JP2009202602A - 圧電素子形成部材の製造方法およびそれによって得られた圧電素子形成部材、圧電素子ユニットならびに液体噴射ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】外部電極をより高精度に形成することにより不良率を低減しうる圧電素子形成部材の製造方法を提供する。
【解決手段】個別内部電極１２と共通内部電極１１とが圧電材料層８を挟んで交互に積層された圧電振動板２３の表面に、上記個別内部電極１２に導通する個別外部電極１６と、共通内部電極１１に導通する共通外部電極１７が形成される圧電素子形成部材を製造する方法であって、上記圧電振動板２３表面の個別外部電極１６の形成領域と、上記共通外部電極１７の形成領域との境界領域にマスク材４を配置して外部電極形成材料を蒸着することにより外部電極を形成する際に、上記マスク材４が共通外部電極形成領域を横切る支持部材６を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、圧電材料層に電圧を印加することによって変位する圧電素子が一体的に形成された圧電素子形成部材の製造方法およびそれによって得られた圧電素子形成部材、圧電素子ユニットならびに液体噴射ヘッドに関するものであり、特に、インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室に供給されたインクを圧電素子によって加圧することによりノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッド等に好適なものである。

インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドの一つとして、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電アクチュエータを使用したものが知られている。

このような縦振動モードの圧電アクチュエータを構成する圧電素子（圧電振動子）ユニットとしては、図８に示すように、共通内部電極１１と個別内部電極１２とを圧電体１３を挟んで積層して形成された積層型の圧電振動子１４を複数有する振動子群１９と、この振動子群１９を支持する固定基板１５とによって構成されたものがある。また、この振動子群１９の表面には、圧電振動子１４の先端面部に露出された個別内部電極１２に導通する個別外部電極１６と、基端面部に露出された共通内部電極１１に導通する共通外部電極１７とが形成されている。そして、各個別外部電極１６と共通外部電極１７との接点部に、フレキシブルケーブル１８の接続端部が搭載され、半田付け等によりフレキシブルケーブル１８が実装されている（例えば、下記の特許文献１）。

上記のような圧電素子ユニットは、一般に、つぎのようにして製造される。

すなわち、まず、図９に示すように、後端から先端近傍まで延びる共通内部電極１１となる導電材料２１を表面に露出させ、先端から活性領域の終端側まで延びる個別内部電極１２となる導電材料２０と、圧電材料２２とを挟みながら積層し、乾燥後に焼成して形成された圧電振動板２３を準備する。ついで、上記圧電振動板２３の表面の、個別外部電極１６と共通外部電極１７との境界となる領域にマスク材２４を固定する。上記マスク材２４は、上記境界領域に帯状に設けられるとともに、個別電極側の両端部（後述するダミー振動子になる領域）にわたって設けられ、全体として略コ字状を呈している。

そして、図１０に示すように、上記圧電振動板２３の下面を除く全面に外部接続用の電極形成材料を蒸着して電極層を形成することにより、個別外部電極１６と共通外部電極１７を形成する。蒸着が終了した段階で、マスク材２４を除去すると、先端面，後端面および一方の表面の３面にだけ導電層が形成され、また他方の表面に露出している導電材料２１の後端が導電層と電気的に接続された圧電振動板を得ることができる。

つぎに、共通内部電極１１と圧電体１３とだけが積層された領域（不活性領域）を、金属等の固定基板１５に位置決めして接着剤で固定する（図８参照）。そののち、ダイシングソウやワイヤソウの切断具（図示せず）により、圧電材料２２の自由端側の先端から少なくとも個別内部電極１２の後端側までスリット２５を形成し、圧電振動子１４としての振動領域および個別電極となる領域を櫛歯状に切分けて、圧電素子ユニットを完成させる。このとき、個別電極側の両端部に、圧電振動子１４よりも幅広のダミー振動子を形成することが行なわれる。

特開平１１−１０８７５号公報

上述した製造方法では、個別外部電極１６と共通外部電極１７とを、それらの境界領域にマスク材２４を設けた状態での１回の蒸着によって完成させる。上記個別外部電極１６と共通外部電極１７が導通してしまうと、圧電効果が得られなくなるため、両者は電気的に絶縁状態になければならない。

しかしながら、上述した製造方法では、個別外部電極１６と共通外部電極１７の境界領域に細長い帯状のマスク材２４を設けて蒸着するため、蒸着の際にマスク材２４に撓みが生じやすい。特に最近では、コストその他の面から圧電振動体の圧電振動に直接関係しない部分を小さくする傾向にあり、上記マスク材２４でマスクされる領域の幅寸法も縮小化される傾向にあり、蒸着中の撓みが生じやすくなっている。マスク材２４に撓みが生じると、マスク材２４の撓んだ部分が圧電振動板２３の表面から浮き上がって隙間ができ、個別外部電極１６と共通外部電極１７の境界領域である上記隙間に蒸着材料が回り込んで、最悪の場合には個別外部電極１６と共通外部電極１７をショートさせてしまうという問題がある。また、上記マスク材２４として、略コ字状を呈するものを用いた場合、上記境界領域に相当する帯状の部分は、両端部が圧電振動板２３の表面に密着して中央部に浮きが生じやすくなる。

このような問題は、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッドだけでなく、インク以外の液体を吐出する他の液体噴射ヘッドにおいても同様に発生する。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、外部電極をより高精度に形成することにより不良率を低減しうる圧電素子形成部材の製造方法およびそれによって得られた圧電素子形成部材、圧電素子ユニットならびに液体噴射ヘッドを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の圧電素子形成部材の製造方法は、個別内部電極と共通内部電極とが圧電材料を挟んで交互に積層された圧電振動板の表面に、上記個別内部電極に導通する個別外部電極と、共通内部電極に導通する共通外部電極がそれぞれ層状に形成される圧電素子形成部材を製造する方法であって、上記圧電振動板表面の個別外部電極形成領域と、上記共通外部電極形成領域との境界領域にマスク材を配置して外部電極形成材料を蒸着することにより外部電極を形成する際に、上記マスク材が共通外部電極形成領域を横切る支持部材を有することを要旨とする。

すなわち、本発明は、上記圧電振動板表面の個別外部電極形成領域と、上記共通外部電極形成領域との境界領域にマスク材を配置して外部電極形成材料を蒸着することにより外部電極を形成する際に、上記マスク材が共通外部電極形成領域を横切る支持部材を有する。このため、個別外部電極形成領域と共通外部電極形成領域との境界領域に配置されたマスク材は、支持部材の重みで浮き上がりや撓みが防止され、上記境界領域への蒸着材料の回り込みが防止できてショートの発生を防ぐ。特に、圧電振動体の圧電振動に直接関係しない部分を小さくして上記マスク材でマスクされる領域の幅寸法が縮小化された場合や、上記マスク材として略コ字状を呈するものを用いた場合に効果的である。しかも、蒸着工程の際に、支持部材を容易に保持できてマスク材を高精度に位置決め配置することができる。このように、蒸着精度を向上させて外部電極をより高精度に形成することにより不良率を低減することができる。

本発明の圧電素子形成部材の製造方法において、上記マスク材は、圧電振動子の列方向に延びる帯状部を有している場合には、帯状のマスク材の途中部には浮き上がりが生じやすいことから、支持部材を設けて浮きを防止し、蒸着精度を向上させて不良率を低減する効果が顕著で効果的である。

本発明の圧電素子形成部材の製造方法において、上記支持部材は、圧電振動子の列方向に直交する方向に設けられている場合には、圧電振動子の列方向に沿って設けられたマスク材の途中部の浮きを効果的に防止し、蒸着精度をより向上させることができる。

本発明の圧電素子形成部材の製造方法において、上記支持部材は、圧電振動子の列方向中央部に１つだけ設けられている場合には、圧電振動子の列方向に沿って設けられたマスク材の最も浮き上がりやすい中央部の浮きを効果的に防止し、蒸着精度を効果的に向上させることができる。

本発明の圧電素子形成部材の製造方法において、複数の上記圧電振動板を上記個別内部電極が露出する先端側と上記共通内部電極が露出する後端側が対向するよう並べて配置し、上記マスク材は、上記複数並べられた圧電振動板を同時に覆うものであって、個別外部電極を形成するための第１開口部および共通外部電極を形成するための第２開口部が形成され、上記支持部材は、上記第２開口部を横切って開口縁部同士を連結している場合には、複数の圧電振動板を並べ、それらを覆うマスク材を用いて多数個の圧電振動板に対して同時に蒸着を行なう際に、２つ並んだ圧電振動板の間の領域に形成された第２開口部を横切るように支持部材が設けられていることから、第１開口部と第２開口部の間に圧電振動子の列方向に沿って帯状に設けられたマスク材の帯状部の浮き上がりを効果的に防止できる。そして、多数個同時に蒸着する場合にも蒸着精度を効果的に向上させることができる。

また、本発明の圧電素子形成部材は、個別内部電極と共通内部電極とが圧電材料を挟んで交互に積層された圧電振動板の表面に、上記個別内部電極に導通する個別外部電極と、共通内部電極に導通する共通外部電極がそれぞれ層状に形成される圧電素子形成部材であって、上記共通外部電極は、上記圧電振動板の上記共通内部電極が露出する端面から表面にわたって連続的に設けられ、上記表面の共通外部電極形成領域には、当該領域を横切る電極非形成部が存在するとともに、上記端面の共通外部電極の少なくとも一部に、他の部分より厚さの薄い薄膜部が形成されていることを要旨とする。

このため、上記共通外部電極形成領域を横切る電極非形成部は、共通外部電極を蒸着で形成する際に、個別外部電極形成領域と共通外部電極形成領域との境界領域に配置されるマスク材に設けられた支持部材によって形成されることとなる。また、上記薄膜部は、上記支持部材に対応して形成されることとなる。したがって、蒸着の際、個別外部電極形成領域と共通外部電極形成領域との境界領域に配置されたマスク材は、支持部材の重みで浮き上がりや撓みが防止され、上記境界領域への蒸着材料の回り込みが防止できてショートの発生が防止された圧電素子ユニットとなる。特に、圧電振動体の圧電振動に直接関係しない部分を小さくして上記マスク材でマスクされる領域の幅寸法が縮小化された場合や、上記マスク材として略コ字状を呈するものを用いた場合に効果的である。しかも、蒸着工程の際に、支持部材を容易に保持できてマスク材を高精度に位置決め配置することができる。このように、蒸着精度を向上させて外部電極をより高精度に形成することにより不良率を低減することができる。

本発明の圧電素子形成部材において、上記圧電振動板表面の、上記個別外部電極形成領域と上記共通外部電極形成領域との境界領域に設けられる電極非形成領域は、圧電振動子の列方向に延びる帯状部を有している場合には、上記帯状の電極非形成領域は、帯状のマスク材によって形成されることとなる。したがって、帯状のマスク材の途中部には浮き上がりが生じやすいことから、支持部材を設けて浮きを防止し、蒸着精度を向上させて不良率を低減する効果が顕著で効果的である。

本発明の圧電素子形成部材において、上記電極非形成部は、圧電振動子の列方向に直交する方向に設けられている場合には、上記電極非形成部は、マスク材に設けられた支持部材によって形成されることとなる。したがって、圧電振動子の列方向に沿って設けられたマスク材の途中部の浮きを効果的に防止し、蒸着精度をより向上させることができる。

本発明の圧電素子形成部材において、上記電極非形成部および上記薄膜部は、上記圧電振動子の列方向中央部に１つだけ設けられている場合には、圧電振動子の列方向に沿って設けられたマスク材の最も浮き上がりやすい中央部の浮きが効果的に防止され、蒸着精度が効果的に向上された圧電素子ユニットとなる。また、薄膜部が複数設けられるものに比べ、列設された各圧電振動子の位置による圧電振動子に印加される駆動電圧のばらつきが少なくなり、各圧電振動子を均一に変位させることができる。

本発明の圧電素子形成部材において、上記共通外部電極は、上記個別外部電極形成領域と、上記共通外部電極形成領域との境界領域にマスク材を配置した状態での外部電極形成材料の蒸着により形成され、上記薄膜部は、上記マスク材に設けられた共通外部電極形成領域を横切る支持部材に連続して形成されている場合には、蒸着精度を向上させて外部電極をより高精度に形成することにより不良率を低減することができる。

また、本発明の圧電素子ユニットは、請求項６〜１０のいずれか一項に記載の圧電素子形成部材の不活性領域を固定基板に固定し、個別電極が存在する自由端側の先端から少なくとも個別電極の後端までスリットが形成されることにより圧電振動子の列が形成されたことを要旨とする。

このため、上記共通外部電極形成領域を横切る電極非形成部は、共通外部電極を蒸着で形成する際に、個別外部電極形成領域と共通外部電極形成領域との境界領域に配置されるマスク材に設けられた支持部材によって形成されることとなる。また、上記薄膜部は、上記支持部材に対応して形成されることとなる。したがって、蒸着の際、個別外部電極形成領域と共通外部電極形成領域との境界領域に配置されたマスク材は、支持部材の重みで浮き上がりや撓みが防止され、上記境界領域への蒸着材料の回り込みが防止できてショートの発生が防止された圧電素子ユニットとなる。特に、圧電振動体の圧電振動に直接関係しない部分を小さくして上記マスク材でマスクされる領域の幅寸法が縮小化された場合や、上記マスク材として略コ字状を呈するものを用いた場合に効果的である。しかも、蒸着工程の際に、支持部材を容易に保持できてマスク材を高精度に位置決め配置することができる。このように、蒸着精度を向上させて外部電極をより高精度に形成することにより不良率を低減することができる。

また、本発明の液体噴射ヘッドは、個別内部電極と共通内部電極とが圧電材料を挟んで交互に積層された圧電振動板の表面に、上記個別内部電極に導通する個別外部電極と、共通内部電極に導通する共通外部電極がそれぞれ層状に形成され、不活性領域を固定基板に固定して個別電極が存在する自由端側の先端から少なくとも個別電極の後端までスリットが形成されることにより圧電振動子の列が形成された圧電素子ユニットを備えた液体噴射ヘッドであって、固定端側の共通外部電極は、上記圧電振動板の固定端側の端面から表面にわたって連続的に設けられ、上記表面の共通外部電極形成領域には、当該領域を横切る電極非形成部が存在するとともに、上記端面の共通外部電極の少なくとも一部に、他の部分より厚さの薄い薄膜部が形成されていることを要旨とする。

このため、上記共通外部電極形成領域を横切る電極非形成部は、共通外部電極を蒸着で形成する際に、個別外部電極形成領域と共通外部電極形成領域との境界領域に配置されるマスク材に設けられた支持部材によって形成されることとなる。また、上記薄膜部は、上記支持部材に対応して形成されることとなる。したがって、蒸着の際、個別外部電極形成領域と共通外部電極形成領域との境界領域に配置されたマスク材は、支持部材の重みで浮き上がりや撓みが防止され、上記境界領域への蒸着材料の回り込みが防止できてショートの発生が防止された圧電素子ユニットとなる。特に、圧電振動体の圧電振動に直接関係しない部分を小さくして上記マスク材でマスクされる領域の幅寸法が縮小化された場合や、上記マスク材として略コ字状を呈するものを用いた場合に効果的である。しかも、蒸着工程の際に、支持部材を容易に保持できてマスク材を高精度に位置決め配置することができる。このように、蒸着精度を向上させて外部電極をより高精度に形成することにより不良率を低減することができる。

本発明の液体噴射ヘッドにおいて、圧電振動板表面の自由端側の個別外部電極形成領域と、固定端側の共通外部電極形成領域との境界領域に設けられる電極非形成領域は、圧電振動子の列方向に延びる帯状部を有している場合には、上記帯状の電極非形成領域は、帯状のマスク材によって形成されることとなる。したがって、帯状のマスク材の途中部には浮き上がりが生じやすいことから、支持部材を設けて浮きを防止し、蒸着精度を向上させて不良率を低減する効果が顕著で効果的である。

本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記表面の共通外部電極形成領域を横切る電極非形成部は、圧電振動子の列方向に直交する方向に設けられている場合には、上記電極非形成部は、マスク材に設けられた支持部材によって形成されることとなる。したがって、圧電振動子の列方向に沿って設けられたマスク材の途中部の浮きを効果的に防止し、蒸着精度をより向上させることができる。

本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記電極非形成部および薄膜部は、圧電振動子の列方向中央部に１つだけ設けられている場合には、圧電振動子の列方向に沿って設けられたマスク材の最も浮き上がりやすい中央部の浮きが効果的に防止され、蒸着精度が効果的に向上された圧電素子ユニットとなる。また、薄膜部が複数設けられるものに比べ、列設された各圧電振動子の位置による圧電振動子に印加される駆動電圧のばらつきが少なくなり、各圧電振動子を均一に変位させることができる。

本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記共通外部電極は、圧電振動板表面の自由端側の個別外部電極形成領域と、固定端側の共通外部電極形成領域との境界領域にマスク材を配置した状態での外部電極形成材料の蒸着により形成され、上記薄膜部は、上記マスク材に設けられた共通外部電極形成領域を横切る支持部材に対応した箇所に形成されている場合には、蒸着精度を向上させて外部電極をより高精度に形成することにより不良率を低減することができる。

本発明の圧電素子ユニットを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。 本発明の記録ヘッドを示す断面図である。 本発明の圧電素子ユニットの製造工程を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 本発明の圧電素子ユニットの製造工程を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は正面図である。 本発明の圧電素子ユニットの製造工程の第２例を示す平面図である。 本発明の圧電素子ユニットの製造工程の第２例を示す平面図である。 本発明の圧電素子ユニットの製造工程の第２例を示す平面図である。 従来の圧電素子ユニットを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 従来の圧電素子ユニットの製造工程を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 従来の圧電素子ユニットの製造工程を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。

図１は、本発明の圧電素子形成部材を用いた圧電素子ユニット１を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。

上記圧電素子ユニット１は、複数の圧電振動子１４が列状に形成された圧電振動子形成部材としての圧電振動板２３と、上記圧電振動板２３の一端部である先端部を自由端とし、他端側である後端部を固定端として、上記固定端側の不活性領域（圧電振動子１４の変位に無関係の領域）が固定される固定基板１５とを有している。上記圧電素子ユニット１は、例えば、インクジェット式記録ヘッド等に代表される液体噴射ヘッドに組み込まれ、インクジェット式記録装置等の液体噴射ヘッドに使用される。

上記圧電振動板２３は、圧電材料層８と、圧電振動子１４の２つの極を構成する内部電極すなわち隣接する圧電振動子１４と電気的に独立する個別電極を構成する個別内部電極１２と、隣接する圧電振動子１４と電気的に共通する共通電極を構成する共通内部電極１１とが、上記圧電材料層８を挟んで交互に積層されることにより形成されている。

上記圧電振動板２３には、ワイヤーソー等によって複数のスリット２５が形成されている、上記スリット２５は、個別内部電極１２が存在する自由端側の先端から、少なくとも個別内部電極１２の後端まで形成されている。上記スリット２５が形成されることにより、圧電振動板２３の先端部が櫛歯状に切り分けられ、複数の圧電振動子１４が列状に形成されている。上記スリット２５の固定端側の底面は、圧電振動板２３の表面側が深く裏面側が浅い傾斜面になっている。

ここで、上記圧電振動子１４の列の幅方向両外側部には、各圧電振動子１４よりも幅の広い位置決め部２６が形成されている。上記位置決め部２６は、圧電素子ユニット１を液体噴射ヘッドに組み込む際に、圧電素子ユニット１を高精度に位置決めするために設けられている。

上記個別内部電極１２は、圧電材料層８の先端面側にわずかに露出して後述する個別外部電極１６と導通している。上記個別内部電極１２の後端部は、固定基板１５と接合される不活性領域に至る直前まで延びている。一方、上記共通内部電極１１は、圧電材料層８の固定端面側にわずかに露出して後述する共通外部電極１７と導通している。上記共有内部電極１１の先端は、圧電材料層８の先端に至る少し前まで延びている。

そして、個別内部電極１２，共通内部電極１１および圧電材料層８が積層された領域が活性領域の圧電振動子１４であり、個別内部電極１２と共通内部電極１１に電圧を印加すると圧電材料層８の圧電変形により伸縮変位を呈する。一方、個別内部電極１２が存在しない領域が変位と関係のない不活性領域であり、この部分が固定基板１５に固定された状態で圧電振動子１４が伸縮することにより、圧電振動子１４の先端部が振動するのである。

上記圧電振動板２３の自由端側すなわち個別内部電極１２が露出する先端側には個別外部電極１６が形成され、固定端側すなわち共通内部電極１１が露出している後端側には共通外部電極１７が形成されている。上記個別外部電極１６が形成された領域と共通外部電極１７が形成された領域との境界領域には、圧電振動子１４の列方向に延びる帯状の電極非形成領域９が形成されている。また、両外側の位置決め部２６の表面には、上記電極非形成領域９と連続して圧電振動板２３の両側辺に沿うように電極非形成領域５が形成されている。

自由端側の個別外部電極１６は、上記圧電振動板２３の表面から自由端の端面にわたって連続した層状に設けられており、自由端の端面に露出する個別内部電極１２と導通している。また、上記個別外部電極１６は、各圧電振動子１４の表面において固定端側まで延び、この固定端側の部分でフレキシブルケーブル１８と接続されている。

固定端側の共通外部電極１７は、上記圧電振動板２３の表面から固定端の端面にわたって連続した層状に設けられており、固定端の端面に露出する共通内部電極１１と導通している。また、圧電振動板２３表面の共通外部電極１７が形成される領域には、当該領域を横切る電極非形成部２が形成されている。上記表面の共通外部電極１７が形成された領域を横切る電極非形成部２は、圧電振動子１４の列方向に直交する方向に設けられている。

さらに、固定端の端面の共通外部電極１７には、上記電極非形成部２と連続するように他の部分より厚さの薄い薄膜部３が形成されている。この例では、上記電極非形成部２および薄膜部３は、圧電振動子１４の列方向中央部にそれぞれ１つずつだけ設けられている。そして、上記共通外部電極１７は、上記電極非形成部２および薄膜部３によって区分された共通外部電極１７の両側の部分でフレキシブルケーブル１８と接続されている。

上記共通外部電極１７は、後述するように、圧電振動板２３表面の自由端側の個別外部電極１６が形成された領域と、固定端側の共通外部電極１７が形成された領域との境界領域（すなわち電極非形成領域９）にマスク材４（図３〜図４参照）を配置した状態での外部電極形成材料の蒸着により形成される。そして、上記薄膜部３は、上記マスク材４に設けられた共通外部電極１７の形成領域を横切る支持部材６に連続して、すなわち上記支持部材６に対応した箇所に、形成されている。

なお、上記電極非形成部２および薄膜部３は、圧電振動子１４の列方向に複数並ぶように形成することもできる。また、上記薄膜部３は、共通外部電極１７の他の部分よりも電極の膜厚が薄い領域であるが、全く電極層が形成されていなくてもよく、このような態様も本発明における「薄膜部」に含まれる趣旨である。上記薄膜部３に電極膜が形成されていない場合は、この部分に共通内部電極１１が露出することになる。

図２は、上記圧電素子ユニット１が用いられた液体噴射ヘッド１０の一例を示す図である。

この液体噴射ヘッド１０は、ノズル３１と圧力発生室３２が形成された流路ユニット３３と、圧電振動子１４が収容されたヘッドケース３５とが接合されて構成されている。

上記流路ユニット３３は、ノズル３１が穿設されたノズルプレート３６と、圧力発生室３２と共通の貯留室３７ならびにこれらを連通させる供給路３８とに対応する空間が形成された流路形成板４４と、上記圧力発生室３２の開口を塞ぐ振動板４０とが積層されて形成されている。

上記圧電振動子１４は、駆動信号の入力により、充電状態で長手方向に収縮し、充電状態から放電する過程で長手方向に伸長する縦振動モードの振動子である。上記圧電振動子１４は、その先端が圧力発生室３２の一部を形成する振動板４０の島部４０Ａに固着された状態で他端が固定基板１５に固定されて上述した圧電素子ユニット１を構成している。

また、上記ヘッドケース３５には、その貯留室３７に対応する部分に、貯留室３７にインクカートリッジ等の液体を導入するヘッド流路３４が形成されている。上記ヘッド流路３４の開口縁には、供給管４３が形成されている。

上記液体噴射ヘッド１０では、上記圧電振動子１４の収縮・伸長を受けて圧力発生室３２が膨張・収縮し、圧力発生室３２の圧力変動によりインク等の液体の吸引と液滴の吐出とが行われるようになっている。１８は圧電振動子１４に駆動信号を入力するフレキシブルケーブルである。

つぎに、上記圧電素子ユニット１の製造方法について説明する。

すなわち、まず、図３に示すように、個別内部電極１２と共通内部電極１１とが圧電材料層８を挟んで交互に積層された圧電振動板２３を準備する。

上記圧電振動板２３は、個別内部電極１２となる電極材料シート、共通内部電極１１となる電極材料シート、圧電材料層８となるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電材料シートを積層し、焼成して得られたものである。この状態で、上記個別内部電極１２は圧電振動板２３の自由端となる端面に露出し、共通内部電極１１は圧電振動板２３の固定端となる端面に露出している。

ついで、上記圧電振動板２３の表面にステンレス鋼のシート材等からなる所定形状のマスク材４を配置する。上記マスク材４は、上記圧電振動板２３表面の自由端側の個別外部電極１５が形成された領域と、固定端側の共通外部電極１７が形成された領域との境界領域において圧電振動子１４の列方向に延びる帯状部７を有している。また、上記マスク材４は、上記帯状部７の中央から固定端側に向かって延び、共通外部電極１７が形成された領域を横切る支持部材６と、上記帯状部７の両端部から圧電振動板２３の両側辺に沿うように自由端側に向かって延びる側辺部２７とを有している。

つぎに、図４に示すように、圧電振動板２３に上記マスク材４を配置した状態で、圧電振動板２３の表面に、クロム，ニッケル，金，白金，銅等の外部電極形成材料としての導電性材料を蒸着することにより、上記マスク材４に覆われていない部分に、個別外部電極１６および共通外部電極１７を形成する。

このとき、上記マスク材４は、圧電振動子１４の列方向に延びる帯状部７を有し、上記支持部材６は、圧電振動子１４の列方向中央部に、上記列方向に直交する方向に１つだけ設けられている。このため、上記帯状部７の途中部には浮き上がりが生じやすいことから、支持部材６により浮きが効果的に防止され、蒸着精度を向上させて不良率が低減される。

そして、上記蒸着の際、圧電振動板２３の固定端側の端面の中央部分は、上記支持部材６によって隠れる状態となることから、この領域に蒸着材料の付着が少なく、薄膜部３が形成される。また、蒸着が終わってマスク材４を除去すると、マスク材４の帯状部７に隠れた部分に電極非形成領域９が形成され、側辺部２７に隠れた部分に電極非形成領域５が形成される。また、支持部材６に隠れた部分に、電極非形成部２が形成される。

そののち、固定端側の不活性領域を固定基板１５に固定したのち、圧電振動板２３の個別電極が存在する自由端側の先端から個別電極の後端までワイヤーソー等によってスリット２５を形成することにより、圧電振動子１４の列が形成された圧電素子ユニット１が得られる（図１参照）。

このように、本実施の形態では、個別外部電極１６が形成された領域と共通外部電極１７が形成された領域との境界領域に配置されたマスク材４の帯状部７は、支持部材６の重みで浮き上がりや撓みが防止される。また、帯状部７があることにより、マスク材４を圧電振動板２３に押し付けるための押え部材等を載せるスペースが生まれ、より効果的に浮き上がりを防止できる。この場合、帯状部７の幅寸法よりも支持部材６の幅寸法を大きくすることにより、押え部材を載せやすくなり、より効果的である。

このようにして、上記境界領域への蒸着材料の回り込みが防止できてショートの発生を防ぐ。特に、圧電振動体の圧電振動に直接関係しない部分を小さくして上記マスク材４でマスクされる領域の幅寸法が縮小化された場合、上記マスク材４として略コ字状を呈するものを用いているため効果的である。しかも、蒸着工程の際に、支持部材６を容易に保持できてマスク材４を高精度に位置決め配置することができる。このように、蒸着精度を向上させて外部電極をより高精度に形成することにより不良率を低減することができる。

図５〜図７は、本発明の製造方法の第２の実施の形態を示す。

この実施の形態は、圧電振動板２３を複数並べて同時に蒸着を行なうようにしたものである。すなわち、まず、上記第１の実施の形態と同様の圧電振動板２３を複数準備し、図５に示すように、複数の圧電振動板２３を自由端すなわち個別内部電極１２が露出した先端側（図示の上側）と固定端すなわち共通内部電極１１が露出した後端側（図示の下側）が対向するよう並べて配置する。図では３つ並べた状態を示している。

マスク材２８は、上記複数並べられた圧電振動板２３を同時に覆うものであって、個別外部電極１６を形成するための第１開口部２９と、共通外部電極を形成するための第２開口部３０が形成されている。なお、上記マスク材２８で各圧電振動板２３に対して精度よく外部電極層を形成させるためには、各圧電振動板２３を精度よく位置決めする必要がある。そのため、各圧電振動板２３は、圧電振動板２３を位置決めし把持する把持部材等が設けられた基盤（図示せず）に位置決めし、その状態でマスク材２８を配置することが行なわれる。

上記第１開口部２９と第２開口部３０とを仕切る部分が上記帯状部９に相当し、上記第１開口部２９の両側において圧電振動板２３の両側部を覆う部分が上記側辺部２７に相当する。

上記第２開口部３０は、圧電振動板２３の固定端側の右側を露呈させる領域と左側を露呈させる領域とに分かれている。すなわち、支持部材６が、上記第２開口部３０を横切って開口縁部同士を連結している状態となっている。すなわち、上記支持部材６は、圧電振動板２３の自由端と固定端が対向する領域において第１開口部２９と第２開口部３０とを仕切る仕切り部３９と、上記帯状部７とを連結している。

この状態から、図６に示すように、圧電振動板２３に上記マスク材４を配置した状態で、圧電振動板２３の表面に外部電極形成材料としての導電性材料を蒸着することにより、上記マスク材４に覆われていない部分に、個別外部電極１６および共通外部電極１７を形成する。

このとき、上記マスク材４は、圧電振動子１４の列方向に延びる帯状部７を有し、上記支持部材６は、圧電振動子１４の列方向中央部に、上記列方向に直交する方向に１つだけ設けられている。このため、上記帯状部７の途中部には浮き上がりが生じやすいことから、支持部材６により浮きが効果的に防止され、蒸着精度を向上させて不良率が低減される。

そして、図７に示すように、上記蒸着の際、圧電振動板２３の固定端側の端面の中央部分は、上記支持部材６によって隠れる状態となることから、この領域に蒸着材料の付着が少なく、薄膜部３が形成される。また、蒸着が終わってマスク材４を除去すると、マスク材４の帯状部７に隠れた部分に電極非形成領域９が形成され、側辺部２７に隠れた部分に電極非形成領域５が形成される。また、支持部材６に隠れた部分に、電極非形成部２が形成される。

そののち、固定端側の不活性領域を固定基板１５に固定したのち、圧電振動板２３の個別電極が存在する自由端側の先端から個別電極の後端までワイヤーソー等によってスリット２５を形成することにより、圧電振動子１４の列が形成された圧電素子ユニット１が得られる（図１参照）。

このように、本実施の形態では、複数の圧電振動板２３を並べ、それらを覆うマスク材２８を用いて多数個の圧電振動板２３に対して同時に蒸着を行なう際に、２つ並んだ圧電振動板２３の間の領域に形成された第２開口部３０を横切るように支持部材６が設けられていることから、第１開口部２９と第２開口部３０の間に圧電振動子１４の列方向に沿って帯状に設けられたマスク材２８の帯状部７の浮き上がりを効果的に防止できる。そして、多数個同時に蒸着する場合にも蒸着精度を効果的に向上させることができる。

なお、上記各実施の形態は、本発明の圧電素子ユニットおよび液体噴射ヘッドをインクジェット式記録ヘッドに適用した例を示したが、本発明の圧電素子ユニットおよび液体噴射ヘッドは、インクジェット式記録装置用のインクだけを対象にするのではなく、グルー，マニキュア，導電性液体（液体金属）等を噴射することができる。さらに、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド，液晶ディスプレイ等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド，有機ＥＬディスプレイ，ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド，バイオチップ製造に用いられる生体有機噴射ヘッド等の液体を吐出する液体噴射ヘッド全般に適用することも可能である。これらの場合にも同様の作用効果を奏する。

以上のように、本発明の圧電素子形成部材の製造方法によれば、個別外部電極形成領域と共通外部電極形成領域との境界領域に配置されたマスク材は、支持部材の重みで浮き上がりや撓みが防止され、上記境界領域への蒸着材料の回り込みが防止できてショートの発生を防ぐ。特に、圧電振動体の圧電振動に直接関係しない部分を小さくして上記マスク材でマスクされる領域の幅寸法が縮小化された場合や、上記マスク材として略コ字状を呈するものを用いた場合に効果的である。しかも、蒸着工程の際に、支持部材を容易に保持できてマスク材を高精度に位置決め配置することができる。このように、蒸着精度を向上させて外部電極をより高精度に形成することにより不良率を低減することができる。

また、本発明の圧電素子形成部材、圧電素子ユニット、液体噴射ヘッドによれば、上記共通外部電極形成領域を横切る電極非形成部は、共通外部電極を蒸着で形成する際に、個別外部電極形成領域と共通外部電極形成領域との境界領域に配置されるマスク材に設けられた支持部材によって形成されることとなる。また、上記薄膜部は、上記支持部材に対応して形成されることとなる。したがって、蒸着の際、個別外部電極形成領域と共通外部電極形成領域との境界領域に配置されたマスク材は、支持部材の重みで浮き上がりや撓みが防止され、上記境界領域への蒸着材料の回り込みが防止できてショートの発生が防止された圧電素子ユニットとなる。特に、圧電振動体の圧電振動に直接関係しない部分を小さくして上記マスク材でマスクされる領域の幅寸法が縮小化された場合や、上記マスク材として略コ字状を呈するものを用いた場合に効果的である。しかも、蒸着工程の際に、支持部材を容易に保持できてマスク材を高精度に位置決め配置することができる。このように、蒸着精度を向上させて外部電極をより高精度に形成することにより不良率を低減することができる。

１…圧電素子ユニット、２…電極非形成部、３…薄膜部、４…マスク材、５…電極非形成領域、６…支持部材、７…帯状部、８…圧電材料層、９…電極非形成領域、１０…液体噴射ヘッド、１１…共通内部電極、１２…個別内部電極、１３…圧電体、１４…圧電振動子、１５…固定基板、１６…個別外部電極、１７…共通外部電極、１８…フレキシブルケーブル、１９…振動子群、２０…導電材料（個別内部）、２１…導電材料（共通内部）、２２…圧電材料、２３…圧電振動板、２４…マスク材、２５…スリット、２６…位置決め部、２７…側辺部、２８…マスク材、２９…第１開口部、３０…第２開口部、３１…ノズル、３２…圧力発生室、３３…流路ユニット、３４…ヘッド流路、３５…ヘッドケース、３６…ノズルプレート、３７…貯留室、３８…供給路、３９…仕切り部、４０…振動板、４０Ａ…島部、４３…供給管、４４…流路形成板。

Claims (16)

1. 個別内部電極と共通内部電極とが圧電材料を挟んで交互に積層された圧電振動板の表面に、上記個別内部電極に導通する個別外部電極と、共通内部電極に導通する共通外部電極がそれぞれ層状に形成される圧電素子形成部材を製造する方法であって、
   上記圧電振動板表面の個別外部電極形成領域と、上記共通外部電極形成領域との境界領域にマスク材を配置して外部電極形成材料を蒸着することにより外部電極を形成する際に、上記マスク材が共通外部電極形成領域を横切る支持部材を有することを特徴とする圧電素子形成部材の製造方法。
2. 上記マスク材は、圧電振動子の列方向に延びる帯状部を有している請求項１記載の圧電素子形成部材の製造方法。
3. 上記支持部材は、圧電振動子の列方向に直交する方向に設けられている請求項１または２記載の圧電素子形成部材の製造方法。
4. 上記支持部材は、圧電振動子の列方向中央部に１つだけ設けられている請求項３記載の圧電素子形成部材の製造方法。
5. 複数の上記圧電振動板を上記個別内部電極が露出する先端側と上記共通内部電極が露出する後端側が対向するよう並べて配置し、上記マスク材は、上記複数並べられた圧電振動板を同時に覆うものであって、個別外部電極を形成するための第１開口部および共通外部電極を形成するための第２開口部が形成され、上記支持部材は、上記第２開口部を横切って開口縁部同士を連結している請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧電素子形成部材の製造方法。
6. 個別内部電極と共通内部電極とが圧電材料を挟んで交互に積層された圧電振動板の表面に、上記個別内部電極に導通する個別外部電極と、共通内部電極に導通する共通外部電極がそれぞれ層状に形成される圧電素子形成部材であって、
   上記共通外部電極は、上記圧電振動板の上記共通内部電極が露出する端面から表面にわたって連続的に設けられ、上記表面の共通外部電極形成領域には、当該領域を横切る電極非形成部が存在するとともに、上記端面の共通外部電極の少なくとも一部に、他の部分より厚さの薄い薄膜部が形成されていることを特徴とする圧電素子形成部材。
7. 上記圧電振動板表面の、上記個別外部電極形成領域と上記共通外部電極形成領域との境界領域に設けられる電極非形成領域は、圧電振動子の列方向に延びる帯状部を有している請求項６記載の圧電素子形成部材。
8. 上記電極非形成部は、圧電振動子の列方向に直交する方向に設けられている請求項６または７記載の圧電素子形成部材。
9. 上記電極非形成部および上記薄膜部は、上記圧電振動子の列方向中央部に１つだけ設けられている請求項８記載の圧電素子形成部材。
10. 上記共通外部電極は、上記個別外部電極形成領域と、上記共通外部電極形成領域との境界領域にマスク材を配置した状態での外部電極形成材料の蒸着により形成され、上記薄膜部は、上記マスク材に設けられた共通外部電極形成領域を横切る支持部材に連続して形成されている請求項６〜９のいずれか一項に記載の圧電素子形成部材。
11. 請求項６〜１０のいずれか一項に記載の圧電素子形成部材の不活性領域を固定基板に固定し、個別電極が存在する自由端側の先端から少なくとも個別電極の後端までスリットが形成されることにより圧電振動子の列が形成されたことを特徴とする圧電素子ユニット。
12. 個別内部電極と共通内部電極とが圧電材料を挟んで交互に積層された圧電振動板の表面に、上記個別内部電極に導通する個別外部電極と、共通内部電極に導通する共通外部電極がそれぞれ層状に形成され、不活性領域を固定基板に固定して個別電極が存在する自由端側の先端から少なくとも個別電極の後端までスリットが形成されることにより圧電振動子の列が形成された圧電素子ユニットを備えた液体噴射ヘッドであって、
    固定端側の共通外部電極は、上記圧電振動板の固定端側の端面から表面にわたって連続的に設けられ、上記表面の共通外部電極形成領域には、当該領域を横切る電極非形成部が存在するとともに、上記端面の共通外部電極の少なくとも一部に、他の部分より厚さの薄い薄膜部が形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
13. 圧電振動板表面の自由端側の個別外部電極形成領域と、固定端側の共通外部電極形成領域との境界領域に設けられる電極非形成領域は、圧電振動子の列方向に延びる帯状部を有している請求項１２記載の液体噴射ヘッド。
14. 上記表面の共通外部電極形成領域を横切る電極非形成部は、圧電振動子の列方向に直交する方向に設けられている請求項１２または１３記載の液体噴射ヘッド。
15. 上記電極非形成部および薄膜部は、圧電振動子の列方向中央部に１つだけ設けられている請求項１４記載の液体噴射ヘッド。
16. 上記共通外部電極は、圧電振動板表面の自由端側の個別外部電極形成領域と、固定端側の共通外部電極形成領域との境界領域にマスク材を配置した状態での外部電極形成材料の蒸着により形成され、上記薄膜部は、上記マスク材に設けられた共通外部電極形成領域を横切る支持部材に対応した箇所に形成されている請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。

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