JP3319413B2 - 圧電アクチュエータ、圧電アクチュエータの製造方法及びインクジェットヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック層を介
して複数の内部電極が積層されている積層型の圧電アク
チュエータ及びその製造方法並びに該圧電アクチュエー
タを用いたインクジェットヘッドに関し、より詳細に
は、電極構造を改良することにより、変位量のバラツキ
が低減されている圧電アクチュエータ及びその製造方法
並びにインクジェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェットプリンタのインク
ジェットヘッドにおいて、所定量のインクを吐出するた
めに圧電アクチュエータが用いられている。従来の圧電
アクチュエータの一例を、図９を参照して説明する。

【０００３】圧電アクチュエータ７１は、セラミック焼
結体７２を用いて構成されている。セラミック焼結体７
２は、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスのような圧
電セラミックスにより構成されている。

【０００４】セラミック焼結体７２内には、厚み方向に
おいて重なり合うように、複数の内部電極７３ａ〜７３
ｌが形成されている。内部電極７３ａ，７３ｃ，７３
ｅ，７３ｇ，７３ｉ，７３ｋは、セラミック焼結体７２
の第１の側面７２ａに引き出されている。他方、内部電
極７３ｂ，７３ｄ，７３ｆ，７３ｈ，７３ｊ，７３ｌ
は、第１の側面７２ａとは対向し合っている反対側の側
面７２ｂに引き出されている。

【０００５】第１の側面７２ａには、第１の外部電極７
４が、第２の側面７２ｂには、第２の外部電極７５が形
成されている。また、内部電極７３ａ〜７３ｌ間で挟ま
れているセラミック層は、図示の矢印で示すように、厚
み方向に分極処理されている。すなわち、内部電極の両
側のセラミック層は、厚み方向において交互に逆方向に
分極処理されている。

【０００６】従って、外部電極７４，７５間に電圧を印
加することにより、圧電効果により圧電アクチュエータ
７１の分極されている部分が変位する。従来のインクジ
ェットプリンタのインクジェットヘッドでは、上記圧電
アクチュエータ７１を変位させ、インク室を圧電アクチ
ュエータ７１で押圧することにより、インク室から所定
量のインクが吐出されていた。従って、インクを高精度
に吐出するには、圧電アクチュエータ７１の変位量のバ
ラツキが小さいことが強く求められる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多数の
圧電アクチュエータ７１を製造した場合、各圧電アクチ
ュエータにおける変位特性のバラツキが比較的大きいと
いう問題があった。また、上記圧電アクチュエータ７１
の変位部分に複数の切欠を形成し、複数の変位部分を構
成した場合、変位部分間で変位量のバラツキが見られる
という問題もあった。

【０００８】従って、上記のような圧電アクチュエータ
を用いて例えばインクジェットプリンタのインクジェッ
トヘッドを構成した場合、所定量のインクを高精度に吐
出することは困難であった。

【０００９】本発明の目的は、変位量のバラツキが少な
い、圧電アクチュエータ及びその製造方法を提供するこ
とにある。本発明の他の目的は、所定量のインクを高精
度に吐出し得るインクジェットヘッドを提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願発明者は、上記圧電
アクチュエータ７１において変位量のバラツキが大きい
理由を検討した結果、セラミック焼結体７２内の内部電
極７３ａ〜７３ｌを構成している金属が焼成に際して拡
散し、設計値どおりの寸法を有していないため、変位量
のバラツキが生じていることを確認した。従って、上記
焼成に際しての内部電極構成金属の拡散を抑制すれば、
変位量のバラツキが少ない圧電アクチュエータを得るこ
とができるのではないかと考え、本発明をなすに至っ
た。

【００１１】すなわち、本発明に係る圧電アクチュエー
タは、内部電極構成金属の焼成に際しての拡散が抑制さ
れる構造を有しており、それによって変位量のバラツキ
の低減が図られている。

【００１２】本願の第１の発明に係る圧電アクチュエー
タは、圧電セラミックスからなり、かつ対向し合う第
１，第２の側面を有するセラミック焼結体と、前記セラ
ミック焼結体の第１，第２の側面にそれぞれ形成された
第１，第２の外部電極と、前記セラミック焼結体内にお
いて、セラミック層を介して厚み方向に重なり合うよう
に積層されており、かつ第１または第２の外部電極に電
気的に接続されている複数の内部電極と、前記内部電極
が形成されている高さ位置において、該内部電極の外部
電極と接続されている端部とは反対側の端部と、該内部
電極が接続されていない外部電極との間に設けられたダ
ミー電極とを備え、該ダミー電極が前記第１，第２の外
部電極と接続されている内部電極の端部と、第２，第１
の外部電極との間のいずれにも形成されていることを特
徴とする。

【００１３】第１の発明の係る圧電アクチュエータにお
いては、上記ダミー電極の形成により、内部電極からダ
ミー電極側に向かっての内部電極構成金属の拡散が抑制
される。

【００１４】また、第１の発明に係る圧電アクチュエー
タにおいて、上記ダミー電極を設けるだけでなく、フロ
ート電極を設けて内部電極構成金属の厚み方向への拡散
を抑制してもよい。この場合、フロート電極は、積層方
向において隣り合う内部電極間のセラミック層及び／ま
たは積層方向最外側の内部電極の外側のセラミック層の
うち少なくとも１つのセラミック層内において、少なく
とも１層形成される。

【００１５】第１の発明に係る圧電アクチュエータで
は、好ましくは、上記内部電極のダミー電極側の端部
と、ダミー電極との間の距離が１００μｍ以下とされ、
それによって内部電極構成金属のダミー電極側への拡散
が効果的に抑制される。この距離が１００μｍを超える
と、ダミー電極を設けて内部電極構成金属の拡散を抑制
した効果が小さくなる。

【００１６】本願の第２の発明に係る圧電アクチュエー
タは、圧電セラミックスよりなり、かつ対向し合う第
１，第２の側面を有するセラミック焼結体と、前記セラ
ミック焼結体の第１，第２の側面にそれぞれ形成された
第１，第２の外部電極と、前記セラミック焼結体内にお
いて、セラミック層を介して厚み方向に重なり合うよう
に積層されており、かつ第１または第２の外部電極に電
気的に接続されている複数の内部電極と、積層方向にお
いて隣り合う内部電極間のセラミック層及び／または積
層方向最外側の内部電極の外側のセラミック層のうち少
なくとも１つのセラミック層に形成されており、第１，
第２の外部電極に電気的に接続されないように設けられ
ている少なくとも１層のフロート電極とを備えることを
特徴とする。

【００１７】第３の発明は、第１の発明に係る圧電アク
チュエータの製造方法であって、圧電セラミックスを主
体とするグリーンシート上に、内部電極及びダミー電極
を印刷する工程と、前記内部電極及びダミー電極が印刷
された複数枚のグリーンシートを積層し、複数の内部電
極が厚み方向において交互に対向し合う第１の側面また
は第２の側面に導出されており、内部電極の導出されて
いる側の端部とは反対側の端部と、該内部電極が導出さ
れていない側の側面との間にダミー電極が配置され、該
ダミー電極が前記第１，第２の外部電極と接続されてい
る内部電極の端部と、第２，第１の外部電極との間のい
ずれにも形成されている積層体を得る工程と、前記積層
体を焼成してセラミック焼結体を得る工程と、前記セラ
ミック焼結体の内部電極が導出されている第１，第２の
側面に第１，第２の外部電極を形成する工程と、前記第
１，第２の外部電極間に直流電界を印加して分極する工
程とを備えることを特徴とする。

【００１８】第４の発明は、第２の発明に係る圧電アク
チュエータの製造方法であって、圧電セラミックスを主
体とするグリーンシート上に、内部電極及びダミー電極
を印刷する工程と、圧電セラミックスを主体とするグリ
ーンシート上に、フロート電極を印刷する工程と、内部
電極及びダミー電極が印刷された複数枚のグリーンシー
トと、前記フロート電極が印刷されたグリーンシートと
を積層し、積層方向において隣り合う内部電極間のセラ
ミック層及び／または積層方向最外側の内部電極の外側
のセラミック層のうち少なくとも１つのセラミック層に
少なくとも１層のフロート電極が配置されており、かつ
複数の内部電極が厚み方向において交互に第１，第２の
側面に導出されており、内部電極の導出されている側の
端部とは反対側の端部と、該内部電極が導出されていな
い側の側面との間にダミー電極が配置されている積層体
を得る工程と、前記積層体を焼成してセラミック焼結体
を得る工程と、前記セラミック焼結体の第１，第２の側
面に第１，第２の外部電極をそれぞれ形成する工程と、
前記第１，第２の外部電極間に直流電界を印加してセラ
ミック焼結体を分極する工程とを備えることを特徴とす
る。

【００１９】第５の発明は、本発明に係る圧電アクチュ
エータを用いて構成されたインクジェットヘッドであ
り、インクを吐出するノズルと、前記ノズルに連通され
ており、少なくとも１部の壁面が柔軟性を有するように
構成されたインク室と、前記インク室を押圧し得るよう
にインク室近傍に配置された請求項１〜４のいずれかに
記載の圧電アクチュエータとを備えることを特徴とす
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施例を
説明することにより、本発明をより詳細に説明する。

【００２１】図１〜図６を参照して、本発明の第１の実
施例に係る圧電アクチュエータの製造方法及び該圧電ア
クチュエータの構造を説明する。まず、チタン酸ジルコ
ン酸鉛系圧電セラミック粉末を主成分とするスラリーを
用い、ドクターブレード法によりシート成形し、厚さ２
０〜１００μｍ程度のグリーンシートを得る。このグリ
ーンシートを矩形形状に切断する。

【００２２】しかる後、上記グリーンシートの上面に内
部電極及びダミー電極を印刷する。この印刷は、Ａｇ−
Ｐｄペーストを数μｍ程度の厚みとなるようにスクリー
ン印刷により印刷し、乾燥することにより行われる。上
記のようにして得たグリーンシートを複数枚積層し、積
層体を得る。この積層方法を図２を参照して説明する。

【００２３】図２では、積層体の上方部分を構成するグ
リーンシート１〜６が図示されている。グリーンシート
１，２は、上面に内部電極及びダミー電極が印刷されて
いない無地のグリーンシートであり、シート積層体の最
上層を構成するものである。

【００２４】グリーンシート３，５上には、第１の内部
電極７と、第１のダミー電極８とが印刷されている。第
１の内部電極７は、グリーンシート３，５の一方の長辺
側の端縁３ａ，５ａに沿うように形成されてる。また、
第１のダミー電極８は、グリーンシート３，５の他方の
長辺側端縁３ｂ，５ｂに沿うように形成されている。内
部電極７及びダミー電極８は、ギャップ９を隔てて対向
されている。

【００２５】グリーンシート４，６の上面には、第２の
内部電極１０及び第２のダミー電極１１が形成されてい
る。第２の内部電極１０及び第２のダミー電極１１は、
グリーンシート３，５上に形成されていた第１の内部電
極７及び第１のダミー電極８とは反対側に形成されてい
る。すなわち、積層された際に、グリーンシート３，５
の端縁３ａ，５ａと重なる位置に位置するグリーンシー
ト４の端縁４ａに沿うように第２のダミー電極１１が形
成されており、他方の端縁４ｂ，６ｂに沿うように第２
の内部電極１０が形成されている。

【００２６】また、第２の内部電極１０と第２のダミー
電極１１とはギャップ１２を隔てて対向されている。上
記グリーンシート３，５とグリーンシート４，６とを交
互に複数枚積層し、最上部に無地のグリーンシート１，
２を、最下部に同じく無地のグリーンシート（図示せ
ず）を積層し、厚み方向に加圧することにより積層体を
得る。

【００２７】このようにして得られた積層体を図３
（ａ）及び（ｂ）に示す。図３（ｂ）から明らかなよう
に、積層体１３の第１の側面１３ａには、複数の第１の
内部電極７が導出されている。また、第２の側面１３ｂ
には、第２の内部電極１０が導出されている。

【００２８】また、第１の内部電極７が形成されている
高さ位置においては、第１のダミー電極８が形成されて
おり、第１のダミー電極８は、第２の側面１３ｂに導出
されている。同様に、第２の内部電極１０が形成されて
いる高さ位置では、第２のダミー電極１１が第１の側面
１３ａに導出されている。

【００２９】次に、上記積層体１３を１０００〜１２０
０℃程度の温度で数時間焼成し、セラミック焼結体を得
る。上記のようにして得られたセラミック焼結体の第
１，第２の側面を覆うように、第１，第２の外部電極を
形成する。図４（ａ）及び（ｂ）に、第１，第２の外部
電極１５，１６が形成されたセラミック焼結体１７を示
す。第１，第２の外部電極１５，１６は、Ｃｒ、Ｃｕ、
Ｎｉ及びＡｕを順次イオンプレーティングなどの薄膜形
成法により成膜し、積層することにより構成されてい
る。本実施例では、外部電極１５，１６の全体の膜厚は
約１μｍ程度とされている。もっとも、第１，第２の外
部電極１５，１６は、適宜の導電性材料を、適宜の方法
により付与することにより形成することができる。

【００３０】図４から明らかなように、第１の外部電極
１５は、第１の側面１７ａを覆うように形成されてお
り、第１の内部電極７及び第２のダミー電極１１に電気
的に接続されている。また、第２の外部電極１６は、第
２の側面１７ｂを覆うように形成されており、第２の内
部電極１０及び第１のダミー電極８に電気的に接続され
ている。

【００３１】次に、外部電極１５，１６間に直流電圧を
印加することにより、セラミック焼結体１７を分極す
る。この場合、隣り合う内部電極７，８間に直流電界が
印加されるため、図１（ｂ）に矢印で示すように、内部
電極７または内部電極８の両側のセラミック層が厚み方
向において逆方向に分極処理される。

【００３２】上記のようにして、図１（ａ）及び（ｂ）
に示す本実施例の圧電アクチュエータ１８が得られる。
圧電アクチュエータ１８では、第１，第２の外部電極１
５，１６間に電圧を印加することにより、内部電極７，
１１間のセラミック層が圧電効果により厚み方向に伸縮
する。従って、印加する電圧を調整することにより所望
の変位量を得ることができる。

【００３３】しかも、圧電アクチュエータ１８では、変
位量のバラツキが小さい。これを、以下において説明す
る。第１の内部電極７と同じ高さ位置に、ギャップ９を
隔てられて第１のダミー電極８が形成されており、第２
の内部電極１０と同じ高さ位置にギャップ１２を隔てら
れて第２のダミー電極１１が形成されている。従って、
セラミック焼結体１７を得るための焼成工程において、
内部電極７，１０を構成している金属がセラミックス中
に拡散しようとするが、ダミー電極８，１１を構成して
いる同じ金属もセラミックス中において内部電極７，１
０側に拡散しようとする。その結果、内部電極７，１０
からダミー電極８，１１側に向かう内部電極構成金属の
拡散が抑制される。よって、内部電極７，８が，設計ど
おりの形状に近い形状に維持され、それによって変位量
のバラツキが低減される。

【００３４】次に、上記実施例の圧電アクチュエータ１
８を用いて構成されたインクジェットヘッドを説明す
る。図５（ａ），（ｂ）は、上記圧電アクチュエータ１
８を用いて構成されたインクジェットヘッドを説明する
ための略図的斜視図である。圧電アクチュエータ１８の
第１の外部電極１５が形成されている側に複数の変位部
１８ａが形成されている。図５（ｂ）に拡大して示すよ
うに、この複数の変位部１８ａは、第１の外部電極１５
が形成されている側において、約５０μｍ幅の変位部１
８ａを構成するように内部電極と直交する方向に圧電ア
クチュエータ１８を切断することにより構成されてい
る。切断溝１８ｂは、第２の外部電極１６が形成されて
いる部分近傍までとされている。すなわち、図１（ｂ）
において第１の内部電極７と第２の内部電極１０とが重
ねられている部分が駆動部となるため、この駆動部を少
なくとも含むように各変位部１８ａが構成されている。

【００３５】従って、各変位部１８ａは、各変位部１８
ａ上に存在している第１の外部電極１５ａと第２の外部
電極１６との間に信号電圧を印加することにより独立に
変位され得る。

【００３６】図６は、上記圧電アクチュエータ１８Ａを
用いたインクジェットヘッドを説明するための概略構成
図である。インクジェットヘッド２０では、インクを吐
出するノズル２１に、インク室２２が連通されている。
インク室２２は、少なくとも一部の壁面が柔軟性を有す
るように構成されており、該柔軟性を有する壁面に圧電
アクチュエータ１８Ａの変位部１５ａが連結されてい
る。圧電アクチュエータ１８Ａを駆動し、変位部１８ａ
を変位させてインク室２２を圧搾することにより、イン
クが吐出される。

【００３７】なお、ノズル２１及びインク室２２の構造
については、従来のインクジェットプリンタにおいて慣
用されている構造を適宜用いることができ、特に限定さ
れるものではない。また、１つのインク室２２に対し、
１個の変位部１８ａを組み合わせてもよく、１個のイン
ク室２２に対し、複数の変位部１８ａを組み合わせても
よい。

【００３８】本実施例のインクジェットヘッド２０で
は、上記圧電アクチュエータ１８Ａを用いて構成されて
おり、圧電アクチュエータ１８Ａの各変位部１８ａの変
位量のバラツキが生じ難いため、所定の信号電圧を印加
することにより、各変位部１８ａに連結されたインク室
２２から所定量のインクを正確に吐出することができ
る。

【００３９】次に、圧電アクチュエータ１８Ａにおける
各変位部１８ａの変位量のバラツキが、上記ギャップ
９，１２の大きさによってどのように影響を受けるかを
実験により確認した。すなわち、内部電極７，１０と、
該内部電極７，１０と同一高さ位置で対向されているダ
ミー電極８，１１との間のギャップ９，１２の距離を種
々変更し、複数種の圧電アクチュエータ１８Ａを作成し
た。そして、各圧電アクチュエータにおける複数の変位
部１８ａ間の変位量バラツキを以下の式で求めた。

【００４０】変位部間の変位量バラツキ＝｛（変位量が
最大である変位部１８ａの変位量−変位量が最小である
変位部１８ａの変位量）／（変位量が最大である変位部
１８ａの変位量）｝×１００（％） 結果を図７に示す。

【００４１】図７から明らかなように、ギャップ９，１
１の距離、すなわち内部電極の外部電極と電気的に接続
されている側の端部とは反対側の端部と、該内部電極と
同一高さ位置にあるダミー電極との間の距離が小さくな
るにつれて、変位部１８ａ間の変位量バラツキが小さく
なることがわかる。このことは、内部電極構成金属の内
部電極先端からの拡散が、ダミー電極を形成することに
より効果的に抑制されていることを意味する。また、ダ
ミー電極８，１１が形成されているので、焼成に際して
の内部電極構成金属の拡散が抑制され、内部電極の電極
切れが低減するので、分極時に、電圧が印加されて分極
される体積が各変位部１８ａにおいてほぼ均一となるた
め、それによっても変位量バラツキが低減されていると
考えられる。

【００４２】従って、内部電極７，１０の形状を維持す
るには、上記ギャップ９，１２は小さいことが好まし
い。特に、図７から明らかなように、ギャップ９，１２
の距離を１００μｍ以下とすれば、より好ましくは５０
μｍ以下とすれば、変位部１８ａ間の変位量バラツキを
効果的に抑制し得ることがわかる。

【００４３】もっとも、上記ギャップ９，１２の距離
が、厚み方向に隣接する内部電極間の距離より小さくな
ると、厚み方向に分極した際に絶縁破壊が生じやすくな
る。従って、上記ギャップ９，１２の距離は、厚み方向
に隣接する内部電極間の距離以上とすることが好まし
い。

【００４４】図８は、本発明の第２の実施例に係る圧電
アクチュエータを示す断面図である。第１の実施例に係
る圧電アクチュエータ１８では、セラミック焼結体１７
内において、内部電極７，１０と同一高さ位置にダミー
電極８，１１が形成されていたが、本発明においては、
ダミー電極に加えて、内部電極間にフロート電極を設け
ることによっても、変位量のバラツキを低減することが
できる。

【００４５】図８に示す圧電アクチュエータ３１は、チ
タン酸ジルコン酸鉛などの圧電セラミックスからなるセ
ラミック焼結体３２を用いて構成されている。セラミッ
ク焼結体３２内には、厚み方向において重なり合うよう
に第１，第２の内部電極３３ａ，３４ａが複数枚積層さ
れている。第１の内部電極３３ａは、セラミック焼結体
３２の第１の側面３２ａに引き出されており、第２の内
部電極３４ａは、側面３２ａとは反対側の第２の側面３
２ｂに引き出されている。

【００４６】また、第１，第２の内部電極３３ａ，３４
ａと同一高さ位置に、ダミー電極３３ｂ，３４ｂが第１
の実施例の場合と同様に形成されている。第１の側面３
２ａを覆うように、第１の外部電極３５が形成されてお
り、第２の側面３２ｂを覆うように、第２の外部電極３
６が形成されている。また、内部電極３３ａ，３４ａ間
には、外部電極３５，３６に電気的に接続されていない
フロート電極３７が配置されている。

【００４７】内部電極３３ａ，３４ａ間のセラミック層
は、図示の矢印で示すように厚み方向に分極処理されて
いる。また、第１の実施例の場合と同様に、内部電極の
両側のセラミック層が厚み方向において逆方向に分極処
理されている。

【００４８】従って、外部電極３５，３６間に電圧を印
加することにより、内部電極３３ａ，３４ａ間で挟まれ
たセラミック層が厚み方向に伸縮し、圧電アクチュエー
タとして動作する。

【００４９】本実施例の圧電アクチュエータ３１におい
ても、ダミー電極３３ｂ，３４ｂの存在により、セラミ
ック焼結体３２を得る焼成に際し、内部電極３３ａ，３
４ａからの内部電極構成金属の水平方向への拡散が抑制
される。加えて、フロート電極３７が内部電極３３ａ，
３４ａ間に複数層積層されているので、セラミック焼結
体３２を得る焼成に際し、内部電極３３ａ，３４ａから
の内部電極構成金属の厚み方向への拡散も抑制される。
すなわち、内部電極３３ａ，３４ａを構成している内部
電極構成金属は、焼成に際しセラミックス側に拡散しよ
うとするが、フロート電極３７が配置されており、フロ
ート電極３７からも該フロート電極構金属が厚み方向に
拡散しようとするため、内部電極３３ａ，３４ａからの
内部電極構成金属の拡散が抑制される。

【００５０】よって、内部電極３３ａ，３４ａの形状
が、ほぼ設計値通りに維持されるため、従来の圧電アク
チュエータに比べて変位量バラツキを低減することがで
きる。もっとも、大きな変位量を得るには、内部電極３
３ａ，３４ａ間のセラミック層の厚みを薄くすることが
必要であり、従って、フロート電極３７を有する本実施
例の圧電アクチュエータ３１は、大きな変位量は求めら
れないが、変位量の精度が求められる用途に好適であ
る。

【００５１】なお、フロート電極３７を積層方向最外側
の内部電極３３ａ，３４ａのさらに外側のセラミック層
に配置してもよく、その場合には、最外側の内部電極３
３ａ，３４ａからの内部電極構成金属の積層方向外側へ
の拡散を抑制することができる。

【００５２】上記フロート電極３７は、内部電極構成金
属の内部電極積層方向への拡散を抑制するものであるた
め、内部電極間のセラミック層及び積層方向最外側の内
部電極の外側のセラミック層のうち、少なくとも１つの
セラミック層に配置されていれば、該フロート電極に厚
み方向に対向している内部電極からの内部電極構成金属
の拡散を抑制することができる。すなわち、内部電極間
のセラミック層及び積層方向最外側の内部電極よりも外
側のセラミック層の全てに、フロート電極が形成されて
いる必要は必ずしもない。

【００５３】また、特には図示しないが、第１の実施例
に係る圧電アクチュエータ１８において、第２の実施例
の圧電アクチュエータ３１で構成されていたフロート電
極３７を組み合わせ、それによって内部電極７，１１か
ら内部電極構成金属が厚み方向に拡散することを抑制し
てもよく、それによって、より一層変位量のバラツキを
低減することができる。

【００５４】また、第２の実施例に係る圧電アクチュエ
ータ３１において、ダミー電極３３ｂ，３４ｂを設けず
ともよく、その場合においても、フロート電極３７が形
成されているので、内部電極３３ａ，３４ａの外部電極
とは接続されていない端部から厚み方向への内部電極構
成金属の拡散を抑制することができる。

【００５５】

【発明の効果】第１の発明に係る圧電アクチュエータで
は、セラミック焼結体内の内部電極が形成されている高
さ位置において、該内部電極の外部電極と接続されてい
る端部とは反対側の端部と、この内部電極が接続されて
いない外部電極との間にダミー電極が設けられているの
で、焼成に際し内部電極構成金属のセラミック中への拡
散がダミー電極の存在により抑制され、内部電極切れな
どの所望でない現象が確実に抑制される。従って、ほぼ
設計値に近い形状の内部電極が形成されているので、変
位量バラツキが少ない圧電アクチュエータを提供するこ
とが可能となる。

【００５６】また、第１の発明に係る圧電アクチュエー
タにおいて、フロート電極を配置した場合には、フロー
ト電極の存在により、内部電極構成金属の厚み方向に沿
った拡散が抑制されるので、内部電極の電極切れをより
一層抑制することができ、変位量のバラツキをさらに効
果的に低減することができる。

【００５７】また、第１の発明において、内部電極のダ
ミー電極側の端部と、ダミー電極との間のギャップの距
離を１００μｍ以下とした場合には、内部電極からダミ
ー電極側への内部電極構成金属の拡散がより効果的に抑
制され、変位量のバラツキが非常に少ない圧電アクチュ
エータを提供することが可能となる。

【００５８】第２の発明に係る圧電アクチュエータで
は、内部電極間のセラミック層及び／または積層方向最
外側の内部電極よりも外側のセラミック層のうち、少な
くとも１つのセラミック層に少なくとも１層のフロート
電極が配置されているので、フロート電極の存在によ
り、内部電極からフロート電極側への内部電極構成金属
の拡散が抑制され、それによって内部電極切れなどの所
望でない現象を抑制することができる。よって、ほぼ設
計値どおりの内部電極を形成し得るので、変位量バラツ
キの少ない圧電アクチュエータを提供することが可能と
なる。

【００５９】第３の発明に係る圧電アクチュエータの製
造方法は、第１の発明に係る圧電アクチュエータを得る
ものであり、内部電極及びダミー電極が印刷されたグリ
ーンシートを積層し、得られた積層体を焼成してセラミ
ック焼結体を得ているので、焼成に際し、内部電極構成
金属がダミー電極の存在によりダミー電極側に拡散し難
い。従って、設計値に近い形状の内部電極を確実に形成
することができ、それによって圧電アクチュエータの変
位量バラツキを低減することが可能となる。

【００６０】また、第４の発明に係る圧電アクチュエー
タの製造方法において、さらに、フロート電極が印刷さ
れたグリーンシートを内部電極間または最外側の内部電
極の外側に位置するように積層した場合には、フロート
電極の存在により焼成に際し内部電極構成金属のフロー
ト電極側、すなわち厚み方向に沿った拡散が抑制され
る。よって、より一層変位量バラツキの少ない圧電アク
チュエータを提供することができる。

【００６１】第５の発明に係るインクジェットヘッド
は、本発明に係る圧電アクチュエータを用いて構成され
ており、本発明に係る圧電アクチュエータの変位量バラ
ツキが少ないため、該圧電アクチュエータを駆動し、イ
ンク室からノズルを経てインクを吐出するに際し、所望
量のインクを正確に吐出させることができる。従って、
インク吐出精度が高く、信頼性に優れたインクジェット
ヘッドを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施例に
係る圧電アクチュエータを示す斜視図及び（ａ）のＡ−
Ａ線に沿う断面図。

【図２】第１の実施例の圧電アクチュエータを得るのに
用いたグリーンシート及びその上に形成される電極形状
を説明するための分解斜視図。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施例を得るのに
用意した積層体の斜視図及び（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断
面図。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施例で容易され
たセラミック焼結体及び外部電極を説明するための斜視
図及び（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図。

【図５】（ａ），（ｂ）は、第１の実施例に係る圧電ア
クチュエータを用いて構成されたインクジェットヘッド
用の圧電アクチュエータを説明するための斜視図及びそ
の要部を拡大して示す斜視図。

【図６】第１の実施例に係る圧電アクチュエータを用い
て構成されたインクジェットヘッドを説明するための概
略構成図。

【図７】第１の実施例に係る圧電アクチュエータにおけ
る内部電極先端とダミー電極との間のギャップの距離に
よる複数の変位部間の変位量バラツキの変化を示す。

【図８】本発明の第２の実施例に係る圧電アクチュエー
タを説明するための断面図。

【図９】従来の圧電アクチュエータを説明するための断
面図。

【符号の説明】

３〜６…グリーンシート ７…第１の内部電極 ８…第１のダミー電極 ９…ギャップ １０…第２の内部電極 １１…第２のダミー電極 １２…ギャップ １３…積層体 １３ａ、１３ｂ…第１，第２の側面 １５，１６…第１，第２の外部の電極 １７…セラミック焼結体 １８…圧電アクチュエータ １８Ａ…圧電アクチュエータ １８ａ…変位部 ２０…インクジェットヘッド ２１…ノズル ２２…インク室 ３１…圧電アクチュエータ ３２…セラミック焼結体 ３２ａ，３２ｂ…第１，第２の側面 ３３ａ，３４ａ…第１，第２の外部電極 ３３ｂ，３４ｂ…ダミー電極 ３７…フロート電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 41/22 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/045 H01L 41/00 - 41/113

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電セラミックスからなり、かつ対向し
   合う第１，第２の側面を有するセラミック焼結体と、 前記セラミック焼結体の第１，第２の側面にそれぞれ形
   成された第１，第２の外部電極と、 前記セラミック焼結体内において、セラミック層を介し
   て厚み方向に重なり合うように積層されており、かつ第
   １または第２の外部電極に電気的に接続されている複数
   の内部電極と、前 記内部電極が形成されている高さ位置において、該内
   部電極の外部電極と接続されている端部とは反対側の端
   部と、該内部電極が接続されていない外部電極との間に
   設けられたダミー電極とを備え、該ダミー電極が前記第
   １，第２の外部電極と接続されている内部電極の端部
   と、第２，第１の外部電極との間のいずれにも形成され
   ていることを特徴とする、圧電アクチュエータ。
2. 【請求項２】 内部電極積層方向において隣り合う内部
   電極間のセラミック層及び／または積層方向最外側の内
   部電極の外側のセラミック層の内の少なくとも１つのセ
   ラミック層に形成されており、第１，第２の外部電極に
   電気的に接続されないように設けられている少なくとも
   １層のフロート電極をさらに備え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. 【請求項３】 前記内部電極のダミー電極側端部と、ダ
   ミー電極との間の距離が、１００μｍ以下とされている
   ことを特徴とする、請求項１または２に記載の圧電アク
   チュエータ。
4. 【請求項４】 圧電セラミックスよりなり、かつ対向し
   合う第１，第２の側面を有するセラミック焼結体と、 前記セラミック焼結体の第１，第２の側面にそれぞれ形
   成された第１，第２の外部電極と、 前記セラミック焼結体内において、セラミック層を介し
   て厚み方向に重なり合うように積層されており、かつ第
   １または第２の外部電極に電気的に接続されている複数
   の内部電極と、 積層方向において隣り合う内部電極間のセラミック層及
   び／または積層方向最外側の内部電極の外側のセラミッ
   ク層のうち少なくとも１つのセラミック層に形成されて
   おり、第１，第２の外部電極に電気的に接続されないよ
   うに設けられている少なくとも１層のフロート電極とを
   備えることを特徴とする、圧電アクチュエータ。
5. 【請求項５】 圧電セラミックスを主体とするグリーン
   シート上に、内部電極及びダミー電極を印刷する工程
   と、 前記内部電極及びダミー電極が印刷された複数枚のグリ
   ーンシートを積層し、複数の内部電極が厚み方向におい
   て交互に対向し合う第１の側面または第２の側面に導出
   されており、内部電極の導出されている側の端部とは反
   対側の端部と、該内部電極が導出されていない側の側面
   との間にダミー電極が配置され、該ダミー電極が前記第
   １，第２の外部電極と接続されている内部電極の端部
   と、第２，第１の外部電極との間のいずれにも形成され
   ている積層体を得る工程と、 前記積層体を焼成してセラミック焼結体を得る工程と、 前記セラミック焼結体の内部電極が導出されている第
   １，第２の側面に第１，第２の外部電極を形成する工程
   と、 前記第１，第２の外部電極間に直流電界を印加して分極
   する工程とを備えることを特徴とする、圧電アクチュエ
   ータの製造方法。
6. 【請求項６】 圧電セラミックスを主体とするグリーン
   シート上に、内部電極及びダミー電極を印刷する工程
   と、 圧電セラミックスを主体とするグリーンシート上に、フ
   ロート電極を印刷する工程と、 内部電極及びダミー電極が印刷された複数枚のグリーン
   シートと、前記フロート電極が印刷されたグリーンシー
   トとを積層し、積層方向において隣り合う内部電極間の
   セラミック層及び／または積層方向最外側の内部電極の
   外側のセラミック層のうち少なくとも１つのセラミック
   層に少なくとも１層のフロート電極が配置されており、
   かつ複数の内部電極が厚み方向において交互に第１，第
   ２の側面に導出されており、内部電極の導出されている
   側の端部とは反対側の端部と、該内部電極が導出されて
   いない側の側面との間にダミー電極が配置されている積
   層体を得る工程と、 前記積層体を焼成してセラミック焼結体を得る工程と、 前記セラミック焼結体の第１，第２の側面に第１，第２
   の外部電極をそれぞれ形成する工程と、 前記第１，第２の外部電極間に直流電界を印加してセラ
   ミック焼結体を分極する工程とを備えることを特徴とす
   る、圧電アクチュエータの製造方法。
7. 【請求項７】 インクを吐出するノズルと、 前記ノズルに連通されており、少なくとも１部の壁面が
   柔軟性を有するように構成されたインク室と、 前記インク室を押圧し得るようにインク室近傍に配置さ
   れた請求項１〜４のいずれかに記載の圧電アクチュエー
   タとを備えることを特徴とする、インクジェットヘッ
   ド。