JP2002374685A - 圧電アクチュエータ及びそれを用いたインクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反りやうねりを抑制して良好な平面性を有す
ることができる上、その性能を十分に発揮することので
きる圧電アクチュエータ及びそれを用いたインクジェッ
トヘッドを提供すること。 【解決手段】 圧電アクチュエータ２０には、個別電極
３１、コモン電極３２をそれぞれ導通するためにスルー
ホール３６，３７が設けられている。このスルーホール
の最大径（φ）は２０μｍ≦φ≦２００μｍであり、ま
た、各圧電シート２１〜２９に穿設されるスルーホール
３６，３７は、その積層方向において電極（個別電極３
１、ダミー電極３１ｂ、コモン電極３２、ダミー電極３
２ｂ）を電気的に接続する。更に、スルーホール３６，
３７は積層方向に対して千鳥状になるように配設されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電アクチュエー
タ及びそれを用いたインクジェットヘッドに関し、特
に、反りやうねりを抑制して良好な平面性を有すること
ができる圧電アクチュエータ及びそれを用いたインクジ
ェットヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】圧電アクチュエータは、電気エネルギー
を変位に変換し、変換された変位によって、機械に運動
を発生させる装置である。この圧電アクチュエータは、
各種部品と組み合わされて最終製品に組み込まれる。例
えば、インクジェットプリンタのインクジェットヘッド
にも用いられている。

【０００３】先行技術のオンディマンド型の圧電式イン
クジェットヘッドは、特開平４−３４１８５１号公報に
記載のように、複数個のノズル及びこの各ノズルごとの
圧力室を備えたキャビティプレートと、前記各圧力室ご
とに形成された平面状の個別電極及び隣接する複数の圧
力室に共通するコモン電極により圧電シートを挟んで積
層したプレート型の圧電アクチュエータとからなる。そ
して、当該圧電アクチュエータにおける各個別電極が、
前記キャビティプレートの各圧力室に対応するように、
圧電アクチュエータと前記キャビティプレートとは積層
される。

【０００４】このように構成されたインクジェットヘッ
ドにおける圧電アクチュエータは、圧電アクチュエータ
におけるコモン電極どうしや個別電極どうしをそれぞれ
積層方向に電気的に接続させる構成として、各電極を設
ける位置に対応して圧電シートの厚さ方向に貫通したス
ルーホールを設けることが提案されている。一般的に
は、このスルーホールは、グリーンシート状態の圧電シ
ートにレーザ光を照射して形成される。圧電シート上に
導電ペーストを用いたスクリーン印刷によって各電極を
印刷形成すると同時に各スルーホールには、スクリーン
印刷によってそれぞれ導電ペーストが充填される。

【０００５】スルーホールの形成された各圧電シートは
積層され、焼結工程を経て一体化される。一体化された
焼結体には、分極処理などが施されることにより圧電特
性が付与され、圧電アクチュエータとなる。該圧電アク
チュエータは、キャビティプレートと重ね合わせられて
る（接着される）ことにより、インクジェットヘッドと
して形成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、グリー
ンシート状態の圧電シートに、上記したスルーホールを
形成すると、焼成時の収縮率が局所的に変化する。よっ
て、得られる焼結体（圧電アクチュエータ）にはうねり
や反りが発生する。スルーホールが大きいと、このうね
りや反りが大きくなる、即ち、生産された圧電アクチュ
エータの平面性が低下する。

【０００７】かかる圧電アクチュエータをインクジェッ
トヘッドに用いると、圧電アクチュエータとキャビティ
プレートとの接着面に隙間を生じて接着不良となり、イ
ンク漏れやインク吐出の不良を招いてしまうという問題
点があった。

【０００８】また、インクジェットヘッドに使用される
圧電アクチュエータに限らず、一般的に、圧電アクチュ
エータは、他の部品と重ね合わされて（組み合わされ
て）使用される部品である。このため、この圧電アクチ
ュエータの平面性が悪いと、他の部品との接合（接触）
面に不具合が生じ、その性能が十分に発揮されないとい
う問題点があった。

【０００９】更に、焼結体のうねりや反りは、形成され
るスルーホール径に比例して大きくなる。即ち、スルー
ホール径を小さくすることが望ましい。一方で、スルー
ホール径を小さくしていくとスルーホールの電気抵抗値
が大きくなり、電圧降下を大きくしてしまうという問題
点があった。

【００１０】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、反りやうねりを抑制して良好な
平面性を有することができる上、その性能を十分に発揮
することのできる圧電アクチュエータ及びそれを用いた
インクジェットヘッドを提供することを目的としてい
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に請求項１記載の圧電アクチュエータは、複数の内部個
別電極を備えた第１の圧電シートと内部共通電極を備え
た第２の圧電シートとを交互に積層し、前記各圧電シー
トは、積層方向の前記内部個別電極の端部どうし及び前
記内部共通電極の端部どうしを電気的に導通させるべく
内部に導電材料を有するスルーホールを有しており、そ
のスルーホールは、最大径が略２０μｍ以上で且つ略２
００μｍ以下となるように形成されている。

【００１２】この請求項１記載の圧電アクチュエータに
よれば、複数の内部個別電極を備えた第１の圧電シート
と内部共通電極を備えた第２の圧電シートとは交互に積
層される。各圧電シートには、最大径が略２０μｍ以上
で且つ略２００μｍ以下となるスルーホールが備えられ
ており、積層された各圧電シートの内部個別電極の端部
どうし及び前記内部共通電極の端部どうしは、該スルー
ホールにより電気的に導通される。

【００１３】請求項２記載の圧電アクチュエータは、請
求項１記載の圧電アクチュエータにおいて、前記第１の
圧電シートは、前記内部共通電極の端部と積層方向に対
応する位置に、また前記第２の圧電シートは、前記内部
個別電極の端部と積層方向に対応する位置にそれぞれダ
ミー電極を備え、前記スルーホールは、前記第１及び第
２の圧電シートの前記電極の端部に接続して穿設したス
ルーホールと、前記ダミー電極に接続して穿設したスル
ーホールとからなる。

【００１４】この請求項２記載の圧電アクチュエータに
よれば、請求項１記載の圧電アクチュエータと同様に作
用する上、第１の圧電シートと第２の圧電シートとが交
互に積層されると、各圧電シートの内部共通電極または
内部個別電極の端部に接続して穿設された各スルーホー
ルと、内部共通電極または内部個別電極の端部と積層方
向に対応する位置にそれぞれ備えられたダミー電極に接
続して穿設されたスルーホールとは、各々電気的に導通
される。

【００１５】請求項３記載の圧電アクチュエータは、請
求項１または請求項２に記載の圧電アクチュエータにお
いて、前記スルーホールは、前記第１または第２の圧電
シートの一方の圧電シートに穿設されたスルーホールの
軸中心とその圧電シートに接する他方の圧電シートに穿
設されたスルーホールの軸中心とが異なる位置となるよ
うに、前記各圧電シートにそれぞれ穿設されている。

【００１６】請求項４記載の圧電アクチュエータは、請
求項２に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記スル
ーホールは、前記圧電シートを積層した状態で、前記第
１または第２の圧電シートの一方の圧電シートに穿設し
たスルーホールの少なくとも一部は、その圧電シートに
接する他方の圧電シートの前記スルーホール外の前記電
極の端部またはダミー電極に接触するように、前記各圧
電シートにそれぞれ穿設されている。

【００１７】請求項５記載の圧電アクチュエータは、請
求項１から請求項４のいずれかに記載の圧電アクチュエ
ータにおいて、前記第１の圧電シートに穿設された前記
スルーホールと前記第２の圧電シートに穿設された前記
スルーホールとは、異なる位置にあり、前記第１及び第
２の圧電シートを積層した状態で、前記各スルーホール
の位置関係が積層方向に対して千鳥状となる。

【００１８】請求項６記載のインクジェットヘッドは、
複数個のノズル及びその複数個のノズルごとに圧力室を
有するキャビティプレートに、請求項１から請求項５の
いずれかに記載の圧電アクチュエータを、前記内部個別
電極が前記キャビティプレートの各圧力室ごとに対応す
るように重ねて構成したものである。

【００１９】この請求項６記載のインクジェットヘッド
によれば、請求項１から請求項５のいずれかに記載の圧
電アクチュエータは、その内部個別電極がキャビティプ
レートの各圧力室ごとに対応するようにキャビティプレ
ートに重ねられる。これによりインクジェットヘッドが
形成される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施例に
ついて、添付図面を参照して説明する。本発明の圧電ア
クチュエータは、圧電シートを積層して形成された圧電
アクチュエータであり、圧電シートに設けられた内部電
極をスルーホールによって導通するように構成したもの
である。また、該圧電アクチュエータは、キャビティプ
レートと重ねられ本発明のインクジェットヘッドを形成
している。

【００２１】図１は、インクジェットヘッドを用いたカ
ラーインクジェットプリンタを示す斜視図である。図１
において、このカラーインクジェットプリンタ１００
は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のカ
ラーインクがそれぞれ充填されるインクカートリッジ６
１と、用紙６２（記録媒体）に印字するためのインクジ
ェットヘッド６を備えるヘッドユニット６３と、インク
カートリッジ６１およびヘッドユニット６３が搭載され
るキャリッジ６４と、このキャリッジ６４を直線方向に
往復移動させる駆動ユニット６５と、キャリッジ６４の
往復移動方向に延び、インクジェットヘッド６と対向配
置されるプラテンローラ６６と、パージ装置６７とを備
えている。

【００２２】駆動ユニット６５は、キャリッジ６４の下
端部に配置されプラテンローラ６６と平行に延びるキャ
リッジ軸７１と、キャリッジ６４の上端部に配置されキ
ャリッジ軸７１に平行に延びるガイド板７２と、そのキ
ャリッジ軸７１とガイド板７２との間であって、キャリ
ッジ軸７１の両端部に配置される２つのプーリー７３お
よび７４と、これらのプーリー７３および７４の間に掛
け渡されキャリッジ６４に接合されたエンドレスベルト
７５とからなる。

【００２３】そして、一方のプーリ７３が、モータの駆
動により正逆回転されると、そのプーリ７３の正逆回転
に伴って、エンドレスベルト７５に接合されているキャ
リッジ６４が、キャリッジ軸７１およびガイド板７２に
沿って、直線方向に往復移動される。

【００２４】用紙６２は、インクジェットプリンタ１０
０の側方に設けられた給紙カセット（図示せず）から給
紙され、インクジェットヘッド６と、プラテンローラ６
６との間に導入されて、インクジェットヘッド６から吐
出されるインクにより所定の印字がなされ、その後、排
紙される。なお、図１においては、用紙６２の給紙機構
および排紙機構の図示を省略している。

【００２５】パージ装置６７は、プラテンローラ６６の
側方に設けられ、ヘッドユニット６３がリセット位置に
ある時に、インクジェットヘッド６に対向するように配
置されている。このパージ装置６７は、インクジェット
ヘッド６の後述する複数のノズルを覆うように当該ノズ
ルの開口面に対し当接するパージキャップ８１と、ポン
プ８２およびカム８３と、インク貯留部８４とを備えて
いる。パージ装置６７は、ヘッドユニット６３がリセッ
ト位置にある時に、インクジェットヘッド６のノズルを
パージキャップ８１で覆い、インクジェットヘッド６の
内部に溜まる気泡などを含んだ不良インクを、カム８３
の駆動によりポンプ８２によって吸引する。これによ
り、インクジェットヘッド６の回復が図られるのであ
る。吸引された不良インクは、インク貯留部８４に貯め
られる。

【００２６】キャップ８５は、印字が終了するとリセッ
ト位置に戻されるキャリッジ６４に搭載されたインクジ
ェットヘッド６の複数のノズルを覆うものである。これ
により、インクの乾燥が防止される。

【００２７】ヘッドユニット６３は、４つのインクカー
トリッジ６１を着脱自在に装着できる搭載部を備えてお
り、該搭載部の一側部位には、各インクカートリッジ６
１のインク放出部に接続できるインク供給通路がヘッド
ユニット６３の底板（図示せず）の下面まで連通してい
る。このインク供給通路にはインクジェットヘッド６の
後述するインク供給孔１９ａ、１９ｂ（図２参照）と密
接できるようにしたゴム製等のパッキングが配置されて
いる。これにより、４つのインクカートリッジ６１に貯
留される各インクは、インク供給通路を経て、インク供
給孔１９ａ、１９ｂからインクジェットヘッド６にそれ
ぞれ供給される。

【００２８】図２は、インクジェットヘッド６の斜視図
を示すものである。インクジェットヘッド６は、図２に
示すように、積層型のキャビティプレート１０と、プレ
ート型の圧電アクチュエータ２０とを重ね合わせたもの
である。

【００２９】キャビティプレート１０には、キャビティ
プレート１０の長手方向に対して直交する方向に延びる
細幅の複数の圧力室１６が千鳥状配列で２列に配設され
ている。この圧力室１６には、その一端をキャビティプ
レート１０の下面側に開口しインクを吐出するためのノ
ズル（図示せず）が、各圧力室１６に連通してそれぞれ
設けられている。インク供給孔１９ａは、インクカート
リッジ６１からのインクを共通インク流路を介して各イ
ンク室１６に供給するためのものである。

【００３０】圧電アクチュエータ２０は、キャビティプ
レート１０に対して接着剤または接着シートを介して接
着、積層されている。この圧電アクチュエータ２０は、
圧電シート２１〜３０（図３参照）が積層されて形成さ
れており、上記した圧力室１６に個々に圧力を負荷する
ためのものである。最上段の圧電シート２１の上面に
は、圧電シートの個別電極３１とコモン電極３２（図３
参照）とに対応する表面電極３３，３４が備えられてい
る。この表面電極３３，３４は、圧電アクチュエータ２
０の上面に重ねて接合されるフレキシブルフラットケー
ブル４０と接続される。これにより、カラーインクジェ
ットプリンタ１００本体の制御回路と圧電アクチュエー
タ２０とは電気的に接続される。なお、圧電アクチュエ
ータ２０については、図３、図４において詳細に説明す
る。

【００３１】図３は、プレート型圧電アクチュエータ２
０の分解斜視図である。図３に示すように、該圧電アク
チュエータ２０は、１０枚の圧電シート２１，２２，２
３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０を積層
した構造に形成されている。各圧電シート２１〜３０の
内、圧電シート２６，２８，３０は、個別電極（内部個
別電極）３１を備えた第１の圧電シートである。また、
圧電シート２５，２７，２９は、第１の圧電シートと交
互に積層され、コモン電極（内部共通電極）３２を備え
た第２の圧電シートである。

【００３２】また、圧電シート２１〜２９には、各シー
トを貫通するスルーホール３６，３７が穿設されてい
る。該スルーホール３６，３７は、各圧電シート２１〜
２９において、その一端を電極（個別電極３１、コモン
電極３２、ダミー電極３１ｂ，３２ｂ）に接続し、ま
た、重ね合わされる他の圧電シートの電極（個別電極３
１、コモン電極３２、ダミー電極３１ｂ，３２ｂ）に、
他の一端を接する位置に設けられている。尚、スルーホ
ール３６は、個別電極３１どうしを接続するためのスル
ーホールであり、スルーホール３７は、コモン電極３２
どうしを接続するためのスルーホールである。

【００３３】詳細には、圧電シート２６，２８，３０の
上面には、前記キャビティプレート１０に設けられた各
圧力室１６（図２参照）に対応する位置に細幅の個別電
極３１が各々形成されている。また、後述するコモン電
極３２の端部３２ａと対応する位置に圧電シートの変形
には関与しないダミー電極３２ｂが形成されている。こ
こで、個別電極の端部３１ａには、スルーホール３６が
（個別電極３１ａに接続して）形成されている。また、
ダミー電極３２ｂには、スルーホール３７が（ダミー電
極３２ｂに接続して）形成されている。言い換えれば、
スルーホール３６，３７の上面側端部周縁には、電極
（個別電極３１またはダミー電極３２ｂ）が設けられて
いるのである。

【００３４】圧電シート２５，２７，２９の上面には、
複数個の圧力室１６に対して共通の電極となる帯状のコ
モン電極３２（図３において圧電シート２３上に図示の
ものと全く同様のもの）が形成されている。また、上記
個別電極３１の端部３１ａと対応する位置に圧電シート
の変形には関与しないダミー電極３１ｂが形成されてい
る。このコモン電極の端部３２ａには、（該コモン電極
の端部３２ａに接続して）スルーホール３７が形成され
ている。ダミー電極３１ｂには、（該ダミー電極３１ｂ
に接続して）スルーホール３６が穿設されている。即
ち、各スルーホール３６，３７の上面側端部周縁には、
電極（コモン電極３２またはダミー電極３１ｂ）が設け
られていることとなる。

【００３５】圧電シート２２，２３，２４の上面にもコ
モン電極３２と、個別電極の端部３１ａに対応するダミ
ー電極３１ｂとが形成されているが、これらの圧電シー
ト２２，２３，２４に圧電動作はさせない。かかる圧電
シート２２，２３，２４は、圧電シート２５〜２９に対
する拘束層である。つまり、圧電シート２５〜２９の圧
電動作により生じた歪が、上方向へ向かって伸張するこ
とを規制し、下方向（キャビティプレート１０方向）へ
向かわせるための層である。これにより、キャビティプ
レート１０の圧力室１６に効率的に圧力を負荷すること
ができる。また、他の圧電シート２５〜２９と同様に、
圧電シート２２，２３，２４のコモン電極の端部３２ａ
にはスルーホール３７が穿設され、ダミー電極３１ｂに
は、スルーホール３６が穿設されている。

【００３６】最上段の圧電シート２１の上面には、前記
個別電極３１の各々に対する表面電極３３と、前記コモ
ン電極３２に対する表面電極３４とが、前記個別電極３
１の配列方向と並行に延びる側縁に沿って２列に設けら
れている。上記したように、この圧電シート２１には、
フレキシブルフラットケーブル４０が重ねて接合され
る。そして、表面電極３３，３４によって、圧電アクチ
ュエータ２０とフレキシブルフラットケーブル４０とは
電気的に接続される。また、上記圧電シート２１上面に
２列に形成された各表面電極３３，３４に接続して、ス
ルーホール３６，３７がそれぞれが穿設されている。

【００３７】スルーホール３６，３７は、略円筒状であ
って、その上面側端部の径（φ）は略２０μｍ以上かつ
略２００μｍ以下となるように構成されている。本実施
例においては、略５０μｍとなっている。このスルーホ
ール３６，３７は、圧電シートの上面側から下面側へ向
かってテーパ状となっており、上面側端部の反対面の端
部の径（φ）は、上面側端部の径（φ）の７割程度とな
っている。

【００３８】該スルーホール３６，３７は、グリーンシ
ート状態の圧電シートにレーザ光を照射することによっ
て穿設される。このスルーホール３６，３７が形成され
たグリーンシートのそれぞれに、必要な各電極（個別電
極３１、コモン電極３２、ダミー電極３１ｂ，３２ｂ、
表面電極３３，３４）が導電ペーストを用いてスクリー
ン印刷される。電極のスクリーン印刷では、各スルーホ
ール３６，３７内にも導電ペーストが侵入し、各スルー
ホール３６，３７内部に導電性が付与される。その後、
グリーンシートは、積層され、脱脂して焼結され、一体
化される。その後、最上段の圧電シート２１の表面電極
３３，３４にフレキシブルフラットケーブル４０を接合
し、そのフレキシブルフラットケーブル４０をとおし
て、すべての個別電極３１とコモン電極３２との間に、
通常のインク噴射動作時よりも高電圧を印加する。これ
により、個別電極３１とコモン電極３２との間に挟まれ
る圧電シート２５〜２９の部分を分極処理して圧電性を
付与し、それらの部分を活性層として形成する。この分
極処理は、圧電アクチュエータ２０をキャビティプレー
ト１０やフレキシブルフラットケーブル４０と接合する
前に行うこともできる。

【００３９】なお、圧電シート２１〜２４は、コモン電
極３２どうしや表面電極３３，３４に挟まれるのみであ
り分極されないため、圧電動作をしない。また、ダミー
電極３１ｂ，３２ｂは、個別電極３１及びコモン電極３
２と同じ厚みに形成され、後述するように圧電シート２
１〜３０を積層したとき、個別電極３１及びコモン電極
３２のない部分の圧電シートが凹むのを補正すると共
に、スルーホール３６，３７の導通を良好に行うために
設けられている。

【００４０】図４は、図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線における
矢印方向の圧電アクチュエータ２０の断面図である。図
４から明らかなように、スルーホール３６，３７の穿設
位置は、圧電シート２１，２３，２５，２７，２９にお
いて同じ位置であり、また、圧電シート２２，２４，２
６，２８において同じ位置となっている。一方、圧電シ
ート２１等に設けられるスルーホール３６，３７の位置
と、圧電シート２２等に設けられたスルーホール３６，
３７の位置とは異なっている。詳細には、圧電シート２
１，２３，２５，２７，２９に設けられるスルーホール
３６，３７は、圧電シート２２，２４，２６，２８に設
けられるスルーホール３６，３７の穿設位置よりも、圧
電シートの中心から遠い位置（圧電シートの長手方向に
対向する側面側）に配設される。このため、上下に位置
するスルーホール３６（スルーホール３７）の軸中心は
同じ位置とならない。また、圧電シート２１〜３０が積
層された状態では、スルーホール３６，３７は、各層毎
に（積層方向に対して）交互(千鳥状)に位置することと
なる。

【００４１】スルーホールの位置関係及び電気的接続の
取り方を、圧電シート２５〜２７に設けられ積層方向に
接続される３つのスルーホール３６ａ、スルーホール３
６ｂ、スルーホール３６ｃを用いて説明する。図４の右
側部分に示すように、個別電極３１を備えた圧電シート
２６のスルーホール３６ａの上面側端部は、圧電シート
２６の個別電極の端部３１ａに接続されている。一方、
スルーホール３６ａの下面側端部は、圧電シート２７の
ダミー電極３１ｂに接している。この圧電シート２７の
ダミー電極３１ｂに接続しているスルーホール３６ｂ
は、その下端で圧電シート２８の個別電極の端部３１ａ
に接しているので、同様にして積層方向に対応する全て
の個別電極３１どうしが、スルーホール−ダミー電極−
スルーホールを介して相互に接続される。

【００４２】上記圧電シート２６の個別電極３１に接す
る、圧電シート２５のスルーホール３６ｃは、その上面
のダミー電極３１ｂに接続しており、さらに、そのダミ
ー電極３１ｂは、順次各圧電シートのスルーホール３６
−ダミー電極３１ｂを介して上面の表面電極３３に接続
しているので、個別電極３１は、積層方向に対応する表
面電極３３に接続されることになる。

【００４３】また、図４の左側部分に示すように、各コ
モン電極３２も上記と同様に、各圧電シートのスルーホ
ール３７−ダミー電極３２ｂを介して、相互に接続され
ると共に表面電極３４に接続される。

【００４４】このように、上下に位置するスルーホール
３６，３７を同軸中心とならぬように配設し、更に、ス
ルーホール周縁に設けられた電極（個別電極３１、コモ
ン電極３２、ダミー電極３１ｂ，３２ｂのいずれか）を
介して、スルーホール３６，３７の導通を図ると、各圧
電シート２１〜２９の積層方向の電極どうしが不導通と
なることを防止することができる。つまり、上記したよ
うに、各スルーホール３６，３７はテーパ状となってい
る。また、スルーホール３６，３７は、中空であり、こ
の中空部分は導電性を持たない。このため、同軸中心と
なるようにスルーホール３６，３７を重ね合わせると、
上側に位置する圧電シートのスルーホール３６，３７の
下面側端部と、重ねられた下側の圧電シートのスルーホ
ール３６，３７の上面側端部とが接触困難となる。つま
り、接続されるべき（上下に位置する）２のスルーホー
ル３６，３７において、その接続面となるスルーホール
の端部の大きさ（径）が異なると、一方のスルーホール
の端部が、接続されるべきスルーホールの端部の中空部
分としか接触しないことがある。故に、スルーホール間
に接触しない空隙ができ不導通となるのである。また、
スルーホール３６，３７がストレートな形状であって
も、スルーホールの径が不均一であると、上記場合と同
様に１のスルーホールが他のスルーホールの導電性のな
い中空部と対向し、不導通になることがある。

【００４５】しかし、上記のように配置したことによ
り、積層方向の電極どうしを確実に導通させることがで
きる。更に、スルーホール３６，３７は、千鳥状に配設
されるので、コンパクトな構造でスルーホール３６，３
７を形成することができる。言い換えれば、圧電シート
の面状の所定範囲内に集約してスルーホール３６，３７
を形成することができる。よって、スルーホール３６，
３７を形成するためのスペースの確保が容易であり、ま
た、各電極（個別電極３１、コモン電極３２、ダミー電
極３１ｂ，３２ｂ）の形成に影響を与えない。

【００４６】図５は、スルーホール径と圧電アクチュエ
ータの性能との相関関係を評価した圧電アクチュエータ
評価表５０を示した図である。圧電アクチュエータ評価
表５０の左端には、スルーホールの最大径が示される
「スルーホール径」欄５１が示されている。「スルーホ
ール径」欄５１の右方には、スルーホールの径に対応す
るデータ（電圧降下）が示される「電圧降下」欄５２が
表示されている。この「電圧降下」欄５２には圧電アク
チュエータ２０の電圧降下の程度が「大」または「小」
で示される。

【００４７】「電圧降下」欄５２の右方には、「スルー
ホール数」欄５３が表示されている。「スルーホール
数」欄５３は、電圧降下を所定囲内に納めるために必要
となるスルーホール数が示される欄である。この「スル
ーホール数」欄５３に表示されるデータは、その左方に
位置する「スルーホール径」欄５１に表示されたスルー
ホールの径に対応しており、必要とされるスルーホール
の数が「多」または「少」で示される。

【００４８】「スルーホール数」欄５３の右方には、ダ
メージを表す「ダメージ」欄５４が表示されている。
「ダメージ」欄５４に表示されるデータは、その左方に
位置する「スルーホール径」欄５１に示されるスルーホ
ール径に対応している。この「ダメージ」欄５４には、
スルーホール３６，３７を穿設することにより焼結体に
与えるうねりや反り即ちダメージを表す欄であり、ダメ
ージが「大」または「小」で表されている。

【００４９】「ダメージ」欄５４の右方には、「総合評
価」欄５５が表示されている。「総合評価」欄５５は、
「スルーホール径」欄５１に示されるスルーホール径で
作製した圧電アクチュエータ２０の性能、即ちインク漏
れやインク吐出性能を「良」、「不良」で表示する欄で
ある。

【００５０】かかる圧電アクチュエータ評価表５０によ
れば、スルーホールの最大径（φ）が「φ＜２０μｍ」
であった場合には、電圧降下が大きく（電圧降下欄５２
「大」）、電圧降下を所定範囲内に納めるためにはスル
ーホール数を多く形成することが必要となり（スルーホ
ール数欄５３「多」）、圧電アクチュエータのダメージ
が大きくなる（ダメージ欄５４「大」）ことが示されて
いる。その結果、圧電アクチュエータの性能が、「不
良」となる（総合評価欄５５「不良」）ことが示されて
いる。

【００５１】また、スルーホールの最大径（φ）が「φ
＞２００μｍ」であった場合には、電圧降下は小さく
（電圧降下欄５２「小」）、必要なスルーホール数も少
なくすることができるが（スルーホール数欄５３
「少」）、圧電アクチュエータのダメージが大きくなる
（ダメージ欄５４「大」）ことが示されている。そし
て、その結果、圧電アクチュエータの性能が、「不良」
となる（総合評価欄５５「不良」）ことが示されてい
る。

【００５２】一方、スルーホールの最大径（φ）を「２
０μｍ≦φ≦２００μｍ」とした場合には、電圧降下が
小さく（電圧降下欄５２「小」）、必要なスルーホール
数も少ない上に（スルーホール数欄５３「少」）、圧電
アクチュエータのダメージを小さくする（ダメージ欄５
４「小」）ことが示されている。その結果、圧電アクチ
ュエータの性能が、「良」となる（総合評価欄５５
「良」）ことが示されている。

【００５３】以上説明したように、焼成後の圧電アクチ
ュエータ２０の平面性を良好に保つことができる。ま
た、圧電シート２２〜２４は、上記したように圧電シー
ト２５〜３０に対する拘束層であるが、焼結工程におい
て圧電アクチュエータ２０が反ったり、あるいは波打っ
たりしてその平面性が損なわれないようにする機能を有
している。したがって、該圧電アクチュエータ２０をキ
ャビティプレート１０と重ね合わせても、その接合面が
空隙なく良好に接着されるので、インク漏れなどを生じ
させることがない。さらに、圧電アクチュエータ２０の
個別電極３１どうし、コモン電極３２どうしをそれぞれ
良好に電気的に接続し、優れた電気的特性（圧電特性）
を発揮させることができ、インク吐出性能に優れたイン
クジェットヘッド６を形成することができる。

【００５４】以上、上記実施例に基づき本発明を説明し
たが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものでな
く、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形
が可能であることは容易に推察できるものである。

【００５５】例えば、上記実施形態においては、スルー
ホール３６，３７は千鳥状になるように配設されたが、
これに換えて螺旋状になるように配設しても良い。ま
た、スルーホール３６，３７を電極（個別電極３１、コ
モン電極３２、ダミー電極３１ｂ，３２ｂのいずれか）
を介して接触するように構成したが、各スルーホール３
６，３７の端部の一部が重なり合うように（スルーホー
ル３６，３７どうしが直接接触するように）構成しても
良い。これによれば、更にコンパクトにスルーホール３
６，３７を圧電シート内に配設することができ、圧電シ
ート上に印刷される電極の高密度化を図ることができ
る。

【００５６】

【発明の効果】請求項１記載の圧電アクチュエータによ
れば、第１または第２の圧電シートの積層方向の内部個
別電極の端部どうし及び内部共通電極の端部どうしを電
気的に導通させるべく内部に導電材料を有するスルーホ
ールを、最大径が略２０μｍ以上で且つ略２００μｍ以
下となるように形成する。圧電シートに形成されるスル
ーホールの最大径が大きくなると、圧電アクチュエータ
に大きなうねりや反りを引き起こしてしまう。しかし、
スルーホールの最大径を略２００μｍ以下とすれば、圧
電アクチュエータのうねりや反りを抑制することがで
き、その平面性を良好な範囲に保つことができるという
効果がある。一方、圧電シートに形成されるスルーホー
ルの最大径を小さくしていくことは、圧電アクチュエー
タの電圧降下を大きくしてしまう。しかし、スルーホー
ルの最大径を略２０μｍ以上で形成することにより、こ
の電圧降下を小さく止めることができるという効果があ
る。よって、圧電アクチュエータの性能（電気的特性）
や圧電アクチュエータを使用した各種製品の性能を良好
に発揮させることができる。

【００５７】請求項２記載の圧電アクチュエータによれ
ば、請求項１に記載の圧電アクチュエータの奏する効果
に加え、第１の圧電シートおよび第２の圧電シートは、
内部共通電極または内部個別電極の端部と積層方向に対
応する位置にそれぞれダミー電極を備えている。また、
スルーホールは、第１及び第２の圧電シートの内部個別
電極または内部共通電極の端部に接続して穿設したスル
ーホールと、ダミー電極に接続して穿設したスルーホー
ルとからなる。このため、第１の圧電シートと第２の圧
電シートとを交互に積層すると、各圧電シートの内部共
通電極または内部個別電極どうしをスルーホールとダミ
ー電極を介して容易に相互に接続することができる。ま
た、スルーホールが本来の穿設位置から多少ずれていて
も、ダミー電極の面を介して両者を容易に電気的に導通
させることができるという効果がある。

【００５８】請求項３記載の圧電アクチュエータによれ
ば、請求項１または請求項２に記載の圧電アクチュエー
タの奏する効果に加え、第１または第２の圧電シートの
一方の圧電シートに穿設されたスルーホールの軸中心
と、その圧電シートに接する他方の圧電シートに穿設さ
れたスルーホールの軸中心とが異なる位置となるよう
に、各圧電シートにそれぞれスルーホールを穿設する。
内部に導電材料を有するスルーホールが中空で、また、
スルーホール径は必ずしも均一でなかったり、テーパ状
であった場合に、接続に係わる２のスルーホールの軸中
心が同じ位置にあると、１のスルーホールが他のスルー
ホールの導電性のない中空部と接続され不導通になりや
すい。しかし、第１または第２の圧電シートの一方の圧
電シートに穿設されたスルーホールの軸中心と、その圧
電シートに接する他方の圧電シートに穿設されたスルー
ホールの軸中心とが異なる位置にあれば、かかる不導通
が生じることを抑制し、スルーホールを良好に電気的に
導通させることができるという効果がある。

【００５９】請求項４記載の圧電アクチュエータによれ
ば、請求項２に記載の圧電アクチュエータの奏する効果
に加え、スルーホールは、圧電シートを積層した状態
で、第１または第２の圧電シートの一方の圧電シートに
穿設したスルーホールの少なくとも一部が、その圧電シ
ートに接する他方の圧電シートのスルーホール外の電極
の端部またはダミー電極に接触する。スルーホールは、
電極の端部またはダミー電極に接続して穿設されるの
で、一方の圧電シートに穿設されたスルーホールと、他
方のシートに穿設されたスルーホールとを、電極の端部
またはダミー電極を介して確実に導通させることができ
る。

【００６０】請求項５記載の圧電アクチュエータによれ
ば、請求項１から請求項４のいずれかに記載の圧電アク
チュエータの奏する効果に加え、第１の圧電シートに穿
設されたスルーホールと第２の圧電シートに穿設された
スルーホールとは、異なる位置にあり、第１及び第２の
圧電シートを積層した状態で、各スルーホールの位置関
係は積層方向に対して千鳥状となる。よって、第１の圧
電シートに穿設されたスルーホールと第２の圧電シート
に穿設されたスルーホールとが異なる位置にあっても、
密な配置となるようにスルーホールを形成することがで
きるという効果がある。このため、スルーホールを設け
るためのスペースを圧電シート上で容易に確保すること
ができる。

【００６１】請求項６記載のインクジェットヘッドによ
れば、複数個のノズル及びその複数個のノズルごとに圧
力室を有するキャビティプレートに、請求項１から請求
項５のいずれかに記載の圧電アクチュエータを、内部個
別電極がキャビティプレートの各圧力室ごとに対応する
ように重ねて構成する。よって、平面性や性能（電気的
特性）に優れた圧電アクチュエータをキャビティプレー
トに重ねることができる。このため、圧電アクチュエー
タとキャビティプレートとの接合面の接着不良によるイ
ンク漏れを抑制すると共に、優れたインク吐出性能を発
揮させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェットヘッドの実施の形態で
あるカラーインクジェットプリンタを示す斜視図であ
る。

【図２】圧電式インクジェットヘッドの各部品の斜視図
である。

【図３】圧電アクチュエータの分解拡大斜視図である。

【図４】図３のＶＩＩ―ＶＩＩ線矢印拡大断面図であ
る。

【図５】スルーホール径と圧電アクチュエータの性能と
の相関関係を評価した圧電アクチュエータ評価表５０を
示した図である。

【符号の説明】

６ インクジェットヘッド １０ キャビティプレート １６ 圧力室 ２０ 圧電アクチュエータ ２１〜３０ 圧電シート ２６，２８，３０ 第１の圧電シート ２５，２７，２９ 第２の圧電シート ３１ 個別電極（内部個別電極） ３１ｂ ダミー電極 ３２ コモン電極（内部共通電極） ３２ｂ ダミー電極 ３３，３４ 表面電極 ３６，３７ スルーホール

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の内部個別電極を備えた第１の圧電
   シートと内部共通電極を備えた第２の圧電シートとを交
   互に積層した圧電アクチュエータにおいて、 前記各圧電シートは、積層方向の前記内部個別電極の端
   部どうし及び前記内部共通電極の端部どうしを電気的に
   導通させるべく内部に導電材料を有するスルーホールを
   有しており、そのスルーホールは、最大径が略２０μｍ
   以上で且つ略２００μｍ以下となるように形成されてい
   ることを特徴とする圧電アクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記第１の圧電シートは、前記内部共通
   電極の端部と積層方向に対応する位置に、また前記第２
   の圧電シートは、前記内部個別電極の端部と積層方向に
   対応する位置にそれぞれダミー電極を備え、前記スルー
   ホールは、前記第１及び第２の圧電シートの前記電極の
   端部に接続して穿設したスルーホールと、前記ダミー電
   極に接続して穿設したスルーホールとからなることを特
   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】 前記スルーホールは、前記第１または第
   ２の圧電シートの一方の圧電シートに穿設されたスルー
   ホールの軸中心とその圧電シートに接する他方の圧電シ
   ートに穿設されたスルーホールの軸中心とが異なる位置
   となるように、前記各圧電シートにそれぞれ穿設されて
   いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
   圧電アクチュエータ。
4. 【請求項４】 前記スルーホールは、前記圧電シートを
   積層した状態で、前記第１または第２の圧電シートの一
   方の圧電シートに穿設したスルーホールの少なくとも一
   部は、その圧電シートに接する他方の圧電シートの前記
   スルーホール外の前記電極の端部またはダミー電極に接
   触するように、前記各圧電シートにそれぞれ穿設されて
   いることを特徴とする請求項２に記載の圧電アクチュエ
   ータ。
5. 【請求項５】 前記第１の圧電シートに穿設された前記
   スルーホールと前記第２の圧電シートに穿設された前記
   スルーホールとは、異なる位置にあり、前記第１及び第
   ２の圧電シートを積層した状態で、前記各スルーホール
   の位置関係が積層方向に対して千鳥状となることを特徴
   とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の圧電ア
   クチュエータ。
6. 【請求項６】 複数個のノズル及びその複数個のノズル
   ごとに圧力室を有するキャビティプレートに、請求項１
   から請求項５のいずれかに記載の圧電アクチュエータ
   を、前記内部個別電極が前記キャビティプレートの各圧
   力室ごとに対応するように重ねて構成したことを特徴と
   するインクジェットヘッド。