(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電駆動用の電極と該電極に電圧を印加することで圧電ひずみが発生する駆動層からなるとともに所定間隔をおいて略平行に延びる複数の圧電素子を内蔵する圧電基板において、
前記各圧電素子の該圧電素子が延びる方向に沿って隣接する両側の非圧電素子部分に該圧電素子が延びる方向に沿って複数の圧電ひずみ吸収孔が形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド用圧電基板。
【請求項２】
前記圧電ひずみ吸収穴は、さらに、前記圧電素子の該圧電素子が延びる方向に直交する方向に沿って隣接する非圧電素子部分に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド用圧電基板。
【請求項３】
隣接する前記複数の圧電ひずみ吸収孔の間にクラックが形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド用圧電基板。
【請求項４】
少なくとも圧電粉末よりなる複数枚の第１のグリーンシートと、少なくとも圧電粉末よりなり表面に所定間隔をおいて略平行に延びる複数の圧電駆動用の電極が形成され前記各電極の該電極が延びる方向に沿って隣接する両側の非電極部分に該電極が延びる方向に沿って複数の貫通孔が形成された複数枚の第２のグリーンシートとを重ね、焼成処理によって一体化させることを特徴とするインクジェットヘッド用圧電基板の製造方法。
【請求項５】
前記貫通孔は、さらに、前記電極の該電極が延びる方向に直交する方向に沿って隣接する非電極部分に形成されていることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッド用圧電基板の製造方法。
【請求項６】
前記焼成処理によって一体化させたのち、前記圧電駆動用の電極に電圧を印加することにより、隣接する前記複数の貫通孔の間にクラックを形成させることを特徴とする請求項４又は５に記載のインクジェットヘッド用圧電基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタヘッド等に使用する圧電基板と、その圧電基板の製造方法に関する。
【０００２】
最近のインクジェットプリンタは、高精細印刷を可能にするため、インク流路が独立に可動し、インク流路を高密度化した小形軽量構成のものが求められるようになった。
【０００３】
【従来の技術】
図７はインクジェットプリンタの概略を示す斜視図であり、インクジェットプリンタ１は、記録媒体３を送出させるプラテンローラ２、プラテンローラ２に平行する２本のステーシャフト４ａと４ｂ、ステーシャフト４ａと４ｂに案内されてプラテンローラ２の長さ方向に往復動するキャリッジ５、キャリッジ５に搭載されたインクジェットヘッドユニット６を備え、インクジェットヘッドユニット６から記録媒体３に飛翔させるインクを補給するため、インクジェットヘッドユニット６とインク溜まり７とは、可撓性チューブ８によって接続されている。
【０００４】
かかるインクジェットプリンタ１において、インクジェットヘッドユニット６からインクを飛翔させる手段としては、ノズル内に埋め込んだ発熱体に通電し、インク中にバブルを発生させたときの体積変化を利用するバブルジェット方式と、圧電体素子に通電して発生する圧力波を利用するピエゾ方式が注目されている。
【０００５】
ピエゾ方式のインクジェットヘッドとしては、（１）圧電駆動用電極を内蔵する圧電基板の表面にインク流路溝を形成し、その溝をガラスにてなる上蓋で塞いだもの、（２）圧電駆動用電極を内蔵する圧電基板の表面に、インク流路溝を形成したインク流路板を被せたもの（流路板方式）、（３）上下に貫通する溝を形成した流路板の上面と下面に、圧電駆動用電極を内蔵する圧電体を貼着したものが、一般に知られている。
【０００６】
図８は流路板方式のインクジェットヘッドの分解斜視図、図９は図８に示すインクジェットヘッドの断面図、図１０は図８のインク流路板を裏から見た斜視図、図１１は干渉防止溝を有する圧電基板の斜視図である。
【０００７】
図８および図９において、インクジェットヘッドユニット６に組み込まれるインクジェットヘッド９は、複数（図は４個）の圧電素子１６を内蔵する圧電基板１０と、複数（図は４個）のインク流路溝１２を形成したインク流路板１１を接着層２１で接合し、その前面には、複数のインク流路溝１２のそれぞれに連通するノズル１３が形成されたノズル板１４が接合されてなる。
【０００８】
圧電素子１６は、図９（ｂ）に拡大して示す如く圧電駆動用の電極１６ａと、電極１６ａに電圧を印加することで圧電ひずみが発生する駆動層１６ｂからなり、インク流路板１１の上面には、一端をインク溜まり７に接続した可撓性チューブ８の他端を接続する接続部１５が、被着されている。
【０００９】
図１０において、一般にガラスにてなるインク流路板１１には、複数のインク流路溝１２と、接続部１５が開口するインク貯留部１７が形成され、インク流路溝１２とインク貯留部１７とは、細溝１８により連通されている。
【００１０】
かかるインクジェットヘッド９において、複数の圧電素子１６を内蔵する圧電基板１０は、全体が平板状であり、高精細印刷のため圧電素子１６のピッチを狭くし、特定の圧電素子１６を駆動させると、その圧電駆動が隣接のインク流路溝１２をも圧縮させ（干渉が発生し）、所謂クローストークが発生するようになる。
【００１１】
図１１の圧電基板１０′は前記クローストークに対処した構成であり、一般に圧電セラミックのグリーンシートを積層して焼成し、圧電基板１０に相当する圧電基板１０′は、複数（図は４個）の圧電素子１６を内蔵し、それぞれの圧電素子１６の両側部には、圧電素子１６を駆動させたときの干渉防止用スリット１９が形成されている。
【００１２】
幅が１０μｍ〜８０μｍであり、圧電素子１６のほぼ全長に対応するスリット１９は、一般に圧電基板１０′を焼成したのち、ダイシングソーを使用し機械的に切削することで、形成されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したよう、複数の圧電素子を同一圧電基板内に内蔵させたとき、接近するインク流路に対応させて圧電素子も接近させると、圧電駆動時の干渉によるクロストークが生じ、そのクロストークが流路板方式の高精細化に対し大きな障害となっていた。そこで、クロストークをなくすため圧電素子２１の間にスリット２２を形成していた。
【００１４】
しかし、  機械的手段によるスリット２２はその形成に長時間かかり、かつ、スリット形成位置を決める位置決めが煩わしいため、量産に向かないという問題点があった。
【００１５】
なお、前記クロストークに対する他の手段として、圧電素子２１の幅を狭くする方法もあるが、幅を狭くすることで圧電素子２１の出力が低下し実用的でない。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、圧電素子を内蔵する圧電基板において、従来の干渉防止用スリットと同等に機能し、かつ、生産性に優れた新規干渉防止手段を提供することである。
【００１７】
上記目的を達成する本発明の第１のインクジェットヘッド用圧電基板は、圧電駆動用の電極と該電極に電圧を印加することで圧電ひずみが発生する駆動層からなるとともに所定間隔をおいて略平行に延びる複数の圧電素子を内蔵する圧電基板において、前記各圧電素子の該圧電素子が延びる方向に沿って隣接する両側の非圧電素子部分に該圧電素子が延びる方向に沿って複数の圧電ひずみ吸収孔が形成されている。
【００１８】
上記目的を達成する本発明の第２のインクジェットヘッド用圧電基板は、第１の圧電基板において、前記圧電ひずみ吸収穴は、さらに、前記圧電素子の該圧電素子が延びる方向に直交する方向に沿って隣接する非圧電素子部分に形成されている。
【００１９】
上記目的を達成する本発明の第３のインクジェットヘッド用圧電基板は、第１および第２のインクジェットヘッド用圧電基板において、隣接する前記複数の圧電ひずみ吸収孔の間にクラックが形成されている。
【００２０】
上記目的を達成する本発明の第１のインクジェットヘッド用圧電基板の製造方法は、少なくとも圧電粉末よりなる複数枚の第１のグリーンシートと、少なくとも圧電粉末よりなり表面に所定間隔をおいて略平行に延びる複数の圧電駆動用の電極が形成され前記各電極の該電極が延びる方向に沿って隣接する両側の非電極部分に該電極が延びる方向に沿って複数の貫通孔が形成された複数枚の第２のグリーンシートとを重ね、焼成処理によって一体化させることを特徴とする。
【００２１】
上記目的を達成する本発明の第２のインクジェットヘッド用圧電基板の製造方法は、第１のインクジェットヘッド用圧電基板の製造方法において、前記貫通孔は、さらに、前記電極の該電極が延びる方向に直交する方向に沿って隣接する非電極部分に形成されていることを特徴とする。
上記目的を達成する本発明の第３のインクジェットヘッド用圧電基板の製造方法は、第１および第２のインクジェットヘッド用圧電基板の製造方法において、前記焼成処理によって一体化させたのち、前記圧電駆動用の電極に電圧を印加することにより、隣接する前記複数の貫通孔の間にクラックを形成させることを特徴とする。
【００２２】
前記本発明の第１〜第３の圧電基板は、従来のスリットに代わって圧電ひずみ吸収孔が、圧電素子の駆動に伴う干渉を吸収し、クロストークによる障害を解消するようになる。即ち、従来のスリットが機械加工により形成されるのに対し、本発明による圧電ひずみ吸収孔はプレス加工で形成可能であり、圧電素子の干渉吸収手段が製造容易になる。
【００２３】
かかる本発明の第１〜第３の圧電基板において、圧電素子の３方に圧電ひずみ吸収孔を形成した本発明の第２の圧電基板は、本発明の第１の圧電基板より圧電素子の干渉を吸収し易く、さらに、圧電ひずみ吸収孔間のクラックが圧電素子のひずみを吸収する本発明の第３の圧電基板は、本発明の第１または第２の圧電基板より圧電素子の干渉を確実に吸収するようになる。
【００２４】
前記本発明の第１および第２の圧電基板の製造方法は、新規構成である前記本発明の第１〜第３の圧電基板の製造方法、特に生産性に優れた製造方法を提供したものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施例による圧電基板の説明図、図２は本発明の第２の実施例による圧電基板の説明図、図３は本発明の第３の実施例による圧電基板の説明図、図４は本発明の第４の実施例による圧電基板の説明図、図５は本発明の第１および第２の実施例による圧電基板の製造に使用するグリーンシートの説明図、図６は本発明の第３および第４の実施例による圧電基板の製造に使用するグリーンシートの説明図である。
【００２６】
図１において、（ａ）は斜視図，（ｂ）は圧電素子を横断する断面の一部であり、複数（図は４個）の圧電素子３２を内蔵し従来の圧電基板１０′に相当する圧電基板３１は、圧電セラミックにてなり、圧電基板３１内で図の前後方向に延在する圧電素子３２の両側に沿って、圧電素子３２を駆動させたときの圧電ひずみを吸収する複数の吸収孔３３が、形成されている。ただし、圧電素子３２の前端面は露呈している。
【００２７】
従来の圧電素子１６に相当する圧電素子３２は、図の前後方向に短冊形をした複数層（図は３層）の電極３２ａ（図５参照）が、圧電セラミックにてなる駆動層３２ｂを介して積層された構成であり、例えば直径が５０μｍ〜１００μｍでピッチが１００μｍ〜２００μｍの各吸収孔３３の深さは、圧電素子３２の厚さに対応している。
【００２８】
かかる圧電基板３１において、所望の圧電素子３２に所定電圧を印加し駆動させると、その圧電素子３２に圧電ひずみが生じ、対応するインク流路溝１２（図９参照）を圧縮し、そのインク流路溝１２内のインクをノズル１３（図８参照）から飛翔させるようになる。
【００２９】
しかし、駆動された圧電素子３２から側方に伝播するひずみは吸収孔３３が吸収し、インクを飛翔すべきインク流路溝１２に隣接するインク流路溝１２は、駆動した圧電素子３２の影響を受け難く（インクが飛翔し難く）なる。
【００３０】
図２において、複数（図は４個）の圧電素子３２を内蔵し従来の圧電基板１０′に相当する圧電基板３６は、圧電セラミックにてなり、圧電基板３６内で図の前後方向に延在する圧電素子３２の両側に沿って、圧電素子３２を駆動させたときの圧電ひずみを吸収する複数の吸収孔３３が形成され、隣接する圧電ひずみ吸収孔３３の間にクラック３７が形成されている。
【００３１】
圧電素子３２は、図の前後方向に短冊形をした複数層（図は３層）の電極３２ａ（図５参照）が、圧電セラミックにてなる駆動層３２ｂを介して積層された構成であり、例えば直径が５０μｍ〜１００μｍでピッチが１００μｍ〜２００μｍの各吸収孔３２の深さは、圧電素子３２の厚さに対応している。
【００３２】
かかる圧電基板３６は、所望の圧電素子３２に所定電圧を印加し駆動させると、その圧電素子３２に圧電ひずみが生じ、対応するインク流路溝１２（図９参照）を圧縮し、そのインク流路溝１２内のインクをノズル１３（図８参照）から飛翔させるようになる。
【００３３】
しかし、駆動された圧電素子３２から側方に伝播するひずみは吸収孔３３およびクラック３７が吸収し、インクを飛翔すべきインク流路溝１２に隣接するインク流路溝１２は、駆動された圧電素子３２の影響を受けない（インクが飛翔しない）ようになる。
【００３４】
図３において、（ａ）は斜視図，（ｂ）は圧電素子を横断する断面の一部であり、複数（図は４個）の圧電素子４２の全体を内蔵し従来の圧電基板１０′に相当するする圧電基板４１は、圧電セラミックにてなり、圧電基板４１内で図の前後方向に延在する圧電素子４２の３方を囲うように、即ち圧電素子４２の左右の両側と前端部に沿って、圧電素子４２を駆動させたときの圧電ひずみを吸収する複数の吸収孔３３が形成されている。
【００３５】
圧電素子３２に相当する圧電素子４２は、図の前後方向に短冊形をした複数層（図は３層）の電極４２ａ（図６参照）が、圧電セラミックにてなる駆動層４２ｂを介して積層された構成であり、例えば直径が５０μｍ〜１００μｍでピッチが１００μｍ〜２００μｍの各吸収孔３３の深さは、圧電素子１６の厚さに対応している。
【００３６】
かかる圧電基板４１は、所望の圧電素子４２に所定電圧を印加し駆動させると、その圧電素子４２に圧電ひずみが生じ、対応するインク流路溝１２（図９参照）を圧縮し、そのインク流路溝１２内のインクをノズル１３（図８参照）から飛翔させるようになる。
【００３７】
しかし、駆動された圧電素子４２から側方および前方に伝播するひずみは吸収孔３３が吸収し、インクを飛翔すべきインク流路溝１２に隣接するインク流路溝１２は、駆動された圧電素子４２の影響を受け難く（インクが飛翔し難く）なる。
【００３８】
図４において、複数（図は４個）の圧電素子４２（図示されず・図３参照）の全体を内蔵し従来の圧電基板１０′に相当する圧電基板４６は、圧電セラミックにてなり、圧電基板４６内で図の前後方向に延在する圧電素子４２の３方を囲うように、即ち圧電素子４２の左右の両側と前端部に沿って、圧電素子４２を駆動させたときの圧電ひずみを吸収する複数の吸収孔３３が形成され、隣接する圧電ひずみ吸収孔３３の間にクラック３７が形成されている。
【００３９】
かかる圧電基板４６は、所望の圧電素子４２に所定電圧を印加し駆動させると、その圧電素子４２に圧電ひずみが生じ、対応するインク流路溝１２（図９参照）を圧縮し、そのインク流路溝１２内のインクをノズル１３（図８参照）から飛翔させるようになる。
【００４０】
しかし、駆動された圧電素子４２から側方に伝播するひずみは吸収孔３３およびクラック３７が吸収し、インクを飛翔すべきインク流路溝１２に隣接するインク流路溝１２は、駆動された圧電素子３２の影響を受けない（インクが飛翔しない）ようになる。
【００４１】
図５において、５１は所定寸法に切断された圧電セラミックのグリーンシート（第１のグリーンシート）、５２は所定寸法に切断され表面に複数（図は４つ）の圧電駆動電極３２ａが形成されたグリーンシート（第２のグリーンシート）であり、グリーンシート５２には、圧電駆動電極３２ａの両側に貫通孔５３が形成されている。ただし、グリーンシート５１および５２の厚さは、例えば５０μｍ程度である。
【００４２】
貫通孔５３は、吸収孔３３を構成するもの即ち吸収孔３３の一部となるものであり、幅５０μｍ〜１００μｍの圧電駆動電極３２ａが、１００μｍ〜３００μｍピッチで形成されたグリーンシート５２において、貫通孔５３は直径が５０μｍ〜１００μｍ，ピッチ１００μｍ〜２００μｍ程度であり、プレス加工によって形成されている。
【００４３】
前出の圧電基板３１と３６は、それぞれ複数枚のグリーンシート５１と５２を積層し、それを焼成して一体化せしめ製造される。
即ち、圧電基板３１は複数枚のグリーンシート５１を重ねた上に、複数枚（３枚）のグリーンシート５２を裏返して重ねそれを焼成してなり、圧電基板３６は圧電基板３１の圧電素子３２に適当な電圧、例えば１００Ｖの電圧を適当時間だけ印加し、圧電素子３２に発生する圧電ひずみを利用し、クラック３７を形成させている。
【００４４】
図６において、６１は所定寸法に切断された圧電セラミックのグリーンシート（第１のグリーンシート）、６２は所定寸法に切断され表面に複数（図は４つ）の圧電駆動電極４２ａが形成されたグリーンシート（第２のグリーンシート）であり、グリーンシート６２には、圧電駆動電極４２ａの両側と前端部を囲うように貫通孔６３が形成されている。ただし、グリーンシート６１および６２の厚さは、例えば５０μｍ程度である。
【００４５】
貫通孔６３は、吸収孔３３を構成するもの即ち吸収孔３３の一部となるものであり、幅５０μｍ〜１００μｍの圧電駆動電極４２ａが、１００μｍ〜３００μｍピッチで形成されたグリーンシート６２において、貫通孔６３は直径が５０μｍ〜１００μｍ，ピッチ１００μｍ〜２００μｍ程度であり、プレス加工によって形成されている。
【００４６】
前出の圧電基板４１と４６は、それぞれ複数枚のグリーンシート６１と６２を積層し、それを焼成して一体化せしめ製造される。
即ち、圧電基板４１は複数枚のグリーンシート６１を重ねた上に、複数枚（３枚）のグリーンシート６２を裏返して重ねそれを焼成してなり、圧電基板４６は圧電基板４１の圧電素子４２に適当な電圧、例えば１００Ｖの電圧を適当時間だけ印加し、圧電素子４２に発生する圧電ひずみを利用し、クラック３７を形成させている。
【００４７】
なお、本実施例において、圧電粉末にてなるグリーンシート５１，５２，６１，６２は、例えば粒径が約１．０μｍのＰＮＮ系圧電粉末、例えばＰｂ（Ｎｉ1/3 Ｎｂ2/3)Ｏ3 とＰｂＴｉＯ3 とＰｂＺｒＯ3 を、０．５：０．３５：０．１５の重量比で混合し、さらにＰＶＢ（有機バインダ：ポリビニルプチラール）とＤＢＰ（可塑剤：ジブビニルブチラール）およびテルプレオール（有機溶媒）を混合してスラリーとし、そのスラリーからドクターブレード法によって例えば厚さ５０μｍに作成し、圧電駆動電極３２ａおよび４２ａは、例えばＡｇ−Ｐペーストを印刷してパターンし、それを焼成して作成される。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の圧電基板は、従来のスリットに変えて圧電ひずみ吸収孔を設けた構成とし、干渉防止手段を具えた圧電基板の量産性が得られ、安価に提供できるようにした。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例による圧電基板の説明図
【図２】  本発明の第２の実施例による圧電基板の説明図
【図３】  本発明の第３の実施例による圧電基板の説明図
【図４】  本発明の第４の実施例による圧電基板の説明図
【図５】  本発明の第１および第２の実施例の圧電基板の製造に使用するグリーンシートの説明図
【図６】  本発明の第３および第４の実施例の圧電基板の製造に使用するグリーンシートの説明図
【図７】  インクジェットプリンタの概略を示す斜視図
【図８】  流路板方式のインクジェットヘッドの分解斜視図
【図９】  図８に示すインクジェットヘッドの断面図
【図１０】  図８のインク流路板を裏から見た斜視図
【図１１】  干渉防止溝を有する圧電基板の斜視図
【符号の説明】
３１，３６，４１，４６  圧電基板
３２，４２  圧電素子
３２ａ，４２ａ  圧電駆動用の電極
３２ｂ，４２ｂ  圧電駆動層
３３  圧電ひずみ吸収孔
３７  クラック
５１，５２，６１，６２  グリーンシート
５３，６３  グリーンシートの貫通孔
【図１】
0003844152.tif 000002
【図２】
0003844152.tif 000003
【図３】
0003844152.tif 000004
【図４】
0003844152.tif 000005
【図５】
0003844152.tif 000006
【図６】
0003844152.tif 000007
【図７】
0003844152.tif 000008
【図８】
0003844152.tif 000009
【図９】
0003844152.tif 000010
【図１０】
0003844152.tif 000011
【図１１】
0003844152.tif 000012