JP3767395B2

JP3767395B2 - Manufacturing method of multilayer piezoelectric element

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Publication number: JP3767395B2
Application number: JP2001056801A
Authority: JP
Inventors: 淳宏高木
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2001-03-01
Filing date: 2001-03-01
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2021-03-01
Also published as: JP2002254657A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットヘッド等の各種装置において、駆動源として使用される積層型圧電素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、圧電素子は、圧電効果により電気エネルギを機械的変位（歪み）に変換する特性を利用して、様々な装置の駆動源（圧電アクチュエータ）として用いられている。
【０００３】
その中でも、歪みによる変位量を大きくするため積層型とした圧電素子は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等のセラミック材料から成る圧電シートの表面（一方の広幅面）に、Ａｇ（銀）−Ｐｄ（パラジウム）系の導電ペーストにて、個別電極またはコモン電極のパターンを印刷形成し、前記個別電極を有する複数の圧電シートと、前記コモン電極を有する複数の圧電シートとを交互に積層するとともに、その一方の広幅面に積層した絶縁シートの表面には、外部から選択的に電圧を印加させて駆動させるべく、フレキシブルプリントケーブルを接続するための外部電極を、前記個別電極または前記コモン電極と対応するパターンにて形成した構造となっている。
【０００４】
この外部電極を設ける方法は、従来主として３つの方法があった。
【０００５】
その１つの方法は、圧電シートの表面にコモン電極や個別電極を形成するとともに、その一部を圧電シートの端面に露出するように延長させ、これら複数の圧電シートとその最上層に電極を有しない絶縁シートとを積層して高温（例えば、１１００℃程度）で焼成する。次いで、この積層体の積層端面には、前記個別電極の端面同士及びコモン電極の端面同士を積層方向に接続するように側面電極をＡｇ（銀）−Ｐｄ（パラジウム）系の導電ペーストにてパターン形成するとともに、この各側面電極と導通するように、前記絶縁シートの広幅表面に同じ導電材料（導電ペースト）にて外部電極を塗布形成したのち、比較的低温（例えば、６００℃程度）で焼き付けするという方法である。
【０００６】
第２の方法は、前記コモン電極や個別電極を形成した各圧電シート及び絶縁シートに、積層方向に隣接する個別電極同士またはコモン電極同士に連通するスルーホールを設け、当該各スルーホールに同じ導電材料（導電ペースト）を充填した後、これら圧電シート及び絶縁シートを積層し、その後、前述のように高温で焼成する。次いで、前記絶縁シートの広幅の表面には、前記各スルーホール箇所毎に、外部電極をＡｇ（銀）−Ｐｄ（パラジウム）系の導電ペーストにて塗布形成し、これを低温で焼き付けするのである。
【０００７】
第３の方法は、前記コモン電極や個別電極を形成した各圧電シート及び絶縁シートに、積層方向に隣接する個別電極同士またはコモン電極同士に連通するスルーホールを設け、当該各スルーホールに同じ導電材料を充填するとともに、前記絶縁シートの広幅表面に前記各スルーホールに導通するように同じ導電材料にて外部電極としてのタブを絶縁シートの広幅面にパターン形成し、これらを積層した後、高い温度で焼成するというものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記第１及び第２の方法のように、低温で焼き付けした外部電極は、絶縁シートの広幅面との密着強度が弱いため、該外部電極を介してフレキシブルプリントケーブルと半田接続した場合、絶縁シートに対して外部電極が剥がれて電気的接続が不完全もしくは安定しないという問題があった。前記導電ペーストに、ガラスフリットを混合させても、密着強度の向上に限度があった。
【０００９】
他方、前記第３の方法によるときは、前記高温で焼成した外部電極としてのタブの箇所は、焼成により収縮するとともに、タブの表面が前記高温により酸化するため、前記フレキシブルプリントケーブルの電極部との半田接合強度を十分に確保することが難しいという問題があった。
【００１０】
本発明は、前記従来の問題を解消することを技術的課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を解決するため、本発明に係る積層型圧電素子の製造方法は、複数の圧電シートにおける一方の広幅面に、個別電極またはコモン電極のパターンを導電材料にて形成する一方、絶縁シートの一方の広幅面に、前記個別電極または前記コモン電極と対応するパターンのタブを導電材料にて形成し、前記圧電シートの積層体における表裏両広幅面のうち一方の広幅面に、前記絶縁シートを、前記各タブが前記積層体における積層方向の外側に現れるように積層し、前記絶縁シート付きの積層体を焼成したのち、前記各タブに対して、フレキシブルプリントケーブル等の外部接続手段と接続するための外部電極を焼き付け形成するというものである。
【００１２】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の積層型圧電素子の製造方法において、積層方向から見て、前記各タブの焼成後の面積を、これと対応する外部電極の面積の１／２倍以上でかつ１倍以下の大きさとするというものである。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の積層型圧電素子の製造方法において、前記導電材料としてＡｇ−Ｐｄ系の導電ペーストを用いた場合に、前記外部電極としてＡｇ系材料を用いるというものである。
【００１４】
さらに、請求項４の発明は、請求項１〜３のうちのいずれかに記載した積層型圧電素子の製造方法において、前記各圧電シート及び絶縁シートに、前記電極のパターン及び前記タブに対応する箇所にスルーホールを形成するとともに、当該各スルーホールに、前記電極のパターン及び前記タブと連続した導電材料を充填するというものである。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１のように、絶縁シート上に導電材料製のタブを介して外部電極を形成するから、積層体を焼成する際、高い温度で絶縁シート上に導電材料製のタブを強固に密着させることができ、さらにそのタブと外部電極とは導電材料同士であるから、外部電極を低温で焼き付けたとしても相互に強固に密着させることができる。また、外部電極を焼き付けるとき低温でよいから、酸化等が少なく、フレキシブルプリントケーブル等の外部接続手段との接合強度も十分に確保することができる。
【００１６】
請求項２〜４に記載の製造方法は、いずれも請求項１の製造方法をより具体化したものである。請求項２の製造方法によると、積層方向から見て、前記各タブの焼成後の面積が、これと対応する外部電極の面積の１／２倍以上でかつ１倍以下の大きさとするから、前記外部電極との接触面積を十分に得て、前記絶縁シートに対する前記外部電極の密着強度の確保を確実に達成できる。
【００１７】
また、請求項３のように、前記タブをＡｇ−Ｐｄ系の導電ペースト製とした場合は前記外部電極をＡｇ系材料製とすると、同種金属を主成分とするもの同士を焼き付けることになるから、前記外部電極を高温で焼成しなくても、前記タブに対する外部電極の密着強度が向上し、請求項１の作用効果を確実に達成することができる。
【００１８】
さらに、請求項４のように、前記各圧電シート及び前記絶縁シートには、前記電極のパターン及び前記タブに対応する箇所にスルーホールを形成し、当該各スルーホールには、前記電極のパターン及び前記タブと連続した導電材料を充填すると、請求項１の作用効果を得ること、すなわち、前記絶縁シートに対する前記各外部電極の密着強度を十分に確保できることに加えて、前記外部電極とこれに対応する個別電極やコモン電極等に対して確実に導通でき、電気的接触不良等の発生を著しく低減できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施形態を、圧電式インクジェットヘッドに適用した場合の図面（図１〜図１３）に基づいて説明する。
【００２０】
図１〜図９は本発明の第１実施形態を示している。図１、図２及び図８に示すように、金属板製のキャビティプレート１０に接合するプレート型の圧電アクチュエータ２０の上面（広幅面）には、外部機器との接続のために、外部接続手段としてのフレキシブルプリントケーブル４０が重ね接合されており、キャビティプレート１０の下面側に開口したノズル５４から下向きにインクが吐出するものである。
【００２１】
図３及び図４に示すように、キャビティプレート１０は、ノズルプレート４３、２枚のマニホールドプレート１２、スペーサプレート１３及びベースプレート１４の５枚の薄板を接着にて重ね接合することにより積層した構造となっている。第１実施形態では、ノズルプレート４３を除いた各プレート１２，１３，１４は、４２％ニッケル合金鋼板製で、５０μｍ〜１５０μｍ程度の厚さである。
【００２２】
ノズルプレート４３には、微小径のインク噴出用のノズル５４が、このノズルプレート４３の長手方向に沿って２列の千鳥配列状に配設されている。すなわち、前記ノズルプレート４３の長手方向と平行な２つの基準線４３ａ，４３ｂに沿って、微小ピッチＰの間隔で千鳥状配列にて、多数個のノズル５４が穿設されている。
【００２３】
また、前記各ノズル５４に対応する圧力室１６（詳細は後述する）と、圧電アクチュエータ２０における活性部３５（詳細は後述する）とは各プレート４３，１２，１３，１４の平面視で上下に重なって対応する位置に配列されている。前記各圧力室１６は、前記ノズルプレート４３の長手方向と交差（直交）する方向に延びるように形成されており、圧力室１６の列は前記ノズルプレート４３の長手方向に沿って配列されている。
【００２４】
スペーサプレート１３と対向する上側マニホールドプレート１２にはインク通路としての一対のマニホールド室１２ａ，１２ａが、ノズルプレート４３と対向する下側マニホールドプレート１２には同じく一対のマニホールド室１２ｂ，１２ｂが、前記ノズル５４の列の両側に沿って延びるように穿設されている。この場合、各マニホールド室１２ａ，１２ｂは、平面視で圧力室１６の列と重なるように延びている（図３及び図４参照）。
【００２５】
なお、下側マニホールドプレート１２のマニホールド室１２ｂ，１２ｂは、この下側マニホールドプレート１２の上面側にのみ開放するように凹み形成されている（図４参照）。これらマニホールド室１２ａ，１２ｂは、上側マニホールドプレート１２に対してスペーサプレート１３を積層することにより密閉される構造となっている。
【００２６】
ベースプレート１４には、この長辺方向に沿う中心線に対して直交する方向（短辺方向）に延びる細幅の圧力室１６の多数個が穿設されている。前記中心線を挟んで左右両側にて平行状の長手基準線１４ａ，１４ｂを設定すると、前記中心線より左側の圧力室１６の先端１６ａは、前記左側の長手基準線１４ａ上に位置し、逆に、前記中心線より右側の圧力室１６の先端１６ａは、前記右側の長手基準線１４ｂ上に位置している。また、当該左右の圧力室１６の先端１６ａはそれぞれ交互に配置されている。したがって、左右両側の圧力室１６は一つおきに互いに逆方向に延びるように交互に配置されている（図４参照）。
【００２７】
前記各圧力室１６の先端１６ａは、ノズルプレート４３における千鳥状配列のノズル５４に対して、スペーサプレート１３、２枚のマニホールドプレート１２に千鳥状配列に穿設した微小径の貫通孔１７を介して連通している。一方、前記各圧力室１６の他端１６ｂは、スペーサプレート１３の左右両側部に穿設した貫通孔１８を介してマニホールドプレート１２におけるマニホールド室１２ａ，１２ｂに連通している。
【００２８】
なお、図４に示すように、前記他端１６ｂは、ベースプレート１４の下面側にのみ開口するように凹み形成されている。また、最上層のベースプレート１４の一端部に穿設した供給孔１９ａ，１９ａの上面には、その上方のインクタンク（図示せず）から供給されるインク中の塵除去のためのフィルタ２９が張設されている。そして、スペーサプレート１３においてベースプレート１４の一端部に穿設した供給孔１９ａ，１９ａと対応する位置にも、供給孔１９ｂ，１９ｂが穿設されている。
【００２９】
以上により、インクタンク（図示せず）からベースプレート１４及びスペーサプレート１３における供給孔１９ａ，１９ｂを介して左右両マニホールド室１２ａ，１２ｂ内に流入したインクは、この各マニホールド室１２ａ，１２ｂから各貫通孔１８を通って各圧力室１６内に分配されたのち、この各圧力室１６内から各貫通孔１７を通って、当該各圧力室１６に対応するノズル５４に至るという構成となっている（図３及び図４参照）。
【００３０】
次に、本発明に係る積層型圧電素子である圧電アクチュエータ２０の構造を図５〜図７に基づいて説明する。
【００３１】
図５に示すように、圧電アクチュエータ２０は、８枚の圧電シート２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，２２と、１枚の絶縁シート２３とを積層した構造となっている。第１実施形態では、前記各圧電シート２１ａ〜２１ｇ，２２及び絶縁シート２３の厚さは、いずれも１５μｍ〜４０μｍ程度である。絶縁シート２３は、製造上、他の圧電シートと全く同じ材料を用いることが好ましい。
【００３２】
特開平４−３４１８５１号公報に記載のものと同様に、最下層の圧電シート２２とそれから上方へ数えて奇数番目の圧電シート２１ｂ，２１ｄ，２１ｆの表面（広幅面）のうち短辺の中央線を挟んだ両側には、細幅の個別電極２４が、これら各圧電シート２２，２１ｂ，２１ｄ，２１ｆの短辺縁と平行状に、かつ、長辺方向に列状にパターン形成されている。当該個別電極２４のパターンは、キャビティプレート１０における各圧力室１６の箇所に対応したものである。前記各個別電極２４の幅寸法は、これと対応する圧力室１６の広幅部よりも少し狭くなるように設定されている。
【００３３】
下から偶数番目の圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇの表面（広幅面）には複数個の圧力室１６に対して共通のコモン電極２５が形成されている。前記各圧電シート２１ａ〜２１ｇのうち前記個別電極２４及び前記コモン電極２５が積層方向に重なる箇所、すなわち、挟まれる箇所は、圧電効果により歪みを生じる活性部３５である。
【００３４】
他方、圧力室１６は、ベースプレート１４の長辺方向に沿って２列状に配列されているので、コモン電極２５は、当該２列の圧力室１６，１６を一体的に覆うように、前記偶数番目の圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇの短辺方向の中央部において長辺方向に延びる平面視略矩形状に形成されている。前記偶数番目の圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇにおける一対の短辺縁の近傍箇所には、当該短辺縁の略全長にわたって延びる引き出し部２５ａ，２５ａが前記コモン電極２５と一体形成されている。
【００３５】
また、前記偶数番目の圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇの表面のうち前記活性部３５以外の箇所（前記偶数番目の圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇにおける一対の長辺縁の近傍箇所であって、前記コモン電極２５が形成されていない箇所）には、前記個別電極２４と略同じ幅寸法で長さの短いダミー個別電極２６が、前記個別電極２４と対応するパターンで、すなわち、前記個別電極２４と同じ上下位置に形成されている。これらダミー個別電極２４は、圧電アクチュエータ２０の変形作用（歪み）には寄与しない捨てパターンの電極であるが、前記各圧電シート２２，２１ａ〜２１ｇ及び絶縁シート２３を積層した場合の部分的な厚さの変化を少なくするためのものである。
【００３６】
前記奇数番目の圧電シート２２，２１ｂ，２１ｄ，２１ｆの表面のうち前記引き出し部２５ａ，２５ａと対応する位置（同じ上下位置）には、捨てパターンの電極としてのダミーコモン電極２７が形成されている。なお、詳細については後述するが、第１実施形態では、前記各電極２４，２５，２６，２７は、導電材料としてのＰｄを約３０％含むＡｇ−Ｐｄ系の導電ペースト製のものである。
【００３７】
最上層の圧電シートである絶縁シート２３の表面には、前記個別電極２４に対する外部電極３０と、前記コモン電極２５の引き出し部２５ａに対する外部電極３１とが、当該絶縁シート２３の一対の長辺縁に沿って形成されている。第１実施形態では、前記両外部電極３０，３１は、前記導電ペーストの主成分であるＡｇを含んだＡｇ系材料（Ｐｄを微量含むものであってもよい）から成るものである。また、前記両外部電極３０，３１の肉厚（積層（上下）方向の厚さ）は７〜１７μｍ程度である。
【００３８】
前記最下層の圧電シート２２を除いて、他の全ての圧電シート２１ａ〜２１ｇと絶縁シート２３とには、前記外部電極３０と、これに対応する位置の個別電極２４及びダミー個別電極２６とを互いに導通させるためのスルーホール３２が穿設されている。
【００３９】
同様にして、前記各圧電シート２１ａ〜２１ｇ及び絶縁シート２３には、少なくとも１つの外部電極３１（第１実施形態では絶縁シート２３の四隅の位置の外部電極３１）と、これに対応する位置の引き出し部２５ａ及びダミーコモン電極２７とを互いに導通させるためのスルーホール３３が穿設されている。これら各スルーホール３２，３３には、前記個別電極２４やコモン電極２５等と同じ材質の導電材料、すなわち、Ａｇ−Ｐｄ系の導電ペーストが充填されている。
【００４０】
図５及び図６に示すように、第１実施形態では、前記各圧電シート２１ａ〜２１ｇ及び絶縁シート２３における各スルーホール３２，３３は、前記各圧電シート２１ａ〜２１ｇ及び絶縁シート２３の長辺方向（前記個別電極２４（または前記ダミー個別電極２６）のパターンの並び方向に平行な方向）に沿って一列状に整列しないように適宜ずらして穿設されている。
【００４１】
すなわち、前記絶縁シート２３における各スルーホール３２，３３は、前記絶縁シート２３の一方の短辺縁側から順に、前記絶縁シート２３の長辺縁から短辺方向に適宜寸法Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ１、・・・だけ離れた位置に適宜ずらして穿設されている。そして、前記絶縁シート２３より下層の各圧電シート２１ａ〜２１ｇにおける各スルーホール３２，３３も、前記絶縁シート２３における各スルーホール３２，３３にそれぞれ対応（連通）するように、前記各圧電シート２１ａ〜２１ｇの一方の短辺縁側から順に、前記各圧電シート２１ａ〜２１ｇの長辺縁から短辺方向に適宜寸法Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ１、・・・だけ離れた位置に適宜ずらして穿設されている。
【００４２】
なお、前記各圧電シート２１ａ〜２１ｇ及び絶縁シート２３における各スルーホール３２，３３の配置は、前述のパターンに限定されるものではなく、前記長辺方向に隣接するスルーホール３２，３３同士が、前記長辺方向に沿って一列状に整列しないように適宜ずらして配設されていればよい。
【００４３】
次に、前記圧電アクチュエータ２０の製造方法を図９（Ａ）〜（Ｃ）に基づいて説明する。まず、前記圧電アクチュエータ２０における圧電シート２１ｂ（２１ｄ，２１ｆ，２２も同様）の複数個分をマトリックス状に並べた大きさを有する第１素材シート（グリーンシート）の表面のうち各圧電シート２１ｂ（２１ｄ，２１ｆ）となる箇所に、複数個の個別電極２４と捨てパターンの電極としてのダミーコモン電極２７とを設ける位置に対して、予めスルーホール３２を穿設する。
【００４４】
同様にして、圧電シート２１ａ（２１ｃ，２１ｅ，２１ｇも同様）の複数個分をマトリックス状に並べた大きさを有する第２素材シート（グリーンシート）の表面のうち各圧電シート２１ａ（２１ｃ，２１ｅ，２１ｇ）となる箇所に、複数個のコモン電極２５の引き出し部２５ａと捨てパターンの電極としてのダミー個別電極２６とを設ける位置に対して、予めスルーホール３３を穿設する。
【００４５】
さらに、絶縁シート２３の複数個をマトリックス状に並べた大きさを有する第３素材シート（グリーンシート）の表面のうち各絶縁シート２３の箇所に、複数個の外部電極３０，３１を設ける位置に対して、スルーホール３２，３３を穿設する。
【００４６】
次いで、前記各圧電シート２２，２１ｂ，２１ｄ，２１ｆの表面に個別電極２４及びダミーコモン電極２７を、前記各圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇの表面にコモン電極２５及びダミー個別電極２６を、それぞれ導電材料としてのＡｇ−Ｐｄ系の導電ペーストを用いたスクリーン印刷にて形成する。
【００４７】
また、前記各絶縁シート２３の表面のうち複数個の外部電極３０，３１を設ける位置（前記各スルーホール３２，３３の位置）には、タブ６０，６１（図９（Ａ）参照）を、それぞれ導電材料としてのＡｇ−Ｐｄ系の導電ペーストを用いたスクリーン印刷にて形成する。
【００４８】
この場合、前記各スルーホール３２，３３は、前記第１〜第３素材シートの上下広幅面に貫通しているから、前記各スルーホール３２，３３内に前記導電材料が浸入し、前記各スルーホール３２，３３を介して、前記各電極部分２４〜２７及び前記各タブ６０，６１を通じてシートの上下面で導通可能となる。
【００４９】
また、第１実施形態では、前記各タブ６０，６１の積層方向から見た面積は、これらの焼成後の面積がこれと対応する外部電極３０，３１の面積の１／２倍以上でかつ１倍以下の大きさとなるように、適宜設定されている。
【００５０】
次いで、前記各素材シートを乾燥して積層したのち、積層方向にプレスすることによりして一体化して１枚の積層体とし（図９（Ａ）参照）、この積層体を１１００℃程度の温度で焼成する。そうすると、図９（Ｂ）に示すように、前記各絶縁シート２３上の各タブ６０，６１が焼成により収縮する。ここで、前記各タブ６０，６１の積層方向から見た面積が、これと対応する外部電極３０，３１の面積の１／２倍以上でかつ１倍以下の大きさとなる。
【００５１】
そして、肉厚の薄くなった各タブ６０，６１（第１実施形態では１μｍ程度）に、Ａｇ系材料から成る外部電極３０，３１をスクリーン印刷にて形成して、６００℃程度の温度で焼き付けるのである（図９（Ｃ）参照）。その後所定の大きさにカットする。
【００５２】
以上により、上下に積層した複数の圧電シート２２，２１ａ〜２１ｇ及び絶縁シート２３においては、同じ上下位置の個別電極２４とダミー個別電極２６と外部電極３０とがスルーホール３２内の導電材料を介して電気的に接続される一方、同じく上下複数枚のコモン電極２５とダミーコモン電極２７と外部電極３１とがスルーホール３３内の導電材料を介して電気的に接続される（図７参照）。
【００５３】
第１実施形態では、前記絶縁シート２３上に印刷形成したＡｇ−Ｐｄ系の導電ペースト製の各タブ６０，６１を、高温（この実施形態では１１００℃程度）で焼成するから、前記各タブ６０，６１と前記絶縁シート２３とを強固に密着させることができる。
【００５４】
そして、前記Ａｇ−Ｐｄ系導電ペースト製の各タブ６０，６１には、Ａｇ系材料から成る外部電極３０，３１を低温（この実施形態では６００℃程度）で焼き付けるから、同種金属（第１実施形態ではＡｇ）を主成分とするもの同士を接合させることになり、前記各タブ６０，６１に対する前記各外部電極３０，３１の密着強度は高いものとなる。
【００５５】
したがって、前記各外部電極３０，３１を高温で焼成しなくても、前記各タブ６０，６１がバインダの役割を果たして、前記絶縁シート２３に対する前記各外部電極３０，３１の密着強度を十分に確保できる。これにより、例えば、前記各外部電極３０，３１と前記フレキシブルプリントケーブル４０とを半田接合するに際して、前記絶縁シート２３から前記各外部電極３０，３１が剥がれる等の不良の発生を著しく低減できる。
【００５６】
また、積層方向から見て、前記各タブ６０，６１の高温焼成後の面積は、これと対応する外部電極３０，３１の面積の１／２倍以上でかつ１倍以下の大きさであるから、前記従来のように、外部電極とスルーホール内の導電ペーストとを電気的に接合する構成よりも、前記各外部電極３０，３１との接触面積が大きくなる。これにより、前記絶縁シート２３に対する前記各外部電極３０，３１の密着強度の確保を確実に達成できることに加えて、前記各外部電極３０，３１とこれに対応する個別電極２４やコモン電極２５等に対して確実に導通でき、接触不良等の発生を著しく低減できる。
【００５７】
したがって、この製造方法によると、信頼性の高い圧電アクチュエータ２０を製造できるのである。
【００５８】
図１、図２及び図８に示すように、前記圧電アクチュエータ２０の下面（キャビティプレート１０の圧力室１６と対向する広幅面）全体に、接着剤層としてのインク非浸透性の合成樹脂材からなる接着剤シート４１を予め貼着し、次いで、前記キャビティプレート１０に対して、前記圧電アクチュエータ２０における各個別電極２４が前記キャビティプレート１０における各圧力室１６の各々に対応するように接着・固定される。
【００５９】
また、前記圧電アクチュエータ２０における上面には、前記フレキシブルプリントケーブル４０を重ね押圧することによって、前記フレキシブルプリントケーブル４０における各種の配線パターン（図示せず）が前記各外部電極３０，３１に電気的に接合される。
【００６０】
ここで、前記各外部電極３０，３１は、高温で焼成しないから、酸化することが少なく、かつ、前記各タブ６０，６１よりも厚い肉厚（第１実施形態では７〜１７μｍ程度）であり、これら両外部電極３０，３１と外部接続手段としてのフレキシブルプリントケーブル４０とを半田接合するに際しての接合強度をも十分に確保できる。
【００６１】
なお、前記接着剤シート４１等の接着剤層の材料としては、少なくともインク非浸透性で、かつ、電気絶縁性を備えたものであって、ナイロン系やダイマー酸ベースのポリアミド樹脂を主成分とするポリアミド系ホットメルト形接着剤、ポリエステル系ホットメルト形接着剤のフィルム状のものを用いてもよいが、ポリオレフィン系ホットメルト形接着剤を前記圧電アクチュエータ２０の下面に塗布してから、前記キャビティプレート１０に接着・固定するようにしても良い。接着層の厚さは約１μｍ程度である。
【００６２】
そして、全個別電極２４とコモン電極２５との間に、通常の使用時よりも高い電圧を印可することで、圧電シート２１ａ〜２１ｇの上記両電極２４，２５間に挟まれる部分を分極処理する。
【００６３】
以上の構成において、前記圧電アクチュエータ２０における各個別電極２４のうち任意の個別電極２４とコモン電極２５との間に電圧を印加することにより、前記圧電シート２１ａ〜２１ｇのうち前記電圧を印加した個別電極２４に対応する部分が圧電による積層方向の歪みを生じ、この歪みにて前記各個別電極２４に対応する圧力室１６の内容積が縮小されることにより、当該圧力室１６内のインクがノズル５４から液滴状に噴出して、所定の印字が行われるのである（図８参照）。
【００６４】
図１０〜図１３は本発明の第２実施形態を示している。なお、この実施形態において、構成及び作用が第１実施形態と変わらないものは、第１実施形態のものと同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００６５】
第２実施形態の圧電アクチュエータ２０′の構造を図１０〜図１２に基づいて説明する。前記圧電アクチュエータ２０′は、２枚の圧電シート２２′，２１′と、１枚の絶縁シート２３′とを積層した構造となっている。最下層の圧電シート２２′の表面（広幅面）には、キャビティプレート１０における各圧力室１６の箇所毎に、細幅の個別電極２４′が、当該圧電シート２２′の短辺縁と平行状に、かつ、長辺方向に列状にパターン形成されている。なお、当該駆動電極２４′は、その一端部２４ａ′を前記最下層の圧電シート２２′の一方の長辺縁に露出させている。
【００６６】
２層目の圧電シート２１′の表面（広幅面）には、複数個の圧力室１６に対して共通のコモン電極２５′が、これら各圧力室１６を一体的に覆うように平面視略矩形状に形成されている。前記２層目の圧電シート２１′における一対の短辺縁の近傍箇所には、当該短辺縁の略全長にわたって延びる引き出し部２５ａ′，２５ａ′が、前記２層目の圧電シート２１′の一方の長辺縁に露出するようにして、前記コモン電極２５′と一体形成されている。前記圧電シート２１′のうち前記個別電極２４′及び前記コモン電極２５′が積層方向に重なる箇所は、圧電効果により歪みを生じる活性部３５′である。
【００６７】
前記２層目の圧電シート２１′の表面のうち前記活性部３５′以外の箇所には、捨てパターンの電極であるダミー個別電極２６′が、前記個別電極２４′と同じ上下位置に形成されている。前記最下層の圧電シート２２′の表面のうち前記引き出し部２５ａ′と対応する位置（同じ上下位置）には、捨てパターンの電極としてのダミーコモン電極２７′が形成されている。
【００６８】
なお、前記ダミー個別電極２６′の一端部２６ａ′は前記２層目の圧電シート２１′の長辺縁に、前記ダミーコモン電極２７′の一端部２７ａ′は前記最下層の圧電シート２２′の長辺縁に、それぞれ露出している。第２実施形態において、前記各電極２４′，２５′，２６′，２７′は、導電材料としてのＡｇ−Ｐｄ系の導電ペースト製のものである。
【００６９】
最上層の絶縁シート２３の表面のうち前記個別電極２４′または前記コモン電極２５′の引き出し部２５ａ′に対応する位置には、Ａｇ−Ｐｄ系の導電ペースト製のタブ６０′、６１′が、当該絶縁シート２３′の一対の長辺縁に沿って形成されており、これら各タブ６０′，６１′上にフレキシブルプリントケーブル４０と接続するための外部電極３０′，３１′が配設されている。第２実施形態では、前記両外部電極３０′，３１′は、前記導電ペーストの主成分であるＡｇを含んだＡｇ系材料から成るものである。
【００７０】
前記圧電アクチュエータ２０′の表裏両広幅面と直交する左右両側面には、前記各圧電シート２１′，２２′の左右両側面に露出した個別電極２４′の一端部２４ａ′とダミー個別電極２６ａ′とを積層方向に接続する側面電極５０′が、また、コモン電極２５′の引き出し部２５ａ′とダミーコモン電極２７′の端部２７ａ′とを積層方向に接続する側面電極５１′が、それぞれＡｇ系の導電ペーストにてパターン形成されている。これら各側面電極５０′，５１′の上端は、これに対応する外部電極３０′，３１′に接続されている。したがって、前記個別電極２４′や前記コモン電極２５′は、これら各側面電極５０′，５１′を介して対応する外部電極３０′，３１′と電気的に接続されている。
【００７１】
前記キャビティプレート１０におけるベースプレート１４のうち前記圧電アクチュエータ２０′の左右両側面に対応する箇所には、前記各外部電極３０′，３１′を前記キャビティプレート１０に接触させないための凹み溝６２，６３が、前記左右両側面に沿って延びるように穿設されている。これら各凹み溝６２，６３は、前記各側面電極５０′，５１′の相互間で短絡することを防止するためのものである。
【００７２】
次に、前記圧電アクチュエータ２０′の製造方法を図１３（Ａ）〜（Ｄ）に基づいて説明する。まず、前記圧電アクチュエータ２０′における圧電シート２２′の複数個をマトリックス状に並べた大きさを有する第４素材シート（グリーンシート）の表面に、個別電極２４′及びダミーコモン電極２７′を、導電材料としてのＡｇ−Ｐｄ系の導電ペーストを用いたスクリーン印刷にて形成する。
【００７３】
同様にして、圧電シート２１′の複数個をマトリックス状に並べた大きさを有する第５素材シート（グリーンシート）の表面に、コモン電極２５′及びダミー個別電極２６′を、導電材料としてのＡｇ−Ｐｄ系の導電ペーストを用いたスクリーン印刷にて形成する。
【００７４】
さらに、絶縁シート２３′の複数個をマトリックス状に並べた大きさを有する第５素材シート（グリーンシート）の表面において、個別電極２４′（ダミー個別電極２６′）と対応する位置にはタブ６０′を、コモン電極２５′の引き出し部２５ａ′（ダミーコモン電極２７′）と対応する位置にはタブ６１′を、それぞれそれぞれ導電材料としてのＡｇ−Ｐｄ系の導電ペーストを用いたスクリーン印刷にて形成する。
【００７５】
なお、第２実施形態でも、前記各タブ６０′，６１′の積層方向から見た面積は、これらの高温焼成後の面積がこれと対応する外部電極３０′，３１′の面積の１／２倍以上でかつ１倍以下の大きさとなるように、適宜設定されている。
【００７６】
次いで、前記各素材シートを乾燥して積層したのち、積層方向にプレスすることによりして一体化して１枚の積層体とし（図１３（Ａ）参照）、この積層体を１１００℃程度の温度で焼成する。そうすると、図１３（Ｂ）に示すように、前記各絶縁シート２３′上の各タブ６０′，６１′が焼成により収縮する。ここでも、第１実施形態と同様に、前記各タブ６０′，６１′の積層方向から見た面積が、これと対応する外部電極３０′，３１′の面積の１／２倍以上でかつ１倍以下の大きさとなる。
【００７７】
次いで、前記各素材シートの積層体を所定の大きさにカットし、これにより得られた圧電シート２１′〜２３′の積層体の姿勢を代えて、当該積層体の側面を上向きにする。それから、各側面電極５０′を、これに対応する個別電極２４′の一端部２４ａ′及びダミー個別電極２６′の一端部２６ａ′と重なるように、Ａｇ系の導電ペーストを用いてのスクリーン印刷にて形成する。
【００７８】
同様にして、各側面電極５１′を、これに対応するコモン電極２５′の引き出し部２５ａ′及びダミーコモン電極２７′の一端部２７ａ′と重なるように、Ａｇ系の導電ペーストを用いたスクリーン印刷にて形成する（図１３（Ｃ）参照）。
【００７９】
次いで、再び前記圧電シート２１′〜２３′の積層体の姿勢を代えて、この積層体において絶縁シート２３′側の広幅面（タブ６０′，６１′のある広幅面）を上向きにする。それから、Ａｇ系材料から成る外部電極３０′を、前記絶縁シート２３′上の各タブ６０′に重なり、かつ、当該外部電極３０′に対応する側面電極５０′の上端部に接続するようにスクリーン印刷にて形成する。
【００８０】
同様にして、Ａｇ系材料から成る外部電極３１′を、前記絶縁シート２３′上の各タブ６１′に重なり、かつ、当該外部電極３１′に対応する側面電極５１′の上端部に接続するようにスクリーン印刷にて形成する。そして、６００℃程度の温度で焼き付けするのである（図１３（Ｄ）参照）。
【００８１】
以上により、上下に積層した複数の圧電シート２２′，２１′及び絶縁シート２３′においては、同じ上下位置の個別電極２４′とダミー個別電極２６′と外部電極３０′とが、これらに対応する側面電極５０′を介して電気的に接続される一方、同じく上下複数枚のコモン電極２５′とダミーコモン電極２７′と外部電極３１′とが、これらに対応する側面電極５１′を介して電気的に接続される（図１２参照）。
【００８２】
第２実施形態では、前記圧電アクチュエータ２０′における絶縁シート２３′の表面に前記各外部電極３０′，３１′を密着させるに際して、高温（この実施形態では１１００℃程度）で焼成することにより前記絶縁シート２３′上に強固に密着した各タブ６０′，６１′に対して、前記各外部電極３０′，３１′を低温（この実施形態では６００℃程度）で焼き付けするから、同種金属（第２実施形態ではＡｇ）を主成分とするもの同士を接合させることになり、前記各タブ６０′，６１′に対する前記各外部電極３０′，３１′の密着強度が高まる。
【００８３】
したがって、前記各外部電極３０′，３１′を高温で焼成しなくても、前記各タブ６０′，６１′がバインダの役割を果たして、前記絶縁シート２３′に対する前記各外部電極３０′，３１′の密着強度を十分に確保できる。
【００８４】
これにより、第１実施形態と同様に、例えば、前記各外部電極３０′，３１′と前記フレキシブルプリントケーブル４０とを半田接合するに際して、前記圧電アクチュエータ２０′から前記各外部電極３０，３１が剥がれる等の不良の発生を著しく低減できる。
【００８５】
また、積層方向から見て、前記各タブ６０′，６１′の高温焼成後の面積は、これと対応する外部電極３０′，３１′の面積の１／２倍以上でかつ１倍以下の大きさであるから、前記各外部電極３０′，３１′との接触面積を十分に得て、前記絶縁シート２３′に対する前記各外部電極３０′，３１′の密着強度の確保を確実に達成できる。
【００８６】
以上により、第２実施形態の場合も、信頼性の高い圧電アクチュエータ２０′を製造できるのである。
【００８７】
また、前記圧電アクチュエータ２０′における上面には、前記フレキシブルプリントケーブル４０を重ね押圧することによって、前記フレキシブルプリントケーブル４０における各種の配線パターン（図示せず）が前記各外部電極３０′，３１′に電気的に接合される。
【００８８】
ここで、前記各外部電極３０′，３１′は、高温で焼成しないから、酸化することが少なく、かつ、前記各タブ６０′，６１′よりも厚い肉厚（第２実施形態では７〜１７μｍ程度）であるから、これら両外部電極３０′，３１′と前記フレキシブルプリントケーブル４０とを半田接合するに際しての接合強度をも十分に確保できるのである。
【００８９】
本発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化できる。例えば、圧電アクチュエータ２０，２０′の最下層には圧電シート２２，２２′を採用したが、他の層の圧電シートの歪みを圧力室に伝えるものであれば、他の絶縁材料を用いてもよい。また、最上層の絶縁シート２３，２３′についても他の絶縁材料を用いてもよい。この場合は、圧電シートの歪みのうち、上方（キャビティプレート１０と反対側）へ突出する歪みを抑制するものであることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の圧電式インクジェットヘッドを示す分解斜視図である。
【図２】圧電アクチュエータとキャビティープレートとの一端部を示す拡大斜視図である。
【図３】キャビティープレートの分解斜視図である。
【図４】キャビティープレートの部分拡大斜視図である。
【図５】圧電アクチュエータの分解斜視図である。
【図６】圧電アクチュエータの部分拡大分解斜視図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ視側断面図である。
【図８】フレキシブルプリントケーブル、キャビティープレート及び圧電アクチュエータを積層した状態を示す拡大断面図である。
【図９】圧電アクチュエータの製造工程を示す概略斜視図であり、（Ａ）は焼成前、（Ｂ）は焼成後、（Ｃ）は外部電極を焼き付けた状態の図である。
【図１０】第２実施形態における圧電アクチュエータとキャビティープレートとの一端部を示す拡大斜視図である。
【図１１】圧電アクチュエータの分解斜視図である。
【図１２】フレキシブルプリントケーブル、キャビティープレート及び圧電アクチュエータを積層した状態を示す拡大断面図である。
【図１３】圧電アクチュエータの製造工程を示す概略斜視図であり、（Ａ）は焼成前、（Ｂ）は焼成後、（Ｃ）は外部電極を焼き付けた状態の図である。
【符号の説明】
１０キャビティープレート
１２マニホールドプレート
１３スペーサプレート
１４ベースプレート
１６圧力室
２０，２０′ 圧電アクチュエータ
２１ａ〜２１ｇ，２２，２１′，２２′ 圧電シート
２３，２３′ 絶縁シート
２４，２４′ 個別電極
２５，２５′ コモン電極
２５ａ，２５ａ′ 引き出し部
２６，２６′ ダミー個別電極
２７，２７′ ダミーコモン電極
３０，３１，３０′，３１′ 外部電極
３２，３３スルーホール
３５，３５′ 活性部
４０フレキシブルプリントケーブル
４３ノズルプレート
５４ノズル
６０，６１，６０′，６１′ タブ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a laminated piezoelectric element used as a drive source in various apparatuses such as an inkjet head.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, piezoelectric elements have been used as drive sources (piezoelectric actuators) for various devices by utilizing the characteristic of converting electrical energy into mechanical displacement (strain) by the piezoelectric effect.
[0003]
Among them, a laminated piezoelectric element in order to increase the amount of displacement due to strain, Ag (silver) − on the surface (one wide surface) of a piezoelectric sheet made of a ceramic material such as PZT (lead zirconate titanate). A Pd (palladium) conductive paste is used to print and pattern individual electrodes or common electrodes, and a plurality of piezoelectric sheets having the individual electrodes and a plurality of piezoelectric sheets having the common electrodes are alternately laminated. In addition, an external electrode for connecting a flexible printed cable is connected to the individual electrode or the common electrode on the surface of the insulating sheet laminated on one wide surface so as to be driven by selectively applying a voltage from the outside. It has a structure formed with a corresponding pattern.
[0004]
Conventionally, there are mainly three methods for providing the external electrodes.
[0005]
One method is to form a common electrode or individual electrode on the surface of the piezoelectric sheet and extend a part of the common electrode or the individual electrode so as to be exposed on the end face of the piezoelectric sheet. An insulating sheet not to be laminated is laminated and fired at a high temperature (for example, about 1100 ° C.). Next, on the laminated end face of the laminate, side electrodes are patterned with an Ag (silver) -Pd (palladium) based conductive paste so as to connect the end faces of the individual electrodes and the end faces of the common electrode in the laminating direction. After forming and forming an external electrode with the same conductive material (conductive paste) on the wide surface of the insulating sheet so as to be electrically connected to each side electrode, baking is performed at a relatively low temperature (for example, about 600 ° C.). It is a method of doing.
[0006]
In the second method, through holes communicating with individual electrodes or common electrodes adjacent to each other in the stacking direction are provided in each piezoelectric sheet and insulating sheet on which the common electrode and the individual electrodes are formed, and the same conductivity is provided in each through hole. After filling the material (conductive paste), the piezoelectric sheet and the insulating sheet are laminated and then fired at a high temperature as described above. Next, on the wide surface of the insulating sheet, an external electrode is applied and formed with a conductive paste of Ag (silver) -Pd (palladium) for each through-hole portion, and this is baked at a low temperature. .
[0007]
In the third method, through holes communicating with individual electrodes or common electrodes adjacent to each other in the stacking direction are provided in each piezoelectric sheet and insulating sheet on which the common electrode and the individual electrodes are formed, and the same conductivity is provided in each through hole. After filling the material, patterning tabs as external electrodes on the wide surface of the insulating sheet with the same conductive material so as to conduct to each through hole on the wide surface of the insulating sheet, and laminating them, the high Firing at temperature.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, as in the first and second methods, the external electrode baked at a low temperature has low adhesion strength with the wide surface of the insulating sheet, and therefore when the solder connection is made with the flexible printed cable via the external electrode, There has been a problem that the external electrode is peeled off from the insulating sheet and the electrical connection is incomplete or unstable. Even when glass frit was mixed with the conductive paste, there was a limit in improving the adhesion strength.
[0009]
On the other hand, when the third method is used, the portion of the tab as the external electrode fired at the high temperature is shrunk by firing and the surface of the tab is oxidized by the high temperature. There is a problem that it is difficult to ensure sufficient solder joint strength.
[0010]
This invention makes it a technical subject to eliminate the said conventional problem.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this technical problem, a method for manufacturing a laminated piezoelectric element according to the present invention includes forming a pattern of an individual electrode or a common electrode with a conductive material on one wide surface of a plurality of piezoelectric sheets, while insulating the same. A tab having a pattern corresponding to the individual electrode or the common electrode is formed of a conductive material on one wide surface of the sheet, and the insulating material is formed on one wide surface of both the front and back wide surfaces of the laminate of the piezoelectric sheets. Sheets are laminated so that each tab appears outside in the lamination direction of the laminate, and after firing the laminate with the insulating sheet, external connection means such as a flexible printed cable and the like are connected to each tab. An external electrode for connection is formed by baking.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing the multilayer piezoelectric element according to the first aspect, the area after firing of each tab is 1 of the area of the corresponding external electrode as viewed from the stacking direction. / 2 times or more and 1 time or less.
[0013]
The invention of claim 3 uses the Ag-based material as the external electrode when the Ag—Pd-based conductive paste is used as the conductive material in the multilayer piezoelectric element manufacturing method according to claim 1 or 2. That's it.
[0014]
Furthermore, the invention of claim 4 corresponds to the pattern of the electrode and the tab in each of the piezoelectric sheet and the insulating sheet in the method for manufacturing a laminated piezoelectric element according to any one of claims 1 to 3. Through holes are formed at locations, and each through hole is filled with a conductive material continuous with the electrode pattern and the tab.
[0015]
【The invention's effect】
Since the external electrode is formed on the insulating sheet via the tab made of the conductive material, the tab made of the conductive material is firmly adhered to the insulating sheet at a high temperature when the laminate is fired. Furthermore, since the tab and the external electrode are made of conductive material, even if the external electrode is baked at a low temperature, it can be firmly adhered to each other. Further, since the low temperature is sufficient when baking the external electrode, there is little oxidation and the bonding strength with external connection means such as a flexible printed cable can be sufficiently secured.
[0016]
The manufacturing methods according to claims 2 to 4 are more specific than the manufacturing method according to claim 1. According to the manufacturing method of claim 2, as viewed from the stacking direction, the area after firing of each tab is not less than 1/2 times the area of the corresponding external electrode and not more than 1 time. A sufficient contact area with the external electrode can be obtained, and the adhesion strength of the external electrode to the insulating sheet can be reliably ensured.
[0017]
Further, as in claim 3, when the tab is made of an Ag-Pd-based conductive paste, if the external electrode is made of an Ag-based material, the same metal as the main component is baked. Even if the external electrode is not fired at a high temperature, the adhesion strength of the external electrode with respect to the tab is improved, and the effect of claim 1 can be reliably achieved.
[0018]
Furthermore, as in claim 4, each piezoelectric sheet and the insulating sheet are formed with through-holes at locations corresponding to the electrode patterns and the tabs. When the conductive material continuous with the tab is filled, the effect of claim 1 can be obtained, that is, the adhesion strength of each external electrode to the insulating sheet can be sufficiently ensured, and the external electrode and the same can be accommodated. Therefore, it is possible to surely conduct to the individual electrode or the common electrode, and the occurrence of poor electrical contact can be significantly reduced.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Embodiments embodying the invention will be described below with reference to the drawings (FIGS. 1 to 13) when applied to a piezoelectric inkjet head.
[0020]
1 to 9 show a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 8, the upper surface (wide surface) of the plate-type piezoelectric actuator 20 joined to the metal plate cavity plate 10 has an external connection means for connection with an external device. The flexible printed cable 40 is overlapped and joined, and ink is ejected downward from the nozzle 54 opened on the lower surface side of the cavity plate 10.
[0021]
As shown in FIGS. 3 and 4, the cavity plate 10 has a structure in which five thin plates of a nozzle plate 43, two manifold plates 12, a spacer plate 13, and a base plate 14 are laminated and bonded together by bonding. It has become. In the first embodiment, the plates 12, 13, and 14 excluding the nozzle plate 43 are made of 42% nickel alloy steel plates and have a thickness of about 50 μm to 150 μm.
[0022]
In the nozzle plate 43, nozzles 54 for ejecting ink with a small diameter are arranged in a zigzag array in two rows along the longitudinal direction of the nozzle plate 43. That is, a large number of nozzles 54 are formed in a staggered arrangement at intervals of a minute pitch P along two reference lines 43 a and 43 b parallel to the longitudinal direction of the nozzle plate 43.
[0023]
The pressure chambers 16 (details will be described later) corresponding to the nozzles 54 and the active portions 35 (details will be described later) of the piezoelectric actuator 20 are vertically moved in plan view of the plates 43, 12, 13, 14. They are arranged at the corresponding positions overlapping. Each pressure chamber 16 is formed to extend in a direction intersecting (orthogonal) with the longitudinal direction of the nozzle plate 43, and the row of pressure chambers 16 is arranged along the longitudinal direction of the nozzle plate 43. .
[0024]
The upper manifold plate 12 facing the spacer plate 13 has a pair of manifold chambers 12a and 12a as ink passages, and the lower manifold plate 12 facing the nozzle plate 43 has the same pair of manifold chambers 12b and 12b. It is drilled to extend along both sides of the 54 rows. In this case, each manifold chamber 12a, 12b extends so as to overlap with the row of pressure chambers 16 in plan view (see FIGS. 3 and 4).
[0025]
Note that the manifold chambers 12b and 12b of the lower manifold plate 12 are recessed so as to open only to the upper surface side of the lower manifold plate 12 (see FIG. 4). The manifold chambers 12 a and 12 b are sealed by stacking a spacer plate 13 on the upper manifold plate 12.
[0026]
The base plate 14 is provided with a large number of narrow pressure chambers 16 extending in a direction (short side direction) perpendicular to the center line along the long side direction. If parallel longitudinal reference lines 14a and 14b are set on both the left and right sides of the center line, the tip 16a of the pressure chamber 16 on the left side of the center line is positioned on the left reference line 14a, and reversely In addition, the tip 16a of the pressure chamber 16 on the right side of the center line is located on the longitudinal reference line 14b on the right side. Further, the tips 16a of the left and right pressure chambers 16 are alternately arranged. Accordingly, the pressure chambers 16 on the left and right sides are alternately arranged so as to extend in opposite directions to each other (see FIG. 4).
[0027]
The front end 16a of each pressure chamber 16 is connected to the staggered array of nozzles 54 in the nozzle plate 43 through the small-diameter through holes 17 formed in the spacer plate 13 and the two manifold plates 12 in a staggered array. Communicate. On the other hand, the other end 16 b of each pressure chamber 16 communicates with the manifold chambers 12 a and 12 b in the manifold plate 12 through through holes 18 drilled in the left and right side portions of the spacer plate 13.
[0028]
As shown in FIG. 4, the other end 16 b is recessed so as to open only on the lower surface side of the base plate 14. Further, a filter 29 for removing dust in the ink supplied from an ink tank (not shown) thereabove is stretched on the upper surface of the supply holes 19a, 19a formed in one end portion of the uppermost base plate 14. It is installed. The supply holes 19b and 19b are also formed at positions corresponding to the supply holes 19a and 19a formed at one end of the base plate 14 in the spacer plate 13.
[0029]
As described above, the ink that has flowed into the left and right manifold chambers 12a and 12b from the ink tank (not shown) through the supply holes 19a and 19b in the base plate 14 and the spacer plate 13 passes through the manifold chambers 12a and 12b. After being distributed into each pressure chamber 16 through the hole 18, the pressure chamber 16 passes through each through-hole 17 to reach the nozzle 54 corresponding to each pressure chamber 16 ( 3 and 4).
[0030]
Next, the structure of the piezoelectric actuator 20 that is a multilayer piezoelectric element according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0031]
As shown in FIG. 5, the piezoelectric actuator 20 has a structure in which eight piezoelectric sheets 21 a, 21 b, 21 c, 21 d, 21 e, 21 f, 21 g, 22 and one insulating sheet 23 are laminated. In the first embodiment, each of the piezoelectric sheets 21a to 21g, 22 and the insulating sheet 23 has a thickness of about 15 μm to 40 μm. The insulating sheet 23 is preferably made of the same material as other piezoelectric sheets in terms of manufacturing.
[0032]
Similarly to the one described in JP-A-4-341851, the center line of the short side of the lowermost piezoelectric sheet 22 and the surfaces (wide surfaces) of the odd-numbered piezoelectric sheets 21b, 21d, 21f counted upward from the lowermost piezoelectric sheet 22 On both sides of the electrode, narrow individual electrodes 24 are formed in a pattern in parallel with the short side edges of the piezoelectric sheets 22, 21b, 21d, and 21f and in a row in the long side direction. The pattern of the individual electrode 24 corresponds to the location of each pressure chamber 16 in the cavity plate 10. The width dimension of each individual electrode 24 is set to be a little narrower than the corresponding wide width portion of the pressure chamber 16.
[0033]
A common electrode 25 common to the plurality of pressure chambers 16 is formed on the surfaces (wide surfaces) of the even-numbered piezoelectric sheets 21a, 21c, 21e, and 21g from the bottom. In each of the piezoelectric sheets 21a to 21g, the part where the individual electrode 24 and the common electrode 25 overlap in the stacking direction, that is, the part sandwiched between them is an active part 35 that generates distortion due to the piezoelectric effect.
[0034]
On the other hand, since the pressure chambers 16 are arranged in two rows along the long side direction of the base plate 14, the common electrode 25 is arranged so as to integrally cover the two rows of pressure chambers 16, 16. The second piezoelectric sheets 21a, 21c, 21e, 21g are formed in a substantially rectangular shape in plan view extending in the long side direction at the center in the short side direction. In the vicinity of the pair of short edges in the even-numbered piezoelectric sheets 21a, 21c, 21e, and 21g, lead portions 25a and 25a that extend over substantially the entire length of the short edges are integrally formed with the common electrode 25. .
[0035]
Further, on the surface of the even-numbered piezoelectric sheets 21a, 21c, 21e, and 21g, at locations other than the active portion 35 (at locations near the pair of long edges in the even-numbered piezoelectric sheets 21a, 21c, 21e, and 21g). The dummy individual electrode 26 having a width substantially the same as that of the individual electrode 24 and a short length is formed in a pattern corresponding to the individual electrode 24, that is, in the portion where the common electrode 25 is not formed. It is formed at the same vertical position as the individual electrode 24. These dummy individual electrodes 24 are electrodes of a discarded pattern that do not contribute to the deformation action (distortion) of the piezoelectric actuator 20, but a partial thickness when the piezoelectric sheets 22, 21 a to 21 g and the insulating sheet 23 are laminated. This is to reduce the change in height.
[0036]
A dummy common electrode 27 is formed as a discarded pattern electrode at a position (same vertical position) corresponding to the lead-out portions 25a and 25a on the surface of the odd-numbered piezoelectric sheets 22, 21b, 21d and 21f. . Although details will be described later, in the first embodiment, each of the electrodes 24, 25, 26, and 27 is made of an Ag-Pd conductive paste containing about 30% of Pd as a conductive material.
[0037]
On the surface of the insulating sheet 23, which is the uppermost piezoelectric sheet, an external electrode 30 for the individual electrode 24 and an external electrode 31 for the lead portion 25 a of the common electrode 25 are a pair of long side edges of the insulating sheet 23. It is formed along. In the first embodiment, the external electrodes 30 and 31 are made of an Ag-based material (which may contain a small amount of Pd) containing Ag, which is the main component of the conductive paste. Further, the thickness (thickness in the stacking (up and down) direction) of both the external electrodes 30 and 31 is about 7 to 17 μm.
[0038]
Except for the lowermost piezoelectric sheet 22, all the other piezoelectric sheets 21 a to 21 g and the insulating sheet 23 include the external electrode 30, the individual electrode 24 and the dummy individual electrode 26 at positions corresponding to the external electrode 30. A through hole 32 is formed for electrical connection.
[0039]
Similarly, each of the piezoelectric sheets 21a to 21g and the insulating sheet 23 has at least one external electrode 31 (in the first embodiment, the external electrodes 31 at the four corners of the insulating sheet 23) and corresponding positions. A through hole 33 is formed in order to connect the lead portion 25a and the dummy common electrode 27 to each other. These through holes 32 and 33 are filled with the same conductive material as that of the individual electrode 24, the common electrode 25, etc., that is, an Ag-Pd conductive paste.
[0040]
As shown in FIGS. 5 and 6, in the first embodiment, the through holes 32 and 33 in the piezoelectric sheets 21 a to 21 g and the insulating sheet 23 are formed on the long sides of the piezoelectric sheets 21 a to 21 g and the insulating sheet 23. The holes are formed so as to be appropriately shifted so as not to be aligned in a line along the direction (the direction parallel to the pattern arranging direction of the individual electrodes 24 (or the dummy individual electrodes 26)).
[0041]
That is, each of the through holes 32 and 33 in the insulating sheet 23 has dimensions L1, L2, L3, and L1 as appropriate from the long side edge to the short side direction of the insulating sheet 23 in order from one short side edge side of the insulating sheet 23. ,... Are appropriately shifted and formed at positions apart from each other. The piezoelectric sheets 21a are formed so that the through holes 32 and 33 in the piezoelectric sheets 21a to 21g below the insulating sheet 23 correspond to (communicate with) the through holes 32 and 33 in the insulating sheet 23, respectively. In order from one short side edge side of ˜21 g, the piezoelectric sheets 21 a to 21 g are appropriately shifted to the positions away from the long side edge by a dimension L1, L2, L3, L1,. Has been.
[0042]
In addition, arrangement | positioning of each through-hole 32,33 in each said piezoelectric sheet 21a-21g and the insulating sheet 23 is not limited to the above-mentioned pattern, The through-holes 32,33 adjacent to the said long side direction are mutually, What is necessary is just to arrange | position suitably so that it may not align in a line form along the said long side direction.
[0043]
Next, a method for manufacturing the piezoelectric actuator 20 will be described with reference to FIGS. First, each piezoelectric sheet 21b (outside the surface of a first material sheet (green sheet) having a size in which a plurality of piezoelectric sheets 21b (21d, 21f, and 22) in the piezoelectric actuator 20 are arranged in a matrix is arranged. 21d, 21f), through holes 32 are formed in advance at positions where a plurality of individual electrodes 24 and dummy common electrodes 27 serving as electrodes of the disposal pattern are provided.
[0044]
Similarly, each piezoelectric sheet 21a (21c, 21e) out of the surface of the second material sheet (green sheet) having a size in which a plurality of piezoelectric sheets 21a (21c, 21e, 21g) are arranged in a matrix. , 21g), through holes 33 are formed in advance at positions where the lead portions 25a of the plurality of common electrodes 25 and the dummy individual electrodes 26 as the electrodes of the discard pattern are provided.
[0045]
Further, at a position where a plurality of external electrodes 30 and 31 are provided at each insulating sheet 23 in the surface of a third material sheet (green sheet) having a size in which a plurality of insulating sheets 23 are arranged in a matrix. On the other hand, through holes 32 and 33 are formed.
[0046]
Next, individual electrodes 24 and dummy common electrodes 27 are provided on the surfaces of the piezoelectric sheets 22, 21b, 21d, and 21f, and common electrodes 25 and dummy individual electrodes 26 are provided on the surfaces of the piezoelectric sheets 21a, 21c, 21e, and 21g. Each is formed by screen printing using an Ag—Pd-based conductive paste as a conductive material.
[0047]
Further, tabs 60 and 61 (see FIG. 9A) are provided at positions where the plurality of external electrodes 30 and 31 are provided on the surface of each insulating sheet 23 (positions of the through holes 32 and 33). Each is formed by screen printing using an Ag—Pd-based conductive paste as a conductive material.
[0048]
In this case, since each of the through holes 32 and 33 penetrates the upper and lower wide surfaces of the first to third material sheets, the conductive material penetrates into the through holes 32 and 33, and the through holes. Through the holes 32 and 33, conduction is possible on the upper and lower surfaces of the sheet through the electrode portions 24 to 27 and the tabs 60 and 61.
[0049]
In the first embodiment, the area of the tabs 60 and 61 viewed from the stacking direction is such that the area after firing is at least ½ times the area of the corresponding external electrodes 30 and 31 and 1 It is set as appropriate so that the size is twice or less.
[0050]
Next, after drying and laminating the respective material sheets, they are integrated by pressing in the laminating direction to form one laminated body (see FIG. 9A), and this laminated body has a temperature of about 1100 ° C. Bake with. Then, as shown in FIG. 9B, the tabs 60 and 61 on the insulating sheets 23 contract by firing. Here, the area of the tabs 60 and 61 viewed from the stacking direction is not less than ½ times and not more than 1 time the area of the corresponding external electrodes 30 and 31.
[0051]
Then, external electrodes 30 and 31 made of an Ag-based material are formed by screen printing on the thin tabs 60 and 61 (about 1 μm in the first embodiment), and are baked at a temperature of about 600 ° C. (See FIG. 9C). Then cut into a predetermined size.
[0052]
As described above, in the plurality of piezoelectric sheets 22, 21 a to 21 g and the insulating sheet 23 stacked above and below, the individual electrode 24, the dummy individual electrode 26, and the external electrode 30 at the same vertical position are interposed via the conductive material in the through hole 32. Similarly, the plurality of upper and lower common electrodes 25, the dummy common electrode 27, and the external electrode 31 are electrically connected through the conductive material in the through hole 33 (see FIG. 7).
[0053]
In the first embodiment, the tabs 60 and 61 made of an Ag—Pd-based conductive paste printed on the insulating sheet 23 are baked at a high temperature (in this embodiment, about 1100 ° C.). 61 and the insulating sheet 23 can be firmly adhered to each other.
[0054]
The tabs 60 and 61 made of the Ag—Pd conductive paste are baked at a low temperature (in this embodiment, about 600 ° C.) with the external electrodes 30 and 31 made of an Ag-based material. In the embodiment, Ag) as a main component is bonded to each other, and the adhesion strength of the external electrodes 30 and 31 to the tabs 60 and 61 is high.
[0055]
Therefore, even if the external electrodes 30 and 31 are not baked at a high temperature, the tabs 60 and 61 serve as binders, and the adhesion strength of the external electrodes 30 and 31 to the insulating sheet 23 is sufficiently ensured. it can. Thereby, for example, when the external electrodes 30 and 31 and the flexible printed cable 40 are soldered together, the occurrence of defects such as peeling of the external electrodes 30 and 31 from the insulating sheet 23 can be significantly reduced.
[0056]
In addition, as viewed from the stacking direction, the area after the high-temperature firing of the tabs 60 and 61 is not less than ½ times and not more than 1 time the area of the corresponding external electrodes 30 and 31. The contact area with each of the external electrodes 30 and 31 is larger than the conventional configuration in which the external electrode and the conductive paste in the through hole are electrically joined. Thereby, in addition to ensuring the adhesion strength of the external electrodes 30 and 31 to the insulating sheet 23, the external electrodes 30 and 31 and the corresponding individual electrodes 24 and common electrodes 25 are provided. On the other hand, conduction can be ensured, and the occurrence of poor contact can be significantly reduced.
[0057]
Therefore, according to this manufacturing method, the highly reliable piezoelectric actuator 20 can be manufactured.
[0058]
As shown in FIGS. 1, 2, and 8, an ink non-permeable synthetic resin material as an adhesive layer is formed on the entire lower surface of the piezoelectric actuator 20 (a wide surface facing the pressure chamber 16 of the cavity plate 10). Adhesive sheet 41 to be bonded in advance, and then bonded and fixed to the cavity plate 10 such that each individual electrode 24 in the piezoelectric actuator 20 corresponds to each pressure chamber 16 in the cavity plate 10. Is done.
[0059]
In addition, by pressing the flexible printed cable 40 on the upper surface of the piezoelectric actuator 20, various wiring patterns (not shown) in the flexible printed cable 40 are electrically connected to the external electrodes 30 and 31. Be joined.
[0060]
Here, the external electrodes 30 and 31 are not baked at a high temperature, so that they are less oxidized and are thicker than the tabs 60 and 61 (in the first embodiment, about 7 to 17 μm). In addition, it is possible to sufficiently secure the bonding strength when the two external electrodes 30 and 31 and the flexible printed cable 40 as the external connection means are solder-bonded.
[0061]
The material of the adhesive layer such as the adhesive sheet 41 is at least ink impermeable and electrically insulating, and is mainly composed of nylon or dimer acid based polyamide resin. A polyamide-based hot-melt adhesive or a polyester-based hot-melt adhesive may be used. However, after applying a polyolefin-based hot-melt adhesive to the lower surface of the piezoelectric actuator 20, the cavity You may make it adhere | attach and fix to the plate 10. The thickness of the adhesive layer is about 1 μm.
[0062]
Then, by applying a voltage higher than that during normal use between all the individual electrodes 24 and the common electrode 25, the portions sandwiched between the electrodes 24 and 25 of the piezoelectric sheets 21a to 21g are subjected to polarization processing. .
[0063]
In the above configuration, by applying a voltage between any individual electrode 24 and the common electrode 25 among the individual electrodes 24 in the piezoelectric actuator 20, the individual of the piezoelectric sheets 21a to 21g to which the voltage is applied is applied. The portion corresponding to the electrode 24 causes distortion in the stacking direction due to piezoelectricity, and the internal volume of the pressure chamber 16 corresponding to each individual electrode 24 is reduced by this distortion, so that the ink in the pressure chamber 16 is ejected from the nozzle. A predetermined printing is performed by ejecting the liquid droplets from the nozzle 54 (see FIG. 8).
[0064]
10 to 13 show a second embodiment of the present invention. In addition, in this embodiment, what does not change a structure and an effect | action from 1st Embodiment attaches | subjects the same code | symbol as the thing of 1st Embodiment, and abbreviate | omits the detailed description.
[0065]
The structure of the piezoelectric actuator 20 ′ of the second embodiment will be described with reference to FIGS. The piezoelectric actuator 20 'has a structure in which two piezoelectric sheets 22' and 21 'and one insulating sheet 23' are laminated. On the surface (wide surface) of the lowermost piezoelectric sheet 22 ′, a narrow individual electrode 24 ′ is parallel to the short edge of the piezoelectric sheet 22 ′ at each pressure chamber 16 in the cavity plate 10. In addition, a pattern is formed in a row in the long side direction. The drive electrode 24 'has one end 24a' exposed at one long side edge of the lowermost piezoelectric sheet 22 '.
[0066]
On the surface (wide surface) of the second-layer piezoelectric sheet 21 ′, a common electrode 25 ′ common to the plurality of pressure chambers 16 is substantially rectangular in plan view so as to integrally cover the pressure chambers 16. It is formed into a shape. In the vicinity of the pair of short edges in the second-layer piezoelectric sheet 21 ′, lead-out portions 25 a ′ and 25 a ′ extending over substantially the entire length of the short-edge are provided on one side of the second-layer piezoelectric sheet 21 ′. It is integrally formed with the common electrode 25 'so as to be exposed at the long side edge. In the piezoelectric sheet 21 ′, the portion where the individual electrode 24 ′ and the common electrode 25 ′ overlap in the stacking direction is an active portion 35 ′ that generates distortion due to the piezoelectric effect.
[0067]
On the surface of the second-layer piezoelectric sheet 21 ′, dummy individual electrodes 26 ′, which are discarded patterns, are formed at the same vertical positions as the individual electrodes 24 ′ except for the active portion 35 ′. Yes. A dummy common electrode 27 'serving as a discard pattern electrode is formed at a position (same vertical position) corresponding to the lead portion 25a' on the surface of the lowermost piezoelectric sheet 22 '.
[0068]
One end 26a 'of the dummy individual electrode 26' is on the long side edge of the second-layer piezoelectric sheet 21 ', and one end 27a' of the dummy common electrode 27 'is on the lowermost piezoelectric sheet 22'. Each long edge is exposed. In the second embodiment, each of the electrodes 24 ', 25', 26 ', 27' is made of an Ag-Pd-based conductive paste as a conductive material.
[0069]
On the surface of the uppermost insulating sheet 23, tabs 60 'and 61' made of Ag-Pd conductive paste are provided at positions corresponding to the individual electrodes 24 'or the lead portions 25a' of the common electrode 25 '. Formed along a pair of long side edges of the insulating sheet 23 ', external electrodes 30' and 31 'for connecting to the flexible printed cable 40 are disposed on these tabs 60' and 61 '. Yes. In the second embodiment, both the external electrodes 30 ′ and 31 ′ are made of an Ag-based material containing Ag as a main component of the conductive paste.
[0070]
On the left and right side surfaces orthogonal to the front and back wide surfaces of the piezoelectric actuator 20 ', one end 24a' of the individual electrode 24 'exposed on the left and right side surfaces of the piezoelectric sheets 21' and 22 'and a dummy individual electrode 26a' And side electrode 51 'connecting the lead part 25a' of the common electrode 25 'and the end part 27a' of the dummy common electrode 27 'in the laminating direction, respectively. A pattern is formed with a conductive paste of the system. The upper ends of the side electrodes 50 'and 51' are connected to the corresponding external electrodes 30 'and 31'. Accordingly, the individual electrode 24 'and the common electrode 25' are electrically connected to the corresponding external electrodes 30 'and 31' via the side electrodes 50 'and 51'.
[0071]
Recessed grooves 62 and 63 for preventing the external electrodes 30 ′ and 31 ′ from coming into contact with the cavity plate 10 are provided at locations corresponding to the left and right side surfaces of the piezoelectric actuator 20 ′ in the base plate 14 of the cavity plate 10. And are formed so as to extend along both the left and right side surfaces. These recessed grooves 62 and 63 are for preventing short-circuiting between the side electrodes 50 'and 51'.
[0072]
Next, a method for manufacturing the piezoelectric actuator 20 'will be described with reference to FIGS. First, the individual electrode 24 ′ and the dummy common electrode 27 ′ are electrically connected to the surface of a fourth material sheet (green sheet) having a size in which a plurality of piezoelectric sheets 22 ′ in the piezoelectric actuator 20 ′ are arranged in a matrix. It is formed by screen printing using an Ag—Pd-based conductive paste as a material.
[0073]
Similarly, a common electrode 25 ′ and a dummy individual electrode 26 ′ are formed on a surface of a fifth material sheet (green sheet) having a size in which a plurality of piezoelectric sheets 21 ′ are arranged in a matrix. -Formed by screen printing using a Pd-based conductive paste.
[0074]
Further, on the surface of the fifth material sheet (green sheet) having a size in which a plurality of insulating sheets 23 'are arranged in a matrix, a tab 60 is provided at a position corresponding to the individual electrode 24' (dummy individual electrode 26 '). ′, Tabs 61 ′ at positions corresponding to the lead portions 25 a ′ (dummy common electrode 27 ′) of the common electrode 25 ′, respectively, by screen printing using an Ag—Pd conductive paste as a conductive material. Form.
[0075]
Also in the second embodiment, the area of the tabs 60 'and 61' viewed from the stacking direction is 1/2 of the area of the external electrodes 30 'and 31' corresponding to the area after high-temperature firing. It is set as appropriate so that the size is not less than double and not greater than one.
[0076]
Next, after drying and laminating the respective material sheets, they are integrated by pressing in the laminating direction to form one laminated body (see FIG. 13A), and this laminated body is heated to a temperature of about 1100 ° C. Bake with. Then, as shown in FIG. 13 (B), the tabs 60 'and 61' on the insulating sheets 23 'contract by firing. Here, as in the first embodiment, the area of the tabs 60 'and 61' viewed from the stacking direction is not less than ½ times the area of the corresponding external electrodes 30 'and 31', and 1 The size is twice or less.
[0077]
Next, the laminate of the material sheets is cut into a predetermined size, and the posture of the laminate of the piezoelectric sheets 21 ′ to 23 ′ obtained thereby is changed, and the side surface of the laminate is directed upward. Then, screen printing using an Ag-based conductive paste is performed so that each side electrode 50 'overlaps the corresponding one end 24a' of the individual electrode 24 'and one end 26a' of the dummy individual electrode 26 '. Form.
[0078]
Similarly, screen printing using an Ag-based conductive paste is performed so that each side electrode 51 'overlaps the corresponding lead portion 25a' of the common electrode 25 'and one end portion 27a' of the dummy common electrode 27 '. (See FIG. 13C).
[0079]
Next, the orientation of the laminated body of the piezoelectric sheets 21 ′ to 23 ′ is changed again, and the wide surface on the insulating sheet 23 ′ side (the wide surface with the tabs 60 ′ and 61 ′) is directed upward in this laminated body. Then, an external electrode 30 'made of an Ag-based material overlaps with each tab 60' on the insulating sheet 23 'and is connected to the upper end of the side electrode 50' corresponding to the external electrode 30 '. Formed by printing.
[0080]
Similarly, an external electrode 31 'made of an Ag-based material overlaps with each tab 61' on the insulating sheet 23 'and is connected to the upper end of the side electrode 51' corresponding to the external electrode 31 '. It is formed by screen printing. Then, baking is performed at a temperature of about 600 ° C. (see FIG. 13D).
[0081]
As described above, in the plurality of piezoelectric sheets 22 ′ and 21 ′ and the insulating sheet 23 ′ stacked vertically, the individual electrodes 24 ′, the dummy individual electrodes 26 ′, and the external electrodes 30 ′ in the same vertical position correspond to these. While being electrically connected via the side electrode 50 ', the upper and lower common electrodes 25', the dummy common electrode 27 'and the external electrode 31' are electrically connected via the corresponding side electrode 51 '. Connected (see FIG. 12).
[0082]
In the second embodiment, when the external electrodes 30 ′ and 31 ′ are brought into close contact with the surface of the insulating sheet 23 ′ in the piezoelectric actuator 20 ′, the insulation is performed by firing at a high temperature (about 1100 ° C. in this embodiment). The external electrodes 30 'and 31' are baked at a low temperature (about 600 ° C in this embodiment) on the tabs 60 'and 61' that are firmly adhered to the sheet 23 '. In the embodiment, those having Ag) as a main component are joined together, and the adhesion strength of the external electrodes 30 'and 31' to the tabs 60 'and 61' is increased.
[0083]
Accordingly, even if the external electrodes 30 'and 31' are not fired at a high temperature, the tabs 60 'and 61' serve as binders, and the external electrodes 30 'and 31' with respect to the insulating sheet 23 '. It is possible to secure sufficient adhesion strength.
[0084]
Thus, as in the first embodiment, for example, when the external electrodes 30 ′ and 31 ′ and the flexible printed cable 40 are soldered together, the external electrodes 30 and 31 are peeled off from the piezoelectric actuator 20 ′. The occurrence of such defects can be significantly reduced.
[0085]
Further, as viewed from the stacking direction, the area of each tab 60 ', 61' after high-temperature firing is not less than 1/2 times and not more than 1 times the area of the corresponding external electrode 30 ', 31'. Thus, a sufficient contact area with the external electrodes 30 'and 31' can be obtained, and the adhesion strength of the external electrodes 30 'and 31' to the insulating sheet 23 'can be reliably achieved.
[0086]
As described above, also in the case of the second embodiment, a highly reliable piezoelectric actuator 20 'can be manufactured.
[0087]
Further, by pressing the flexible printed cable 40 on the upper surface of the piezoelectric actuator 20 ', various wiring patterns (not shown) in the flexible printed cable 40 are applied to the external electrodes 30' and 31 '. Electrically joined.
[0088]
Here, the external electrodes 30 'and 31' are not fired at a high temperature, so that they are less oxidized and thicker than the tabs 60 'and 61' (7 to 17 μm in the second embodiment). Therefore, it is possible to sufficiently secure the bonding strength when the external printed electrodes 30 ′ and 31 ′ and the flexible printed cable 40 are soldered together.
[0089]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be embodied in various forms. For example, although the piezoelectric sheets 22 and 22 'are employed in the lowermost layer of the piezoelectric actuators 20 and 20', other insulating materials may be used as long as they can transmit the distortion of the piezoelectric sheets of other layers to the pressure chamber. Good. Also, other insulating materials may be used for the uppermost insulating sheets 23 and 23 '. In this case, it is desirable to suppress the distortion protruding upward (on the opposite side to the cavity plate 10) among the distortion of the piezoelectric sheet.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a piezoelectric inkjet head according to a first embodiment.
FIG. 2 is an enlarged perspective view showing one end portions of a piezoelectric actuator and a cavity plate.
FIG. 3 is an exploded perspective view of a cavity plate.
FIG. 4 is a partially enlarged perspective view of a cavity plate.
FIG. 5 is an exploded perspective view of a piezoelectric actuator.
FIG. 6 is a partially enlarged exploded perspective view of a piezoelectric actuator.
7 is a side sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 6;
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which a flexible printed cable, a cavity plate, and a piezoelectric actuator are stacked.
FIGS. 9A and 9B are schematic perspective views showing a manufacturing process of a piezoelectric actuator, where FIG. 9A is a view before firing, FIG. 9B is a view after firing, and FIG.
FIG. 10 is an enlarged perspective view showing one end portions of a piezoelectric actuator and a cavity plate in the second embodiment.
FIG. 11 is an exploded perspective view of a piezoelectric actuator.
FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view showing a state where a flexible printed cable, a cavity plate, and a piezoelectric actuator are stacked.
13A and 13B are schematic perspective views showing a manufacturing process of the piezoelectric actuator, where FIG. 13A is a view before firing, FIG. 13B is a view after firing, and FIG.
[Explanation of symbols]
10 Cavity plate
12 Manifold plate
13 Spacer plate
14 Base plate
16 Pressure chamber
20, 20 'piezoelectric actuator
21a-21g, 22, 21 ', 22' Piezoelectric sheet
23,23 'insulation sheet
24,24 'Individual electrode
25,25 'common electrode
25a, 25a 'drawer
26,26 'dummy individual electrode
27,27 'dummy common electrode
30, 31, 30 ', 31' external electrode
32, 33 Through hole
35,35 'active part
40 Flexible printed cable
43 Nozzle plate
54 nozzles
60, 61, 60 ', 61' tab

Claims

While forming a pattern of individual electrodes or common electrodes with a conductive material on one wide surface of a plurality of piezoelectric sheets,
A tab having a pattern corresponding to the individual electrode or the common electrode is formed of a conductive material on one wide surface of the insulating sheet,
Laminating the insulating sheet on one wide surface of both the front and back wide surfaces of the laminate of the piezoelectric sheets so that the tabs appear outside in the stacking direction of the laminate,
After firing the laminate with the insulating sheet,
A method of manufacturing a laminated piezoelectric element, wherein an external electrode for connecting to an external connection means such as a flexible printed cable is baked and formed on each tab.

2. The area according to claim 1, wherein an area after firing of each tab is not less than ½ times and not more than 1 times the area of the corresponding external electrode when viewed from the stacking direction. A method for manufacturing a laminated piezoelectric element.

3. The method for manufacturing a multilayer piezoelectric element according to claim 1, wherein an Ag-based material is used as the external electrode when an Ag—Pd based conductive paste is used as the conductive material.

Each piezoelectric sheet and insulating sheet are formed with through holes at locations corresponding to the electrode patterns and the tabs, and each through hole is filled with a conductive material continuous with the electrode patterns and the tabs. The method for manufacturing a multilayer piezoelectric element according to claim 1, wherein: