(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子を形成するセラミックグリーンシートに帯状の電極ペーストを塗布すると共に、該電極ペーストの両側の前記グリーンシートに該電極ペーストに略平行して、所定間隔おきに連続した複数の穴を形成する工程と、
前記グリーンシートを焼成し、該焼成により前記連続した穴の配列方向に該穴を横切るクラックを焼成体に生じさせる工程と、
を含むことを特徴とするインクジェットヘッド用圧電素子の作製方法。
【請求項２】
圧電素子を形成するセラミックグリーンシートに帯状の電極ペーストを塗布すると共に、該電極ペーストの両側の前記グリーンシートに該電極ペーストに略平行して、所定間隔おきに連続した複数の穴を形成する工程と、
前記第１のグリーンシートを複数枚配置し、最上層には、帯状の電極ペーストは設けられているが、前記貫通穴を設けていない第２のグリーンシートを配置し、更に、最下層には、帯状の電極層を設け、前記貫通穴に対応する穴を途中まで設けた、前記第１及び第２グリーンシートより厚さの厚い第３のグリーンシートを配置して、これらのグリーンシートを多層に積層する工程と、
前記グリーンシートの積層体を焼成し、該焼成により前記連続した穴の配列方向に該穴を横切るように焼成体にクラックを生じさせ、該クラックによりスリットを形成する工程と、
を含むことを特徴とするインクジェットヘッド用圧電素子の作製方法。
【請求項３】
前記第１のグリーンシートの貫通穴及び前記第３のグリーンシートの穴は積層時位相が合っていて、複数のグリーンシートを貫通する穴として形成されることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッド用圧電素子の作製方法。
【請求項４】
前記第１のグリーンシートの貫通穴の相互間、該第１のグリーンシートの貫通穴と前記第３のグリーンシートの穴との間は、積層時に、電極ペーストと平行な方向にずれていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッド用圧電素子の作製方法。
【請求項５】
前記第１、第２及び第３のグリーンシートの材料としての圧電粉末にＰＮＮ形粉末を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド用圧電素子の作製方法。
【請求項６】
電極ペーストの材料としてＡｇ−Ｐｄを用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド用圧電素子の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電体を利用したインクジェットプリンタに適用されるヘッドの作製方法に関し、更に詳しくは、高精度の印刷を可能にするために圧電素子を利用した、低騒音で、小型化、軽量化が可能なインクジェットヘッド用圧電素子を作製する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インクジェットプリンタのヘッドとしては、発熱体を用いたバルブジェット方式と、圧電体を利用したインパクト方式（圧電方式）とがある。バルブジェット方式では印刷特性がインクにより影響され、高速化、高画質化が難しく、圧電方式が注目されてきている。
【０００３】
圧電方式は、駆動層の変位量によりインクの飛翔特性が左右されるため、所望の変位量を得るために、駆動層を多層化することが行われている。
図１は圧電体を用いたインクジェットプリンタのヘッドを構成する場合の概略構成図を示す。図示のように、従来は、圧電体２１の内部に薄い膜状の電極２２を多層に形成する。一方、これらの電極２２と対応する位置に多数のスリット状の圧力室２３を有する圧力室板２４を作製し、この圧力室板２４と圧電体２１とを接着して圧電板ユニット２５を形成し、更にこれを４組接合してユニット接合体２６とする。これらのユニット接合体２６のノズル側にノズル板２７（例えば、ＳＵＳで構成されている）を接合する。
【０００４】
圧電体２１の部分の形成は、次のような方法で行われる。即ち、圧電セラミックグリーンシートに薄い帯状の電極を多層に積層する。電極は厚みの方向に所定間隔で複数枚配列されると共に、横方向にも平行に所定間隔おきに配列される。この状態で圧電体を焼成し、焼成後、ダイシングソーないしスライサを用いて溝加工を施し、複数の平行なスリットを形成する。これにより、電極が積層された活性部ないし駆動部と電極が存在しない支柱（不活性部）が形成され、これらの駆動部と支柱はスリット４を挟んで交互に配列される。
【０００５】
次に、圧力室２３を有する圧力室板２４が圧電体２１に接着され、一体化される。各圧力室２３に対応する位置にノズルを有するノズル板２７が圧電板ユニット２５に接合される。
電極により圧電体の駆動部に電圧が印加されることにより、活性部である駆動部が圧力室を駆動し、圧力室の収縮時にノズルからインクを噴出し、圧力室の膨張時にインクを圧力室内に流入させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
圧電方式のインクジェットプリンタ用のヘッドにおいて、小型、軽量で、高精彩な印刷に対応可能な圧電素子を提供するため、所望の変位量が得られる圧電体を採用することが重要である。このため、前述のように圧電素子の多層化が考えられるが、変位量が大きくなるにつれ、隣接する駆動部の影響が大きくなる。この影響を解消するため、通常は、前述のように、各駆動部の間にダイシングソーないしスライサで直接スリット状の溝を平行に複数形成し、活性部である駆動部と非活性部である支柱との間を溝で分断し、駆動部が隣接する非活性部である支柱或いは隣接する駆動部の影響を受けないようにしている。しかしながら、これらのダイシングソーないしスライサにより溝を形成することは、加工時間が長くなり、且つコストが高くなるという問題がある。
【０００７】
また、従来のインクジェットヘッドの作製方法によると、スリット状の溝を形成するので、その溝幅分、ヘッドの構造として不要な領域が増え、緻密なピッチで駆動領域が形成できない、という問題がある。そのため、ヘッドが大型化して、高精彩な印字を得ることが困難となってしまう。このように、高精度なヘッドを作製するためには、スリットのような不要な領域を用いない構造の圧電体が要求されることとなる。
【０００８】
なお、特開平８−１７４８１８号公報には、電極面が層状に組み込まれた積層圧電素子を設け、これの電極面に直交して等間隔に且つ所定の方向に複数の貫通孔を形成し、この各貫通孔の相互間に、各電極面を切断するようにして等間隔にスリット溝を形成することが開示されている。
本発明の課題は、圧電体を用いたインクジェットプリンタのヘッドにおいて、小型、高精彩化を図ることができる圧電素子を用いたインクジェットヘッドの作製方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、圧電素子を形成するセラミックグリーンシートに帯状の電極ペーストを塗布すると共に、該電極ペーストの両側の前記グリーンシートに該電極ペーストに略平行して、所定間隔おきに連続した複数の穴を形成する工程と、前記グリーンシートを焼成し、該焼成により前記連続した穴の配列方向に該穴を横切るクラックを焼成体に生じさせる工程と、を含むことを特徴とするインクジェットヘッド用圧電素子の作製方法が提供される。この場合において、焼成時に形成されるクラックはスリット状となる。したがって、電極層を含む駆動部は隣接する支柱ないし駆動部して形成されたセラミック体であれば適用可能である。
【００１０】
また、本発明によると、圧電素子を形成するセラミックグリーンシートに帯状の電極ペーストを塗布すると共に、該電極ペーストの両側の前記グリーンシートに該電極ペーストに略平行して、所定間隔おきに連続した複数の穴を形成する工程と、前記第１のグリーンシートを複数枚配置し、最上層には、帯状の電極ペーストは設けられているが、前記貫通穴を設けていない第２のグリーンシートを配置し、更に、最下層には、帯状の電極層を設け、前記貫通穴に対応する穴を途中まで設けた、前記第１及び第２グリーンシートより厚さの厚い第３のグリーンシートを配置して、これらのグリーンシートを多層に積層する工程と、前記グリーンシートの積層体を焼成し、該焼成により前記連続した穴の配列方向に該穴を横切るように焼成体にクラックを生じさせ、該クラックによりスリットを形成する工程と、を含むことを特徴とするインクジェットヘッド用圧電素子の作製方法が提供される。
【００１１】
この場合において、焼成時に形成されるクラックはスリット状となる。したがって、電極層を含む駆動部は隣接する支柱ないし駆動部からの影響が少ない小型で、低電力で高精彩な印刷ができるインクジェットプリンタが可能となる。
前記第１のグリーンシートの貫通穴及び前記第３のグリーンシートの穴は積層時位相が合っていて、複数のグリーンシートを貫通する穴として形成されることを特徴とする。
【００１２】
前記第１のグリーンシートの貫通穴の相互間、該第１のグリーンシートの貫通穴と前記第３のグリーンシートの穴との間は、積層時に、電極ペーストと平行な方向にずれていることを特徴とする。
前記第１、第２及び第３のグリーンシートの材料としての圧電粉末にＰＮＮ形粉末を用いることを特徴とする。また、電極ペーストの材料としてＡｇ−Ｐｄを用いることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施例について説明する。
図２（ａ）〜（ｅ）は本発明の実施例による係るインクジェットヘッド用圧電素子の作製プロセスを示すものである。
図２（ａ）において、ＰＮＮ系セラミック粉末等の圧電粉末を用いて作製した所望の厚さのグリーンシート１上に、所定の電極を形成するための帯状のＡｇ−Ｐｄペースト２を印刷形成する。この電極ペースト２は、圧電体インクジェットヘッドの複数の圧力室２３（図１）に対応して所定間隔おきに複数平行に配列される。
【００１４】
次に、図２（ｂ）に示すように、電極ペースト２の両脇のグリーンシート１に電極ペースト２と略平行して、所定間隔おきに連続した複数の貫通穴３をパンチ（図示せず）により形成する。貫通穴３の大きさ及び間隔は、後の焼成工程において、これらの穴を横切って電極ペースト（電極層）２と平行して焼成体にクラックが生ずる程度とする。
【００１５】
次に、図２（ｃ）に示すように、グリーンシートを複数層積層する。この場合において、最上層には、帯状の電極ペースト２は形成されているが、貫通穴３を設けていない図２（ａ）で示すようなグリーンシート１ａを配置する。表面のグリーンシート１ａは切り出し用のマーカーとなるために、パンチ穴等を設けていないのである。また中間には、前述のような、電極ペースト２と貫通穴３を有する図２（ｂ）で示すグリーンシート１ｂを変位層として３層の配置する。なお、本実施例では、変位層を３層としたが、１層以上で必要な変位量を得られる層数だけあればよい。また、最下層は、無垢（印刷していない）のグリーンシートを１０〜２０枚積層したもので、そのうち上側２〜５層に前記貫通穴３に対応する穴３ａを設けたものである。このようにしてグリーンシートの多層の積層体を得る。
【００１６】
次に、図２（ｄ）において、グリーンシートの積層体を大気中１１００℃、４時間で脱脂・焼成する。得られた焼成品４の外形を切断し、研磨加工等を施してして、図２（ｅ）に示すような圧電素子５とする。
図３はグリーンシートの積層状態の一部を示すものである。最上層のグリーンシートの電極パターン２ａは表面電極となり、中間層のグリーンシートの電極パターン２ｂは内部電極となる。穴３、３ａの配列は、積層時において位相が合っていてもよく、また、電極パターン２ａ、２ｂと平行な方向にずれていてもよい。いずれの場合も、焼成時において穴３、３ａの周囲に局部的に応力が集中し、同様に応力が集中している隣接する穴３、３ａの方向に図４に示すようなクラック６が発生する。穴３、３ａは電極パターン２ａ、２ｂと平行な方向に所定間隔で連続的に配列されているので、クラック６は積層された電極パターン２ａ、２ｂの両側でスリット状になる。
【００１７】
このようにして作製された圧電素子５は、図１に示す圧力室２３を有する圧力室板２４と結合されで、インクジェットヘッドが構成されるが、圧電素子には電極２ａ、２ｂの両脇にスリット６が形成されているので、電極層のある圧電素子の部分、即ち駆動部がスリットを介して隣接する駆動部から影響を受けずに独立して作動することができ、これにより圧力室に対し充分な作動ストロークを得ることができる。
【００１８】
以上、添付図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の精神ないし範囲内において種々の形態、変形、修正等が可能であることに留意すべきである。
【００１９】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、焼成時に形成されるクラック（スリット）により、電極層を含む圧電素子の駆動部が隣接する駆動部或いは支柱の拘束や影響を受けずに独立して作動でき、圧力室に対し充分な作動ストロークを得られることから、小型で、低電力で高精彩な印刷ができるインクジェットプリンタを得ることが可能となる。また、本発明によれば、スリットの幅が極めて小さいことから、高密度にインクジェットヘッドを構成することができ、高採化及び階調制御等の変換率が高くなり、高密度な実装が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧電体を用いてインクジェットプリンタ用のヘッドを構成する場合の概略図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は本発明のインクジェットヘッド用圧電素子の作製プロセスを示す。
【図３】グリーンシートの積層状態を示す図である。
【図４】クラックの発生状態（スリット形成過程）を示す図である。
【符号の説明】
１…グリーンシート
１ａ、１ｂ、１ｃ…グリーンシート
２…電極ペースト（電極層）
２ａ、２ｂ…電極
３…貫通穴
３ａ…穴
４…焼成体
５…圧電素子
６…クラック（スリット）
【図１】
0003821255.tif 000002
【図２】
0003821255.tif 000003
【図３】
0003821255.tif 000004
【図４】
0003821255.tif 000005