JP4175679B2 - 圧電素子製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット方式のプリンタ等に用いられるインクジェットヘッドであって、電圧を印加したとき、圧電効果により変形する圧電素子を用いてインクに圧力変動（正圧を加圧すること、又は負圧を与えることをいう。以下、同じ。）を与え、これにより当該インクを吐出させて記録を行うインクジェットヘッドの製造方法の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
先ず、従来の圧電素子を用いたインクジェットヘッドの構成について、図５を用いて説明する。
【０００３】
図５に示すように、従来の圧電素子を用いたインクジェットヘッドは、インク溜め１０４から供給されるインクＩを、プレート部１０３の図５中紙面に垂直な方向に複数列形成されているインク室１０１内において圧電素子１０５により加圧し、これによりインクノズル１０２からインクＩを吐出させて記録を行っていた。
【０００４】
次に、圧電素子１０５の細部構成について、図５中Ｘ−Ｘ断面を示す図６を用いて説明する。
【０００５】
図６（ａ）に示すように、圧電素子１０５の第１従来例としては、図６（ａ）に示す方向に分極されている圧電体層１０７と圧電体層１０９の間であって、夫々のインク室１０１に対応する位置に圧電素子１０５の駆動時に正に帯電される電極１１１を形成すると共に、圧電体層１０９の圧電体層１０７の反対側の表面全体に圧電素子１０５の駆動時に負に帯電される共通電極１１３を形成し、これらの電極１１１及び電極１１３を用いて圧電体層１０７及び圧電体層１０９の分極方向に平行に電界を印加し、これにより、当該圧電素子１０５に対して、いわゆるユニモルフモード（圧電体層１０９が層方向に縮むと共に、圧電体層１０７には電界が印加されないので当該圧電体層１０７は変形しないことから、全体として電極１１１が存在している領域の圧電素子１０５が下方向にインク室１０１内に突出するように撓み変形するモード）の変形を発生させ、インク室１０１内に圧電素子１０５を凹ませるように変形させてインクを加圧しこれを吐出させる方法がある。
【０００６】
また、ユニモルフモード以外の変形モードによりインクを加圧する方法としては、例えば、図６（ｂ）に示すように、図６（ｂ）に示す方向に分極されている複数の圧電体層が積層された圧電素子２０５内の夫々の圧電体層の間のインク室２０１に対応する位置に第１電極２１１を形成すると共に、さらに当該圧電体層の間のインク室２０１以外の位置に第２電極２１３を形成し、第１電極２１１には正の電圧を印加し、更に第２電極２１３には負の電圧を印加して、当該圧電素子２０５に対して、いわゆるシェアモード（厚み滑りモードとも呼ばれ、圧電素子の分極方向に垂直に電界を印加した場合に発生する変形モードである。）の変形を発生させ、旋断変形により圧電素子２０５がインク室２０１内に凹むように変形させてインクを加圧しこれを吐出させる方法がある。
【０００７】
ここで、図６に示すいずれのモードの圧電素子についても、それを製造する際には、圧電体層と夫々の形状の電極を積層した後、これを真空プレスし、更に焼成することにより各圧電体層を焼固めて夫々の圧電素子を形成していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の圧電素子の製造方法によると、電極を圧電体層間に形成してから焼成していたので、当該焼成による圧電体層の縮み変形により焼成前に比して電極の位置が移動し、これにより、例えば、インク室の位置に適合すべき電極の位置がずれたり、また、圧電素子の層方向の位置によって電極の間隔が異なったりすることがあり、結果としてインク室の位置と対応すべき電極の位置とを高精度で合わせることができないという問題点があった。
【０００９】
そして、この問題点により、圧電素子を小型化したときに精度よくインク室と電極の位置合せをすることができず、従って、圧電素子の小型化、すなわち、インク室の間隔を縮めてインクジェットヘッドを高解像度化することができないという問題点があった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記の各問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、インクジェットヘッドを小型化し、これを高解像度化することが可能な圧電素子の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、インク室内に貯留されているインクに圧力変動を与えることにより当該インクを吐出させて記録情報の記録を行うインクジェットヘッドにおける前記圧力変動を与える圧電素子の製造方法であって、前記インク室の壁面の一部を形成するように当該インク室及び当該インク室の周縁部に固定される第１圧電体層の前記インク室と反対側の表面全体に共通電極を形成する共通電極形成工程と、前記第１圧電体層の前記共通電極が形成された面に積層して第２圧電体層を形成する積層工程と、前記第１圧電体層、前記共通電極及び前記第２圧電体層を焼成し、前記第１圧電体層に相当する第１焼成圧電体層及び前記第２圧電体層に相当する第２焼成圧電体層を形成する焼成工程と、前記焼成工程後に少なくとも前記第２焼成圧電体層を当該第２焼成圧電体層の厚み方向に分極させる分極工程と、前記分極工程後に、前記第１焼成圧電体層及び前記第２焼成圧電体層を含む積層体を前記インク室が形成されているプレート部に接着して固定する接着工程と、前記接着工程後に、前記第２焼成圧電体層の外側の表面の前記インク室に対応する位置に個別電極を形成する個別電極生成工程と、を備える。
【００１２】
請求項１に記載の発明の作用によれば、共通電極形成工程において、第１圧電体層のインク室と反対側の表面全体に共通電極を形成する。
【００１３】
次に、積層工程において、第１圧電体層の共通電極が形成された面に積層して第２圧電体層を形成する。
【００１４】
更に、焼成工程において、第１圧電体層、共通電極及び第２圧電体層を焼成し、第１焼成圧電体層及び第２焼成圧電体層を形成する。
【００１５】
そして、焼成工程後に、分極工程において、少なくとも第２焼成圧電体層を当該第２焼成圧電体層の厚み方向に分極させる。
【００１６】
そして、分極工程後に、接着工程において、第１焼成圧電体層及び第２焼成圧電体層を含む積層体をインク室が形成されているプレート部に接着して固定する。
そして、接着工程後に、個別電極生成工程において、第２焼成圧電体層の外側の表面の前記インク室に対応する位置に個別電極を形成する。
【００１７】
よって、焼成後の少なくとも第２焼成圧電体層の表面に個別電極を形成するので、個別電極の形成時に焼成による縮み変形の影響を受けることがなく、インク室の位置に正確に適合させて個別電極を形成できる。
また、第１焼成圧電体層及び第２焼成圧電体層をプレート部に固定した後に個別電極を形成するので、第１焼成圧電体層及び第２焼成圧電体層のプレート部への固定時には個別電極の位置を考慮する必要がなく、自由度を向上させて固定できると共に、個別電極の形成時においては、正確にインク室に対応させて当該個別電極を形成することができる。
【００１８】
上記の課題を解決するために、請求項２に記載の発明は、インク室内に貯留されているインクに圧力変動を与えることにより当該インクを吐出させて記録情報の記録を行うインクジェットヘッドにおける前記圧力変動を与える圧電素子の製造方法であって、前記インク室の壁面の一部を形成するように当該インク室及び当該インク室の周縁部に固定され且つ弾性変形可能な材料からなる弾性材料層の前記インク室と反対側の表面全体に共通電極を形成する共通電極形成工程と、前記弾性材料層の前記共通電極が形成された面に積層して圧電体層を形成する積層工程と、前記弾性材料層、前記共通電極及び前記圧電体層を焼成し、前記圧電体層に相当する焼成圧電体層を形成する焼成工程と、前記焼成工程後に前記焼成圧電体層を当該焼成圧電体層の厚み方向に分極させる分極工程と、前記分極工程後に、前記弾性材料層及び前記焼成圧電体層を含む積層体を前記インク室が形成されているプレート部に接着して固定する接着工程と、前記接着工程後に、前記焼成圧電体層の外側の表面の前記インク室に対応する位置に個別電極を形成する個別電極生成工程と、を備える。
【００１９】
請求項２に記載の発明の作用によれば、共通電極形成工程において、インク室の壁面の一部を形成するように当該インク室及び当該インク室の周縁部に固定され且つ弾性変形可能な材料からなる弾性材料層のインク室と反対側の表面全体に共通電極を形成する。
そして、積層工程において、弾性材料層の共通電極が形成された面に積層して圧電体層を形成する。
そして、焼成工程において、弾性材料層、共通電極及び圧電体層を焼成し、圧電体層に相当する焼成圧電体層を形成する。
そして、分極工程において、焼成工程後に、焼成圧電体層を当該焼成圧電体層の厚み方向に分極させる。
そして、接着工程において、分極工程後に、弾性材料層及び焼成圧電体層を含む積層体をインク室が形成されているプレート部に接着して固定する。
最後に、個別電極生成工程において、接着工程後に、焼成圧電体層の外側の表面のインク室に対応する位置に個別電極を形成する。
【００２０】
よって、焼成後の焼成圧電体層の表面に個別電極を形成するので、個別電極の形成時に焼成による縮み変形の影響を受けることがなく、インク室の位置に正確に適合させて個別電極を形成できる。
また、弾性材料層及び焼成圧電体層をプレート部に固定した後に個別電極を形成するので、弾性材料層及び焼成圧電体層のプレート部への固定時には個別電極の位置を考慮する必要がなく、自由度を向上させて固定できると共に、個別電極の形成時においては、正確にインク室に対応させて当該個別電極を形成することができる。
【００２１】
上記の課題を解決するために、請求項３に記載の発明は、インク室内に貯留されているインクに圧力変動を与えることにより当該インクを吐出させて記録情報の記録を行うインクジェットヘッドにおける前記圧力変動を与える圧電素子の製造方法であって、前記インク室の壁面の一部を形成するように当該インク室及び当該インク室の周縁部に固定される圧電体層を焼成し、焼成圧電体層を形成する焼成工程と、前記焼成工程後、前記焼成圧電体層を当該焼成圧電体層の厚み方向に分極させる分極工程と、前記分極工程後、当該焼成圧電体層を前記インク室が形成されているプレート部に接着して固定する接着工程と、前記接着工程後、前記焼成圧電体層の表面の少なくとも一方の前記インク室に対応する位置に第１電極を形成する第１電極形成工程と、前記接着工程後、前記焼成圧電体層の表面の少なくとも一方の前記周縁部に対応する位置に第２電極を形成する第２電極形成工程と、を備える。
【００２２】
請求項３に記載の発明の作用によれば、焼成工程において、圧電体層を焼成し、焼成圧電体層を形成する。
【００２３】
次に、焼成後、分極工程において、焼成圧電体層を当該焼成圧電体層の厚み方向に分極させる。
【００２４】
そして、接着工程において、分極工程後、焼成圧電体層をインク室が形成されているプレート部に接着して固定する。
そして、第１電極形成工程において、接着工程後、焼成圧電体層の表面の少なくとも一方のインク室に対応する位置に第１電極を形成する。
【００２５】
更に、第２電極形成工程において、接着工程後、焼成圧電体層の表面の少なくとも一方の周縁部に対応する位置に第２電極を形成する。
【００２６】
よって、焼成後の焼成圧電体層の表面に第１電極及び第２電極を形成するので、第１電極及び第２電極の形成時に焼成による縮み変形の影響を受けることがなく、インク室及び周縁部の位置に正確に適合させて第１電極及び第２電極を形成できる。
また、焼成圧電体層をプレート部に固定した後に第１電極及び第２電極を形成するので、焼成圧電体層のプレート部への固定時には第１電極又は第２電極の位置を考慮する必要がなく、自由度を向上させて固定できると共に、第１電極及び第２電極の形成時においては、正確にインク室及び周縁部に対応させて各電極を形成することができる。
【００２７】
上記の課題を解決するために、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の圧電素子製造方法において、前記第１電極形成工程において、前記第１電極は前記焼成圧電体層の前記インク室に面していない側の表面の当該インク室に対応する位置に形成され、前記第２電極形成工程において、前記第２電極は前記焼成圧電体層の前記インク室に面していない側の表面の前記周縁部に対応する位置に形成されるように構成される。
【００２８】
請求項４に記載の発明の作用によれば、請求項３に記載の発明の作用に加えて、第１電極形成工程において、第１電極は焼成圧電体層のインク室に面していない側の表面の当該インク室に対応する位置に形成される。
そして、第２電極形成工程において、第２電極は焼成圧電体層のインク室に面していない側の表面の周縁部に対応する位置に形成される。
【００２９】
よって、焼成圧電体層をプレート部に固定した後に第１電極及び第２電極を形成するので、焼成圧電体層のプレート部への固定時には第１電極又は第２電極の位置を考慮する必要がなく、自由度を向上させて固定できると共に、第１電極及び第２電極の形成時においては、正確にインク室及び周縁部に対応させて各電極を形成することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に好適な実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明をインクジェットプリンタに搭載されるインクジェットヘッドに適用した場合の実施の形態である。
【００３１】
（Ｉ）プリンタの構成
始めに、本発明が適用されるインクジェットプリンタの概要構成について図１を用いて説明する。なお、図１は、当該インクジェットプリンタの駆動部近辺の透視斜視図である。
【００３２】
図１に示すように、実施形態のプリンタＳにおいては、一対のフレーム１（図１には一方のフレーム１のみを示す。）間に、軸２を介して記録用紙を搬送するためのプラテン３が回転可能に取り付けられており、当該プラテン３はモータ４により回転駆動される。そして、当該プラテン３に対向して本発明のインクジェットヘッド５が配置されている。このインクジェットヘッド５は、インク供給装置６と共にキャリッジ７上に載置されている。そして、当該キャリッジ７はプラテン３の軸線と平行に配置された２本のガイドロッド８により当該ガイドロッド８の方向に移動可能に支持されている。また、当該キャリッジ７には、一対のプーリ９間に掛け渡されたタイミングベルト１０が固定されている。更に、一方のプーリ９（図１中、向かって右側のプーリ９）はモータ１１の駆動軸に固定されている。これにより、モータ１１を介して向かって右側のプーリ９が回転することによりタイミングベルト１０が送られてキャリッジ７がプラテン３に沿ってその軸方向に往復動することとなる。
【００３３】
上記の構成により、プラテン３が回転して記録用紙を送ることに同期してキャリッジ７がインクを吐出しつつプラテン３の軸方向に移動し、当該記録用紙上に所定の画像等が形成されるのである。
【００３４】
（II）インクジェットヘッドの細部構成及び動作
次に、インクジェットヘッド５の細部構成及び動作について、図２を用いて説明する。なお、図２（ａ）はユニモルフモードにより撓み変形するインクジェットヘッド５のガイドロッド８に垂直な面の断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＸ−Ｘ’断面の正面図である。
【００３５】
図２に示すように、インクジェットヘッド５は、インク供給装置６から供給されるインクＩを一時的に貯留するインク溜め１７及び図２の紙面に垂直な方向に複数列のインク室１５が形成されているプレート部としてのキャビティプレート１６と、インク室１５のインク溜め１７と反対の面を塞ぐ形で夫々のインク室１５に対応してインク吐出口１９が形成されているノズルプレート２０と、本発明に係る圧電素子１８と、当該圧電素子１８内に形成されている電極に対して所定の極性の電圧を印加する駆動部２５と、駆動部２５を制御してインクＩを吐出させ、記録すべき記録情報に対応した記録を行う制御部２６とにより構成されている。
【００３６】
また、圧電素子１８は、ＰＺＴ（ジルコンチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３））等の圧電材料よりなる圧電体層２１及び２２と、個別電極２３及び共通電極２４とが積層されて構成されている。この構成において、共通電極２４は複数のインク室１５及び夫々のインク室の側壁面を構成する周縁部１６ａに跨るようにシート状に形成されている。そして、圧電体層２２の圧電体層２１の反対側の表面には、インク室１５に対応する位置に夫々個別電極２３が形成されている。このとき、個別電極２３は、溝状のインク室１５の形状に対応して図２の紙面に垂直な方向に延在するように形成されている。
【００３７】
そして、この構成を有する圧電素子１８によりインク室１５内のインクＩを加圧するタイミングにおいては、制御部２６の制御のもと、駆動部２５により個別電極２３に対して正の電圧が印加され、共通電極２４に対しては負の電圧が印加される。これにより、圧電体層２１及び２２が、インク室１５内に突出するようにユニモルフモードで変形する。そして、この変形によりインクＩが加圧され、インクＩがインク吐出口１９から吐出されることとなる。
【００３８】
ここで、上記ユニモルフモードとは、圧電体の分極方向に垂直な面の一方に弾性体を固定すると共に、当該圧電体に分極方向と同方向又は反対方向の電界を印加することにより、圧電体が分極方向（すなわち、面方向）に伸縮し、弾性体がこれを拘束しようとするために生じる撓み変形のモードである。因みに、圧電体に分極方向と同方向の電界を印加すると弾性体側へ膨らむように撓み変形し、分極方向と反対方向に電界を印加すると逆に圧電体側へ膨らむように撓み変形が生じる。なお、本実施形態においては、圧電体層２２が上記「圧電体層」として機能し、圧電体層２１が「弾性体」として機能する。
【００３９】
（III）インクジェットヘッドの製造方法の実施形態
次に、図２に示す実施形態のインクジェットヘッド５を製造するための製造方法の実施形態について、図３を用いて説明する。なお、図３はインクジェットヘッド５を製造する製造工程の主要部を示すものである。
【００４０】
図３に示すように、インクジェットヘッド５の製造に際しては、始めに、圧電体層２１の表面全体に共通電極２４をスクリーン印刷技術等により形成し、これに圧電体層２２を積層する（ステップＳ１）。
【００４１】
次に、積層された圧電体層２１及び２２並びに共通電極２４を真空プレスし、更に焼成することにより圧電体層２１及び２２を焼固め、次に、当該圧電体層２１及び２２を所定方向（図２参照）に分極させる（ステップＳ２）。
【００４２】
なお、本実施形態においては、圧電素子１８はユニモルフモードにより動作するので、圧電体層２１は必ずしも分極されている必要はない。
【００４３】
次に、分極させた圧電体層２１及び２２に対してインク室１５が予め形成されているキャビティプレート１６を接着剤等により接着する（ステップＳ３）。
【００４４】
そして最後に、各インク室１５に対応する位置に帯状の個別電極２３をスパッタ法又は蒸着法等を用いて形成し圧電素子１８を完成させる（ステップＳ４）。
【００４５】
この後、完成した圧電素子１８に対してノズルプレート２０、駆動部２５等を接続してインクジェットヘッド５が完成する。
【００４６】
なお、本実施形態では圧電素子１８はＰＺＴ等の圧電材料よりなる圧電体層２１及び２２から構成されているが、圧電体層２１については、弾性変形可能な材料であれば、他のもの、例えば樹脂層や金属層でも代用可能である。但し、焼成による圧電体層２２の縮み変形を考慮し、焼成後の圧電素子１８に歪みを生じさせないようにするためには、圧電体層２２と同材料の圧電体層であることが好ましい。
【００４７】
以上説明した実施形態のインクジェットヘッド５及びその製造方法によれば、焼成後の圧電体層２２の表面に個別電極２３が形成されるので、圧電素子１８の製造時における焼成による圧電体層の縮み変形の影響を受けることなく個別電極２３を形成でき、インク室１５の位置に正確に適合させて個別電極２３を形成できる。
【００４８】
また、キャビティプレート１６に形成されたインク室１５内にインクＩを貯留し、記録情報に基づいた所定の電圧により駆動される圧電素子１８により当該インクＩを加圧してインク吐出口１９により吐出させ、記録を行うので、インク室１５の位置に正確に適合した個別電極２３を備えるインクジェットヘッド５が得られると共に、インク室１５の位置と個別電極２３の位置とを正確に合せることができるので、圧電素子１８を小型化してインクジェットヘッド５を高解像度化することができる。
【００４９】
特に、本実施形態においては、個別電極２３の形成を圧電素子１８のキャビティプレート１６への接着後に行うので、当該接着時においては、個別電極２３の配列を考慮する必要が無いぶん、圧電素子１８とキャビティプレート１６との位置決めを比較的簡易に行うことができる。また、個別電極２３の形成時においても、キャビティプレート１６に形成されたインク室１５の配列を実際に参照しながら電極パターンを形成することが可能となる。
【００５０】
更に、記録用紙を搬送しつつ、これに対応して搬送方向と直交する方向にインクジェットヘッド５を移動させ、駆動部２５を制御して記録を行うので、高解像度化したインクジェットヘッド５を用いて記録情報の記録ができる。
【００５１】
（IV）インクジェットヘッドの変形形態
次に、インクジェットヘッドの変形形態について、図４を用いて説明する。
【００５２】
上記の実施形態におけるインクジェットヘッド５はユニモルフモードにより変形する圧電素子１８を備えたインクジェットヘッド５について説明したが、これ以外に、本発明は、シェアモードにより変形する圧電素子を備えたインクジェットヘッドについても適用することができる。
【００５３】
すなわち、図４に示すように、変形形態のインクジェットヘッド５’は、一層の圧電体層３０のインク室１５の反対側の表面のインク室１５に対応する夫々の位置に帯状の第１電極３１を夫々備えると共に、周縁部１６ａに対応する夫々の位置に第２電極３２が形成された圧電素子１８’を備えている。このとき、第１電極３１及び第２電極３２は、溝状のインク室１５及び周縁部１６ａの形状に対応して図４の紙面に垂直な方向に延在するように形成されている。
【００５４】
そして、この構成を有する圧電素子１８’によりインク室１５内のインクＩを加圧するタイミングにおいては、制御部３４の制御のもと、駆動部３３により第１電極３１に対して夫々正の電圧が印加され、第２電極３２に対しては夫々負の電圧が印加される。これにより、圧電体層３０が、インク室１５内に突出するようにシェアモードで変形する。そして、この変形によりインクＩが加圧され、インク吐出口１９から吐出されることとなる。
【００５５】
ここで、上記シェアモードとは、分極している圧電体に対してその分極方向に垂直に電界を印加したときに当該圧電体に生じる変形のモードであり、分極方向に平行な方向に圧電体が厚み滑りを起こすことにより生じる変形のモードである。
【００５６】
一方、上記インクジェットヘッド５’の製造方法については、始めに、圧電体層３０を焼固め、次に、当該圧電体層３０を所定方向（図４参照）に分極させる。
【００５７】
そして、分極させた圧電体層３０に対してインク室１５が予め形成されているキャビティプレート１６を接着剤等により接着する。
【００５８】
その後、各インク室１５に対応する位置に帯状の第１電極３１をスパッタ法又は蒸着法等を用いて形成すると共に、周縁部１６ａに対応する位置に帯状の第２電極３２をスパッタ法又は蒸着法等を用いて形成し、圧電素子１８’を完成させる。
【００５９】
この後、完成した圧電素子１８’に対してノズルプレート２０、駆動部３３等を接続してインクジェットヘッド５’が完成する。
【００６０】
この変形形態のインクジェットヘッド５’及びその製造方法によれば、焼成後の圧電体層３０の表面に第１電極３１及び第２電極３２を形成するので、圧電素子１８’の製造時に焼成による縮み変形の影響を受けることなく第１電極３１及び第２電極３２を形成でき、インク室１５又は周縁部１６ｂの位置に正確に適合させて第１電極３１及び第２電極３２を形成できる。
【００６１】
なお、上述の実施形態及び変形形態においては圧電素子１８（１８’）を焼成した後、キャビティプレート１６に接着してから圧電素子表面への電極（個別電極２３又は第１電極３１及び第２電極３２）の形成を行っているが、圧電素子１８（１８’）の焼成後であればキャビティプレート１６への接着前に電極形成を行ってもよい。その場合、電極パターンを精密に形成しておけば、その電極パターンを参照して圧電素子１８（１８’）のキャビティプレート１６への接着が行えるので高精度な位置決めができる。
【００６２】
また、図２に示す実施形態において、圧電素子１８のキャビティプレート１６側（インク室１５に面する側）にも電極を形成することができるため、上記図２に示した実施形態におけるユニモルフモードで変形する圧電素子１８を、バイモルフモードで変形する圧電素子にすることもでき、その場合、圧電素子全体の変形量を大きくすることができる。
【００６３】
更に、図４に示す変形形態におけるシェアモ−ドで変形する圧電素子１８’を、圧電素子の両面に夫々電極が形成された圧電素子とすることもでき、夫々の電極により印加される電界が効率よく圧電素子に作用するようになり、同じく変形量を大きくすることができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、焼成後の少なくとも第２焼成圧電体層の表面に個別電極を形成するので、個別電極の形成時に焼成による縮み変形の影響を受けることがなく、インク室の位置に正確に適合させて個別電極を形成できる。
【００６５】
従って、インク室及び圧電素子自体を小型化してもインク室の位置と個別電極の位置を精度よく一致させることができるので、ユニモルフモードを用いたインクジェットヘッドを高解像度化することができる。
また、第１焼成圧電体層及び第２焼成圧電体層をプレート部に固定した後に個別電極を形成するので、第１焼成圧電体層及び第２焼成圧電体層のプレート部への固定時には個別電極の位置を考慮する必要がなく、自由度を向上させて固定できると共に、個別電極の形成時においては、正確にインク室に対応させて当該個別電極を形成することができる。
【００６６】
請求項２に記載の発明によれば、焼成後の焼成圧電体層の表面に個別電極を形成するので、個別電極の形成時に焼成による縮み変形の影響を受けることがなく、インク室の位置に正確に適合させて個別電極を形成できる。
従って、インク室及び圧電素子自体を小型化してもインク室の位置と個別電極の位置を精度よく一致させることができるので、ユニモルフモードを用いたインクジェットヘッドを高解像度化することができる。
【００６７】
また、弾性材料層及び焼成圧電体層をプレート部に固定した後に個別電極を形成するので、弾性材料層及び焼成圧電体層のプレート部への固定時には個別電極の位置を考慮する 必要がなく、自由度を向上させて固定できると共に、個別電極の形成時においては、正確にインク室に対応させて当該個別電極を形成することができる。
【００６８】
請求項３に記載の発明によれば、焼成後の焼成圧電体層の表面に第１電極及び第２電極を形成するので、第１電極及び第２電極の形成時に焼成による縮み変形の影響を受けることがなく、インク室及び周縁部の位置に正確に適合させて第１電極及び第２電極を形成できる。
【００６９】
従って、インク室及び圧電素子自体を小型化してもインク室又は周縁部の位置と第１電極又は第２電極の位置を精度よく一致させることができるので、シェアモードを用いたインクジェットヘッドを高解像度化することができる。
また、焼成圧電体層をプレート部に固定した後に第１電極及び第２電極を形成するので、焼成圧電体層のプレート部への固定時には第１電極又は第２電極の位置を考慮する必要がなく、自由度を向上させて固定できると共に、第１電極及び第２電極の形成時においては、正確にインク室及び周縁部に対応させて各電極を形成することができる。
【００７０】
【００７１】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加えて、焼成圧電体層をプレート部に固定した後に第１電極及び第２電極を形成するので、焼成圧電体層のプレート部への固定時には第１電極又は第２電極の位置を考慮する必要がなく、自由度を向上させて固定できると共に、第１電極及び第２電極の形成時においては、正確にインク室及び周縁部に対応させて各電極を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態のプリンタの構成を示す透視斜視図である。
【図２】 実施形態のインクジェットヘッドの構成を示す図であり、（ａ）はインクジェットヘッドの構成を示す側面図であり、（ｂ）はインクジェットヘッドの構成を示す正面図である。
【図３】 インクジェットヘッド製造方法の実施形態を示す図である。
【図４】 変形形態のインクジェットヘッドの構成を示す正面図である。
【図５】 従来のインクジェットヘッドの構成を示す側面図である。
【図６】 従来のインクジェットヘッドの構成を示す正面図であり、（ａ）は第１従来例のインクジェットヘッドの構成を示す正面図であり、（ｂ）は第２従来例のインクジェットヘッドの構成を示す正面図である。
【符号の説明】
１…フレーム
２…軸
３…プラテン
４、１１…モータ
５、５’…インクジェットヘッド
６…インク供給装置
７…キャリッジ
８…ガイドロッド
９…プーリ
１０…タイミングベルト
１５、１０１…インク室
１６…キャビティプレート
１６ａ…周縁部
１７、１０４…インク溜め
１８、１８’、１０５、２０５…圧電素子
１９、１０２…インク吐出口
２０…ノズルプレート
２１、２２、３０…圧電体層
２３…個別電極
２４…共通電極
２５、３３…駆動部
２６、３４…制御部
３１、２１１…第１電極
３２、２１３…第２電極
１０３…プレート部
１１１、１１３…電極
Ｉ…インク
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット方式のプリンタ等に用いられるインクジェットヘッドであって、電圧を印加したとき、圧電効果により変形する圧電素子を用いてインクに圧力変動（正圧を加圧すること、又は負圧を与えることをいう。以下、同じ。）を与え、これにより当該インクを吐出させて記録を行うインクジェットヘッドの製造方法の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
先ず、従来の圧電素子を用いたインクジェットヘッドの構成について、図５を用いて説明する。
【０００３】
図５に示すように、従来の圧電素子を用いたインクジェットヘッドは、インク溜め１０４から供給されるインクＩを、プレート部１０３の図５中紙面に垂直な方向に複数列形成されているインク室１０１内において圧電素子１０５により加圧し、これによりインクノズル１０２からインクＩを吐出させて記録を行っていた。
【０００４】
次に、圧電素子１０５の細部構成について、図５中Ｘ−Ｘ断面を示す図６を用いて説明する。
【０００５】
図６（ａ）に示すように、圧電素子１０５の第１従来例としては、図６（ａ）に示す方向に分極されている圧電体層１０７と圧電体層１０９の間であって、夫々のインク室１０１に対応する位置に圧電素子１０５の駆動時に正に帯電される電極１１１を形成すると共に、圧電体層１０９の圧電体層１０７の反対側の表面全体に圧電素子１０５の駆動時に負に帯電される共通電極１１３を形成し、これらの電極１１１及び電極１１３を用いて圧電体層１０７及び圧電体層１０９の分極方向に平行に電界を印加し、これにより、当該圧電素子１０５に対して、いわゆるユニモルフモード（圧電体層１０９が層方向に縮むと共に、圧電体層１０７には電界が印加されないので当該圧電体層１０７は変形しないことから、全体として電極１１１が存在している領域の圧電素子１０５が下方向にインク室１０１内に突出するように撓み変形するモード）の変形を発生させ、インク室１０１内に圧電素子１０５を凹ませるように変形させてインクを加圧しこれを吐出させる方法がある。
【０００６】
また、ユニモルフモード以外の変形モードによりインクを加圧する方法としては、例えば、図６（ｂ）に示すように、図６（ｂ）に示す方向に分極されている複数の圧電体層が積層された圧電素子２０５内の夫々の圧電体層の間のインク室２０１に対応する位置に第１電極２１１を形成すると共に、さらに当該圧電体層の間のインク室２０１以外の位置に第２電極２１３を形成し、第１電極２１１には正の電圧を印加し、更に第２電極２１３には負の電圧を印加して、当該圧電素子２０５に対して、いわゆるシェアモード（厚み滑りモードとも呼ばれ、圧電素子の分極方向に垂直に電界を印加した場合に発生する変形モードである。）の変形を発生させ、旋断変形により圧電素子２０５がインク室２０１内に凹むように変形させてインクを加圧しこれを吐出させる方法がある。
【０００７】
ここで、図６に示すいずれのモードの圧電素子についても、それを製造する際には、圧電体層と夫々の形状の電極を積層した後、これを真空プレスし、更に焼成することにより各圧電体層を焼固めて夫々の圧電素子を形成していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の圧電素子の製造方法によると、電極を圧電体層間に形成してから焼成していたので、当該焼成による圧電体層の縮み変形により焼成前に比して電極の位置が移動し、これにより、例えば、インク室の位置に適合すべき電極の位置がずれたり、また、圧電素子の層方向の位置によって電極の間隔が異なったりすることがあり、結果としてインク室の位置と対応すべき電極の位置とを高精度で合わせることができないという問題点があった。
【０００９】
そして、この問題点により、圧電素子を小型化したときに精度よくインク室と電極の位置合せをすることができず、従って、圧電素子の小型化、すなわち、インク室の間隔を縮めてインクジェットヘッドを高解像度化することができないという問題点があった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記の各問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、インクジェットヘッドを小型化し、これを高解像度化することが可能な圧電素子の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、インク室内に貯留されているインクに圧力変動を与えることにより当該インクを吐出させて記録情報の記録を行うインクジェットヘッドにおける前記圧力変動を与える圧電素子の製造方法であって、前記インク室の壁面の一部を形成するように当該インク室及び当該インク室の周縁部に固定される第１圧電体層の前記インク室と反対側の表面全体に共通電極を形成する共通電極形成工程と、前記第１圧電体層の前記共通電極が形成された面に積層して第２圧電体層を形成する積層工程と、前記第１圧電体層、前記共通電極及び前記第２圧電体層を焼成し、前記第１圧電体層に相当する第１焼成圧電体層及び前記第２圧電体層に相当する第２焼成圧電体層を形成する焼成工程と、前記焼成工程後に少なくとも前記第２焼成圧電体層を当該第２焼成圧電体層の厚み方向に分極させる分極工程と、前記分極工程後に、前記第１焼成圧電体層及び前記第２焼成圧電体層を含む積層体を前記インク室が形成されているプレート部に接着して固定する接着工程と、前記接着工程後に、前記第２焼成圧電体層の外側の表面の前記インク室に対応する位置に個別電極を形成する個別電極生成工程と、を備える。
【００１２】
請求項１に記載の発明の作用によれば、共通電極形成工程において、第１圧電体層のインク室と反対側の表面全体に共通電極を形成する。
【００１３】
次に、積層工程において、第１圧電体層の共通電極が形成された面に積層して第２圧電体層を形成する。
【００１４】
更に、焼成工程において、第１圧電体層、共通電極及び第２圧電体層を焼成し、第１焼成圧電体層及び第２焼成圧電体層を形成する。
【００１５】
そして、焼成工程後に、分極工程において、少なくとも第２焼成圧電体層を当該第２焼成圧電体層の厚み方向に分極させる。
【００１６】
そして、分極工程後に、接着工程において、第１焼成圧電体層及び第２焼成圧電体層を含む積層体をインク室が形成されているプレート部に接着して固定する。
そして、接着工程後に、個別電極生成工程において、第２焼成圧電体層の外側の表面の前記インク室に対応する位置に個別電極を形成する。
【００１７】
よって、焼成後の少なくとも第２焼成圧電体層の表面に個別電極を形成するので、個別電極の形成時に焼成による縮み変形の影響を受けることがなく、インク室の位置に正確に適合させて個別電極を形成できる。
また、第１焼成圧電体層及び第２焼成圧電体層をプレート部に固定した後に個別電極を形成するので、第１焼成圧電体層及び第２焼成圧電体層のプレート部への固定時には個別電極の位置を考慮する必要がなく、自由度を向上させて固定できると共に、個別電極の形成時においては、正確にインク室に対応させて当該個別電極を形成することができる。
【００１８】
上記の課題を解決するために、請求項２に記載の発明は、インク室内に貯留されているインクに圧力変動を与えることにより当該インクを吐出させて記録情報の記録を行うインクジェットヘッドにおける前記圧力変動を与える圧電素子の製造方法であって、前記インク室の壁面の一部を形成するように当該インク室及び当該インク室の周縁部に固定され且つ弾性変形可能な材料からなる弾性材料層の前記インク室と反対側の表面全体に共通電極を形成する共通電極形成工程と、前記弾性材料層の前記共通電極が形成された面に積層して圧電体層を形成する積層工程と、前記弾性材料層、前記共通電極及び前記圧電体層を焼成し、前記圧電体層に相当する焼成圧電体層を形成する焼成工程と、前記焼成工程後に前記焼成圧電体層を当該焼成圧電体層の厚み方向に分極させる分極工程と、前記分極工程後に、前記弾性材料層及び前記焼成圧電体層を含む積層体を前記インク室が形成されているプレート部に接着して固定する接着工程と、前記接着工程後に、前記焼成圧電体層の外側の表面の前記インク室に対応する位置に個別電極を形成する個別電極生成工程と、を備える。
【００１９】
請求項２に記載の発明の作用によれば、共通電極形成工程において、インク室の壁面の一部を形成するように当該インク室及び当該インク室の周縁部に固定され且つ弾性変形可能な材料からなる弾性材料層のインク室と反対側の表面全体に共通電極を形成する。
そして、積層工程において、弾性材料層の共通電極が形成された面に積層して圧電体層を形成する。
そして、焼成工程において、弾性材料層、共通電極及び圧電体層を焼成し、圧電体層に相当する焼成圧電体層を形成する。
そして、分極工程において、焼成工程後に、焼成圧電体層を当該焼成圧電体層の厚み方向に分極させる。
そして、接着工程において、分極工程後に、弾性材料層及び焼成圧電体層を含む積層体をインク室が形成されているプレート部に接着して固定する。
最後に、個別電極生成工程において、接着工程後に、焼成圧電体層の外側の表面のインク室に対応する位置に個別電極を形成する。
【００２０】
よって、焼成後の焼成圧電体層の表面に個別電極を形成するので、個別電極の形成時に焼成による縮み変形の影響を受けることがなく、インク室の位置に正確に適合させて個別電極を形成できる。
また、弾性材料層及び焼成圧電体層をプレート部に固定した後に個別電極を形成するので、弾性材料層及び焼成圧電体層のプレート部への固定時には個別電極の位置を考慮する必要がなく、自由度を向上させて固定できると共に、個別電極の形成時においては、正確にインク室に対応させて当該個別電極を形成することができる。
【００２１】
上記の課題を解決するために、請求項３に記載の発明は、インク室内に貯留されているインクに圧力変動を与えることにより当該インクを吐出させて記録情報の記録を行うインクジェットヘッドにおける前記圧力変動を与える圧電素子の製造方法であって、前記インク室の壁面の一部を形成するように当該インク室及び当該インク室の周縁部に固定される圧電体層を焼成し、焼成圧電体層を形成する焼成工程と、前記焼成工程後、前記焼成圧電体層を当該焼成圧電体層の厚み方向に分極させる分極工程と、前記分極工程後、当該焼成圧電体層を前記インク室が形成されているプレート部に接着して固定する接着工程と、前記接着工程後、前記焼成圧電体層の表面の少なくとも一方の前記インク室に対応する位置に第１電極を形成する第１電極形成工程と、前記接着工程後、前記焼成圧電体層の表面の少なくとも一方の前記周縁部に対応する位置に第２電極を形成する第２電極形成工程と、を備える。
【００２２】
請求項３に記載の発明の作用によれば、焼成工程において、圧電体層を焼成し、焼成圧電体層を形成する。
【００２３】
次に、焼成後、分極工程において、焼成圧電体層を当該焼成圧電体層の厚み方向に分極させる。
【００２４】
そして、接着工程において、分極工程後、焼成圧電体層をインク室が形成されているプレート部に接着して固定する。
そして、第１電極形成工程において、接着工程後、焼成圧電体層の表面の少なくとも一方のインク室に対応する位置に第１電極を形成する。
【００２５】
更に、第２電極形成工程において、接着工程後、焼成圧電体層の表面の少なくとも一方の周縁部に対応する位置に第２電極を形成する。
【００２６】
よって、焼成後の焼成圧電体層の表面に第１電極及び第２電極を形成するので、第１電極及び第２電極の形成時に焼成による縮み変形の影響を受けることがなく、インク室及び周縁部の位置に正確に適合させて第１電極及び第２電極を形成できる。
また、焼成圧電体層をプレート部に固定した後に第１電極及び第２電極を形成するので、焼成圧電体層のプレート部への固定時には第１電極又は第２電極の位置を考慮する必要がなく、自由度を向上させて固定できると共に、第１電極及び第２電極の形成時においては、正確にインク室及び周縁部に対応させて各電極を形成することができる。
【００２７】
上記の課題を解決するために、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の圧電素子製造方法において、前記第１電極形成工程において、前記第１電極は前記焼成圧電体層の前記インク室に面していない側の表面の当該インク室に対応する位置に形成され、前記第２電極形成工程において、前記第２電極は前記焼成圧電体層の前記インク室に面していない側の表面の前記周縁部に対応する位置に形成されるように構成される。
【００２８】
請求項４に記載の発明の作用によれば、請求項３に記載の発明の作用に加えて、第１電極形成工程において、第１電極は焼成圧電体層のインク室に面していない側の表面の当該インク室に対応する位置に形成される。
そして、第２電極形成工程において、第２電極は焼成圧電体層のインク室に面していない側の表面の周縁部に対応する位置に形成される。
【００２９】
よって、焼成圧電体層をプレート部に固定した後に第１電極及び第２電極を形成するので、焼成圧電体層のプレート部への固定時には第１電極又は第２電極の位置を考慮する必要がなく、自由度を向上させて固定できると共に、第１電極及び第２電極の形成時においては、正確にインク室及び周縁部に対応させて各電極を形成することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に好適な実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明をインクジェットプリンタに搭載されるインクジェットヘッドに適用した場合の実施の形態である。
【００３１】
（Ｉ）プリンタの構成
始めに、本発明が適用されるインクジェットプリンタの概要構成について図１を用いて説明する。なお、図１は、当該インクジェットプリンタの駆動部近辺の透視斜視図である。
【００３２】
図１に示すように、実施形態のプリンタＳにおいては、一対のフレーム１（図１には一方のフレーム１のみを示す。）間に、軸２を介して記録用紙を搬送するためのプラテン３が回転可能に取り付けられており、当該プラテン３はモータ４により回転駆動される。そして、当該プラテン３に対向して本発明のインクジェットヘッド５が配置されている。このインクジェットヘッド５は、インク供給装置６と共にキャリッジ７上に載置されている。そして、当該キャリッジ７はプラテン３の軸線と平行に配置された２本のガイドロッド８により当該ガイドロッド８の方向に移動可能に支持されている。また、当該キャリッジ７には、一対のプーリ９間に掛け渡されたタイミングベルト１０が固定されている。更に、一方のプーリ９（図１中、向かって右側のプーリ９）はモータ１１の駆動軸に固定されている。これにより、モータ１１を介して向かって右側のプーリ９が回転することによりタイミングベルト１０が送られてキャリッジ７がプラテン３に沿ってその軸方向に往復動することとなる。
【００３３】
上記の構成により、プラテン３が回転して記録用紙を送ることに同期してキャリッジ７がインクを吐出しつつプラテン３の軸方向に移動し、当該記録用紙上に所定の画像等が形成されるのである。
【００３４】
（II）インクジェットヘッドの細部構成及び動作
次に、インクジェットヘッド５の細部構成及び動作について、図２を用いて説明する。なお、図２（ａ）はユニモルフモードにより撓み変形するインクジェットヘッド５のガイドロッド８に垂直な面の断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＸ−Ｘ’断面の正面図である。
【００３５】
図２に示すように、インクジェットヘッド５は、インク供給装置６から供給されるインクＩを一時的に貯留するインク溜め１７及び図２の紙面に垂直な方向に複数列のインク室１５が形成されているプレート部としてのキャビティプレート１６と、インク室１５のインク溜め１７と反対の面を塞ぐ形で夫々のインク室１５に対応してインク吐出口１９が形成されているノズルプレート２０と、本発明に係る圧電素子１８と、当該圧電素子１８内に形成されている電極に対して所定の極性の電圧を印加する駆動部２５と、駆動部２５を制御してインクＩを吐出させ、記録すべき記録情報に対応した記録を行う制御部２６とにより構成されている。
【００３６】
また、圧電素子１８は、ＰＺＴ（ジルコンチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３））等の圧電材料よりなる圧電体層２１及び２２と、個別電極２３及び共通電極２４とが積層されて構成されている。この構成において、共通電極２４は複数のインク室１５及び夫々のインク室の側壁面を構成する周縁部１６ａに跨るようにシート状に形成されている。そして、圧電体層２２の圧電体層２１の反対側の表面には、インク室１５に対応する位置に夫々個別電極２３が形成されている。このとき、個別電極２３は、溝状のインク室１５の形状に対応して図２の紙面に垂直な方向に延在するように形成されている。
【００３７】
そして、この構成を有する圧電素子１８によりインク室１５内のインクＩを加圧するタイミングにおいては、制御部２６の制御のもと、駆動部２５により個別電極２３に対して正の電圧が印加され、共通電極２４に対しては負の電圧が印加される。これにより、圧電体層２１及び２２が、インク室１５内に突出するようにユニモルフモードで変形する。そして、この変形によりインクＩが加圧され、インクＩがインク吐出口１９から吐出されることとなる。
【００３８】
ここで、上記ユニモルフモードとは、圧電体の分極方向に垂直な面の一方に弾性体を固定すると共に、当該圧電体に分極方向と同方向又は反対方向の電界を印加することにより、圧電体が分極方向（すなわち、面方向）に伸縮し、弾性体がこれを拘束しようとするために生じる撓み変形のモードである。因みに、圧電体に分極方向と同方向の電界を印加すると弾性体側へ膨らむように撓み変形し、分極方向と反対方向に電界を印加すると逆に圧電体側へ膨らむように撓み変形が生じる。なお、本実施形態においては、圧電体層２２が上記「圧電体層」として機能し、圧電体層２１が「弾性体」として機能する。
【００３９】
（III）インクジェットヘッドの製造方法の実施形態
次に、図２に示す実施形態のインクジェットヘッド５を製造するための製造方法の実施形態について、図３を用いて説明する。なお、図３はインクジェットヘッド５を製造する製造工程の主要部を示すものである。
【００４０】
図３に示すように、インクジェットヘッド５の製造に際しては、始めに、圧電体層２１の表面全体に共通電極２４をスクリーン印刷技術等により形成し、これに圧電体層２２を積層する（ステップＳ１）。
【００４１】
次に、積層された圧電体層２１及び２２並びに共通電極２４を真空プレスし、更に焼成することにより圧電体層２１及び２２を焼固め、次に、当該圧電体層２１及び２２を所定方向（図２参照）に分極させる（ステップＳ２）。
【００４２】
なお、本実施形態においては、圧電素子１８はユニモルフモードにより動作するので、圧電体層２１は必ずしも分極されている必要はない。
【００４３】
次に、分極させた圧電体層２１及び２２に対してインク室１５が予め形成されているキャビティプレート１６を接着剤等により接着する（ステップＳ３）。
【００４４】
そして最後に、各インク室１５に対応する位置に帯状の個別電極２３をスパッタ法又は蒸着法等を用いて形成し圧電素子１８を完成させる（ステップＳ４）。
【００４５】
この後、完成した圧電素子１８に対してノズルプレート２０、駆動部２５等を接続してインクジェットヘッド５が完成する。
【００４６】
なお、本実施形態では圧電素子１８はＰＺＴ等の圧電材料よりなる圧電体層２１及び２２から構成されているが、圧電体層２１については、弾性変形可能な材料であれば、他のもの、例えば樹脂層や金属層でも代用可能である。但し、焼成による圧電体層２２の縮み変形を考慮し、焼成後の圧電素子１８に歪みを生じさせないようにするためには、圧電体層２２と同材料の圧電体層であることが好ましい。
【００４７】
以上説明した実施形態のインクジェットヘッド５及びその製造方法によれば、焼成後の圧電体層２２の表面に個別電極２３が形成されるので、圧電素子１８の製造時における焼成による圧電体層の縮み変形の影響を受けることなく個別電極２３を形成でき、インク室１５の位置に正確に適合させて個別電極２３を形成できる。
【００４８】
また、キャビティプレート１６に形成されたインク室１５内にインクＩを貯留し、記録情報に基づいた所定の電圧により駆動される圧電素子１８により当該インクＩを加圧してインク吐出口１９により吐出させ、記録を行うので、インク室１５の位置に正確に適合した個別電極２３を備えるインクジェットヘッド５が得られると共に、インク室１５の位置と個別電極２３の位置とを正確に合せることができるので、圧電素子１８を小型化してインクジェットヘッド５を高解像度化することができる。
【００４９】
特に、本実施形態においては、個別電極２３の形成を圧電素子１８のキャビティプレート１６への接着後に行うので、当該接着時においては、個別電極２３の配列を考慮する必要が無いぶん、圧電素子１８とキャビティプレート１６との位置決めを比較的簡易に行うことができる。また、個別電極２３の形成時においても、キャビティプレート１６に形成されたインク室１５の配列を実際に参照しながら電極パターンを形成することが可能となる。
【００５０】
更に、記録用紙を搬送しつつ、これに対応して搬送方向と直交する方向にインクジェットヘッド５を移動させ、駆動部２５を制御して記録を行うので、高解像度化したインクジェットヘッド５を用いて記録情報の記録ができる。
【００５１】
（IV）インクジェットヘッドの変形形態
次に、インクジェットヘッドの変形形態について、図４を用いて説明する。
【００５２】
上記の実施形態におけるインクジェットヘッド５はユニモルフモードにより変形する圧電素子１８を備えたインクジェットヘッド５について説明したが、これ以外に、本発明は、シェアモードにより変形する圧電素子を備えたインクジェットヘッドについても適用することができる。
【００５３】
すなわち、図４に示すように、変形形態のインクジェットヘッド５’は、一層の圧電体層３０のインク室１５の反対側の表面のインク室１５に対応する夫々の位置に帯状の第１電極３１を夫々備えると共に、周縁部１６ａに対応する夫々の位置に第２電極３２が形成された圧電素子１８’を備えている。このとき、第１電極３１及び第２電極３２は、溝状のインク室１５及び周縁部１６ａの形状に対応して図４の紙面に垂直な方向に延在するように形成されている。
【００５４】
そして、この構成を有する圧電素子１８’によりインク室１５内のインクＩを加圧するタイミングにおいては、制御部３４の制御のもと、駆動部３３により第１電極３１に対して夫々正の電圧が印加され、第２電極３２に対しては夫々負の電圧が印加される。これにより、圧電体層３０が、インク室１５内に突出するようにシェアモードで変形する。そして、この変形によりインクＩが加圧され、インク吐出口１９から吐出されることとなる。
【００５５】
ここで、上記シェアモードとは、分極している圧電体に対してその分極方向に垂直に電界を印加したときに当該圧電体に生じる変形のモードであり、分極方向に平行な方向に圧電体が厚み滑りを起こすことにより生じる変形のモードである。
【００５６】
一方、上記インクジェットヘッド５’の製造方法については、始めに、圧電体層３０を焼固め、次に、当該圧電体層３０を所定方向（図４参照）に分極させる。
【００５７】
そして、分極させた圧電体層３０に対してインク室１５が予め形成されているキャビティプレート１６を接着剤等により接着する。
【００５８】
その後、各インク室１５に対応する位置に帯状の第１電極３１をスパッタ法又は蒸着法等を用いて形成すると共に、周縁部１６ａに対応する位置に帯状の第２電極３２をスパッタ法又は蒸着法等を用いて形成し、圧電素子１８’を完成させる。
【００５９】
この後、完成した圧電素子１８’に対してノズルプレート２０、駆動部３３等を接続してインクジェットヘッド５’が完成する。
【００６０】
この変形形態のインクジェットヘッド５’及びその製造方法によれば、焼成後の圧電体層３０の表面に第１電極３１及び第２電極３２を形成するので、圧電素子１８’の製造時に焼成による縮み変形の影響を受けることなく第１電極３１及び第２電極３２を形成でき、インク室１５又は周縁部１６ｂの位置に正確に適合させて第１電極３１及び第２電極３２を形成できる。
【００６１】
なお、上述の実施形態及び変形形態においては圧電素子１８（１８’）を焼成した後、キャビティプレート１６に接着してから圧電素子表面への電極（個別電極２３又は第１電極３１及び第２電極３２）の形成を行っているが、圧電素子１８（１８’）の焼成後であればキャビティプレート１６への接着前に電極形成を行ってもよい。その場合、電極パターンを精密に形成しておけば、その電極パターンを参照して圧電素子１８（１８’）のキャビティプレート１６への接着が行えるので高精度な位置決めができる。
【００６２】
また、図２に示す実施形態において、圧電素子１８のキャビティプレート１６側（インク室１５に面する側）にも電極を形成することができるため、上記図２に示した実施形態におけるユニモルフモードで変形する圧電素子１８を、バイモルフモードで変形する圧電素子にすることもでき、その場合、圧電素子全体の変形量を大きくすることができる。
【００６３】
更に、図４に示す変形形態におけるシェアモ−ドで変形する圧電素子１８’を、圧電素子の両面に夫々電極が形成された圧電素子とすることもでき、夫々の電極により印加される電界が効率よく圧電素子に作用するようになり、同じく変形量を大きくすることができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、焼成後の少なくとも第２焼成圧電体層の表面に個別電極を形成するので、個別電極の形成時に焼成による縮み変形の影響を受けることがなく、インク室の位置に正確に適合させて個別電極を形成できる。
【００６５】
従って、インク室及び圧電素子自体を小型化してもインク室の位置と個別電極の位置を精度よく一致させることができるので、ユニモルフモードを用いたインクジェットヘッドを高解像度化することができる。
また、第１焼成圧電体層及び第２焼成圧電体層をプレート部に固定した後に個別電極を形成するので、第１焼成圧電体層及び第２焼成圧電体層のプレート部への固定時には個別電極の位置を考慮する必要がなく、自由度を向上させて固定できると共に、個別電極の形成時においては、正確にインク室に対応させて当該個別電極を形成することができる。
【００６６】
請求項２に記載の発明によれば、焼成後の焼成圧電体層の表面に個別電極を形成するので、個別電極の形成時に焼成による縮み変形の影響を受けることがなく、インク室の位置に正確に適合させて個別電極を形成できる。
従って、インク室及び圧電素子自体を小型化してもインク室の位置と個別電極の位置を精度よく一致させることができるので、ユニモルフモードを用いたインクジェットヘッドを高解像度化することができる。
【００６７】
また、弾性材料層及び焼成圧電体層をプレート部に固定した後に個別電極を形成するので、弾性材料層及び焼成圧電体層のプレート部への固定時には個別電極の位置を考慮する 必要がなく、自由度を向上させて固定できると共に、個別電極の形成時においては、正確にインク室に対応させて当該個別電極を形成することができる。
【００６８】
請求項３に記載の発明によれば、焼成後の焼成圧電体層の表面に第１電極及び第２電極を形成するので、第１電極及び第２電極の形成時に焼成による縮み変形の影響を受けることがなく、インク室及び周縁部の位置に正確に適合させて第１電極及び第２電極を形成できる。
【００６９】
従って、インク室及び圧電素子自体を小型化してもインク室又は周縁部の位置と第１電極又は第２電極の位置を精度よく一致させることができるので、シェアモードを用いたインクジェットヘッドを高解像度化することができる。
また、焼成圧電体層をプレート部に固定した後に第１電極及び第２電極を形成するので、焼成圧電体層のプレート部への固定時には第１電極又は第２電極の位置を考慮する必要がなく、自由度を向上させて固定できると共に、第１電極及び第２電極の形成時においては、正確にインク室及び周縁部に対応させて各電極を形成することができる。
【００７０】
【００７１】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加えて、焼成圧電体層をプレート部に固定した後に第１電極及び第２電極を形成するので、焼成圧電体層のプレート部への固定時には第１電極又は第２電極の位置を考慮する必要がなく、自由度を向上させて固定できると共に、第１電極及び第２電極の形成時においては、正確にインク室及び周縁部に対応させて各電極を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態のプリンタの構成を示す透視斜視図である。
【図２】 実施形態のインクジェットヘッドの構成を示す図であり、（ａ）はインクジェットヘッドの構成を示す側面図であり、（ｂ）はインクジェットヘッドの構成を示す正面図である。
【図３】 インクジェットヘッド製造方法の実施形態を示す図である。
【図４】 変形形態のインクジェットヘッドの構成を示す正面図である。
【図５】 従来のインクジェットヘッドの構成を示す側面図である。
【図６】 従来のインクジェットヘッドの構成を示す正面図であり、（ａ）は第１従来例のインクジェットヘッドの構成を示す正面図であり、（ｂ）は第２従来例のインクジェットヘッドの構成を示す正面図である。
【符号の説明】
１…フレーム
２…軸
３…プラテン
４、１１…モータ
５、５’…インクジェットヘッド
６…インク供給装置
７…キャリッジ
８…ガイドロッド
９…プーリ
１０…タイミングベルト
１５、１０１…インク室
１６…キャビティプレート
１６ａ…周縁部
１７、１０４…インク溜め
１８、１８’、１０５、２０５…圧電素子
１９、１０２…インク吐出口
２０…ノズルプレート
２１、２２、３０…圧電体層
２３…個別電極
２４…共通電極
２５、３３…駆動部
２６、３４…制御部
３１、２１１…第１電極
３２、２１３…第２電極
１０３…プレート部
１１１、１１３…電極
Ｉ…インク
Claims (4)
- インク室内に貯留されているインクに圧力変動を与えることにより当該インクを吐出させて記録情報の記録を行うインクジェットヘッドにおける前記圧力変動を与える圧電素子の製造方法であって、
前記インク室の壁面の一部を形成するように当該インク室及び当該インク室の周縁部に固定される第１圧電体層の前記インク室と反対側の表面全体に共通電極を形成する共通電極形成工程と、
前記第１圧電体層の前記共通電極が形成された面に積層して第２圧電体層を形成する積層工程と、
前記第１圧電体層、前記共通電極及び前記第２圧電体層を焼成し、前記第１圧電体層に相当する第１焼成圧電体層及び前記第２圧電体層に相当する第２焼成圧電体層を形成する焼成工程と、
前記焼成工程後に少なくとも前記第２焼成圧電体層を当該第２焼成圧電体層の厚み方向に分極させる分極工程と、
前記分極工程後に、前記第１焼成圧電体層及び前記第２焼成圧電体層を含む積層体を前記インク室が形成されているプレート部に接着して固定する接着工程と、
前記接着工程後に、前記第２焼成圧電体層の外側の表面の前記インク室に対応する位置に個別電極を形成する個別電極生成工程と、
を備えることを特徴とする圧電素子製造方法。 - インク室内に貯留されているインクに圧力変動を与えることにより当該インクを吐出させて記録情報の記録を行うインクジェットヘッドにおける前記圧力変動を与える圧電素子の製造方法であって、
前記インク室の壁面の一部を形成するように当該インク室及び当該インク室の周縁部に固定され且つ弾性変形可能な材料からなる弾性材料層の前記インク室と反対側の表面全体に共通電極を形成する共通電極形成工程と、
前記弾性材料層の前記共通電極が形成された面に積層して圧電体層を形成する積層工程と、
前記弾性材料層、前記共通電極及び前記圧電体層を焼成し、前記圧電体層に相当する焼成圧電体層を形成する焼成工程と、
前記焼成工程後に前記焼成圧電体層を当該焼成圧電体層の厚み方向に分極させる分極工程と、
前記分極工程後に、前記弾性材料層及び前記焼成圧電体層を含む積層体を前記インク室が形成されているプレート部に接着して固定する接着工程と、
前記接着工程後に、前記焼成圧電体層の外側の表面の前記インク室に対応する位置に個別電極を形成する個別電極生成工程と、
を備えることを特徴とする圧電素子製造方法。 - インク室内に貯留されているインクに圧力変動を与えることにより当該インクを吐出させて記録情報の記録を行うインクジェットヘッドにおける前記圧力変動を与える圧電素子の製造方法であって、
前記インク室の壁面の一部を形成するように当該インク室及び当該インク室の周縁部に固定される圧電体層を焼成し、焼成圧電体層を形成する焼成工程と、
前記焼成工程後、前記焼成圧電体層を当該焼成圧電体層の厚み方向に分極させる分極工程と、
前記分極工程後、当該焼成圧電体層を前記インク室が形成されているプレート部に接着して固定する接着工程と、
前記接着工程後、前記焼成圧電体層の表面の少なくとも一方の前記インク室に対応する位置に第１電極を形成する第１電極形成工程と、
前記接着工程後、前記焼成圧電体層の表面の少なくとも一方の前記周縁部に対応する位置に第２電極を形成する第２電極形成工程と、
を備えることを特徴とする圧電素子製造方法。 - 請求項３に記載の圧電素子製造方法において、
前記第１電極形成工程において、前記第１電極は前記焼成圧電体層の前記インク室に面していない側の表面の当該インク室に対応する位置に形成され、
前記第２電極形成工程において、前記第２電極は前記焼成圧電体層の前記インク室に面していない側の表面の前記周縁部に対応する位置に形成されることを特徴とする圧電素子製造方法。
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