、駆動部１０７ａ直下の圧電セラミック層１０６だけでなく、延設部１０７ｂにおけるインク流路１０１と対向した部分の直下の圧電セラミック層１０６も圧電振動することになる。
【００１０】
延設部１０７ｂは隣り合う圧電変位素子１０８に近設されているので、上記のように延設部１０７ｂの一部が振動すると、隣り合う圧電変位素子１０８に干渉しやすくなり、この干渉により所定のインク吐出量が得られないという、いわゆるクロストークが発生しやすくなる。これにより、圧電アクチュエータ１０４の変位量にばらつきが生じてインク吐出量がばらつくという問題がある。特許文献２には、図４(a)に示すような幅２００μｍの延設部１０７ｂを有したインクジェット記録ヘッドおよび図４(b)に示すような幅５２０μｍの延設部１０７ｃを有したインクジェット記録ヘッドが開示されている。これらのインクジェット記録ヘッドでは、延設部の幅が大きいため、クロストークが生じやすく、特に延設部の幅が後者（図４(b)）のように大きい場合にクロストークがより顕著となる。
【００１１】
さらに、図４(c)に示すように、表面電極１０７の集積度を向上させるために、圧電セラミック層１０６の表面に表面電極１０７を千鳥状に配列すると、インク流路１０１と対向しているため振動が生じる延設部１０７ａと、これと隣り合う圧電変位素子１０８におけるインク流路１０１との距離Ｌ’がより近くなるので、クロストークの発生がさらに顕著となる。
【特許文献１】特開平１１−３４３２１号公報図１
【特許文献２】特開平１１−３４３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、本発明の目的は、クロストークが抑制され、変位量ばらつきの小さい圧電アクチュエータを備えた、インク吐出量ばらつきの小さいインクジェット記録ヘッドおよびそ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】
【００１３】
上記課題を解決するための本発明のインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法は、以下の構成からなる。
(1) 振動板上に、内部電極、圧電セラミック層および表面電極がこの順に積層され、前記内部電極および圧電セラミック層が前記振動板の全面に形成され、前記表面電極が、圧電駆動に寄与する駆動部と、この駆動部に電力を供給するために外部配線と接続する端子部とを備え、前記圧電セラミック層の表面に複数形成された圧電アクチュエータであって、
前記表面電極は、さらに前記端子部と前記駆動部とを連結する連結部を備え、この連結部の幅は、前記駆動部および前記端子部の幅よりも小さくかつ１５０μｍ以下である圧電アクチュエータを、インク吐出孔を有する複数のインク流路が配列された流路部材上に、前記インク流路と前記表面電極の駆動部との位置を揃えて取り付けたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
(2) 前記駆動部の幅Ｗと前記連結部の幅Ｎとの比（Ｎ／Ｗ）が０．３８以下である(1)記載のインクジェット記録ヘッド。
(3) 前記連結部の面積のばらつきが１０％以下である(1)または(2)記載のインクジェット記録ヘッド。
(4) 複数の前記表面電極が、前記圧電セラミック層の表面に千鳥状に配列されている(1)〜(3)のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
(5) 圧電アクチュエータの厚みが１００μｍ以下である(1)〜(4)のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
(6) セラミックグリーンシートを作製する第１の工程と、この第１の工程で作製した少なくとも一枚の前記セラミックグリーンシートの表面に内部電極ペーストを塗布する第２の工程と、前記第１の工程および第２の工程で作製した前記セラミックグリーンシートを積層して積層体を作製する第３の工程と、前記積層体を焼成して圧電アクチュエータ本体を得る第４の工程と、前記圧電アクチュエータ本体の表面に、圧電駆動に寄与する駆動部を形成するための駆動部パターンと、前記駆動部に電力を供給するために外部配線と接続する端子部を形成するための端子部パターンとを印刷し、焼き付け処理を行うことにより表面電極を形成する第５の工程とを有する方法によって、圧電アクチュエータを製造し、次いで、得られた圧電アクチュエータを、インク吐出孔を有する複数のインク流路が配列された流路部材上に、前記インク流路と前記表面電極の駆動部との位置を揃えて取り付けるインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、前記第５の工程では、さらに前記端子部と前記駆動部とを連結する連結部を、連結部パターンの印刷と焼き付け処理とを少なくとも２回繰り返すことにより、この連結部の幅が前記駆動部および前記端子部の幅よりも小さくかつ１５０μｍ以下となるように形成することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
(7) 前記第５の工程では、前記圧電アクチュエータ本体の表面に、前記駆動部パターンと前記連結部パターンとを印刷し、焼き付け処理を行った後、前記連結部パターンと前記端子部パターンとを印刷し、焼き付け処理を行う(6)記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
前記(1)記載の圧電アクチュエータによれば、表面電極が駆動部と端子部と連結部とを備え、この連結部の幅を、駆動部および端子部の幅よりも小さくしかつ１５０μｍ以下としている。一般に、圧電アクチュエータにおいて、圧電駆動に寄与する駆動部および外部配線を接続する端子部の幅を小さくすると、十分な圧電振動が得られなかったり、外部配線との接続信頼性が低下するおそれがあるが、本発明では、上記のように連結部を設け、この連結部のみを駆動部および端子部よりも小さくしているので、クロストークが発生するのを抑制するとともに、十分な圧電振動および外部配線との接続信頼性を得ることができる。
【００１５】
前記(2)記載の圧電アクチュエータによれば、駆動部の幅Ｗと連結部の幅Ｎとの比が上記範囲にあるので、十分な圧電振動とクロストークの抑制を同時に満たすことができる。
【００１６】
前記(3)記載の圧電アクチュエータによれば、連結部の面積ばらつきが１０％以下と小さいので、変位量のばらつきをより小さくすることができる。
【００１７】
上記のように、連結部の幅が小さい圧電アクチュエータでは、クロストークの発生を抑制することができるので、前記(4)記載のように表面電極の集積度をより向上させた千鳥状の配列とすることができる。
【００１８】
前記(5)記載の圧電アクチュエータによれば、厚みが１００μｍ以下と薄いので、より大きな変位量を得ることができる。
【００１９】
ところで、通常、スクリーン印刷などにより電極パターンを印刷する場合、幅の小さな部位では印刷時ににじみやかすれが生じて、その幅にばらつきが生じやすい。本発明の圧電アクチュエータの製造方法では、前記(6)記載のように連結部パターンの印刷と焼き付け処理とを２回以上繰り返すことにより連結部を形成している。このように２回以上に分けて連結部パターンを形成することによって、１度に過剰量の導体を印刷してにじみが生じたり、印刷された導体量が少なすぎてかすれが生じるのを抑制することができるので、幅が小さく、幅のばらつきおよび面積のばらつきが小さい連結部を形成することができる。これにより、クロストークが抑制され、変位量ばらつきの小さい圧電アクチュエータを得ることができる。
【００２０】
連結部パターンの印刷を２回に分けて行う方法としては、前記(8)記載のように、駆動部パターンと連結部パターンとを印刷し、焼き付け処理を行った後、連結部パターンと端子部パターンとを印刷し、焼き付け処理を行うようにするのがよい。
【００２１】
前記(1)記載のインクジェット記録ヘッドは、変位量ばらつきの小さい上記圧電アクチュエータを備えているので、インク吐出量のばらつきが低減されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態にかかる圧電アクチュエータおよびその製造方法、並びにインクジェット記録ヘッドについて図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態の圧電アクチュエータを備えたインクジェット記録ヘッド示す平面図であり、図１(b)はそのＡ−Ａ線断面図である。
【００２３】
このインクジェット記録ヘッドは、圧電アクチュエータ１１が、インク吐出孔３２を有する複数のインク流路３３が配列された流路部材３１上に、インク流路３３と表面電極１７の駆動部１７ａとの位置を揃えて取り付けられている。圧電アクチュエータ１１は、振動板１４上に、内部電極１３、圧電セラミック層１２および表面電極１７がこの順に積層されたものである。また、内部電極１３は、振動板１４の略全面に形成されている。
【００２４】
表面電極１７は、圧電駆動に寄与する駆動部１７ａと、この駆動部１７ａに電力を供給するために外部配線と接続する端子部１７ｃと、この端子部１７ｃと駆動部１７ａとを連結する連結部１７ｂを備え、圧電セラミック層１２の表面に複数配列されている。図１(a)に示すように、インク流路３３は、駆動部１７ａと平行な断面の大きさが駆動部１７ａよりも大きくなるように形成されている。
【００２５】
圧電アクチュエータ１１では、表面電極１７の駆動部１７ａ、該駆動部１７ａ直下の圧電セラミック層１２および内部電極１３により複数の圧電変位素子が形成されており、表面電極１７と内部電極１３との間に電圧を印加することによって、圧電変位素子が撓み変形する。
【００２６】
圧電アクチュエータ１１の厚みは、特に限定されるものではないが、好ましくは１００μｍ以下であるのがよい。このように薄層にすることで、大きな変位を得ることができ、低電圧で高効率の駆動を実現できる。特に、圧電アクチュエータ１１としての特性を十分に発揮できる点で、好ましくは８０μｍ以下、より好ましくは６５μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以下であるのがよい。一方、厚みの下限値は、十分な機械的強度を有し、取扱いおよび作動中の破壊を防止するため、３μｍ、好ましくは５μｍ、より好ましくは１０μｍ、さらに好ましくは２０μｍであるのがよい。
【００２７】
圧電セラミック層１２としては、圧電性を示すセラミックスを用いることができ、具体的には、例えばＢｉ層状化合物（層状ペロブスカイト型化合物）、タングステンブロンズ型化合物、Ｎｂ系ペロブスカイト型化合物（Ｎｂ酸ナトリウムなどのＮｂ酸アルカリ化合物（ＮＡＣ）、Ｎｂ酸バリウムなどのＮｂ酸アルカリ土類化合物（ＮＡＥＣ））、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ系）、ニッケルニオブ酸鉛（ＰＮＮ系）、Ｐｂを含有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸鉛等のペロブスカイト型化合物を含有する物質を例示できる。
【００２８】
上記のうち、特に、少なくともＰｂを含むペロブスカイト型化合物であるのがよい。例えば、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ系）、ニッケルニオブ酸鉛（ＰＮＮ系）、Ｐｂを含有するジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）やチタン酸鉛等を含有する物質が好ましい。特に、Ａサイト構成元素としてＰｂを含有し、かつＢサイト構成元素としてＺｒおよびＴｉを含有する結晶であるのがよい。このような組成にすることで、高い圧電定数を有する圧電セラミック層が得られる。これら中でもチタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸鉛が、大きな変位を付加する上で好適である。ペロブスカイト型結晶の一例として、ＰｂＺｒＴｉＯ3を好適に使用できる。
【００２９】
また、圧電性セラミックスには、他の酸化物を混合してもよく、さらに、特性に悪影響がない範囲であれば、副成分としてＡサイトおよび／またはＢサイトに他元素が置換していてもよい。例えば、副成分としてＺｎ、Ｓｂ、ＮｉおよびＴｅを添加したＰｂ（Ｚｎ1/3Ｓｂ2/3）Ｏ3およびＰｂ（Ｎｉ1/2Ｔｅ1/2）Ｏ3の固溶体であってもよい。
【００３０】
振動板１４としては、絶縁性の高いものであればよいが、好ましくは圧電性セラミックスであるのがよく、より好ましくは圧電セラミック層１２と略同一の材料であるのがよい。これにより、振動板１４と圧電セラミック層１２とを同時焼成で作製する際において圧電アクチュエータ１１内の焼成収縮を均等にすることができるので、反り変形を抑制することができる。圧電セラミック層１２および振動板１４の厚みは、５〜５０μｍ程度、好ましくは１０〜３０μｍ程度であるのがよい。
【００３１】
表面電極１７の駆動部１７ａ、連結部１７ｂおよび端子部１７ｃとしては、導電性を有するものならば何れでもよく、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌやそれらの合金などを用いることができる。特に、駆動部１７ａとしてはＡｕが好ましく、連結部１７ｂとしてはＡｕ若しくはＡｇが好ましく、端子部１７ｃとしてはＡｇが好ましい。
【００３２】
駆動部１７ａの厚みは、導電性を有しかつ変位を妨げない程度である必要があり、０．１〜２μｍ程度、好ましくは０．１〜０．５μｍ、より好ましくは０．１〜０．３μｍであるのがよい。連結部１７ｂの厚みは、駆動部１７ａと端子部１７ｂ間の接続信頼性の点で、１〜１０μｍであるのがよい。端子部１７ｃの厚みは、外部配線との接続信頼性を向上させるために、５μｍ以上、好ましくは５〜１５μｍであるのがよい。
【００３３】
連結部１７ｂの幅Ｎは、駆動部１７ａおよび端子部１７ｃの幅よりも小さくかつ１５０μｍ以下、好ましくは１２０μｍ以下、より好ましくは１００μｍである。これにより、連結部１７ｂと、この連結部１７ｂに対向する内部電極１３との間に位置する圧電セラミック層１２の振動を小さく抑えることができるので、クロストークが発生するのを抑制することができる。駆動部１７ａの幅Ｗは、十分な圧電振動を得るという点で、２００〜３９０μｍ、好ましくは２００〜３５０μｍであるのがよい。駆動部の幅Ｗと連結部の幅Ｎとの比（Ｎ／Ｗ）は０．３８以下、好ましくは０．３５以下、より好ましくは０．２５〜０．３５であるのがよい。端子部１７ｃの幅は、外部配線との接続信頼性の点で、１５０〜３００μｍ、好ましくは１５０〜２００μｍであるのがよい。
【００３４】
内部電極１３としては、導電性を有するものならばいずれでもよく、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌやそれらの合金などを用いることができ、具体的には、例えばＡｇ−Ｐｄ合金を例示できる。内部電極１３の厚みは、導電性を有しかつ変位を妨げない程度である必要があり、一般に、０．５〜５μｍ程度、好ましくは１〜４μｍであるのがよい。
【００３５】
次に、本発明の圧電アクチュエータ１１の製造方法について説明する。
＜第１の工程＞
圧電セラミック層１２および振動板１４の原料となる圧電性セラミックス原料粉末を準備する。この圧電性セラミックス原料粉末の平均粒径は１μｍ以下であることが望ましく、特に０．７μｍ以下、更には０．６μｍ以下であるのがよい。圧電性セラミックス原料粉末の平均粒径を１μｍ以下にすることにより焼結時の均一な焼成収縮が得られ均質な圧電セラミック層１２および振動板１４を得ることができる。この圧電性セラミックス原料粉末と有機バインダ成分を混合し、シート成形用のスラリを調製する。ついで、この成形用スラリを用いてロールコータ法、スリットコータ法、ドクターブレード法等の一般的なシート成形法によりセラミックグリーンシートを必要枚数作製する。
【００３６】
ついで、上記で得られたセラミックグリーンシートを、必要に応じて加圧する。加圧法として公知の手法を採用することができるが、均一な厚みにすることが容易である点で、加圧には特にロール加圧法、平面加圧法、静水圧加圧法等を用いることができる。このように、シート成形後にセラミックグリーンシートの加圧処理を行うことで、シートの密度を高め、厚みばらつきや密度ばらつきを低減することができる。加圧圧力は、材料組成、有機バインダ量、グリーンシート厚み等によって異なるが１０〜１００ＭＰａ、特に、２０〜５０ＭＰａ、更には、３０〜４０ＭＰａの圧力で加圧するのが好ましい。加圧によって得られた各グリーンシートの厚みばらつきは１５％以下、特に１０％以下にすることが、焼成後に形成される圧電セラミック層１２および振動板１４の厚みばらつきを低減するとともに反り変形を防止するのが容易となる。
【００３７】
＜第２の工程＞
次に、前記した電極材料を含有する内部電極ペーストを作製する。この内部電極ペーストには、電極材料（Ａｕ、Ａｇなど）の他、エチルセルロースなどの有機ビヒクルなどの成分が含まれる。第１の工程で作製したセラミックグリーンシートのうち、焼成により振動板１４となるグリーンシートの一方の表面に、内部電極ペーストをスクリーン印刷により塗布する。この場合の厚みは１〜３μｍ、厚みばらつき（最大値と最小値との差）は０．５〜１μｍになるように調整することが望ましい。
【００３８】
＜第３の工程＞
第１の工程および第２の工程で作製したセラミックグリーンシートを積層し、密着させて積層体を作製する。なお、密着を行う手法としては、接着成分の含まれた密着液使用による方法、加熱によりグリーンシート中の有機バインダ成分に接着性を持たせて密着する方法、加圧だけで密着させる方法等を例示できる。
【００３９】
＜第４の工程＞
第３の工程で得られた積層体は、必要に応じて脱脂処理して積層体中の有機成分の除去を行った後、酸素雰囲気中において、９００〜１２００℃において焼成して圧電アクチュエータ本体を得る。なお、第４の工程（焼成工程）においては、第３の工程で得られた積層体をジルコニアもしくはマグネシアからなる試料台板を介して複数段積みにし、さらに、この段積みされた積層体上に重しを置いて焼成することが望ましい。このような方法を採用することにより、圧電アクチュエータ本体の反り変形が抑制され、厚み１００μｍ以下の薄層の焼結体からなる圧電アクチュエータを提供できる。
【００４０】
＜第５の工程＞
第４の工程で得られた圧電アクチュエータ本体の表面に、駆動部パターンと連結部パターンとを印刷し、５００〜８００℃、好ましくは６５０〜８００℃で焼き付け処理を行った後、さらに連結部パターンと端子部パターンとを印刷し、５００〜８００℃、好ましくは５００〜６５０℃で焼き付け処理を行うことにより、表面電極１７を形成することができる。駆動部ペースト、連結部ペーストおよび端子部ペーストとしては、前記した電極材料を主成分とするものが使用できる。このように、連結部１７ｂを、連結部パターンの印刷と焼き付け処理とを２回以上繰り返して形成することにより、幅Ｎが小さく、幅Ｎのばらつきおよび面積ばらつきが小さい連結部１７ｂを形成することができる。連結部１７ｂの面積のばらつきは、１０％以下、好ましくは８％以下であるのがよい。これにより、本発明の圧電アクチュエータ１１を得ることができる。
【００４１】
次に、圧電アクチュエータ１１を備えたインクジェット記録ヘッドの製造方法について説明する。流路部材３１は圧延法等によって得られ、インク吐出孔３２およびインク流路３３はエッチングにより所定の形状に加工されて設けられる。この流路部材３１は、Ｆｅ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｎｉ系、ＷＣ−ＴｉＣ系の群から選ばれる少なくとも１種によって形成されていることが望ましく、特にインクに対する耐食性の優れた材質からなることが望ましく、Ｆｅ−Ｃｒ系がより好ましい。
【００４２】
圧電アクチュエータ１１と流路部材３１とは、例えば接着層を介して積層接着することができる。接着層としては、周知のものを使用することができるが、圧電アクチュエータ１１や流路部材３１への影響を及ぼさないために、熱硬化温度が１００〜２５０℃のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂の群から選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂系の接着剤を用いるのがよい。このような接着層を用いて熱硬化温度にまで加熱することによって、圧電アクチュエータ１１と流路部材３１とを加熱接合することができ、これによりインクジェット記録ヘッドを得ることができる。
【００４３】
圧電セラミック層１２の表面に形成された複数の端子部１７ｃは、図示しない外部接続配線基板からの外部配線に独立して接続されている。また、内部電極１３は、グランド電位に接続されている。そして、所定の端子部１７ｃを通じて駆動部１７ａと内部電極１３との間に電圧が印加されると、電圧が印加された駆動部１７ａ直下の圧電セラミック層１２が変位してインク流路３３内のインクが加圧され、インク吐出孔３２よりインク滴が吐出される。
【００４４】
このようなインクジェット記録ヘッドは、高速で高精度な吐出が可能であり、高速印刷に好適である。また、このようなインクジェット記録ヘッドと、該インクジェット記録ヘッドにインクを供給するインクタンクと、記録紙に印刷するための記録紙搬送機構とを備えたプリンタは、高速・高精度印刷を容易に実現することができる。
【００４５】
図２は、本発明の他の実施形態にかかる圧電アクチュエータを備えたインクジェット記録ヘッドを示す平面図である。このインクジェット記録ヘッドは、複数の表面電極１７が、圧電セラミック層１２の表面に千鳥状に配列された圧電アクチュエータを備えている。この圧電アクチュエータは、図１に示す圧電アクチュエータ１１と同様の連結部１７ｂを有しているので、図２に示すように表面電極１７を千鳥状に配列しても、インク流路３３と対向している連結部１７ｂと、これと隣り合う圧電変位素子におけるインク流路３３との距離Ｌが過度に近くなるのを防止できるので、クロストークの発生を抑制することができる。なお、他の部位については、図１と同じ符号を付して説明を省略する。
【００４６】
以上、本発明の実施形態について示したが、本発明は上述した実施形態のみに限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更や改良したものにも適用できることは言うまでもない。
【００４７】
例えば、上記実施形態では、第５の工程において、駆動部パターンと連結部パターンとを印刷し、焼き付け処理を行った後、連結部パターンと端子部パターンとを印刷し、焼き付け処理を行う場合について説明したが、本発明では、連結部が連結部パターンの印刷と焼き付け処理とを少なくとも２回繰り返すことにより形成されるようにすればよく、各パターンの印刷や焼き付け順序は特に限定されるものではない。
【００４８】
例えば、圧電セラミック層、セラミック層、内部電極等の積層枚数は特に限定されるものではなく、必要に応じて増減することができる。
【００４９】
また、上記実施形態では、セラミック層のみで振動板を形成した場合について説明したが、本発明では、複数のセラミック層の間に内部電極を配置して振動板を構成してもよい。
【００５０】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００５１】
圧電性セラミックス粉末として、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用い、薄いグリーンシートを成形する時に一般的に用いられるロールコーター法にて、厚み１８μｍのグリーンシートを作製した。ついで金型打ち抜きによってグリーンシートの所望の位置に１００μｍ径の貫通孔を形成した。その後、該グリーンシート上にはＡｇ−Ｐｄ合金からなる導体ペーストをスクリーン印刷法にて形成した。上記グリーンシートを交互に積層して密着させ、９５０℃〜１２００℃の範囲で焼成した後、Ａｕからなる金属ペーストをスクリーン印刷し、駆動部及び連結部の表面電極を形成し６５０℃〜８００℃の範囲で焼成した後、更に、Ａｇからなる金属ペーストをスクリーン印刷し、連結部及び端子部の表面電極を形成し、５００℃〜６５０℃の範囲で焼成した。これにより、厚み８０μｍの圧電アクチュエータを得た。連結部の幅は１２０μｍとし、駆動部および端子部の幅は、それぞれ３５０μｍ、２００μｍとした。
【００５２】
上記のようにして得られた圧電アクチュエータの表面電極をマイクロスコープにて観察し、表面電極の面積ばらつきを測定した。また、この圧電アクチュエータを用いてインクジェット記録ヘッドを作製し、ドップラー振動計を用いて変位ばらつきを測定した。結果を表１に示す。なお、面積ばらつきおよび変位ばらつきは、測定値の最大値と最小値との差を平均値で割って１００倍することにより算出した。
【００５３】
［比較例］
連結部の幅を１８０μｍとした他は、実施例と同様にして圧電アクチュエータおよびインクジェット記録ヘッドを作製し、表面電極の面積ばらつきおよび変位ばらつきを測定した。結果を表１に示す。
【表１】
0004833510.tif 000002
【００５４】
表１から、比較例と比べて、実施例では、表面電極の面積ばらつきおよび変位ばらつきが抑制されていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】(a)は、本発明の一実施形態にかかる圧電アクチュエータを備えたインクジェット記録ヘッドを示す平面図であり、(b)はそのＡ−Ａ線断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態にかかる圧電アクチュエータを備えたインクジェット記録ヘッドを示す平面図である。
【図３】従来のインクジェット記録ヘッドを示す断面図である。
【図４】(a)は図３のインクジェット記録ヘッドを示す平面図であり、(b)はインクジェット記録ヘッドの他の例を示す平面図であり、(c)はインクジェット記録ヘッドのさらに他の例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１１  圧電アクチュエータ
１２  圧電セラミック層
１３  内部電極
１４  振動板
１７  表面電極
１７ａ  駆動部
１７ｂ  連結部
１７ｃ  端子部
３１  流路部材
３２  インク吐出孔
３３  インク流路
【図１】
0004833510.tif 000003
【図２】
0004833510.tif 000004
【図３】
0004833510.tif 000005
【図４】
0004833510.tif 000006