JP3820922B2 - 圧電アクチュエータ及びそれを用いたインクジェットヘッド - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電アクチュエータ及びそれを用いたインクジェットヘッドに関し、特に、反りやうねりを抑制して良好な平面性を有することができる圧電アクチュエータ及びそれを用いたインクジェットヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧電アクチュエータは、電気エネルギーを変位に変換し、変換された変位によって、機械に運動を発生させる装置である。この圧電アクチュエータは、各種部品と組み合わされて最終製品に組み込まれる。例えば、インクジェットプリンタのインクジェットヘッドにも用いられている。
【０００３】
先行技術のオンディマンド型の圧電式インクジェットヘッドは、特開平４−３４１８５１号公報に記載のように、複数個のノズル及びこの各ノズルごとの圧力室を備えたキャビティプレートと、前記各圧力室ごとに形成された平面状の個別電極及び隣接する複数の圧力室に共通するコモン電極により圧電シートを挟んで積層したプレート型の圧電アクチュエータとからなる。そして、当該圧電アクチュエータにおける各個別電極が、前記キャビティプレートの各圧力室に対応するように、圧電アクチュエータと前記キャビティプレートとは積層される。
【０００４】
このように構成されたインクジェットヘッドにおける圧電アクチュエータは、圧電アクチュエータにおけるコモン電極どうしや個別電極どうしをそれぞれ積層方向に電気的に接続させる構成として、各電極を設ける位置に対応して圧電シートの厚さ方向に貫通したスルーホールを設けることが提案されている。一般的には、このスルーホールは、グリーンシート状態の圧電シートにレーザ光を照射して形成される。圧電シート上に導電ペーストを用いたスクリーン印刷によって各電極を印刷形成すると同時に各スルーホールには、スクリーン印刷によってそれぞれ導電ペーストが充填される。
【０００５】
スルーホールの形成された各圧電シートは積層され、焼結工程を経て一体化される。一体化された焼結体には、分極処理などが施されることにより圧電特性が付与され、圧電アクチュエータとなる。該圧電アクチュエータは、キャビティプレートと重ね合わせられてる（接着される）ことにより、インクジェットヘッドとして形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、グリーンシート状態の圧電シートに、上記したスルーホールを形成すると、焼成時の収縮率が局所的に変化する。よって、得られる焼結体（圧電アクチュエータ）にはうねりや反りが発生する。スルーホールが大きいと、このうねりや反りが大きくなる、即ち、生産された圧電アクチュエータの平面性が低下する。
【０００７】
かかる圧電アクチュエータをインクジェットヘッドに用いると、圧電アクチュエータとキャビティプレートとの接着面に隙間を生じて接着不良となり、インク漏れやインク吐出の不良を招いてしまうという問題点があった。
【０００８】
また、インクジェットヘッドに使用される圧電アクチュエータに限らず、一般的に、圧電アクチュエータは、他の部品と重ね合わされて（組み合わされて）使用される部品である。このため、この圧電アクチュエータの平面性が悪いと、他の部品との接合（接触）面に不具合が生じ、その性能が十分に発揮されないという問題点があった。
【０００９】
更に、焼結体のうねりや反りは、形成されるスルーホール径に比例して大きくなる。即ち、スルーホール径を小さくすることが望ましい。一方で、スルーホール径を小さくしていくとスルーホールの電気抵抗値が大きくなり、電圧降下を大きくしてしまうという問題点があった。
【００１０】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、反りやうねりを抑制して良好な平面性を有することができる上、その性能を十分に発揮することのできる圧電アクチュエータ及びそれを用いたインクジェットヘッドを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために請求項１記載の圧電アクチュエータは、ノズルと列状に配列された圧力室とを含む複数のインク通路が内部に形成されたキャビティユニットに接合され、インクを前記ノズルから吐出させるものであり、且つ上面に前記圧力室に対応して列状に形成された複数の内部個別電極を備えた第１の圧電シートと上面に前記複数の圧力室に対して共通の内部共通電極を備えた第２の圧電シートとを交互に積層し、加えられた電気エネルギーによって変位を得るものであり、前記変位を伝えるために他の部品と接触又は接合し、前記積層方向の一方に形成された面を有すると共に、前記第１の圧電シートは、前記第２の圧電シートの内部共通電極の端部と積層方向に対応し、且つ前記内部個別電極の列方向の延長位置における前記上面の位置に、また前記第２の圧電シートは、前記第１の圧電シートの各内部個別電極の端部と積層方向に対応し、前記内部共通電極の形成されていない部分における前記上面の位置にそれぞれ前記第１及び第２の圧電シートの変形に関与しないダミー電極を備え、前記各圧電シートが積層されて、内部に導電材料をそれぞれ有するスルーホールであって、前記内部個別電極の端部及び前記内部共通電極の端部にそれぞれ接続して穿設されたスルーホールと、前記ダミー電極に接続して穿設されたスルーホールとを前記積層方向に交互に備え、積層方向の前記内部個別電極の端部どうし及び前記内部共通電極の端部どうしを、それぞれ対応する前記ダミー電極及びそれに接続した前記スルーホールを介して電気的に導通させ、そのスルーホールは、最大径が略２０μｍ以上で且つ略２００μｍ以下となるように形成されている。
【００１２】
この請求項１記載の圧電アクチュエータによれば、複数の内部個別電極を備えた第１の圧電シートと内部共通電極を備えた第２の圧電シートとは交互に積層される。各圧電シートには、最大径が略２０μｍ以上で且つ略２００μｍ以下となるスルーホールが備えられており、積層された各圧電シートの内部個別電極の端部どうし及び前記内部共通電極の端部どうしは、該スルーホールにより電気的に導通される。
【００１３】
【００１４】
また、第１の圧電シートと第２の圧電シートとが交互に積層されると、各圧電シートの内部共通電極または内部個別電極の端部に接続して穿設された各スルーホールと、内部共通電極または内部個別電極の端部と積層方向に対応する位置にそれぞれ備えられたダミー電極に接続して穿設されたスルーホールとは、各々電気的に導通される。
【００１５】
【００１６】
請求項２記載の圧電アクチュエータは、請求項１に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記第１の圧電シートに穿設されたスルーホールと前記第２の圧電シートに穿設されたスルーホールとは、異なる位置にあり、前記第１及び第２の圧電シートを積層した状態で、前記第１の圧電シートの内部個別電極に穿設されたスルーホールの少なくとも一部は、前記第２の圧電シートのダミー電極に接触し、且つその第２の圧電シートのダミー電極に穿設されたスルーホールの少なくとも一部は、前記第１の圧電シートの内部個別電極に接触すると共に、前記第２の圧電シートの内部共通電極に穿設されたスルーホールの少なくとも一部は、前記第１の圧電シートのダミー電極に接触し、且つその第１の圧電シートのダミー電極に穿設されたスルーホールの少なくとも一部は、前記第２の圧電シートの内部共通電極に接触するように、前記各圧電シートにそれぞれ穿設されている。
請求項３記載の圧電アクチュエータは、請求項１又は請求項２に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記スルーホールは、前記第１の圧電シートに穿設されたスルーホールの軸中心と、そのスルーホールと導通するスルーホールであって前記第２の圧電シートに穿設されたスルーホールの軸中心とが異なる位置となるように、前記各圧電シートにそれぞれ穿設されている。
【００１７】
請求項４記載の圧電アクチュエータは、請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧電アクチュエータにおいて、前記第１の圧電シートに穿設された前記スルーホールと前記第２の圧電シートに穿設された前記スルーホールとは、異なる位置にあり、前記第１及び第２の圧電シートを積層した状態で、前記各スルーホールの位置関係が積層方向に対して千鳥状となる。
請求項５記載の圧電アクチュエータは、請求項１から請求項４のいずれかに記載の圧電アクチュエータにおいて、前記第１及び第２の圧電シートを積層した状態で、前記第１の圧電シートに穿設されたスルーホールの端部と、前記第２の圧電シートに穿設されたスルーホールの端部とは、その一部が重なり合うように構成されている。
請求項６記載の圧電アクチュエータは、請求項１から請求項５のいずれかに記載の圧電アクチュエータにおいて、前記スルーホールは、テーパ状に形成されている。
請求項７記載の圧電アクチュエータは、請求項１から請求項６のいずれかに記載の圧電アクチュエータにおいて、前記他の部品と接触又は接合する第１の圧電シートは、前記スルーホールを備えずに、且つ前記内部個別電極を前記他の部品と接触又は接合する面の反対面にのみ備えている。
請求項８記載の圧電アクチュエータは、請求項１から請求項７のいずれかに記載の圧電アクチュエータにおいて、前記第１の圧電シートに形成される前記内部個別電極と前記ダミー電極とは同じ厚みに形成され、且つ前記第２の圧電シートに形成される前記内部共通電極と前記ダミー電極とは同じ厚みに形成されている。
【００１８】
請求項９記載のインクジェットヘッドは、複数個のノズル及びその複数個のノズルごとに圧力室を有するキャビティプレートに、請求項１から請求項８のいずれかに記載の圧電アクチュエータを、前記内部個別電極が前記キャビティプレートの各圧力室ごとに対応するように重ねて構成したものである。
【００１９】
この請求項９記載のインクジェットヘッドによれば、請求項１から請求項８のいずれかに記載の圧電アクチュエータは、その内部個別電極がキャビティプレートの各圧力室ごとに対応するようにキャビティプレートに重ねられる。これによりインクジェットヘッドが形成される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。本発明の圧電アクチュエータは、圧電シートを積層して形成された圧電アクチュエータであり、圧電シートに設けられた内部電極をスルーホールによって導通するように構成したものである。また、該圧電アクチュエータは、キャビティプレートと重ねられ本発明のインクジェットヘッドを形成している。
【００２１】
図１は、インクジェットヘッドを用いたカラーインクジェットプリンタを示す斜視図である。図１において、このカラーインクジェットプリンタ１００は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のカラーインクがそれぞれ充填されるインクカートリッジ６１と、用紙６２（記録媒体）に印字するためのインクジェットヘッド６を備えるヘッドユニット６３と、インクカートリッジ６１およびヘッドユニット６３が搭載されるキャリッジ６４と、このキャリッジ６４を直線方向に往復移動させる駆動ユニット６５と、キャリッジ６４の往復移動方向に延び、インクジェットヘッド６と対向配置されるプラテンローラ６６と、パージ装置６７とを備えている。
【００２２】
駆動ユニット６５は、キャリッジ６４の下端部に配置されプラテンローラ６６と平行に延びるキャリッジ軸７１と、キャリッジ６４の上端部に配置されキャリッジ軸７１に平行に延びるガイド板７２と、そのキャリッジ軸７１とガイド板７２との間であって、キャリッジ軸７１の両端部に配置される２つのプーリー７３および７４と、これらのプーリー７３および７４の間に掛け渡されキャリッジ６４に接合されたエンドレスベルト７５とからなる。
【００２３】
そして、一方のプーリ７３が、モータの駆動により正逆回転されると、そのプーリ７３の正逆回転に伴って、エンドレスベルト７５に接合されているキャリッジ６４が、キャリッジ軸７１およびガイド板７２に沿って、直線方向に往復移動される。
【００２４】
用紙６２は、インクジェットプリンタ１００の側方に設けられた給紙カセット（図示せず）から給紙され、インクジェットヘッド６と、プラテンローラ６６との間に導入されて、インクジェットヘッド６から吐出されるインクにより所定の印字がなされ、その後、排紙される。なお、図１においては、用紙６２の給紙機構および排紙機構の図示を省略している。
【００２５】
パージ装置６７は、プラテンローラ６６の側方に設けられ、ヘッドユニット６３がリセット位置にある時に、インクジェットヘッド６に対向するように配置されている。このパージ装置６７は、インクジェットヘッド６の後述する複数のノズルを覆うように当該ノズルの開口面に対し当接するパージキャップ８１と、ポンプ８２およびカム８３と、インク貯留部８４とを備えている。パージ装置６７は、ヘッドユニット６３がリセット位置にある時に、インクジェットヘッド６のノズルをパージキャップ８１で覆い、インクジェットヘッド６の内部に溜まる気泡などを含んだ不良インクを、カム８３の駆動によりポンプ８２によって吸引する。これにより、インクジェットヘッド６の回復が図られるのである。吸引された不良インクは、インク貯留部８４に貯められる。
【００２６】
キャップ８５は、印字が終了するとリセット位置に戻されるキャリッジ６４に搭載されたインクジェットヘッド６の複数のノズルを覆うものである。これにより、インクの乾燥が防止される。
【００２７】
ヘッドユニット６３は、４つのインクカートリッジ６１を着脱自在に装着できる搭載部を備えており、該搭載部の一側部位には、各インクカートリッジ６１のインク放出部に接続できるインク供給通路がヘッドユニット６３の底板（図示せず）の下面まで連通している。このインク供給通路にはインクジェットヘッド６の後述するインク供給孔１９ａ、１９ｂ（図２参照）と密接できるようにしたゴム製等のパッキングが配置されている。これにより、４つのインクカートリッジ６１に貯留される各インクは、インク供給通路を経て、インク供給孔１９ａ、１９ｂからインクジェットヘッド６にそれぞれ供給される。
【００２８】
図２は、インクジェットヘッド６の斜視図を示すものである。インクジェットヘッド６は、図２に示すように、積層型のキャビティプレート１０と、プレート型の圧電アクチュエータ２０とを重ね合わせたものである。
【００２９】
キャビティプレート１０には、キャビティプレート１０の長手方向に対して直交する方向に延びる細幅の複数の圧力室１６が千鳥状配列で２列に配設されている。この圧力室１６には、その一端をキャビティプレート１０の下面側に開口しインクを吐出するためのノズル（図示せず）が、各圧力室１６に連通してそれぞれ設けられている。インク供給孔１９ａは、インクカートリッジ６１からのインクを共通インク流路を介して各インク室１６に供給するためのものである。
【００３０】
圧電アクチュエータ２０は、キャビティプレート１０に対して接着剤または接着シートを介して接着、積層されている。この圧電アクチュエータ２０は、圧電シート２１〜３０（図３参照）が積層されて形成されており、上記した圧力室１６に個々に圧力を負荷するためのものである。最上段の圧電シート２１の上面には、圧電シートの個別電極３１とコモン電極３２（図３参照）とに対応する表面電極３３，３４が備えられている。この表面電極３３，３４は、圧電アクチュエータ２０の上面に重ねて接合されるフレキシブルフラットケーブル４０と接続される。これにより、カラーインクジェットプリンタ１００本体の制御回路と圧電アクチュエータ２０とは電気的に接続される。なお、圧電アクチュエータ２０については、図３、図４において詳細に説明する。
【００３１】
図３は、プレート型圧電アクチュエータ２０の分解斜視図である。図３に示すように、該圧電アクチュエータ２０は、１０枚の圧電シート２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０を積層した構造に形成されている。各圧電シート２１〜３０の内、圧電シート２６，２８，３０は、個別電極（内部個別電極）３１を備えた第１の圧電シートである。また、圧電シート２５，２７，２９は、第１の圧電シートと交互に積層され、コモン電極（内部共通電極）３２を備えた第２の圧電シートである。
【００３２】
また、圧電シート２１〜２９には、各シートを貫通するスルーホール３６，３７が穿設されている。該スルーホール３６，３７は、各圧電シート２１〜２９において、その一端を電極（個別電極３１、コモン電極３２、ダミー電極３１ｂ，３２ｂ）に接続し、また、重ね合わされる他の圧電シートの電極（個別電極３１、コモン電極３２、ダミー電極３１ｂ，３２ｂ）に、他の一端を接する位置に設けられている。尚、スルーホール３６は、個別電極３１どうしを接続するためのスルーホールであり、スルーホール３７は、コモン電極３２どうしを接続するためのスルーホールである。
【００３３】
詳細には、圧電シート２６，２８，３０の上面には、前記キャビティプレート１０に設けられた各圧力室１６（図２参照）に対応する位置に細幅の個別電極３１が各々形成されている。また、後述するコモン電極３２の端部３２ａと対応する位置に圧電シートの変形には関与しないダミー電極３２ｂが形成されている。ここで、個別電極の端部３１ａには、スルーホール３６が（個別電極３１ａに接続して）形成されている。また、ダミー電極３２ｂには、スルーホール３７が（ダミー電極３２ｂに接続して）形成されている。言い換えれば、スルーホール３６，３７の上面側端部周縁には、電極（個別電極３１またはダミー電極３２ｂ）が設けられているのである。
【００３４】
圧電シート２５，２７，２９の上面には、複数個の圧力室１６に対して共通の電極となる帯状のコモン電極３２（図３において圧電シート２３上に図示のものと全く同様のもの）が形成されている。また、上記個別電極３１の端部３１ａと対応する位置に圧電シートの変形には関与しないダミー電極３１ｂが形成されている。このコモン電極の端部３２ａには、（該コモン電極の端部３２ａに接続して）スルーホール３７が形成されている。ダミー電極３１ｂには、（該ダミー電極３１ｂに接続して）スルーホール３６が穿設されている。即ち、各スルーホール３６，３７の上面側端部周縁には、電極（コモン電極３２またはダミー電極３１ｂ）が設けられていることとなる。
【００３５】
圧電シート２２，２３，２４の上面にもコモン電極３２と、個別電極の端部３１ａに対応するダミー電極３１ｂとが形成されているが、これらの圧電シート２２，２３，２４に圧電動作はさせない。かかる圧電シート２２，２３，２４は、圧電シート２５〜２９に対する拘束層である。つまり、圧電シート２５〜２９の圧電動作により生じた歪が、上方向へ向かって伸張することを規制し、下方向（キャビティプレート１０方向）へ向かわせるための層である。これにより、キャビティプレート１０の圧力室１６に効率的に圧力を負荷することができる。また、他の圧電シート２５〜２９と同様に、圧電シート２２，２３，２４のコモン電極の端部３２ａにはスルーホール３７が穿設され、ダミー電極３１ｂには、スルーホール３６が穿設されている。
【００３６】
最上段の圧電シート２１の上面には、前記個別電極３１の各々に対する表面電極３３と、前記コモン電極３２に対する表面電極３４とが、前記個別電極３１の配列方向と並行に延びる側縁に沿って２列に設けられている。上記したように、この圧電シート２１には、フレキシブルフラットケーブル４０が重ねて接合される。そして、表面電極３３，３４によって、圧電アクチュエータ２０とフレキシブルフラットケーブル４０とは電気的に接続される。また、上記圧電シート２１上面に２列に形成された各表面電極３３，３４に接続して、スルーホール３６，３７がそれぞれが穿設されている。
【００３７】
スルーホール３６，３７は、略円筒状であって、その上面側端部の径（φ）は略２０μｍ以上かつ略２００μｍ以下となるように構成されている。本実施例においては、略５０μｍとなっている。このスルーホール３６，３７は、圧電シートの上面側から下面側へ向かってテーパ状となっており、上面側端部の反対面の端部の径（φ）は、上面側端部の径（φ）の７割程度となっている。
【００３８】
該スルーホール３６，３７は、グリーンシート状態の圧電シートにレーザ光を照射することによって穿設される。このスルーホール３６，３７が形成されたグリーンシートのそれぞれに、必要な各電極（個別電極３１、コモン電極３２、ダミー電極３１ｂ，３２ｂ、表面電極３３，３４）が導電ペーストを用いてスクリーン印刷される。電極のスクリーン印刷では、各スルーホール３６，３７内にも導電ペーストが侵入し、各スルーホール３６，３７内部に導電性が付与される。その後、グリーンシートは、積層され、脱脂して焼結され、一体化される。その後、最上段の圧電シート２１の表面電極３３，３４にフレキシブルフラットケーブル４０を接合し、そのフレキシブルフラットケーブル４０をとおして、すべての個別電極３１とコモン電極３２との間に、通常のインク噴射動作時よりも高電圧を印加する。これにより、個別電極３１とコモン電極３２との間に挟まれる圧電シート２５〜２９の部分を分極処理して圧電性を付与し、それらの部分を活性層として形成する。この分極処理は、圧電アクチュエータ２０をキャビティプレート１０やフレキシブルフラットケーブル４０と接合する前に行うこともできる。
【００３９】
なお、圧電シート２１〜２４は、コモン電極３２どうしや表面電極３３，３４に挟まれるのみであり分極されないため、圧電動作をしない。また、ダミー電極３１ｂ，３２ｂは、個別電極３１及びコモン電極３２と同じ厚みに形成され、後述するように圧電シート２１〜３０を積層したとき、個別電極３１及びコモン電極３２のない部分の圧電シートが凹むのを補正すると共に、スルーホール３６，３７の導通を良好に行うために設けられている。
【００４０】
図４は、図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線における矢印方向の圧電アクチュエータ２０の断面図である。図４から明らかなように、スルーホール３６，３７の穿設位置は、圧電シート２１，２３，２５，２７，２９において同じ位置であり、また、圧電シート２２，２４，２６，２８において同じ位置となっている。一方、圧電シート２１等に設けられるスルーホール３６，３７の位置と、圧電シート２２等に設けられたスルーホール３６，３７の位置とは異なっている。詳細には、圧電シート２１，２３，２５，２７，２９に設けられるスルーホール３６，３７は、圧電シート２２，２４，２６，２８に設けられるスルーホール３６，３７の穿設位置よりも、圧電シートの中心から遠い位置（圧電シートの長手方向に対向する側面側）に配設される。このため、上下に位置するスルーホール３６（スルーホール３７）の軸中心は同じ位置とならない。また、圧電シート２１〜３０が積層された状態では、スルーホール３６，３７は、各層毎に（積層方向に対して）交互(千鳥状)に位置することとなる。
【００４１】
スルーホールの位置関係及び電気的接続の取り方を、圧電シート２５〜２７に設けられ積層方向に接続される３つのスルーホール３６ａ、スルーホール３６ｂ、スルーホール３６ｃを用いて説明する。図４の右側部分に示すように、個別電極３１を備えた圧電シート２６のスルーホール３６ａの上面側端部は、圧電シート２６の個別電極の端部３１ａに接続されている。一方、スルーホール３６ａの下面側端部は、圧電シート２７のダミー電極３１ｂに接している。この圧電シート２７のダミー電極３１ｂに接続しているスルーホール３６ｂは、その下端で圧電シート２８の個別電極の端部３１ａに接しているので、同様にして積層方向に対応する全ての個別電極３１どうしが、スルーホール−ダミー電極−スルーホールを介して相互に接続される。
【００４２】
上記圧電シート２６の個別電極３１に接する、圧電シート２５のスルーホール３６ｃは、その上面のダミー電極３１ｂに接続しており、さらに、そのダミー電極３１ｂは、順次各圧電シートのスルーホール３６−ダミー電極３１ｂを介して上面の表面電極３３に接続しているので、個別電極３１は、積層方向に対応する表面電極３３に接続されることになる。
【００４３】
また、図４の左側部分に示すように、各コモン電極３２も上記と同様に、各圧電シートのスルーホール３７−ダミー電極３２ｂを介して、相互に接続されると共に表面電極３４に接続される。
【００４４】
このように、上下に位置するスルーホール３６，３７を同軸中心とならぬように配設し、更に、スルーホール周縁に設けられた電極（個別電極３１、コモン電極３２、ダミー電極３１ｂ，３２ｂのいずれか）を介して、スルーホール３６，３７の導通を図ると、各圧電シート２１〜２９の積層方向の電極どうしが不導通となることを防止することができる。つまり、上記したように、各スルーホール３６，３７はテーパ状となっている。また、スルーホール３６，３７は、中空であり、この中空部分は導電性を持たない。このため、同軸中心となるようにスルーホール３６，３７を重ね合わせると、上側に位置する圧電シートのスルーホール３６，３７の下面側端部と、重ねられた下側の圧電シートのスルーホール３６，３７の上面側端部とが接触困難となる。つまり、接続されるべき（上下に位置する）２のスルーホール３６，３７において、その接続面となるスルーホールの端部の大きさ（径）が異なると、一方のスルーホールの端部が、接続されるべきスルーホールの端部の中空部分としか接触しないことがある。故に、スルーホール間に接触しない空隙ができ不導通となるのである。また、スルーホール３６，３７がストレートな形状であっても、スルーホールの径が不均一であると、上記場合と同様に１のスルーホールが他のスルーホールの導電性のない中空部と対向し、不導通になることがある。
【００４５】
しかし、上記のように配置したことにより、積層方向の電極どうしを確実に導通させることができる。更に、スルーホール３６，３７は、千鳥状に配設されるので、コンパクトな構造でスルーホール３６，３７を形成することができる。言い換えれば、圧電シートの面状の所定範囲内に集約してスルーホール３６，３７を形成することができる。よって、スルーホール３６，３７を形成するためのスペースの確保が容易であり、また、各電極（個別電極３１、コモン電極３２、ダミー電極３１ｂ，３２ｂ）の形成に影響を与えない。
【００４６】
図５は、スルーホール径と圧電アクチュエータの性能との相関関係を評価した圧電アクチュエータ評価表５０を示した図である。圧電アクチュエータ評価表５０の左端には、スルーホールの最大径が示される「スルーホール径」欄５１が示されている。「スルーホール径」欄５１の右方には、スルーホールの径に対応するデータ（電圧降下）が示される「電圧降下」欄５２が表示されている。この「電圧降下」欄５２には圧電アクチュエータ２０の電圧降下の程度が「大」または「小」で示される。
【００４７】
「電圧降下」欄５２の右方には、「スルーホール数」欄５３が表示されている。「スルーホール数」欄５３は、電圧降下を所定囲内に納めるために必要となるスルーホール数が示される欄である。この「スルーホール数」欄５３に表示されるデータは、その左方に位置する「スルーホール径」欄５１に表示されたスルーホールの径に対応しており、必要とされるスルーホールの数が「多」または「少」で示される。
【００４８】
「スルーホール数」欄５３の右方には、ダメージを表す「ダメージ」欄５４が表示されている。「ダメージ」欄５４に表示されるデータは、その左方に位置する「スルーホール径」欄５１に示されるスルーホール径に対応している。この「ダメージ」欄５４には、スルーホール３６，３７を穿設することにより焼結体に与えるうねりや反り即ちダメージを表す欄であり、ダメージが「大」または「小」で表されている。
【００４９】
「ダメージ」欄５４の右方には、「総合評価」欄５５が表示されている。「総合評価」欄５５は、「スルーホール径」欄５１に示されるスルーホール径で作製した圧電アクチュエータ２０の性能、即ちインク漏れやインク吐出性能を「良」、「不良」で表示する欄である。
【００５０】
かかる圧電アクチュエータ評価表５０によれば、スルーホールの最大径（φ）が「φ＜２０μｍ」であった場合には、電圧降下が大きく（電圧降下欄５２「大」）、電圧降下を所定範囲内に納めるためにはスルーホール数を多く形成することが必要となり（スルーホール数欄５３「多」）、圧電アクチュエータのダメージが大きくなる（ダメージ欄５４「大」）ことが示されている。その結果、圧電アクチュエータの性能が、「不良」となる（総合評価欄５５「不良」）ことが示されている。
【００５１】
また、スルーホールの最大径（φ）が「φ＞２００μｍ」であった場合には、電圧降下は小さく（電圧降下欄５２「小」）、必要なスルーホール数も少なくすることができるが（スルーホール数欄５３「少」）、圧電アクチュエータのダメージが大きくなる（ダメージ欄５４「大」）ことが示されている。そして、その結果、圧電アクチュエータの性能が、「不良」となる（総合評価欄５５「不良」）ことが示されている。
【００５２】
一方、スルーホールの最大径（φ）を「２０μｍ≦φ≦２００μｍ」とした場合には、電圧降下が小さく（電圧降下欄５２「小」）、必要なスルーホール数も少ない上に（スルーホール数欄５３「少」）、圧電アクチュエータのダメージを小さくする（ダメージ欄５４「小」）ことが示されている。その結果、圧電アクチュエータの性能が、「良」となる（総合評価欄５５「良」）ことが示されている。
【００５３】
以上説明したように、焼成後の圧電アクチュエータ２０の平面性を良好に保つことができる。また、圧電シート２２〜２４は、上記したように圧電シート２５〜３０に対する拘束層であるが、焼結工程において圧電アクチュエータ２０が反ったり、あるいは波打ったりしてその平面性が損なわれないようにする機能を有している。したがって、該圧電アクチュエータ２０をキャビティプレート１０と重ね合わせても、その接合面が空隙なく良好に接着されるので、インク漏れなどを生じさせることがない。さらに、圧電アクチュエータ２０の個別電極３１どうし、コモン電極３２どうしをそれぞれ良好に電気的に接続し、優れた電気的特性（圧電特性）を発揮させることができ、インク吐出性能に優れたインクジェットヘッド６を形成することができる。
【００５４】
以上、上記実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものでなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００５５】
例えば、上記実施形態においては、スルーホール３６，３７は千鳥状になるように配設されたが、これに換えて螺旋状になるように配設しても良い。また、スルーホール３６，３７を電極（個別電極３１、コモン電極３２、ダミー電極３１ｂ，３２ｂのいずれか）を介して接触するように構成したが、各スルーホール３６，３７の端部の一部が重なり合うように（スルーホール３６，３７どうしが直接接触するように）構成しても良い。これによれば、更にコンパクトにスルーホール３６，３７を圧電シート内に配設することができ、圧電シート上に印刷される電極の高密度化を図ることができる。
【００５６】
【発明の効果】
請求項１記載の圧電アクチュエータによれば、第１または第２の圧電シートの積層方向の内部個別電極の端部どうし及び内部共通電極の端部どうしを電気的に導通させるべく内部に導電材料を有するスルーホールを、最大径が略２０μｍ以上で且つ略２００μｍ以下となるように形成する。圧電シートに形成されるスルーホールの最大径が大きくなると、圧電アクチュエータに大きなうねりや反りを引き起こしてしまう。しかし、スルーホールの最大径を略２００μｍ以下とすれば、圧電アクチュエータのうねりや反りを抑制することができ、その平面性を良好な範囲に保つことができるという効果がある。一方、圧電シートに形成されるスルーホールの最大径を小さくしていくことは、圧電アクチュエータの電圧降下を大きくしてしまう。しかし、スルーホールの最大径を略２０μｍ以上で形成することにより、この電圧降下を小さく止めることができるという効果がある。よって、圧電アクチュエータの性能（電気的特性）や圧電アクチュエータを使用した各種製品の性能を良好に発揮させることができる。
【００５７】
第１の圧電シートは、第２の圧電シートの内部共通電極の端部と積層方向に対応し、且つ内部個別電極の列方向の延長位置における上面の位置に、また第２の圧電シートは、第１の圧電シートの各内部個別電極の端部と積層方向に対応し、内部共通電極の形成されていない部分における上面の位置に、それぞれ第１及び第２の圧電シートの変形に関与しないダミー電極を備えている。また、内部個別電極の端部及び内部共通電極の端部にそれぞれ接続して穿設されたスルーホールと、ダミー電極に接続して穿設されたスルーホールとを積層方向に交互に備えている。このため、第１の圧電シートと第２の圧電シートとを交互に積層すると、各圧電シートの積層方向の内部個別電極の端部どうし及び内部共通電極の端部どうしを、それぞれ対応するダミー電極及びそれに接続したスルーホールを介して電気的に導通させることができる。よって、スルーホールが本来の穿設位置から多少ずれていても、ダミー電極の面を介して両者を容易に電気的に導通させることができるという効果がある。
【００５８】
【００５９】
請求項２記載の圧電アクチュエータによれば、請求項１に記載の圧電アクチュエータの奏する効果に加え、第１の圧電シートに穿設されたスルーホールと第２の圧電シートに穿設されたスルーホールとは異なる位置にあり、第１及び第２の圧電シートを積層した状態で、第１の圧電シートの内部個別電極に穿設されたスルーホールの少なくとも一部は、第２の圧電シートのダミー電極に接触し、且つその第２の圧電シートのダミー電極に穿設されたスルーホールの少なくとも一部は、第１の圧電シートの内部個別電極に接触すると共に、第２の圧電シートの内部共通電極に穿設されたスルーホールの少なくとも一部は、第１の圧電シートのダミー電極に接触し、且つその第１の圧電シートのダミー電極に穿設されたスルーホールの少なくとも一部は、第２の圧電シートの内部共通電極に接触するように、各圧電シートにそれぞれ穿設されている。
即ち、スルーホールによって、第１の圧電シートの内部個別電極、第２の圧電シートのダミー電極、第１の圧電シートの内部個別電極の順に、また、第２の圧電シートの内部共通電極、第１の圧電シートのダミー電極、第２の圧電シートの内部共通電極の順に、それぞれ導通させることができる。
請求項３記載の圧電アクチュエータによれば、請求項１又は請求項２に記載の圧電アクチュエータの奏する効果に加え、第１の圧電シートに穿設されたスルーホールの軸中心と、そのスルーホールと導通するスルーホールであって、第２の圧電シートに穿設されたスルーホールの軸中心とが異なる位置となるように、各圧電シートにそれぞれスルーホールを穿設する。内部に導電材料を有するスルーホールが中空で、また、スルーホール径は必ずしも均一でなかったり、テーパ状であった場合に、接続に係わる２のスルーホールの軸中心が同じ位置にあると、１のスルーホールが他のスルーホールの導電性のない中空部と接続され不導通になりやすい。しかし、第１または第２の圧電シートの一方の圧電シートに穿設されたスルーホールの軸中心と、その圧電シートに接する他方の圧電シートに穿設されたスルーホールの軸中心とが異なる位置にあれば、かかる不導通が生じることを抑制し、スルーホールを良好に電気的に導通させることができるという効果がある。
【００６０】
請求項４記載の圧電アクチュエータによれば、請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧電アクチュエータの奏する効果に加え、第１の圧電シートに穿設されたスルーホールと第２の圧電シートに穿設されたスルーホールとは、異なる位置にあり、第１及び第２の圧電シートを積層した状態で、各スルーホールの位置関係は積層方向に対して千鳥状となる。よって、第１の圧電シートに穿設されたスルーホールと第２の圧電シートに穿設されたスルーホールとが異なる位置にあっても、密な配置となるようにスルーホールを形成することができるという効果がある。このため、スルーホールを設けるためのスペースを圧電シート上で容易に確保することができる。
請求項５記載の圧電アクチュエータによれば、請求項１から請求項４のいずれかに記載の圧電アクチュエータの奏する効果に加え、第１及び第２の圧電シートを積層した状態で、第１の圧電シートに穿設されたスルーホールの端部と、第２の圧電シートに穿設されたスルーホールの端部とは、その一部が重なり合うように構成されている。よって、スルーホールを第１及び第２の圧電シート内にコンパクトに配設することができるという効果がある。
請求項６記載の圧電アクチュエータによれば、請求項１から請求項５のいずれかに記載の圧電アクチュエータの奏する効果に加え、スルーホールは、テーパ状に形成されている。
請求項７記載の圧電アクチュエータによれば、請求項１から請求項６のいずれかに記載の圧電アクチュエータの奏する効果に加え、他の部品と接触又は接合する第１の圧電シートは、スルーホールを備えずに、且つ内部個別電極を他の部品と接触又は接合する面の反 対面にのみ備えている。
請求項８記載の圧電アクチュエータによれば、請求項１から請求項７のいずれかに記載の圧電アクチュエータの奏する効果に加え、第１の圧電シートに形成される内部個別電極とダミー電極とは同じ厚みに形成され、且つ第２の圧電シートに形成される内部共通電極とダミー電極とは同じ厚みに形成されている。よって、第１及び第２の圧電シートを積層した場合に、内部個別電極及び内部共通電極のない部分の圧電シートが凹むのを補正すると共に、スルーホールの導通を良好に行うことができるという効果がある。
【００６１】
請求項９記載のインクジェットヘッドによれば、複数個のノズル及びその複数個のノズルごとに圧力室を有するキャビティプレートに、請求項１から請求項８のいずれかに記載の圧電アクチュエータを、内部個別電極がキャビティプレートの各圧力室ごとに対応するように重ねて構成する。よって、平面性や性能（電気的特性）に優れた圧電アクチュエータをキャビティプレートに重ねることができる。このため、圧電アクチュエータとキャビティプレートとの接合面の接着不良によるインク漏れを抑制すると共に、優れたインク吐出性能を発揮させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のインクジェットヘッドの実施の形態であるカラーインクジェットプリンタを示す斜視図である。
【図２】 圧電式インクジェットヘッドの各部品の斜視図である。
【図３】 圧電アクチュエータの分解拡大斜視図である。
【図４】 図３のＶＩＩ―ＶＩＩ線矢印拡大断面図である。
【図５】スルーホール径と圧電アクチュエータの性能との相関関係を評価した圧電アクチュエータ評価表５０を示した図である。
【符号の説明】
６ インクジェットヘッド
１０ キャビティプレート
１６ 圧力室
２０ 圧電アクチュエータ
２１〜３０ 圧電シート
２６，２８，３０ 第１の圧電シート
２５，２７，２９ 第２の圧電シート
３１ 個別電極（内部個別電極）
３１ｂ ダミー電極
３２ コモン電極（内部共通電極）
３２ｂ ダミー電極
３３，３４ 表面電極
３６，３７ スルーホール

Claims (9)

1. ノズルと列状に配列された圧力室とを含む複数のインク通路が内部に形成されたキャビティユニットに接合され、インクを前記ノズルから吐出させる圧電アクチュエータであって、
   上面に前記圧力室に対応して列状に形成された複数の内部個別電極を備えた第１の圧電シートと上面に前記複数の圧力室に対して共通の内部共通電極を備えた第２の圧電シートとを交互に積層し、加えられた電気エネルギーによって変位を得る圧電アクチュエータにおいて、
   前記変位を伝えるために他の部品と接触又は接合し、前記積層方向の一方に形成された面を有すると共に、
   前記第１の圧電シートは、前記第２の圧電シートの内部共通電極の端部と積層方向に対応し、且つ前記内部個別電極の列方向の延長位置における前記上面の位置に、また前記第２の圧電シートは、前記第１の圧電シートの各内部個別電極の端部と積層方向に対応し、前記内部共通電極の形成されていない部分における前記上面の位置にそれぞれ前記第１及び第２の圧電シートの変形に関与しないダミー電極を備え、
   前記各圧電シートが積層されて、内部に導電材料をそれぞれ有するスルーホールであって、前記内部個別電極の端部及び前記内部共通電極の端部にそれぞれ接続して穿設されたスルーホールと、前記ダミー電極に接続して穿設されたスルーホールとを前記積層方向に交互に備え、積層方向の前記内部個別電極の端部どうし及び前記内部共通電極の端部どうしを、それぞれ対応する前記ダミー電極及びそれに接続した前記スルーホールを介して電気的に導通させ、そのスルーホールは、最大径が略２０μｍ以上で且つ略２００μｍ以下となるように形成されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
2. 前記第１の圧電シートに穿設されたスルーホールと前記第２の圧電シートに穿設されたスルーホールとは、異なる位置にあり、
   前記第１及び第２の圧電シートを積層した状態で、
   前記第１の圧電シートの内部個別電極に穿設されたスルーホールの少なくとも一部は、前記第２の圧電シートのダミー電極に接触し、且つその第２の圧電シートのダミー電極に穿設されたスルーホールの少なくとも一部は、前記第１の圧電シートの内部個別電極に接触すると共に、
   前記第２の圧電シートの内部共通電極に穿設されたスルーホールの少なくとも一部は、前記第１の圧電シートのダミー電極に接触し、且つその第１の圧電シートのダミー電極に穿設されたスルーホールの少なくとも一部は、前記第２の圧電シートの内部共通電極に接触するように、前記各圧電シートにそれぞれ穿設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。
3. 前記スルーホールは、前記第１の圧電シートに穿設されたスルーホールの軸中心と、そのスルーホールと導通するスルーホールであって前記第２の圧電シートに穿設されたスルーホールの軸中心とが異なる位置となるように、前記各圧電シートにそれぞれ穿設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
4. 前記第１の圧電シートに穿設された前記スルーホールと前記第２の圧電シートに穿設された前記スルーホールとは、異なる位置にあり、前記第１及び第２の圧電シートを積層した状態で、前記各スルーホールの位置関係が積層方向に対して千鳥状となることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
5. 前記第１及び第２の圧電シートを積層した状態で、前記第１の圧電シートに穿設されたスルーホールの端部と、前記第２の圧電シートに穿設されたスルーホールの端部とは、その一部が重なり合うように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
6. 前記スルーホールは、テーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
7. 前記他の部品と接触又は接合する第１の圧電シートは、前記スルーホールを備えずに、且つ前記内部個別電極を前記他の部品と接触又は接合する面の反対面にのみ備えていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
8. 前記第１の圧電シートに形成される前記内部個別電極と前記ダミー電極とは同じ厚みに形成され、且つ前記第２の圧電シートに形成される前記内部共通電極と前記ダミー電極とは同じ厚みに形成されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
9. 複数個のノズル及びその複数個のノズルごとに圧力室を有するキャビティプレートに、請求項１から請求項８のいずれかに記載の圧電アクチュエータを、前記内部個別電極が前記キャビティプレートの各圧力室ごとに対応するように重ねて構成したことを特徴とするインクジェットヘッド。

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