JP2003250281A - 積層型圧電素子及びその製造方法、圧電型アクチュエータ、液滴吐出ヘッド並びにインクジェット記録装置 - Google Patents
積層型圧電素子及びその製造方法、圧電型アクチュエータ、液滴吐出ヘッド並びにインクジェット記録装置Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 全チャンネル駆動時と１チャンネル駆動時と
で動作特性にバラツキが生じる。 【解決手段】 駆動部２５の容量をＣ（Ｆ）、複数の駆
動部２５の数をｎ（個）、両端の非駆動部（共通電極取
り出し部）２６間の抵抗をＲ（Ω）としたとき、Ｒ≦８
×１０−６／ｎ／Ｃ、が成り立つ。
で動作特性にバラツキが生じる。 【解決手段】 駆動部２５の容量をＣ（Ｆ）、複数の駆
動部２５の数をｎ（個）、両端の非駆動部（共通電極取
り出し部）２６間の抵抗をＲ（Ω）としたとき、Ｒ≦８
×１０−６／ｎ／Ｃ、が成り立つ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は 積層型圧電素子及びそ
の製造方法、圧電型アクチュエータ、液滴吐出ヘッド並
びにインクジェット記録装置に関する。
の製造方法、圧電型アクチュエータ、液滴吐出ヘッド並
びにインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プ
ロッタ等の画像記録装置（画像形成装置）として用いる
インクジェット記録装置は、インク滴を吐出するノズル
と、このノズルが連通する液室（インク流路、吐出室、
圧力室、加圧液室、流路等とも称される。）と、この液
室内のインクを加圧するための駆動手段（圧力発生手
段）とを備えた液滴吐出ヘッドとしてのインクジェット
ヘッドを搭載したものである。なお、液滴吐出ヘッドと
しては例えば液体レジストを液滴として吐出する液滴吐
出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐出
ヘッドなどもあるが、以下ではインクジェットヘッドを
中心に説明する。
ロッタ等の画像記録装置（画像形成装置）として用いる
インクジェット記録装置は、インク滴を吐出するノズル
と、このノズルが連通する液室（インク流路、吐出室、
圧力室、加圧液室、流路等とも称される。）と、この液
室内のインクを加圧するための駆動手段（圧力発生手
段）とを備えた液滴吐出ヘッドとしてのインクジェット
ヘッドを搭載したものである。なお、液滴吐出ヘッドと
しては例えば液体レジストを液滴として吐出する液滴吐
出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐出
ヘッドなどもあるが、以下ではインクジェットヘッドを
中心に説明する。
【０００３】インクジェットヘッドとしては、液室内の
インクを加圧する圧力を発生するための圧力発生手段と
して圧電体、特に圧電層と内部電極を交互に積層した積
層型圧電素子を用いて、積層型圧電素子のｄ３３方向の
変位で液室の壁面を形成する弾性変形可能な振動板を変
形させ、液室内容積／圧力を変化させてインク滴を吐出
させるいわゆるピエゾ型のものが知られている。
インクを加圧する圧力を発生するための圧力発生手段と
して圧電体、特に圧電層と内部電極を交互に積層した積
層型圧電素子を用いて、積層型圧電素子のｄ３３方向の
変位で液室の壁面を形成する弾性変形可能な振動板を変
形させ、液室内容積／圧力を変化させてインク滴を吐出
させるいわゆるピエゾ型のものが知られている。
【０００４】このような積層型圧電素子を用いたインク
ジェットヘッドとしては、例えば特開平１０−２８６９
５１号公報に記載されているように、圧電層と内部電極
とを交互に積層し、両端面に個別側外部電極及び共通側
外部電極を形成した積層型圧電素子に、一部を残して溝
加工を施すことによって複数の駆動部（駆動チャンネ
ル）と両端の非駆動部とを形成し、この積層型圧電素子
の共通電極を駆動部の並び方向両端の非駆動部から取出
すようにしたものがある。
ジェットヘッドとしては、例えば特開平１０−２８６９
５１号公報に記載されているように、圧電層と内部電極
とを交互に積層し、両端面に個別側外部電極及び共通側
外部電極を形成した積層型圧電素子に、一部を残して溝
加工を施すことによって複数の駆動部（駆動チャンネ
ル）と両端の非駆動部とを形成し、この積層型圧電素子
の共通電極を駆動部の並び方向両端の非駆動部から取出
すようにしたものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年におい
て、インクジェット記録装置は、高画質、高速化が要求
されており、高速化するための手段として、ヘッドの副
走査方向のノズル数を増加させ、キャリッジの主走査方
向１スキャンで副走査方向に広幅で印字することが行わ
れる。
て、インクジェット記録装置は、高画質、高速化が要求
されており、高速化するための手段として、ヘッドの副
走査方向のノズル数を増加させ、キャリッジの主走査方
向１スキャンで副走査方向に広幅で印字することが行わ
れる。
【０００６】ところが、上述した積層型圧電素子を用い
たインクジェットヘッドのように、各駆動部の共通電極
を圧電体の長さ方向両端の非駆動部から取出すようにし
た場合、高速化のために積層型圧電素子を長尺化して駆
動部（駆動チャンネル）の数を増加すると、駆動チャン
ネル数の増加につれて各駆動チャンネルから共通電極取
り出し部（両端の非駆動部）までの導通距離が長くな
り、その結果、共通電極の抵抗が増大する。特に、積層
型圧電素子にハーフカットを施して複数の駆動部を形成
する場合には、共通側外部電極は溝加工されないで残っ
ている部分となり、幅の狭い部分が長く存在して共通電
極の抵抗値が増大する。
たインクジェットヘッドのように、各駆動部の共通電極
を圧電体の長さ方向両端の非駆動部から取出すようにし
た場合、高速化のために積層型圧電素子を長尺化して駆
動部（駆動チャンネル）の数を増加すると、駆動チャン
ネル数の増加につれて各駆動チャンネルから共通電極取
り出し部（両端の非駆動部）までの導通距離が長くな
り、その結果、共通電極の抵抗が増大する。特に、積層
型圧電素子にハーフカットを施して複数の駆動部を形成
する場合には、共通側外部電極は溝加工されないで残っ
ている部分となり、幅の狭い部分が長く存在して共通電
極の抵抗値が増大する。
【０００７】ここで、すべての駆動チャンネルを駆動す
るとき１つの駆動チャンネルのみを駆動するときとで
は、駆動チャンネルにかかる駆動電圧の時定数に差が生
じる。この駆動電圧の時定数は、駆動チャンネル数が多
いほど大きくなり、また共通電極の抵抗値が大きいほど
駆動チャンネル数によって変化することになる。
るとき１つの駆動チャンネルのみを駆動するときとで
は、駆動チャンネルにかかる駆動電圧の時定数に差が生
じる。この駆動電圧の時定数は、駆動チャンネル数が多
いほど大きくなり、また共通電極の抵抗値が大きいほど
駆動チャンネル数によって変化することになる。
【０００８】このように駆動電圧の時定数が変化する
と、インク滴の噴射特性、特にインク滴速度が変化し、
着弾位置が変化することになるので、すべての駆動チャ
ンネルを駆動するとき１つの駆動チャンネルを駆動する
ときの時定数の差が大きくなると、特に６００ｄｐｉ程
度の高密度画像を印字する場合に画像品質の劣化が大き
くなる。
と、インク滴の噴射特性、特にインク滴速度が変化し、
着弾位置が変化することになるので、すべての駆動チャ
ンネルを駆動するとき１つの駆動チャンネルを駆動する
ときの時定数の差が大きくなると、特に６００ｄｐｉ程
度の高密度画像を印字する場合に画像品質の劣化が大き
くなる。
【０００９】そのため、上述した従来の積層型圧電素子
を用いたインクジェットヘッドでは、共通電極の抵抗値
が大きいために特に６００ｄｐｉ程度の高密度画像を印
字する場合に高画像品質が得られないという課題があ
る。
を用いたインクジェットヘッドでは、共通電極の抵抗値
が大きいために特に６００ｄｐｉ程度の高密度画像を印
字する場合に高画像品質が得られないという課題があ
る。
【００１０】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、全チャンネル駆動時と１チャンネル駆動時の駆
動電圧の時定数の差を小さくした積層型圧電素子及びそ
の製造方法、バラツキの少ない動作特性が得られる圧電
型アクチュエータ、安定した噴射特性の得られる液滴吐
出ヘッド、高画質記録が可能なインクジェット記録装置
を提供することを目的とする。
であり、全チャンネル駆動時と１チャンネル駆動時の駆
動電圧の時定数の差を小さくした積層型圧電素子及びそ
の製造方法、バラツキの少ない動作特性が得られる圧電
型アクチュエータ、安定した噴射特性の得られる液滴吐
出ヘッド、高画質記録が可能なインクジェット記録装置
を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る積層型圧電素子は、溝によって分割さ
れた複数の駆動部を有し、複数の駆動部の共通電極を並
び方向両端の非駆動部より引き出す構成であって、駆動
部の容量をＣ（Ｆ）、複数の駆動部の数をｎ（個）、両
端の共通電極取り出し部間の抵抗をＲ（Ω）としたと
き、次の（１）式が成り立つ構成としたものである。
め、本発明に係る積層型圧電素子は、溝によって分割さ
れた複数の駆動部を有し、複数の駆動部の共通電極を並
び方向両端の非駆動部より引き出す構成であって、駆動
部の容量をＣ（Ｆ）、複数の駆動部の数をｎ（個）、両
端の共通電極取り出し部間の抵抗をＲ（Ω）としたと
き、次の（１）式が成り立つ構成としたものである。
【００１２】
【数２】
【００１３】本発明に係る積層型圧電素子は、溝によっ
て分割された複数の駆動部を有し、複数の駆動部の共通
電極を並び方向両端の非駆動部より引き出す構成であっ
て、溝によって分割されないで各駆動部の共通側外部電
極に接続された導通用内部電極を有する構成としたもの
である。
て分割された複数の駆動部を有し、複数の駆動部の共通
電極を並び方向両端の非駆動部より引き出す構成であっ
て、溝によって分割されないで各駆動部の共通側外部電
極に接続された導通用内部電極を有する構成としたもの
である。
【００１４】ここで、導通用内部電極の形状は溝加工前
の内部電極の形状と略同じであることが好ましい。ま
た、導通用内部電極は複数層設けられていることが好ま
しい。
の内部電極の形状と略同じであることが好ましい。ま
た、導通用内部電極は複数層設けられていることが好ま
しい。
【００１５】本発明に係る積層型圧電素子は、溝によっ
て分割された複数の駆動部を有し、複数の駆動部の共通
電極を並び方向両端の非駆動部より引き出す構成であっ
て、溝によって分割されない面には各駆動部の共通側外
部電極に接続される導通用外部電極を有する構成とした
ものである。
て分割された複数の駆動部を有し、複数の駆動部の共通
電極を並び方向両端の非駆動部より引き出す構成であっ
て、溝によって分割されない面には各駆動部の共通側外
部電極に接続される導通用外部電極を有する構成とした
ものである。
【００１６】本発明に係る積層型圧電素子の製造方法
は、本発明に係る積層型圧電素子を製造する方法であっ
て、内部電極群に対して積層方向に略対称な形状を有す
る圧電層からなるダミー部を形成した部材を基板に固定
した後、ダミー部を除去するものである。
は、本発明に係る積層型圧電素子を製造する方法であっ
て、内部電極群に対して積層方向に略対称な形状を有す
る圧電層からなるダミー部を形成した部材を基板に固定
した後、ダミー部を除去するものである。
【００１７】ここで、ダミー部には導通用内部電極に対
応するダミー内部電極を設けることが好ましい。この場
合、ダミー部にはダミー部除去後に最も表面に近い内部
電極と対称形状をなすダミー内部電極を設けるが好まし
い。
応するダミー内部電極を設けることが好ましい。この場
合、ダミー部にはダミー部除去後に最も表面に近い内部
電極と対称形状をなすダミー内部電極を設けるが好まし
い。
【００１８】本発明に係る圧電型アクチュエータは、可
動部分を変形させる本発明に係る積層型圧電素子を備え
たものである。
動部分を変形させる本発明に係る積層型圧電素子を備え
たものである。
【００１９】本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液室内の
液体を加圧する本発明に係る本発明に係る圧電型アクチ
ュエータを備えたものである。
液体を加圧する本発明に係る本発明に係る圧電型アクチ
ュエータを備えたものである。
【００２０】本発明に係るインクジェット記録装置は、
インク滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドを備え
たものである。
インク滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドを備え
たものである。
【００２１】本発明に係るインクジェット記録装置は、
溝によって分割された複数の駆動部を有し、複数の駆動
部の共通電極を並び方向両端の非駆動部より引き出す構
成の積層型圧電素子で液室を加圧してインク滴を吐出さ
せ、積層型圧電素子のすべての駆動部を駆動したときに
かかる電圧の時定数と１つの駆動部を駆動したときにか
かる電圧の時定数との差が２μsecを越えない構成とし
たものである。
溝によって分割された複数の駆動部を有し、複数の駆動
部の共通電極を並び方向両端の非駆動部より引き出す構
成の積層型圧電素子で液室を加圧してインク滴を吐出さ
せ、積層型圧電素子のすべての駆動部を駆動したときに
かかる電圧の時定数と１つの駆動部を駆動したときにか
かる電圧の時定数との差が２μsecを越えない構成とし
たものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。本発明の第１実施形態に係る
液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドについて
図１を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドの液室
長手方向に沿う断面説明図である。
図面を参照して説明する。本発明の第１実施形態に係る
液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドについて
図１を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドの液室
長手方向に沿う断面説明図である。
【００２３】このインクジェットヘッドは、単結晶シリ
コン基板で形成した流路基板（液室基板）１と、この流
路基板１の下面に接合した振動板２と、流路基板１の上
面に接合したノズル板３とを有し、これらによってイン
ク滴を吐出するノズル５がインク練通路５ａを介して連
通する流路（インク液室）である加圧液室６、加圧液室
６に流体抵抗部となるインク供給路７を介してインクを
供給する共通液室８を形成している。
コン基板で形成した流路基板（液室基板）１と、この流
路基板１の下面に接合した振動板２と、流路基板１の上
面に接合したノズル板３とを有し、これらによってイン
ク滴を吐出するノズル５がインク練通路５ａを介して連
通する流路（インク液室）である加圧液室６、加圧液室
６に流体抵抗部となるインク供給路７を介してインクを
供給する共通液室８を形成している。
【００２４】ここで、流路基板１は、結晶面方位（１１
０）の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液（Ｋ
ＯＨ）などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エ
ッチングすることで、インク連通５ａとなる貫通孔、各
加圧液室６、インク供給路７、共通液室８となる凹部を
それぞれ形成している。
０）の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液（Ｋ
ＯＨ）などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エ
ッチングすることで、インク連通５ａとなる貫通孔、各
加圧液室６、インク供給路７、共通液室８となる凹部を
それぞれ形成している。
【００２５】振動板２は例えばニッケルの金属プレート
から形成したものであるが、この他、樹脂部材或いは樹
脂部材と金属部材の積層部材などで形成することができ
る。
から形成したものであるが、この他、樹脂部材或いは樹
脂部材と金属部材の積層部材などで形成することができ
る。
【００２６】ノズル板３は各加圧液室６に対応して直径
１０〜３０μｍのノズル５を形成し、流路基板１に接着
剤接合している。このノズル板３としては、ステンレ
ス、ニッケルなどの金属、金属とポリイミド樹脂フィル
ムなどの樹脂との組み合せ、、シリコン、及びそれらの
組み合わせからなるものを用いることができる。また、
ノズル面（吐出方向の表面：吐出面）には、インクとの
撥水性を確保するため、メッキ被膜、あるいは撥水剤コ
ーティングなどの周知の方法で撥水膜を形成している。
１０〜３０μｍのノズル５を形成し、流路基板１に接着
剤接合している。このノズル板３としては、ステンレ
ス、ニッケルなどの金属、金属とポリイミド樹脂フィル
ムなどの樹脂との組み合せ、、シリコン、及びそれらの
組み合わせからなるものを用いることができる。また、
ノズル面（吐出方向の表面：吐出面）には、インクとの
撥水性を確保するため、メッキ被膜、あるいは撥水剤コ
ーティングなどの周知の方法で撥水膜を形成している。
【００２７】そして、振動板２の面外側（液室６と反対
面側）に各加圧液室６に対応して駆動手段としての積層
型圧電素子１２を接合している。これらの振動板２と積
層型圧電素子１２によって可動部分である振動板２を変
形させる圧電型アクチュエータを構成している。
面側）に各加圧液室６に対応して駆動手段としての積層
型圧電素子１２を接合している。これらの振動板２と積
層型圧電素子１２によって可動部分である振動板２を変
形させる圧電型アクチュエータを構成している。
【００２８】この積層型圧電素子１２は振動板２との接
合面との反対側の面はベース（基台）１３に接着剤で接
合して固定し、一端面には積層型圧電素子１２に駆動波
形を与えるためのＦＰＣケーブル１４を接続している。
合面との反対側の面はベース（基台）１３に接着剤で接
合して固定し、一端面には積層型圧電素子１２に駆動波
形を与えるためのＦＰＣケーブル１４を接続している。
【００２９】ここでは、１つの長尺の圧電素子にスリッ
トを形成することで各加圧液室６に対応する複数の圧電
素子２を形成している。なお、本明細書において「圧電
素子の全体の長さ」は各圧電素子２を形成する元になっ
た長尺の圧電素子の長さを意味するものとする。
トを形成することで各加圧液室６に対応する複数の圧電
素子２を形成している。なお、本明細書において「圧電
素子の全体の長さ」は各圧電素子２を形成する元になっ
た長尺の圧電素子の長さを意味するものとする。
【００３０】ここでは、圧電素子１２の圧電方向として
ｄ３３方向の変位を用いて加圧液室６内インクを加圧す
る構成とすることも、圧電素子１２の圧電方向としてｄ
３１方向の変位を用いて加圧液室６内インクを加圧する
構成とすることもできる。
ｄ３３方向の変位を用いて加圧液室６内インクを加圧す
る構成とすることも、圧電素子１２の圧電方向としてｄ
３１方向の変位を用いて加圧液室６内インクを加圧する
構成とすることもできる。
【００３１】この圧電素子１２は振動板２との接合面と
の反対側の面はベース１３に接着剤２７で接合して固定
している。このベース１３には圧電素子１２との接合面
に対して垂直方向の面にＰＣＢ基板１４を接着剤を接合
し、更に圧電素子１２の個別側外部電極２５とＰＣＢ基
板１４とをワイヤー１５で直接ワイヤーボンディングに
よって接続している。
の反対側の面はベース１３に接着剤２７で接合して固定
している。このベース１３には圧電素子１２との接合面
に対して垂直方向の面にＰＣＢ基板１４を接着剤を接合
し、更に圧電素子１２の個別側外部電極２５とＰＣＢ基
板１４とをワイヤー１５で直接ワイヤーボンディングに
よって接続している。
【００３２】ベース１３の材質（材料）は金属材料を用
いることが好ましい。ベース１３の材質が金属であれ
ば、積層型圧電素子１２の自己発熱による蓄熱を防止す
ることができる。積層型圧電素子１２とベース１３は接
着剤により接着接合しているが、チャンネル数が増える
と、積層型圧電素子１２の自己発熱により１００℃近く
まで温度が上昇し、接合強度が著しく低下することにな
る。また、自己発熱によりヘッド内部の温度上昇が発生
し、インク温度が上昇するが、インクの温度が上昇する
と、インク粘度が低下し、噴射特性に大きな影響を与え
る。したがって、ベース１３を金属材料で形成して積層
型圧電素子１２の自己発熱による蓄熱を防止すること
で、これらの接合強度の低下、インク粘度の低下による
噴射特性の劣化を防止することができる
いることが好ましい。ベース１３の材質が金属であれ
ば、積層型圧電素子１２の自己発熱による蓄熱を防止す
ることができる。積層型圧電素子１２とベース１３は接
着剤により接着接合しているが、チャンネル数が増える
と、積層型圧電素子１２の自己発熱により１００℃近く
まで温度が上昇し、接合強度が著しく低下することにな
る。また、自己発熱によりヘッド内部の温度上昇が発生
し、インク温度が上昇するが、インクの温度が上昇する
と、インク粘度が低下し、噴射特性に大きな影響を与え
る。したがって、ベース１３を金属材料で形成して積層
型圧電素子１２の自己発熱による蓄熱を防止すること
で、これらの接合強度の低下、インク粘度の低下による
噴射特性の劣化を防止することができる
【００３３】さらに、ベース１３の線膨張係数が大きい
と、高温または低温でベース１３と積層型圧電素子１２
の接合界面で接着剤の剥離が発生することがある。すな
わち、従前は圧電素子の全長が長くなかったため、環境
変動による温度差で圧電素子とベース１３が剥離すると
いう問題はほとんどなかったが、３００ｄｐｉで約４０
０ノズル程度を有する全体で３０〜４０ｍｍ程度の長さ
の圧電素子を用いることでこの問題が顕在化された。
と、高温または低温でベース１３と積層型圧電素子１２
の接合界面で接着剤の剥離が発生することがある。すな
わち、従前は圧電素子の全長が長くなかったため、環境
変動による温度差で圧電素子とベース１３が剥離すると
いう問題はほとんどなかったが、３００ｄｐｉで約４０
０ノズル程度を有する全体で３０〜４０ｍｍ程度の長さ
の圧電素子を用いることでこの問題が顕在化された。
【００３４】したがって、ベース１３の材料としては線
膨張係数が１０Ｅ−６／℃以下の材質を用いることが好
ましく、この線膨張係数の範囲にすることにより、環境
変動による温度差で、圧電素子との接合界面が剥離する
ことを防止できる。特に、圧電素子に接着接合される部
品の線膨張係数を全て１０Ｅ−６／℃以下にすると、接
合界面の剥離に対し、非常に効果的であることを確認し
た。
膨張係数が１０Ｅ−６／℃以下の材質を用いることが好
ましく、この線膨張係数の範囲にすることにより、環境
変動による温度差で、圧電素子との接合界面が剥離する
ことを防止できる。特に、圧電素子に接着接合される部
品の線膨張係数を全て１０Ｅ−６／℃以下にすると、接
合界面の剥離に対し、非常に効果的であることを確認し
た。
【００３５】また、ＦＰＣケーブル１４には各チャンネ
ル（各加圧液室６に対応する）を駆動する駆動波形（電
気信号）を印加するためのドライバＩＣ１６を複数搭載
している。このように、ＦＰＣケーブル１４に複数のド
ライバＩＣ１６を搭載することにより、各ドライバＩＣ
１６毎に電気信号を設定することができ、積層型圧電素
子１２の各駆動チャンネルの変位特性のばらつきを容易
に補正することができるようになる。
ル（各加圧液室６に対応する）を駆動する駆動波形（電
気信号）を印加するためのドライバＩＣ１６を複数搭載
している。このように、ＦＰＣケーブル１４に複数のド
ライバＩＣ１６を搭載することにより、各ドライバＩＣ
１６毎に電気信号を設定することができ、積層型圧電素
子１２の各駆動チャンネルの変位特性のばらつきを容易
に補正することができるようになる。
【００３６】すなわち、圧電素子の長尺化に伴い、チャ
ンネル間の変位量ばらつきが大きくなることが顕在化し
てきているので、複数のドライバＩＣ１６を搭載するこ
とにより、長尺化した積層型圧電素子１２のチャンネル
方向（並び方向）の変位量ばらつきを電圧により補正し
て、噴射特性の均一化を図ることができるようになる。
ンネル間の変位量ばらつきが大きくなることが顕在化し
てきているので、複数のドライバＩＣ１６を搭載するこ
とにより、長尺化した積層型圧電素子１２のチャンネル
方向（並び方向）の変位量ばらつきを電圧により補正し
て、噴射特性の均一化を図ることができるようになる。
【００３７】さらに、振動板２の周囲にはフレーム１７
を接着剤で接合している。そして、このフレーム１７に
は、ドライバＩＣ１６と少なくともベース１３を挟んで
反対側に配置されるように、共通液室８に外部からイン
クを供給するためのインク供給路１８を形成している。
このインク供給路１８は振動板２の貫通穴２ａを介して
共通液室８に連通している。
を接着剤で接合している。そして、このフレーム１７に
は、ドライバＩＣ１６と少なくともベース１３を挟んで
反対側に配置されるように、共通液室８に外部からイン
クを供給するためのインク供給路１８を形成している。
このインク供給路１８は振動板２の貫通穴２ａを介して
共通液室８に連通している。
【００３８】このように積層型圧電素子１２に接続する
ＦＰＣケーブル１４と反対の側からインクを供給するこ
とにより、ドライバＩＣ１６とインク供給路１８、共通
液室８、流体抵抗部７とを反対側に配置することが可能
になり、ドライバＩＣ１６の発熱によるインクの温度上
昇を防止することができる。
ＦＰＣケーブル１４と反対の側からインクを供給するこ
とにより、ドライバＩＣ１６とインク供給路１８、共通
液室８、流体抵抗部７とを反対側に配置することが可能
になり、ドライバＩＣ１６の発熱によるインクの温度上
昇を防止することができる。
【００３９】すなわち、前述したように、ドライバＩＣ
１６の発熱は、チャンネル数や駆動波形によっても違い
があるが、積層型圧電素子１２の長尺化にともなって１
００℃前後に達し、この発熱によってインクの温度が上
昇すると、インクの粘度が低下し、噴射特性に大きな影
響を及ぼすことになるので、ドライバＩＣ１６の温度上
昇によるインク粘度の低下は絶対に避けなければならな
い。従来は、チャンネル数が少ないため、ドライバＩＣ
の発熱はさほど大きな問題ではなかったが、ヘッドの長
尺化に伴って温度上昇によるインクの低粘度化が大きな
問題となってきているので、上記構成を採用することに
よってこの問題を解決することができる。
１６の発熱は、チャンネル数や駆動波形によっても違い
があるが、積層型圧電素子１２の長尺化にともなって１
００℃前後に達し、この発熱によってインクの温度が上
昇すると、インクの粘度が低下し、噴射特性に大きな影
響を及ぼすことになるので、ドライバＩＣ１６の温度上
昇によるインク粘度の低下は絶対に避けなければならな
い。従来は、チャンネル数が少ないため、ドライバＩＣ
の発熱はさほど大きな問題ではなかったが、ヘッドの長
尺化に伴って温度上昇によるインクの低粘度化が大きな
問題となってきているので、上記構成を採用することに
よってこの問題を解決することができる。
【００４０】ここで、積層型圧電素子１２の詳細につい
て図２ないし図７を参照して説明する。なお、図２は前
記ヘッドの積層型圧電素子部分の液室短手方向に沿う説
明図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面説明図、図４は
図２のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図、図５は内部電極パタ
ーンの平面説明図、図６は同積層型圧電素子部分の共通
電極側からの斜視説明図、図７は同積層型圧電素子部分
の個別電極側からの斜視説明図である。
て図２ないし図７を参照して説明する。なお、図２は前
記ヘッドの積層型圧電素子部分の液室短手方向に沿う説
明図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面説明図、図４は
図２のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図、図５は内部電極パタ
ーンの平面説明図、図６は同積層型圧電素子部分の共通
電極側からの斜視説明図、図７は同積層型圧電素子部分
の個別電極側からの斜視説明図である。
【００４１】この積層型圧電素子１２は、圧電層（圧電
材料層）２１と図５（ａ）、（ｂ）に示すようなパター
ン形状を有する内部電極２２Ａ及び内部電極２２Ｂとを
交互に積層し、両端面に共通側外部電極２３と個別側外
部電極２４とを設けた状態で、スリット加工（溝加工）
を施して、複数の駆動部２５と両端の非駆動部２６とを
形成したものである。
材料層）２１と図５（ａ）、（ｂ）に示すようなパター
ン形状を有する内部電極２２Ａ及び内部電極２２Ｂとを
交互に積層し、両端面に共通側外部電極２３と個別側外
部電極２４とを設けた状態で、スリット加工（溝加工）
を施して、複数の駆動部２５と両端の非駆動部２６とを
形成したものである。
【００４２】この溝加工では、積層型圧電素子１２に対
してベース１３までスリットを入れずに底部に深さ方向
の幅Ｄの架橋部２７を残して加工している。また、積層
型圧電素子１２の個別側外部電極２４側には駆動部２５
の並び方向に沿う切り欠き部２８を形成している。
してベース１３までスリットを入れずに底部に深さ方向
の幅Ｄの架橋部２７を残して加工している。また、積層
型圧電素子１２の個別側外部電極２４側には駆動部２５
の並び方向に沿う切り欠き部２８を形成している。
【００４３】したがって、各駆動部２５の内部電極２２
Ａは共通側外部電極２３に接続され、この共通側外部電
極２３は架橋部２７によって分割されていないので、各
駆動部２５の内部電極２２Ａは共通側外部電極２３を介
して両端の非駆動部２６の内部電極２２Ａと接続され、
更に非駆動部２６の内部電極２２Ａは図４に示すように
個別側外部電極２４側端面に引き出されているので、こ
の個別側外部電極２４側の端面にＦＰＣケーブル１４を
接続することによって、積層型圧電素子１２の一端面で
共通電極と個別電極とを取り出すことができる。
Ａは共通側外部電極２３に接続され、この共通側外部電
極２３は架橋部２７によって分割されていないので、各
駆動部２５の内部電極２２Ａは共通側外部電極２３を介
して両端の非駆動部２６の内部電極２２Ａと接続され、
更に非駆動部２６の内部電極２２Ａは図４に示すように
個別側外部電極２４側端面に引き出されているので、こ
の個別側外部電極２４側の端面にＦＰＣケーブル１４を
接続することによって、積層型圧電素子１２の一端面で
共通電極と個別電極とを取り出すことができる。
【００４４】このように構成したインクジェットヘッド
においては、積層型圧電素子１２の駆動部２５に対して
選択的に２０〜５０Ｖの駆動パルス電圧を印加すること
によって、パルス電圧が印加された駆動部２５が積層方
向に伸びて振動板２をノズル５方向に変形させ、加圧液
室６の容積／体積変化によって加圧液室６内のインクが
加圧され、ノズル５からインク滴が吐出（噴射）され
る。
においては、積層型圧電素子１２の駆動部２５に対して
選択的に２０〜５０Ｖの駆動パルス電圧を印加すること
によって、パルス電圧が印加された駆動部２５が積層方
向に伸びて振動板２をノズル５方向に変形させ、加圧液
室６の容積／体積変化によって加圧液室６内のインクが
加圧され、ノズル５からインク滴が吐出（噴射）され
る。
【００４５】そして、インク滴の吐出に伴って加圧液室
６内の液圧力が低下し、このときのインク流れの慣性に
よって加圧液室６内には若干の負圧が発生する。この状
態の下において、積層型圧電素子１２への電圧の印加を
オフ状態にすることによって、振動板２が元の位置に戻
って加圧液室６が元の形状になるため、さらに負圧が発
生する。このとき、インク供給路１８から共通液室８、
流体抵抗部であるインク供給路７を経て加圧液室６内に
インクが充填される。そこで、ノズル５のインクメニス
カス面の振動が減衰して安定した後、次のインク滴吐出
のために積層型圧電素子１２にパルス電圧を印加しイン
ク滴を吐出させる。
６内の液圧力が低下し、このときのインク流れの慣性に
よって加圧液室６内には若干の負圧が発生する。この状
態の下において、積層型圧電素子１２への電圧の印加を
オフ状態にすることによって、振動板２が元の位置に戻
って加圧液室６が元の形状になるため、さらに負圧が発
生する。このとき、インク供給路１８から共通液室８、
流体抵抗部であるインク供給路７を経て加圧液室６内に
インクが充填される。そこで、ノズル５のインクメニス
カス面の振動が減衰して安定した後、次のインク滴吐出
のために積層型圧電素子１２にパルス電圧を印加しイン
ク滴を吐出させる。
【００４６】ここで、駆動波形発生部から積層型圧電素
子１２までの電気回路の等価回路は、図８に示すよう
に、各駆動部（駆動チャンネル）２５は抵抗Ｒon（Ω）
と容量Ｃ（Ｆ）の直列回路となり、各駆動部２５間は抵
抗Ｒｃ（Ω）で結合されたものとなる。これを簡略化し
て、図９に示すように、各非駆動部２６と駆動部２５と
の間に共通電極抵抗Ｒcom（Ω）が介在した等価回路と
する。
子１２までの電気回路の等価回路は、図８に示すよう
に、各駆動部（駆動チャンネル）２５は抵抗Ｒon（Ω）
と容量Ｃ（Ｆ）の直列回路となり、各駆動部２５間は抵
抗Ｒｃ（Ω）で結合されたものとなる。これを簡略化し
て、図９に示すように、各非駆動部２６と駆動部２５と
の間に共通電極抵抗Ｒcom（Ω）が介在した等価回路と
する。
【００４７】この回路において、図１０に示すようにパ
ルス状駆動電圧Ｐｖを印加するとき、駆動部２５の個数
（駆動チャンネル数）をｎ個（ｎチャンネル）とし、ｎ
チャンネルのうちの１チャンネルだけを駆動するときに
当該チャンネルの駆動部２５に印加される駆動電圧Ｐｖ
の時定数τ1（sec）は、次の（２）式で表される。
ルス状駆動電圧Ｐｖを印加するとき、駆動部２５の個数
（駆動チャンネル数）をｎ個（ｎチャンネル）とし、ｎ
チャンネルのうちの１チャンネルだけを駆動するときに
当該チャンネルの駆動部２５に印加される駆動電圧Ｐｖ
の時定数τ1（sec）は、次の（２）式で表される。
【００４８】
【数３】
【００４９】また、ｎ個すべてのチャンネルを駆動する
ときに駆動部２５に印加される駆動電圧Ｐｖの時定数τ
all（sec）は、次の（３）式で表される。
ときに駆動部２５に印加される駆動電圧Ｐｖの時定数τ
all（sec）は、次の（３）式で表される。
【００５０】
【数４】
【００５１】したがって、すべてのチャンネルを駆動し
たときと１チャンネルだけ駆動したときの時定数の差Δ
τは、次の（４）式で求められる。
たときと１チャンネルだけ駆動したときの時定数の差Δ
τは、次の（４）式で求められる。
【００５２】
【数５】
【００５３】この（４）式から分かるように、駆動チャ
ンネル数ｎが多いほど、また共通電極抵抗Ｒcomが大き
いほど駆動チャンネル数ｎによって駆動時定数τが変わ
ることとなる。つまり、インク滴の噴射特性が変化して
しまうこととなる．
ンネル数ｎが多いほど、また共通電極抵抗Ｒcomが大き
いほど駆動チャンネル数ｎによって駆動時定数τが変わ
ることとなる。つまり、インク滴の噴射特性が変化して
しまうこととなる．
【００５４】一方、この時定数τの変化によって影響を
受けるインク滴吐出特性は主に吐出速度Ｖｊである。こ
の吐出速度Ｖｊが変化すると、ヘッドから用紙（液滴が
着弾する媒体）にインク滴が着弾するまでの時間が変化
することになり、ヘッドは主走査方向に移動しているの
で、最終的にドットの主走査方向の位置ずれとなって現
れることになる。
受けるインク滴吐出特性は主に吐出速度Ｖｊである。こ
の吐出速度Ｖｊが変化すると、ヘッドから用紙（液滴が
着弾する媒体）にインク滴が着弾するまでの時間が変化
することになり、ヘッドは主走査方向に移動しているの
で、最終的にドットの主走査方向の位置ずれとなって現
れることになる。
【００５５】ここで、６００ｄｐｉの画像を記録する場
合、ラインのずれ（Δｄｏｔ）が約１ドット、距離にし
て４２．３μｍを越えると、視認できる程度の位置ずれ
となるので、４２．３μｍ以下のずれの範囲内にするこ
とが高画質化の上で好ましい。
合、ラインのずれ（Δｄｏｔ）が約１ドット、距離にし
て４２．３μｍを越えると、視認できる程度の位置ずれ
となるので、４２．３μｍ以下のずれの範囲内にするこ
とが高画質化の上で好ましい。
【００５６】そこで、全チャンネル駆動時の吐出速度を
Ｖｊall、１チャンネル駆動時の吐出速度をＶｊ1とする
と、ノズルと用紙との間の距離をＬとしたとき、ノズル
−用紙間のインク飛翔時間の差ΔＴは、次の（５）式で
表される。
Ｖｊall、１チャンネル駆動時の吐出速度をＶｊ1とする
と、ノズルと用紙との間の距離をＬとしたとき、ノズル
−用紙間のインク飛翔時間の差ΔＴは、次の（５）式で
表される。
【００５７】
【数６】
【００５８】また、ドットのずれ量Δdotは、主走査速
度をＶｓとしたとき、次の（６）式で表される。
度をＶｓとしたとき、次の（６）式で表される。
【００５９】
【数７】
【００６０】よって、全チャンネル駆動時の滴吐出速度
Ｖｊallは、次の（７）式を満足することが必要にな
る。
Ｖｊallは、次の（７）式を満足することが必要にな
る。
【００６１】
【数８】
【００６２】そこで、主走査速度Ｖｓを０．４ｍ／ｓ
（６００ｄｐｉ）、ノズル−用紙間の距離Ｌを０．００
１ｍとして、駆動電圧Ｐｖの立ち上げ時間（μsec）に
対する吐出速度Ｖｊ（ｍ／sec）を測定したところ、図
１１に示すような特性が得られた。
（６００ｄｐｉ）、ノズル−用紙間の距離Ｌを０．００
１ｍとして、駆動電圧Ｐｖの立ち上げ時間（μsec）に
対する吐出速度Ｖｊ（ｍ／sec）を測定したところ、図
１１に示すような特性が得られた。
【００６３】ここで、１チャンネル駆動時の吐出速度Ｖ
ｊ１を１０ｍ／sec（τ１＝約２μsec）に設定すると、
Δdotを前記のとおり、４２．３μｍ以下に設定するた
めには、上記の測定結果から、全チャンネル駆動時の吐
出速度Ｖｊallを４．８６ｍ以上にする必要があるの
で、全チャンネル駆動時の時定数τallは約４μsecに設
定する。
ｊ１を１０ｍ／sec（τ１＝約２μsec）に設定すると、
Δdotを前記のとおり、４２．３μｍ以下に設定するた
めには、上記の測定結果から、全チャンネル駆動時の吐
出速度Ｖｊallを４．８６ｍ以上にする必要があるの
で、全チャンネル駆動時の時定数τallは約４μsecに設
定する。
【００６４】よって、すべてのチャンネルを駆動したと
きと１チャンネルだけ駆動したときの時定数の差Δτ
を、Δτ≦τall−τ１＝２μsecに設定することが好ま
しい。すなわち、すべてのチャンネルを駆動したときと
１チャンネルだけ駆動したときの時定数の差Δτを２μ
sec以下に設定することにより、特に６００ｄｐｉ程度
の画像を記録するときのドット位置ずれによる画像品質
の低下を抑制することができる。
きと１チャンネルだけ駆動したときの時定数の差Δτ
を、Δτ≦τall−τ１＝２μsecに設定することが好ま
しい。すなわち、すべてのチャンネルを駆動したときと
１チャンネルだけ駆動したときの時定数の差Δτを２μ
sec以下に設定することにより、特に６００ｄｐｉ程度
の画像を記録するときのドット位置ずれによる画像品質
の低下を抑制することができる。
【００６５】そこで、このインクジェットヘッドの積層
型圧電素子１２においては、駆動部２５の容量をＣ
（Ｆ）、複数の駆動部２５の数をｎ（個）、両端の共通
電極取り出し部間（非駆動部２６間）の抵抗をＲ（Ω）
としたとき、次の（１）式が成り立つようにしている。
型圧電素子１２においては、駆動部２５の容量をＣ
（Ｆ）、複数の駆動部２５の数をｎ（個）、両端の共通
電極取り出し部間（非駆動部２６間）の抵抗をＲ（Ω）
としたとき、次の（１）式が成り立つようにしている。
【００６６】
【数９】
【００６７】すなわち、前記（４）式より、噴射特性
上，Δτ＜２μsecとするためには、次の（８）式が成
り立つことが必要である。
上，Δτ＜２μsecとするためには、次の（８）式が成
り立つことが必要である。
【００６８】
【数１０】
【００６９】長尺のアクチュエータで、ｎが充分に大き
い場合（ｎ／２−１）はｎ／２とみなせるので、上記
（８）式は、次の（９）式に変形することができる。
い場合（ｎ／２−１）はｎ／２とみなせるので、上記
（８）式は、次の（９）式に変形することができる。
【００７０】
【数１１】
【００７１】ここで、積層型圧電素子１２の共通電極取
り出し部間の抵抗ＲはＲcomの２倍であるので、上記
（９）式は、前記（１）式で表すことができる。
り出し部間の抵抗ＲはＲcomの２倍であるので、上記
（９）式は、前記（１）式で表すことができる。
【００７２】これによって、このインクジェットヘッド
は１チャンネル駆動時と全チャンネル駆動時とで積層型
圧電素子１２に印加される駆動電圧Ｐｖの時定数の差が
２μsec以下となり、噴射特性の差が減少し、安定した
高画質画像が得られるようになる。
は１チャンネル駆動時と全チャンネル駆動時とで積層型
圧電素子１２に印加される駆動電圧Ｐｖの時定数の差が
２μsec以下となり、噴射特性の差が減少し、安定した
高画質画像が得られるようになる。
【００７３】次に、本発明の第２実施形態に係る液滴吐
出ヘッドとしてのインクジェットヘッドについて図１２
及び図１３を参照して説明する。なお、図１２は同ヘッ
ドの積層型圧電素子部分の液室長手方向に沿う断面説明
図、図１３は同積層型圧電素子部分の液室短手方向（駆
動部の並び方向）に沿う説明図、図１４は同積層型圧電
素子の導通用内部電極パターンの平面説明図である。
出ヘッドとしてのインクジェットヘッドについて図１２
及び図１３を参照して説明する。なお、図１２は同ヘッ
ドの積層型圧電素子部分の液室長手方向に沿う断面説明
図、図１３は同積層型圧電素子部分の液室短手方向（駆
動部の並び方向）に沿う説明図、図１４は同積層型圧電
素子の導通用内部電極パターンの平面説明図である。
【００７４】この積層型圧電素子１２は、溝加工で分割
されない架橋部２７内に図１４に示すような積層型圧電
素子１２外形と同じパターン形状の導通用内部電極３０
を設けたものである。この導通用内部電極３０は積層型
圧電素子１２を作製するときに、圧電層２１となるグリ
ーンシートに内部電極２２Ａ、２２Ｂを印刷形成して積
層するときに、圧電層２１間に導通用内部電極３０をも
印刷形成することで容易に架橋部２７内に設けることが
できる。
されない架橋部２７内に図１４に示すような積層型圧電
素子１２外形と同じパターン形状の導通用内部電極３０
を設けたものである。この導通用内部電極３０は積層型
圧電素子１２を作製するときに、圧電層２１となるグリ
ーンシートに内部電極２２Ａ、２２Ｂを印刷形成して積
層するときに、圧電層２１間に導通用内部電極３０をも
印刷形成することで容易に架橋部２７内に設けることが
できる。
【００７５】この導通用内部電極３０は溝加工後の各駆
動部２５の位置で共通側外部電極２３に接続されたまま
残っているので、共通電極側の電流経路の幅が大幅に広
くなり、共通電極抵抗を低減することができる。なお、
導通用内部電極３０は溝加工後の駆動部２５の共通側外
部電極２３に接続される形状であればよいが、幅が広い
方が目的とする共通電極抵抗の低減効果が大きくなる。
動部２５の位置で共通側外部電極２３に接続されたまま
残っているので、共通電極側の電流経路の幅が大幅に広
くなり、共通電極抵抗を低減することができる。なお、
導通用内部電極３０は溝加工後の駆動部２５の共通側外
部電極２３に接続される形状であればよいが、幅が広い
方が目的とする共通電極抵抗の低減効果が大きくなる。
【００７６】このように溝加工で分割されない導通用内
部電極を設けて共通側外部電極と接続されたものとする
ことにより、共通電極抵抗が低減して、前述したように
１チャンネル駆動時と全チャンネル駆動時とで積層型圧
電素子１２に印加される駆動電圧Ｐｖの時定数の差を２
μsec以下とすることができ、噴射特性の差が減少し、
安定した高画質画像が得られるようになる。
部電極を設けて共通側外部電極と接続されたものとする
ことにより、共通電極抵抗が低減して、前述したように
１チャンネル駆動時と全チャンネル駆動時とで積層型圧
電素子１２に印加される駆動電圧Ｐｖの時定数の差を２
μsec以下とすることができ、噴射特性の差が減少し、
安定した高画質画像が得られるようになる。
【００７７】次に、本発明の第３実施形態に係る液滴吐
出ヘッドとしてのインクジェットヘッドについて図１５
及び図１６を参照して説明する。なお、図１５は同ヘッ
ドの積層型圧電素子部分の液室長手方向に沿う断面説明
図、図１６は同積層型圧電素子の導通用内部電極パター
ンの平面説明図である。この積層型圧電素子１２は、溝
加工で分割されない架橋部２７内に、図１６に示すよう
に、共通側外部電極２３に接続する内部電極２２Ａと同
じパターン形状の導通用内部電極３１を設けたものであ
る。
出ヘッドとしてのインクジェットヘッドについて図１５
及び図１６を参照して説明する。なお、図１５は同ヘッ
ドの積層型圧電素子部分の液室長手方向に沿う断面説明
図、図１６は同積層型圧電素子の導通用内部電極パター
ンの平面説明図である。この積層型圧電素子１２は、溝
加工で分割されない架橋部２７内に、図１６に示すよう
に、共通側外部電極２３に接続する内部電極２２Ａと同
じパターン形状の導通用内部電極３１を設けたものであ
る。
【００７８】これにより、導通用内部電極用の特別の印
刷パターンを用意する必要がなくなり、製造上の設備が
簡単になる。
刷パターンを用意する必要がなくなり、製造上の設備が
簡単になる。
【００７９】次に、本発明の第４実施形態に係る液滴吐
出ヘッドとしてのインクジェットヘッドについて図１７
を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドの積層型圧
電素子部分の液室長手方向に沿う断面説明図である。こ
の積層型圧電素子１２は、溝加工で分割されない架橋部
２７内に複数層（ここでは、３層の例）の共通側外部電
極２３に導通用内部電極３０を設けたものである。な
お、導通用内部電極としては第３実施形態の導通用内部
電極３１のパターン形状のもの、或いはそれ以外の形状
のものでもよい。
出ヘッドとしてのインクジェットヘッドについて図１７
を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドの積層型圧
電素子部分の液室長手方向に沿う断面説明図である。こ
の積層型圧電素子１２は、溝加工で分割されない架橋部
２７内に複数層（ここでは、３層の例）の共通側外部電
極２３に導通用内部電極３０を設けたものである。な
お、導通用内部電極としては第３実施形態の導通用内部
電極３１のパターン形状のもの、或いはそれ以外の形状
のものでもよい。
【００８０】このように導通用内部電極を複数層にする
ことで、更に共通電極抵抗を低減することができる。特
に、通常内部電極の厚みには製法上制限があり、抵抗値
を下げるため容易に厚くしたりすることができない。ま
た、一般に内部電極はパラジウムと銀の合金であるが，
外部電極に使用する金や銅などに比べ，体積抵抗値が高
い。そのため、１層の導通用内部電極では共通電極抵抗
の低減に限界がある。この実施形態のように複数層の導
通用内部電極を設けても、内部電極の層間の厚さは約２
０μｍ程度に薄くできるため、圧電体の厚みが増えるな
どの弊害が少ない。
ことで、更に共通電極抵抗を低減することができる。特
に、通常内部電極の厚みには製法上制限があり、抵抗値
を下げるため容易に厚くしたりすることができない。ま
た、一般に内部電極はパラジウムと銀の合金であるが，
外部電極に使用する金や銅などに比べ，体積抵抗値が高
い。そのため、１層の導通用内部電極では共通電極抵抗
の低減に限界がある。この実施形態のように複数層の導
通用内部電極を設けても、内部電極の層間の厚さは約２
０μｍ程度に薄くできるため、圧電体の厚みが増えるな
どの弊害が少ない。
【００８１】次に、本発明に係る積層型圧電素子の製造
方法の第１実施形態について図１８を参照して説明す
る。なお、同図は同製造方法の説明に供する加工前の積
層型圧電素子を説明する説明図である。この実施形態の
製造方法では、内部電極２２Ａ、２２Ｂの群に対して積
層方向に略対称な形状の圧電層からなるダミー部３３を
設けた部材（これを「加工前積層型圧電素子」とい
う。）３２を形成し、この加工前積層型圧電素子３２を
ベース１３に固定した後、図中の仕上がり線Ｃまでダミ
ー部３３を研削加工することによって、図１２で説明し
た積層型圧電素子１２を形成する。なお、図１５或いは
図１７で説明した積層型圧電素子１２とすることもでき
る。
方法の第１実施形態について図１８を参照して説明す
る。なお、同図は同製造方法の説明に供する加工前の積
層型圧電素子を説明する説明図である。この実施形態の
製造方法では、内部電極２２Ａ、２２Ｂの群に対して積
層方向に略対称な形状の圧電層からなるダミー部３３を
設けた部材（これを「加工前積層型圧電素子」とい
う。）３２を形成し、この加工前積層型圧電素子３２を
ベース１３に固定した後、図中の仕上がり線Ｃまでダミ
ー部３３を研削加工することによって、図１２で説明し
た積層型圧電素子１２を形成する。なお、図１５或いは
図１７で説明した積層型圧電素子１２とすることもでき
る。
【００８２】これにより、積層型圧電素子の焼成時、分
極時に発生する反りを低減することができ、ヘッド製造
時の積層型圧電素子の反りによる問題、例えば圧電体を
エア吸引にて保持出来ない、あるいはベースとの接着時
に反り方向に応力がかかることによる接着剥がれ等を防
止することができる。
極時に発生する反りを低減することができ、ヘッド製造
時の積層型圧電素子の反りによる問題、例えば圧電体を
エア吸引にて保持出来ない、あるいはベースとの接着時
に反り方向に応力がかかることによる接着剥がれ等を防
止することができる。
【００８３】次に、本発明に係る積層型圧電素子の製造
方法の第２実施形態について図１９を参照して説明す
る。なお、同図は同製造方法の説明に供する加工前の積
層型圧電素子を説明する説明図である。この実施形態の
製造方法では、前記加工前積層型圧電素子３２のダミー
部３３に、導通用内部電極３０と略対称な位置に導通用
内部電極３０と略同じパターン形状のダミー内部電極３
５を形成している。なお、図１５で説明した積層型圧電
素子１２を形成する場合には、導通用内部電極３１と略
対称な位置に同電極３１と略同様なパターン形状のダミ
ー内部電極３５とすることが好ましい。同様に導通用内
部電極３０を複数層とする場合にはダミー内部電極３５
も複数層とすることが好ましい。
方法の第２実施形態について図１９を参照して説明す
る。なお、同図は同製造方法の説明に供する加工前の積
層型圧電素子を説明する説明図である。この実施形態の
製造方法では、前記加工前積層型圧電素子３２のダミー
部３３に、導通用内部電極３０と略対称な位置に導通用
内部電極３０と略同じパターン形状のダミー内部電極３
５を形成している。なお、図１５で説明した積層型圧電
素子１２を形成する場合には、導通用内部電極３１と略
対称な位置に同電極３１と略同様なパターン形状のダミ
ー内部電極３５とすることが好ましい。同様に導通用内
部電極３０を複数層とする場合にはダミー内部電極３５
も複数層とすることが好ましい。
【００８４】これにより、上記第１実施形態に係る製造
方法よりも更に加工前積層型圧電素子の対称性が向上す
るので、積層型圧電素子の焼成時、分極時に発生する反
りを一層低減することができ、ヘッド製造時の積層型圧
電素子の反りによる問題、例えば圧電体をエア吸引にて
保持出来ない、あるいはベースとの接着時に反り方向に
応力がかかることによる接着剥がれ等を防止することが
できる。
方法よりも更に加工前積層型圧電素子の対称性が向上す
るので、積層型圧電素子の焼成時、分極時に発生する反
りを一層低減することができ、ヘッド製造時の積層型圧
電素子の反りによる問題、例えば圧電体をエア吸引にて
保持出来ない、あるいはベースとの接着時に反り方向に
応力がかかることによる接着剥がれ等を防止することが
できる。
【００８５】次に、本発明に係る積層型圧電素子の製造
方法の第３実施形態について図２０を参照して説明す
る。なお、同図は同製造方法の説明に供する加工前の積
層型圧電素子を説明する説明図である。この実施形態の
製造方法では、前記加工前積層型圧電素子３２のダミー
部３３に、加工後に最も表面に近い内部電極２２Ａａと
交互になるダミー内部電極３６、ここでは内部電極２２
Ｂと同形状のダミー電極３６を形成している。また、導
通用内部電極３１は前記のとおり内部電極２２Ａと同じ
パターン形状のものである。
方法の第３実施形態について図２０を参照して説明す
る。なお、同図は同製造方法の説明に供する加工前の積
層型圧電素子を説明する説明図である。この実施形態の
製造方法では、前記加工前積層型圧電素子３２のダミー
部３３に、加工後に最も表面に近い内部電極２２Ａａと
交互になるダミー内部電極３６、ここでは内部電極２２
Ｂと同形状のダミー電極３６を形成している。また、導
通用内部電極３１は前記のとおり内部電極２２Ａと同じ
パターン形状のものである。
【００８６】このようなダミー内部電極とすることによ
り内部電極の積層順番のパターンを単純にすることがで
きて、作製時に無駄にする内部電極を少なくすることが
できる。
り内部電極の積層順番のパターンを単純にすることがで
きて、作製時に無駄にする内部電極を少なくすることが
できる。
【００８７】すなわち、ダミー内部電極３６の形状を内
部電極２２Ｂと同じ形状にして、導通用内部電極３１の
形状を内部電極２２Ａと同じ形状にした場合、内部電極
の積層順は、上から図２１（ａ）に示すようになる。
尚、図中、「Ａ」は内部電極２２Ａの形状の電極、
「Ｂ」は内部電極２２Ａの形状の電極を表している。一
般に、内部電極の形状が２種類で有る場合、電極の印刷
手順は工法上交互になる。この例では、１つの圧電素子
に電極Ａ，電極Ａの部分が１箇所あるために、その間に
ある電極Ｂ一層が無駄になる。
部電極２２Ｂと同じ形状にして、導通用内部電極３１の
形状を内部電極２２Ａと同じ形状にした場合、内部電極
の積層順は、上から図２１（ａ）に示すようになる。
尚、図中、「Ａ」は内部電極２２Ａの形状の電極、
「Ｂ」は内部電極２２Ａの形状の電極を表している。一
般に、内部電極の形状が２種類で有る場合、電極の印刷
手順は工法上交互になる。この例では、１つの圧電素子
に電極Ａ，電極Ａの部分が１箇所あるために、その間に
ある電極Ｂ一層が無駄になる。
【００８８】これに対して、ダミー内部電極３６の形状
も内部電極２２Ａと同じ形状にして、導通用内部電極３
１の形状を内部電極２２Ａと同じ形状にした場合、内部
電極の積層順は、上から図２１（ｂ）に示すようにな
り、１つの圧電素子に電極Ａ，電極Ａの部分が２箇所、
前後の圧電素子の間で１箇所の合計３箇所になるため、
１つの圧電素子当たり３層の電極Ｂが無駄になる。
も内部電極２２Ａと同じ形状にして、導通用内部電極３
１の形状を内部電極２２Ａと同じ形状にした場合、内部
電極の積層順は、上から図２１（ｂ）に示すようにな
り、１つの圧電素子に電極Ａ，電極Ａの部分が２箇所、
前後の圧電素子の間で１箇所の合計３箇所になるため、
１つの圧電素子当たり３層の電極Ｂが無駄になる。
【００８９】次に、本発明の第５実施形態に係る液滴吐
出ヘッドとしてのインクジェットヘッドについて図２２
を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドの積層型圧
電素子部分の液室長手方向に沿う断面説明図である。こ
の積層型圧電素子１２は、溝加工で分割されない面に共
通側外部電極２３に接続した積層型圧電素子１２と同じ
平面形状の導通用外部電極４０を設けたものである。
出ヘッドとしてのインクジェットヘッドについて図２２
を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドの積層型圧
電素子部分の液室長手方向に沿う断面説明図である。こ
の積層型圧電素子１２は、溝加工で分割されない面に共
通側外部電極２３に接続した積層型圧電素子１２と同じ
平面形状の導通用外部電極４０を設けたものである。
【００９０】この導通用外部電極４０は溝加工によって
分割されないので共通電極側の電流経路の幅が大幅に広
くなり、共通電極抵抗を低減することができる。なお、
導通用外部電極４０は溝加工後の駆動部２５の共通側外
部電極２３に接続される形状であればよいが、幅が広い
方が目的とする共通電極抵抗の低減効果が大きくなる。
分割されないので共通電極側の電流経路の幅が大幅に広
くなり、共通電極抵抗を低減することができる。なお、
導通用外部電極４０は溝加工後の駆動部２５の共通側外
部電極２３に接続される形状であればよいが、幅が広い
方が目的とする共通電極抵抗の低減効果が大きくなる。
【００９１】このように溝加工で分割されない導通用外
部電極を設けて共通側外部電極と接続されたものとする
ことにより、共通電極抵抗が低減して、前述したように
１チャンネル駆動時と全チャンネル駆動時とで積層型圧
電素子１２に印加される駆動電圧Ｐｖの時定数の差を２
μsec以下とすることができ、噴射特性の差が減少し、
安定した高画質画像が得られるようになる。
部電極を設けて共通側外部電極と接続されたものとする
ことにより、共通電極抵抗が低減して、前述したように
１チャンネル駆動時と全チャンネル駆動時とで積層型圧
電素子１２に印加される駆動電圧Ｐｖの時定数の差を２
μsec以下とすることができ、噴射特性の差が減少し、
安定した高画質画像が得られるようになる。
【００９２】次に、本発明の第６実施形態に係る液滴吐
出ヘッドとしてのインクジェットヘッドについて図２３
を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドの積層型圧
電素子部分の液室長手方向に沿う断面説明図である。こ
のインクジェットヘッドは、ノズル５、加圧液室６など
の液室、積層型圧電素子１２を２列配置した構成であ
る。積層型圧電素子１２としては前記第２実施形態で説
明したものを用いているが、その他の実施形態で説明し
たものを用いることもできる。
出ヘッドとしてのインクジェットヘッドについて図２３
を参照して説明する。なお、同図は同ヘッドの積層型圧
電素子部分の液室長手方向に沿う断面説明図である。こ
のインクジェットヘッドは、ノズル５、加圧液室６など
の液室、積層型圧電素子１２を２列配置した構成であ
る。積層型圧電素子１２としては前記第２実施形態で説
明したものを用いているが、その他の実施形態で説明し
たものを用いることもできる。
【００９３】次に、このようなインクジェットヘッドを
塔載した本発明に係るインクジェット記録装置の一例に
ついて図２４及び図２５を参照して説明する。なお、図
２４は同記録装置の斜視説明図、図２５は同記録装置の
機構部の側面説明図である。
塔載した本発明に係るインクジェット記録装置の一例に
ついて図２４及び図２５を参照して説明する。なお、図
２４は同記録装置の斜視説明図、図２５は同記録装置の
機構部の側面説明図である。
【００９４】このインクジェット記録装置は、記録装置
本体１１１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッ
ジ、キャリッジに搭載した本発明に係るインクジェット
ヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給
するインクカートリッジ等で構成される印字機構部１１
２等を収納し、装置本体１１１の下方部には前方側から
多数枚の用紙１１３を積載可能な給紙カセット（或いは
給紙トレイでもよい。）１１４を抜き差し自在に装着す
ることができ、また、用紙１１３を手差しで給紙するた
めの手差しトレイ１１５を開倒することができ、給紙カ
セット１１４或いは手差しトレイ１１５から給送される
用紙１１３を取り込み、印字機構部１１２によって所要
の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ１
１６に排紙する。
本体１１１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッ
ジ、キャリッジに搭載した本発明に係るインクジェット
ヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給
するインクカートリッジ等で構成される印字機構部１１
２等を収納し、装置本体１１１の下方部には前方側から
多数枚の用紙１１３を積載可能な給紙カセット（或いは
給紙トレイでもよい。）１１４を抜き差し自在に装着す
ることができ、また、用紙１１３を手差しで給紙するた
めの手差しトレイ１１５を開倒することができ、給紙カ
セット１１４或いは手差しトレイ１１５から給送される
用紙１１３を取り込み、印字機構部１１２によって所要
の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ１
１６に排紙する。
【００９５】印字機構部１１２は、図示しない左右の側
板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１２１と
従ガイドロッド１２２とでキャリッジ１２３を主走査方
向（図２８で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、この
キャリッジ１２３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、
マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を
吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェ
ットヘッドからなるヘッド１２４を複数のインク吐出口
を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方
向を下方に向けて装着している。そして、各ヘッド１２
４に駆動波形を印加するため、各ヘッド１２４とコント
ローラ部１５０との間で信号を送受するためのＦＰＣケ
ーブル１４を接続している。
板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１２１と
従ガイドロッド１２２とでキャリッジ１２３を主走査方
向（図２８で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、この
キャリッジ１２３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、
マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を
吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェ
ットヘッドからなるヘッド１２４を複数のインク吐出口
を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方
向を下方に向けて装着している。そして、各ヘッド１２
４に駆動波形を印加するため、各ヘッド１２４とコント
ローラ部１５０との間で信号を送受するためのＦＰＣケ
ーブル１４を接続している。
【００９６】また、キャリッジ１２３にはヘッド１２４
に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ
１２５を交換可能に装着している。インクカートリッジ
１２５は上方に大気と連通する大気口、下方にはインク
ジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部には
インクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の
毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインク
をわずかな負圧に維持している。
に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ
１２５を交換可能に装着している。インクカートリッジ
１２５は上方に大気と連通する大気口、下方にはインク
ジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部には
インクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の
毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインク
をわずかな負圧に維持している。
【００９７】また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘ
ッド１２４を用いているが、各色のインク滴を吐出する
ノズルを有する１個のヘッドでもよい。
ッド１２４を用いているが、各色のインク滴を吐出する
ノズルを有する１個のヘッドでもよい。
【００９８】ここで、キャリッジ１２３は後方側（用紙
搬送方向下流側）を主ガイドロッド１２１に摺動自在に
嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッ
ド１２２に摺動自在に載置している。そして、このキャ
リッジ１２３を主走査方向に移動走査するため、主走査
モータ１２７で回転駆動される駆動プーリ１２８と従動
プーリ１２９との間にタイミングベルト１３０を張装
し、このタイミングベルト１３０をキャリッジ１２３に
固定しており、主走査モーター１２７の正逆回転により
キャリッジ１２３が往復駆動される。
搬送方向下流側）を主ガイドロッド１２１に摺動自在に
嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッ
ド１２２に摺動自在に載置している。そして、このキャ
リッジ１２３を主走査方向に移動走査するため、主走査
モータ１２７で回転駆動される駆動プーリ１２８と従動
プーリ１２９との間にタイミングベルト１３０を張装
し、このタイミングベルト１３０をキャリッジ１２３に
固定しており、主走査モーター１２７の正逆回転により
キャリッジ１２３が往復駆動される。
【００９９】一方、給紙カセット１１４にセットした用
紙１１３をヘッド１２４の下方側に搬送するために、給
紙カセット１１４から用紙１１３を分離給装する給紙ロ
ーラ１３１及びフリクションパッド１３２と、用紙１１
３を案内するガイド部材１３３と、給紙された用紙１１
３を反転させて搬送する搬送ローラ１３４と、この搬送
ローラ１３４の周面に押し付けられる搬送コロ１３５及
び搬送ローラ１３４からの用紙１１３の送り出し角度を
規定する先端コロ１３６とを設けている。搬送ローラ１
３４は副走査モータ１３７によってギヤ列を介して回転
駆動される。
紙１１３をヘッド１２４の下方側に搬送するために、給
紙カセット１１４から用紙１１３を分離給装する給紙ロ
ーラ１３１及びフリクションパッド１３２と、用紙１１
３を案内するガイド部材１３３と、給紙された用紙１１
３を反転させて搬送する搬送ローラ１３４と、この搬送
ローラ１３４の周面に押し付けられる搬送コロ１３５及
び搬送ローラ１３４からの用紙１１３の送り出し角度を
規定する先端コロ１３６とを設けている。搬送ローラ１
３４は副走査モータ１３７によってギヤ列を介して回転
駆動される。
【０１００】そして、キャリッジ１２３の主走査方向の
移動範囲に対応して搬送ローラ１３４から送り出された
用紙１１３を記録ヘッド１２４の下方側で案内する用紙
ガイド部材である印写受け部材１３９を設けている。こ
の印写受け部材１３９の用紙搬送方向下流側には、用紙
１１３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送
コロ１４１、拍車１４２を設け、さらに用紙１１３を排
紙トレイ１１６に送り出す排紙ローラ１４３及び拍車１
４４と、排紙経路を形成するガイド部材１４５，１４６
とを配設している。
移動範囲に対応して搬送ローラ１３４から送り出された
用紙１１３を記録ヘッド１２４の下方側で案内する用紙
ガイド部材である印写受け部材１３９を設けている。こ
の印写受け部材１３９の用紙搬送方向下流側には、用紙
１１３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送
コロ１４１、拍車１４２を設け、さらに用紙１１３を排
紙トレイ１１６に送り出す排紙ローラ１４３及び拍車１
４４と、排紙経路を形成するガイド部材１４５，１４６
とを配設している。
【０１０１】記録時には、キャリッジ１２３を移動させ
ながら画像信号に応じて記録ヘッド１２４を駆動するこ
とにより、停止している用紙１１３にインクを吐出して
１行分を記録し、用紙１１３を所定量搬送後次の行の記
録を行う。記録終了信号または、用紙１１３の後端が記
録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を
終了させ用紙１１３を排紙する。この場合、ヘッド１２
４を構成する本発明に係るインクジェットヘッドはイン
ク滴噴射の制御性が向上し、特性変動が抑制されている
ので、安定して高い画像品質の画像を記録することがで
きる。
ながら画像信号に応じて記録ヘッド１２４を駆動するこ
とにより、停止している用紙１１３にインクを吐出して
１行分を記録し、用紙１１３を所定量搬送後次の行の記
録を行う。記録終了信号または、用紙１１３の後端が記
録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を
終了させ用紙１１３を排紙する。この場合、ヘッド１２
４を構成する本発明に係るインクジェットヘッドはイン
ク滴噴射の制御性が向上し、特性変動が抑制されている
ので、安定して高い画像品質の画像を記録することがで
きる。
【０１０２】また、キャリッジ１２３の移動方向右端側
の記録領域を外れた位置には、ヘッド１２４の吐出不良
を回復するための回復装置１４７を配置している。回復
装置１４７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手
段を有している。キャリッジ１２３は印字待機中にはこ
の回復装置１４７側に移動されてキャッピング手段でヘ
ッド１２４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に
保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。
また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出す
ることにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、
安定した吐出性能を維持する。
の記録領域を外れた位置には、ヘッド１２４の吐出不良
を回復するための回復装置１４７を配置している。回復
装置１４７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手
段を有している。キャリッジ１２３は印字待機中にはこ
の回復装置１４７側に移動されてキャッピング手段でヘ
ッド１２４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に
保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。
また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出す
ることにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、
安定した吐出性能を維持する。
【０１０３】吐出不良が発生した場合等には、キャッピ
ング手段でヘッド１２４の吐出口（ノズル）を密封し、
チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに
気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等
はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復され
る。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された
廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のイ
ンク吸収体に吸収保持される。
ング手段でヘッド１２４の吐出口（ノズル）を密封し、
チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに
気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等
はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復され
る。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された
廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のイ
ンク吸収体に吸収保持される。
【０１０４】このように、このインクジェット記録装置
においては本発明を実施したインクジェットヘッドを搭
載しているので、全チャンネル駆動時と１チャンネル駆
動時の時定数の差を小さくでき、安定して高品質の画像
を記録することができる。
においては本発明を実施したインクジェットヘッドを搭
載しているので、全チャンネル駆動時と１チャンネル駆
動時の時定数の差を小さくでき、安定して高品質の画像
を記録することができる。
【０１０５】なお、上記実施形態においては、液滴吐出
ヘッドとしてインクジェットヘッドに適用した例で説明
したが、インクジェットヘッド以外の液滴吐出ヘッドと
して、例えば、液体レジストを液滴として吐出する液滴
吐出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐
出ヘッドなどの他の液滴吐出ヘッドにも適用できる。
ヘッドとしてインクジェットヘッドに適用した例で説明
したが、インクジェットヘッド以外の液滴吐出ヘッドと
して、例えば、液体レジストを液滴として吐出する液滴
吐出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐
出ヘッドなどの他の液滴吐出ヘッドにも適用できる。
【０１０６】また、圧電型アクチュエータとして、イン
クジェットヘッドなどの液滴吐出ヘッドのアクチュエー
タ部（圧力発生手段）に用いた例で説明したが、マイク
ロポンプ、光学デバイス（光変調デバイス）以外にも、
マイクロスイッチ（マイクロリレー）、マルチ光学レン
ズのアクチュエータ（光スイッチ）、マイクロ流量計、
圧力センサなどにも適用することができる。
クジェットヘッドなどの液滴吐出ヘッドのアクチュエー
タ部（圧力発生手段）に用いた例で説明したが、マイク
ロポンプ、光学デバイス（光変調デバイス）以外にも、
マイクロスイッチ（マイクロリレー）、マルチ光学レン
ズのアクチュエータ（光スイッチ）、マイクロ流量計、
圧力センサなどにも適用することができる。
【０１０７】さらに、上記実施形態においては、本発明
を振動板変位方向と液滴吐出方向が同じになるサイドシ
ュータ方式のヘッドに適用したが、振動板変位方向とイ
ンク滴吐出方向とが直交するエッジシュータ方式のヘッ
ドにも同様に適用することができる。
を振動板変位方向と液滴吐出方向が同じになるサイドシ
ュータ方式のヘッドに適用したが、振動板変位方向とイ
ンク滴吐出方向とが直交するエッジシュータ方式のヘッ
ドにも同様に適用することができる。
【０１０８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る本発
明に係る積層型圧電素子によれば、駆動部の容量をＣ
（Ｆ）、複数の駆動部の数をｎ（個）、両端の共通電極
取り出し部間の抵抗をＲ（Ω）としたとき、前記（１）
式が成り立つので、全チャンネル駆動時と１チャンネル
駆動時の動作特性のバラツキが低減する。
明に係る積層型圧電素子によれば、駆動部の容量をＣ
（Ｆ）、複数の駆動部の数をｎ（個）、両端の共通電極
取り出し部間の抵抗をＲ（Ω）としたとき、前記（１）
式が成り立つので、全チャンネル駆動時と１チャンネル
駆動時の動作特性のバラツキが低減する。
【０１０９】本発明に係る積層型圧電素子によれば、溝
によって分割されないで各駆動部の共通側外部電極に接
続された導通用内部電極を有するので、共通電極抵抗が
小さくなって全チャンネル駆動時と１チャンネル駆動時
の動作特性のバラツキを低減することができる。
によって分割されないで各駆動部の共通側外部電極に接
続された導通用内部電極を有するので、共通電極抵抗が
小さくなって全チャンネル駆動時と１チャンネル駆動時
の動作特性のバラツキを低減することができる。
【０１１０】ここで、導通用内部電極の形状は溝加工前
の内部電極の形状と略同じにすることで、製造設備の簡
略化を図れる。また、導通用内部電極は複数層設けられ
ていることで、共通電極抵抗がをより小さくすることが
できる。
の内部電極の形状と略同じにすることで、製造設備の簡
略化を図れる。また、導通用内部電極は複数層設けられ
ていることで、共通電極抵抗がをより小さくすることが
できる。
【０１１１】本発明に係る積層型圧電素子によれば、溝
によって分割されない面には各駆動部の共通側外部電極
に接続される導通用外部電極を有するので、共通電極抵
抗が小さくなって全チャンネル駆動時と１チャンネル駆
動時の動作特性のバラツキを低減することができる。
によって分割されない面には各駆動部の共通側外部電極
に接続される導通用外部電極を有するので、共通電極抵
抗が小さくなって全チャンネル駆動時と１チャンネル駆
動時の動作特性のバラツキを低減することができる。
【０１１２】本発明に係る積層型圧電素子の製造方法に
よれば、内部電極群に対して積層方向に略対称な形状を
有する圧電層からなるダミー部を形成した部材を基板に
固定した後、ダミー部を除去するので、圧電素子の反り
を低減することができる。
よれば、内部電極群に対して積層方向に略対称な形状を
有する圧電層からなるダミー部を形成した部材を基板に
固定した後、ダミー部を除去するので、圧電素子の反り
を低減することができる。
【０１１３】ここで、ダミー部には導通用内部電極に対
応するダミー内部電極を設けることで、一層圧電素子の
反りを低減することができる。また、ダミー部にはダミ
ー部除去後に最も表面に近い内部電極と対称形状をなす
ダミー内部電極を設けることで、不要な内部電極を少な
くすることができる。
応するダミー内部電極を設けることで、一層圧電素子の
反りを低減することができる。また、ダミー部にはダミ
ー部除去後に最も表面に近い内部電極と対称形状をなす
ダミー内部電極を設けることで、不要な内部電極を少な
くすることができる。
【０１１４】本発明に係る圧電型アクチュエータによれ
ば、可動部分を変形させる本発明に係る積層型圧電素子
を備えたので、バラツキの少ない安定した動作特性が得
られる。
ば、可動部分を変形させる本発明に係る積層型圧電素子
を備えたので、バラツキの少ない安定した動作特性が得
られる。
【０１１５】本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、液
室内の液体を加圧する本発明に係る本発明に係る圧電型
アクチュエータを備えたので、バラツキの少ない安定し
た滴吐出特性が得られ、高画質記録が可能になる。
室内の液体を加圧する本発明に係る本発明に係る圧電型
アクチュエータを備えたので、バラツキの少ない安定し
た滴吐出特性が得られ、高画質記録が可能になる。
【０１１６】本発明に係るインクジェット記録装置によ
れば、インク滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッド
を備えたので、安定して高画質記録を行うことができ
る。
れば、インク滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッド
を備えたので、安定して高画質記録を行うことができ
る。
【０１１７】本発明に係るインクジェット記録装置によ
れば、積層型圧電素子のすべての駆動部を駆動したとき
にかかる電圧の時定数と１つの駆動部を駆動したときに
かかる電圧の時定数との差が２μsecを越えない構成と
したので、全チャンネル駆動時と１チャンネル駆動時の
滴噴射特性のバラツキを低減することができ、高画質画
像を記録できる。
れば、積層型圧電素子のすべての駆動部を駆動したとき
にかかる電圧の時定数と１つの駆動部を駆動したときに
かかる電圧の時定数との差が２μsecを越えない構成と
したので、全チャンネル駆動時と１チャンネル駆動時の
滴噴射特性のバラツキを低減することができ、高画質画
像を記録できる。
【図１】本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドの
液室長手方向に沿う断面説明図
液室長手方向に沿う断面説明図
【図２】同ヘッドの積層型圧電素子部分の液室長手方向
に沿う断面説明図
に沿う断面説明図
【図３】同ヘッドの積層型圧電素子の駆動部部分の液室
短手方向に沿う断面説明図
短手方向に沿う断面説明図
【図４】同ヘッドの積層型圧電素子の非駆動部部分の液
室短手方向に沿う断面説明図
室短手方向に沿う断面説明図
【図５】同ヘッドの積層型圧電素子の加工前の内部電極
パターンを説明する平面説明図
パターンを説明する平面説明図
【図６】同ヘッドの積層型圧電素子部分の共通電極側か
ら見た斜視説明図
ら見た斜視説明図
【図７】同ヘッドの積層型圧電素子部分の個別電極側か
ら見た斜視説明図
ら見た斜視説明図
【図８】同ヘッドの積層型圧電素子の等価回路を示す回
路図
路図
【図９】図８の等価回路を簡略した等価回路示す回路図
【図１０】全チャンネル駆動時と１チャンネル駆動時の
駆動電圧の時定数の差の説明に供する説明図
駆動電圧の時定数の差の説明に供する説明図
【図１１】駆動電圧の立ち上げ時間に対する滴吐出速度
の関係の一例を説明する説明図
の関係の一例を説明する説明図
【図１２】本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッド
の積層型圧電素子部分の液室長手方向に沿う断面説明図
の積層型圧電素子部分の液室長手方向に沿う断面説明図
【図１３】同ヘッドの積層型圧電素子部分の液室長手方
向に沿う断面説明図
向に沿う断面説明図
【図１４】同積層型圧電素子の導通用内部電極パターン
の説明図
の説明図
【図１５】本発明の第３実施形態に係る液滴吐出ヘッド
の積層型圧電素子部分の液室長手方向に沿う断面説明図
の積層型圧電素子部分の液室長手方向に沿う断面説明図
【図１６】同積層型圧電素子の導通用内部電極パターン
の説明図
の説明図
【図１７】本発明の第４実施形態に係る液滴吐出ヘッド
の積層型圧電素子部分の液室長手方向に沿う断面説明図
の積層型圧電素子部分の液室長手方向に沿う断面説明図
【図１８】本発明の第１実施形態に係る製造工程の説明
に供する液滴吐出ヘッドの積層型圧電素子部分の液室長
手方向に沿う断面説明図
に供する液滴吐出ヘッドの積層型圧電素子部分の液室長
手方向に沿う断面説明図
【図１９】本発明の第２実施形態に係る製造工程の説明
に供する液滴吐出ヘッドの積層型圧電素子部分の液室長
手方向に沿う断面説明図
に供する液滴吐出ヘッドの積層型圧電素子部分の液室長
手方向に沿う断面説明図
【図２０】本発明の第３実施形態に係る製造工程の説明
に供する液滴吐出ヘッドの積層型圧電素子部分の液室長
手方向に沿う断面説明図
に供する液滴吐出ヘッドの積層型圧電素子部分の液室長
手方向に沿う断面説明図
【図２１】同実施形態の作用効果の説明に供する説明図
【図２２】本発明の第５実施形態に係る液滴吐出ヘッド
の積層型圧電素子部分の液室長手方向に沿う断面説明図
の積層型圧電素子部分の液室長手方向に沿う断面説明図
【図２３】本発明の第５実施形態に係る液滴吐出ヘッド
の液室長手方向に沿う断面説明図
の液室長手方向に沿う断面説明図
【図２４】本発明に係るインクジェット記録装置の一例
を説明する斜視説明図
を説明する斜視説明図
【図２５】同記録装置の機構部の側面説明図
１…流路基板、２…振動板、３…ノズル板、５…ノズ
ル、６…加圧液室、７…流体抵抗部、８…共通液室、１
２…積層型圧電素子、２１…圧電層、２２Ａ、２２Ｂ…
内部電極、２３…共通側外部電極、２４…個別側外部電
極、２５…駆動部、２６…非駆動部、３０、３１…導通
用内部電極、３３…ダミー部、３５、３６…ダミー内部
電極、４０…導通用外部電極。
ル、６…加圧液室、７…流体抵抗部、８…共通液室、１
２…積層型圧電素子、２１…圧電層、２２Ａ、２２Ｂ…
内部電極、２３…共通側外部電極、２４…個別側外部電
極、２５…駆動部、２６…非駆動部、３０、３１…導通
用内部電極、３３…ダミー部、３５、３６…ダミー内部
電極、４０…導通用外部電極。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｌ 41/083 Ｈ０１Ｌ 41/22 Ｚ
41/09 41/08 Ｕ
41/22 Ｑ
Ｆターム(参考） 2C057 AF21 AF40 AG12 AG42 AG44
AG47 AG92 AG93 AP02 AP13
AP16 AP25 AP34 AP60 AQ02
AQ06 AR20 BA04 BA14
4D074 AA01 BB05 BB06 DD05 DD09
DD37 DD44
Claims (12)
- 【請求項１】 溝によって分割された圧電層と内部電極
とを交互に積層した複数の駆動部を有し、複数の駆動部
の共通電極を並び方向両端の圧電層と内部電極とを交互
に積層した非駆動部より引き出す構成の積層型圧電素子
において、前記駆動部の容量をＣ（Ｆ）、複数の駆動部
の数をｎ（個）、両端の共通電極取り出し部間の抵抗を
Ｒ（Ω）としたとき、次の（１）式が成り立つことを特
徴とする圧電型アクチュエータ。 【数１】 - 【請求項２】 溝によって分割された圧電層と内部電極
とを交互に積層した複数の駆動部を有し、複数の駆動部
の共通電極を並び方向両端の圧電層と内部電極とを交互
に積層した非駆動部より引き出す構成の積層型圧電素子
において、前記溝によって分割されないで各圧電素子部
の共通側外部電極に接続された導通用内部電極を有する
ことを特徴とする積層型圧電素子。 - 【請求項３】 請求項２に記載の積層型圧電素子におい
て、前記導通用内部電極の形状は溝加工前の内部電極の
形状と略同じであることを特徴とする積層型圧電素子。 - 【請求項４】 請求項２又は３に記載の積層型圧電素子
において、前記導通用内部電極が複数層設けられている
ことを特徴とする積層型圧電素子。 - 【請求項５】 溝によって分割された圧電層と内部電極
とを交互に積層した複数の駆動部を有し、複数の駆動部
の共通電極を並び方向両端の圧電層と内部電極とを交互
に積層した非駆動部より引き出す構成の積層型圧電素子
において、前記溝によって分割されない面には各駆動部
の共通側外部電極に接続される導通用外部電極を有する
ことを特徴とする積層型圧電素子。 - 【請求項６】 請求項２ないし４のいずれかに記載の積
層型圧電素子を製造する方法であって、前記積層された
内部電極群に対して積層方向に略対称な形状の圧電層か
らなるダミー部を形成した部材を基板に固定した後、前
記ダミー部を除去することを特徴とする積層型圧電素子
の製造方法。 - 【請求項７】 請求項６に記載の積層型圧電素子の製造
方法において、前記ダミー部には前記導通用内部電極に
対応するダミー内部電極を設けることを特徴とする積層
型圧電素子の製造方法。 - 【請求項８】 請求項７に記載の積層型圧電素子の製造
方法において、前記ダミー部には前記ダミー部除去後に
最も表面に近い内部電極と対称形状をなすダミー内部電
極を設けることを特徴とする積層型圧電素子の製造方
法。 - 【請求項９】 可動部分を積層型圧電素子を用いて変形
させる圧電型アクチュエータにおいて、前記積層型圧電
素子は前記請求項１ないし５のいずれかに記載の積層型
圧電素子であることを特徴とする圧電型アクチュエー
タ。 - 【請求項１０】 ノズルに連通する液室を圧電型アクチ
ュエータによって加圧して液滴を吐出させる液滴吐出ヘ
ッドにおいて、前記圧電型アクチュエータは前記請求項
９に記載の圧電型アクチュエータであることを特徴とす
る液滴吐出ヘッド。 - 【請求項１１】 インク滴を吐出するインクジェットヘ
ッドを搭載するインクジェット記録装置において、前記
インクジェットヘッドは前記請求項１０に記載の液滴吐
出ヘッドであることを特徴とするインクジェット記録装
置。 - 【請求項１２】 溝によって分割された圧電層と内部電
極とを交互に積層した複数の駆動部を有し、複数の駆動
部の共通電極を並び方向両端の圧電層と内部電極とを交
互に積層した非駆動部より引き出す構成の積層型圧電素
子で液室を加圧してインク滴を吐出させるインクジェッ
トヘッドを搭載したインクジェット記録装置において、
前記積層型圧電素子のすべての駆動部を駆動したときの
駆動電圧の時定数と１つの駆動部を駆動したときの駆動
電圧の時定数との差が２μsecを越えないことを特徴と
するインクジェット記録装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002047371A JP4222592B2 (ja) | 2002-02-25 | 2002-02-25 | 積層型圧電素子及びその製造方法、圧電型アクチュエータ、液滴吐出ヘッド並びにインクジェット記録装置 |
| US10/493,365 US7196458B2 (en) | 2002-02-25 | 2003-02-06 | Layered piezoelectric element realizing stable operating characteristic for high quality image recording |
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