JP5444606B2

JP5444606B2 - 圧電アクチュエータ用積層体、その製造方法、及び圧電アクチュエータ

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Publication number: JP5444606B2
Application number: JP2007284220A
Authority: JP
Inventors: 祥嗣森田
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2027-10-31
Also published as: JP2009111283A

Description

本発明は、インクジェットヘッド等に用いられる圧電アクチュエータ、この圧電アクチュエータを製作するための圧電アクチュエータ用積層体及びその製造方法に関するものである。

インクタンクから供給されるインクを移送して、ノズルから記録用紙等に向けてインク液滴を噴射するインクジェットヘッドが既に知られている。このインクジェットの方式は、噴射エネルギーの発生方法の違いにより分類されており、圧電素子の振動力を利用してインク液滴を噴射させる圧電方式や、熱エネルギーによる気泡の発生でインク液滴を噴射させるサーマルジェット方式などが存在する。

圧電方式のインクジェットヘッドは、インク供給口に繋がる共通液室から複数のノズルまでの流路中に各ノズルに対応する複数の圧力室が設けられた流路ユニットと、この流路ユニットの上に接合されて圧力室の容積を選択的に変化させる圧電アクチュエータとを備えている。このうち圧電アクチュエータは、複数枚が積層された圧電層の各層間に内部電極部が挟まれた構成となっている。

上記圧電アクチュエータの製造工程では、複数枚のグリーンシートが焼成されることで、積層された圧電層が構成されるが、同グリーンシートの積層ずれや、同グリーンシートの収縮による内部電極部のピッチ変化が設計値と異なるということが起こる。そのため、圧電アクチュエータと流路ユニットとを組み合わせた際、内部電極部と圧力室とが正確に合わないという問題が生じていた。

そこで、特許文献１の圧電アクチュエータでは、内部電極部が形成された圧電層の四隅に位置決めマークを設けておき、焼成後に積層方向に光を当てて、流路ユニットとの接合基準点を決めることで、内部電極部と圧力室との位置を正確に対応させている。
特開２００３−１１２４２３号公報

しかしながら上記問題の他、上述のグリーンシートの積層ずれや内部個別電極のピッチ変化による設計値からのずれにより、内部個別電極とこれに導通する表面個別電極との位置ずれという問題も起こる。

ここで、上記特許文献１に記載された圧電アクチュエータに設けられた位置決めマークは、流路ユニットに対するずれを起こさないようにするためのものであり、内部個別電極と表面個別電極との位置ずれを検知するものではない。仮に、上記位置決めマークによって同位置ずれを検知しようとしても、同位置決めマークは四隅のみにしか設けられてないため、内部個別電極と表面個別電極との位置を正確に合わせることができない。

そこで本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、表面個別電極と、圧電層間に形成された内部電極（例えば、内部個別電極）との位置を正確に合わせることができる圧電アクチュエータ用積層体、その製造方法、及び圧電アクチュエータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じた。

すなわち、本発明の圧電アクチュエータ用積層体は、積層された複数の圧電層と、この複数の圧電層のうち積層方向で隣接する二つの圧電層間に形成された第１の電極層と、前記二つの圧電層のうちの一つの圧電層と当該両圧電層以外の他の圧電層との間に形成された第２の電極層とを備え、前記積層された複数の圧電層の一方の外表面が、複数の表面個別電極が設けられる面となるための圧電アクチュエータ用積層体であって、
各表面個別電極からは電極用端子が延出し、前記第１の電極層は、平面視で前記複数の表面個別電極に各々対応する位置に配置された複数の内部電極を有し、これら複数の内部電極の各々には小孔が形成され、前記第２の電極層は、平面視で前記複数の内部電極の各々と少なくとも一部重なるように形成された重複電極部と、前記小孔を覆うスリットである透過部とを有し、
前記各電極用端子が平面視で前記各小孔と重なっていることを特徴とする。

上記本発明の圧電アクチュエータ用積層体によれば、第１の電極層の内部電極に小孔が形成され、第２電極層が当該小孔と重なる位置において電極部が存在しない透過部を有するので、積層方向へ光を当てると、透過部を通して小孔の位置を確認できる。これにより、内部電極の位置を小孔の位置との関係で検出することができる。

また、前記各内部電極に、平面視で前記各表面個別電極と重ならない延長部を形成し、前記各小孔を当該各延長部に形成すればよい。

この場合、小孔を表面個別電極と重ならない位置に形成することができる。

更に、前記複数の内部電極は列状に形成されており、前記各延長部は隣り合う二列の内部電極間に形成されていることが好ましい。
この場合、二列の内部電極間のスペースを有効に利用して延長部を配置することができる。
また、上記圧電アクチュエータ用積層体の一形態として、例えば、前記第１の電極層の複数の内部電極は、一定の電位が印加される第１定電位電極であり、前記第２の電極層の電極は、前記第１定電位電極の電位と異なる電位が印加される第２定電位電極であり、前記各表面個別電極に第１電位を印加することで当該各表面個別電極と前記第１定電位電極との間に第１の活性部が形成され、前記各表面個別電極に第２電位を印加することで当該各表面個別電極と前記第２定電位電極層との間に第２の活性部が形成されるものが挙げられる。
本発明の圧電アクチュエータの製造方法は、上記圧電アクチュエータ用積層体の前記一方の外表面に、複数の表面個別電極が設けられた圧電アクチュエータの製造方法であって、前記圧電アクチュエータ用積層体に積層方向から光を当てて前記各小孔の位置を確認し、当該各小孔の位置から前記各内部電極の位置を検出し、この各内部電極の位置情報に基づき、当該各内部電極との位置を合わせるようにして前記一方の外表面に複数の表面電極を形成することを特徴とする。

上記本発明の圧電アクチュエータの製造方法によれば、積層方向へ光を当てることで各内部電極の位置が検出され、これら各内部電極と各表面個別電極と位置を合わせるようにして圧電アクチュエータ用積層体に当該各表面個別電極が形成されるので、各内部電極と各表面個別電極との位置が正確に合わせられた圧電アクチュエータを得ることができる。

本発明の圧電アクチュエータは、積層された複数の圧電層と、この複数の圧電層のうち積層方向で隣接する二つの圧電層間に形成された第１の電極層と、前記二つの圧電層のうちの一つの圧電層と他の圧電層間に形成された第２の電極層と、前記積層された複数の圧電層の一方の外表面に設けられた複数の個別電極と、を備える圧電アクチュエータであって、
前記第１の電極層は、平面視で前記複数の個別電極に各々対応する位置に配置された複数の内部電極を有し、これら複数の内部電極の各々には小孔が形成され、
前記第２の電極層は、平面視で前記複数の内部電極の各々と少なくとも一部重なるように形成された重複電極部と、前記小孔を覆うスリットである透過部とを有し、
前記複数の圧電層の一方の外表面には、配線部材の駆動側端子電極と接続するための複数の電極用端子が前記複数の個別電極からそれぞれ延出するように設けられ、
前記各電極用端子が平面視で前記各小孔と重なっていることを特徴とする。

上記本発明の圧電アクチュエータによれば、第１の電極層の内部電極に小孔が形成され、第２電極層が当該小孔と重なる位置において電極部が存在しない透過部を有するので、製造工程において積層方向へ光を当てると透過部を通して小孔の位置を確認でき、内部電極の位置を小孔の位置との関係で検出することができる。
また、表面個別電極を形成した後においても、積層方向へ光を当てることで表面個別電極と内部電極との位置ずれを確認することができる。これにより、同位置ずれのない製品のみを選択することで、製品の品質を向上させることができる。
また、当該圧電アクチュエータを、複数の圧力室を有する流路ユニットに接合されると共に、当該複数の圧力室の容積を選択的に変化させるためのインクジェットヘッド用圧電アクチュエータに適用した場合、前記複数の圧電層の一方の外表面には、配線部材の駆動側端子電極と接合するための複数の電極用端子が前記複数の個別電極からそれぞれ延出するように設けられ、前記各内部電極は平面視で前記各表面個別電極と重ならない延長部を有していると共に当該延長部に前記各小孔が形成されており、前記各電極用端子が平面視で前記各小孔と重なっていることが好ましい。
この場合、個別電極を配線と接続するために必要な電極用端子と、内部電極の位置を検出するための小孔を設けるために必要な延長部との間に、浮遊容量が存在しないようにすることができる。

上記の通り、本発明によれば、積層方向へ光を当てることで内部電極の位置を知ることができるので、表面個別電極と、圧電層間に形成された内部個別電極との位置を正確に合わせることができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係る圧電アクチュエータ１が使用されたインクジェットヘッド２の分解斜視図である。インクジェットヘッド２は、それぞれ略矩形状の複数のプレートが積層された流路ユニット３と、この流路ユニット３に接合された圧電アクチュエータ１とで主構成されている。圧電アクチュエータ１には、当該圧電アクチュエータ１に対する駆動電力を出力する配線部材４が接合される。なお、以下の説明において、図１の矢印で示す通り、流路ユニット３の長辺方向をＸ方向、短辺方向をＹ方向とする。

このインクジェットヘッド２は、記録紙等の被記録媒体にインクジェット方式の記録や印字を行う図示しないインクジェットプリンタに設けられる。インクジェットプリンタには、所定の走査方向に往復移動自在にキャリッジが設けられており、インクジェットヘッドはこのキャリッジに搭載される。インクジェットヘッドがキャリッジと共に走査方向へと往復移動しつつ被記録媒体に向けてインクを吐出することで、被記録媒体に対して記録が行われる。

図２は、流路ユニット３の一部を省略した図１のI−I線断面図である。流路ユニット
３は、平面視で矩形状に形成された図示しないノズルプレート、スペーサプレート、ダンパプレート、マニホールドプレート、サプライプレート、及び図示のベースプレート５、キャビティプレート６が積層されて構成されている。詳細は省略するが、各プレートが積層されていることで、連通された開孔や溝が構成されてインクが流通する各チャンネルが構成されている。

圧電アクチュエータ１は、圧電体からなるトップ層７、中間層８、及びボトム層９と、トップ層７の上面（外表面）に形成された表面個別電極１０（個別電極）と、トップ層７と中間層８との間に形成された内部共通電極１１（第１の電極層；ＶＤＤ電極）と、中間層８とボトム層９との間に形成された外部共通電極１２（第２の電極層；ＧＮＤ電極）とを備えている。圧電アクチュエータ１が流路ユニット３に接合された状態では、流路ユニット３の各圧力室１３がボトム層９に覆われている。

図３はトップ層７の平面図であり、図４は中間層８の平面図であり、図５はボトム層９の平面図である。トップ層７の上面には、矩形状の表面個別電極１０が列状に８列配置されている。端から二列毎の表面個別電極１０の配列状態は、縦列方向に沿って互いに千鳥状となっている。更に、トップ層７の上面には、各表面個別電極１０に繋がる電極用端子１４が各表面個別電極１０からそれぞれ延出して形成されている。これら電極用端子１４は、上記二列毎の表面個別電極１０間の隙間で当該表面個別電極の真横に形成されている。同電極用端子１４には、トップ層の上面に設けられる配線部材の駆動側端子電極が接合されるようになっている。

中間層８の上面には、略全体に渡る内部共通電極１１が形成されている。この内部共通電極１１は、トップ層７の各表面個別電極１０に積層方向で各々対応する位置に複数の内部電極部１５（内部電極）を有して構成されている。そして、各内部電極部１５と各圧力室１３と各表面個別電極１０とが積層方向で重なっている（図２参照）。

縦列方向で隣り合う内部電極部１５間は、矩形状に抜かれて非電極部１６となっている。更に、内部電極部１５には、それぞれ複数の小孔１７が列状に８列で形成されている。各小孔１７は、端から二列毎の内部電極部１５間の隙間で当該各内部電極部１５に各々対応して形成されている。

より詳細には、内部電極部１５は、非電極部１６と縦列方向で隣り合う主部分とこの主部分の一端から延長する延長部とからなり、この延長部に小孔１７が形成された構成となっている。そして、主部分は表面個別電極１０と重なり延長部は表面個別電極１０とは重ならないように位置しているので、後述するように、小孔１７は表面個別電極１０とは重ならない。

ボトム層９の上面には、全域に渡る外部共通電極１２が形成されている。この外部共通電極１２は、各内部電極部１５の各々と積層方向で重なる重複電極部１２ａと、各小孔１７と重なる位置で電極が存在しない透過部１９とを有している。透過部１９は、四つのスリット２０からなる。各スリット２０は、上記内部共通電極１１に形成された隣り合う二列の小孔１７の全てを覆うことが可能な大きさで、当該二列の小孔１７と積層方向で重なるように形成されている。

図６は、圧電アクチュエータ１の要部平面図である。外部共通電極１２、内部電極部１５、表面個別電極１０が、積層方向で互いに重なっている。表面個別電極１０は、内部電極部１５よりも大きい寸法で形成されており、図６上下方向に同内部電極部１５からはみ出している。電極用端子１４は、表面個別電極１０の側端に接している。各小孔１７は、上述のように端から二列毎の内部電極部１５間の隙間に形成されていることから、表面個別電極１０と積層方向で重なっていない。各小孔１７は、各内部電極部の角隅の斜め外側に位置している。また、端から二列毎の小孔１７の互いの位置関係は、縦列方向に沿って千鳥状となっている。このように、各電極用端子１４と各小孔１７とが無駄なく配列されているので、各小孔１７を形成したとしても圧電アクチュエータ１が大型化することはない。

積層方向で全ての小孔１７の位置にはスリット２０が重なっており、圧電アクチュエータへ積層方向から光を当てたときに各小孔１７の位置を確認できるようになっている（図７参照）。従って、各小孔１７と内部電極部１５との位置関係から当該内部電極部１５の位置を検出することができる。

次に上記圧電アクチュエータ１が流路ユニット３の圧力室１３の容積を変化させることについて説明する。圧電アクチュエータ１には、積層方向で圧力室１３の中央部分に対応する第１の活性部２１と、圧力室１３の周縁側に対応する第２の活性部２２とが構成されている（図２参照）。

このうち第１の活性部２１は、表面個別電極１０と、圧力室１３毎に設けられている内部電極部１５と、に挟まれたトップ層７に構成されている。第２の活性部２２は、内部電極部１５の領域を除いて、表面個別電極１０と外部共通電極１２とに挟まれたトップ層７及び中間層８に構成されている。

各圧力室１３の容積を変化させるために、表面個別電極１０には、配線部材を通じて第１電位（グランド電位）及びそれと異なる第２電位（例えば２０Ｖ）が選択的に印加される。また、外部共通電極１２には、第１電位（グランド電位）が常時付与され、内部電極部１５には、第２電位（例えば２０Ｖ）が常時付与される。圧電アクチュエータ１は、表面個別電極１０に駆動信号としての第１電位（グランド電位）と第２電位（例えば２０Ｖ）とを選択的に付与することで、第１の活性部２１と第２の活性部２２を切り換えて変形させることができるようになっている。これにより、同圧電アクチュエータ１は、圧力室１３の容積を変化させる。

次に、圧電アクチュエータ１の製造方法を説明する。圧電層の原材料として、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミック粉末、バインダ、溶剤を混合した混合液をシート状に広げて乾燥させた三枚のグリーンシートを調製する。各グリーンシート上に、各電極となる導電材料（銀−パラジウム系の導電性ペースト）をスクリーン印刷により印刷して、トップ層７となる第１シート、中間層８となる第２シート、ボトム層９となる第３シートを製作する。なお、ボトム層は、ＳＵＳなどの金属板からなる振動板としてもよい。

第３シートに第２シートを積層し、更にその上に第１シートを積層して焼結し、圧電アクチュエータ用積層体２３（以下、積層体という）を成形する。この積層体２３に積層方向から光を当てる。当てられた光は、各圧電層を透過するが電極を透過しない。本実施形態の積層体２３では、内部共通電極１１に複数の小孔１７が形成され、外部共通電極１２の積層方向で各小孔１７に重なる位置にはスリット２０が形成されているため、積層体２３に積層方向から光を当てると、各小孔１７に当該光が通る。

従って、各小孔１７の位置を確認することができる。各小孔１７の位置は、各内部電極部１５の位置に対応している。これにより、積層体２３が成形された後でも各内部電極部１５の位置を検出することができる。この内部電極部１５の位置情報に基づき、当該各内部電極部１５との位置を合わせるようにして、積層体の一方の外表面に複数の表面個別電極をスクリーン印刷により形成する。

その後、表面個別電極１０と内部電極部１５の間、表面個別電極１０と外部共通電極１２との間に、分極処理用の高電圧が印加され、両電極に挟まれたセラミックシートが分極処理されて圧電特性が付与される。最後にトップ層７の上面に電極用端子をスクリーン印刷により形成し、圧電アクチュエータ１を得る。なお、上述した製造方法で、内部電極部及び共通電極に導通させる中継電極、中継配線等の説明は省略している。

上記本実施形態の積層体２３を用いた圧電アクチュエータ１の製造方法によれば、各内部電極部１５に対応する小孔１７が形成され、外部共通電極１２における同小孔１７に透過する光を遮らない位置にスリット２０が形成されているので、一方から光を当てると、小孔１７の位置から内部電極部１５の位置を検出することができる。そして、各内部電極部１５の位置を確認した状態で、各表面個別電極１０を形成できるので、積層方向における各内部電極部１５と各表面個別電極１０との位置が合った圧電アクチュエータ１を得ることができる。

更に、上記本実施形態の圧電アクチュエータ１によれば、圧電アクチュエータ１が完成した後、各内部電極部１５の位置を再確認することで当該各内部電極部１５と各表面個別電極１０との位置が合ったものを選別することができる。これにより、圧電アクチュエータ１の品質を向上させることができる。また、製造工程で内部電極部１５の位置確認をせずに、上記本実施形態の圧電アクチュエータ１を製作し、完成した同圧電アクチュエータ１の各内部電極部１５の位置ずれのデータをとっておく。そして、この位置ずれのデータを圧電アクチュエータ１の設計にフィードバックさせればよい。これにより、製造工程で、内部電極部１５の位置を確認しなくても、当該各内部電極部１５と各表面個別電極１０との位置が積層方向で合った圧電アクチュエータ１を得ることができる。

図８は、本発明の第二実施形態に係る圧電アクチュエータ２５の要部平面図である。本実施形態が上記実施形態と異なる点は、平面視で小孔１７が電極用端子２６と重なるように形成されている点である。トップ層７の上面における電極用端子２６が形成された位置は第一実施形態と同様である。各小孔１７は、各内部電極部１５の真横方向の端部（前述した内部電極部１５の延長部に対応する位置）に形成されており、電極用端子２６が当該各小孔１７の真上に形成されている。

圧電アクチュエータ２５が完成した状態では、各小孔１７は各電極用端子２６に覆われており、各電極用端子２６の直下には内部電極部１５も外部共通電極１２も存在していない。これにより、各表面個別電極１０を配線（配線部材の駆動用端子電極）と導通させるための電極用端子２６と、小孔１７を設けるために必要な内部電極部１５の延長部との間の浮遊容量を小さくすることができる。電極用端子２６と内部電極部１５の延長部との間の容量は、圧力室１３の容積の変化には寄与しないものであるため、これを小さくすることにより、無駄な電力消費を抑えることができる。

図９は、本発明の第三実施形態に係る圧電アクチュエータ２８の断面図である。本実施形態が上記第一、第二実施形態と異なる点は、圧電アクチュエータ２８が４層で構成され、流路ユニット３の圧力室１３を変形させる活性部の形態が異なっている点である。本実施形態の圧電アクチュエータ２８は、圧電体からなるトップ層２９、第１中間層３０、第２中間層３１、及びボトム層３２と、トップ層２９の上面に形成された表面個別電極３３と、トップ層２９と第１中間層３０との間に形成された第１共通電極３４（第２の電極層；ＧＮＤ電極）と、第１中間層３０と第２中間層３１との間に形成された内部個別電極３５（第１の電極層；内部電極）と、第２中間層３１とボトム層３２との間に形成された第２共通電極３６（第２の電極層；ＧＮＤ電極）とを備えている。

圧電アクチュエータ１が流路ユニット３に接合された状態では、流路ユニット３の各圧力室１３がボトム層３２に覆われ、当該圧力室１３と各内部個別電極３５と各表面個別電極３３とが積層方向で重なっている。図１０はトップ層２９の平面図であり、図１１は第１中間層３０の平面図であり、図１２は第２中間層３１の平面図であり、図１３はボトム層３２の平面図である。

トップ層２９の上面には、矩形状の表面個別電極３３が列状に８列配置されている。図１０の両側に配置された表面個別電極３３を除いて二列毎の表面個別電極３３は、縦列列方向に沿って互いに千鳥状に配置されている。更に、トップ層２９の上面には、各表面個別電極３３に繋がる電極用端子３７が当該表面個別電極３３と同じ幅で形成されている。同電極用端子３７に、トップ層２９の上面に設けられる図示しない配線部材の駆動側電極が接合されることで、各表面個別電極３３に電圧が印加される。

第１中間層３０の上面には、全体に渡る第１共通電極３４が形成されている。この第１共通電極３４は、積層方向で表面個別電極３３及び内部個別電極３５と重なっている重複電極部３４ａを有している。また、同上面における上記表面個別電極３３に積層方向で重ならない部分には、電極が形成されていない透過部３９が設けられている。この透過部３９は、横列方向に並ぶ四つの第１スリット４０からなる。透過部３９には、表面個別電極３３と内部個別電極３５とを図示しないスルーホールで導通させるための複数のランド４１が各表面個別電極３３の電極用端子３７に積層方向で重なるように設けられている。

第２中間層３１の上面には、各表面個別電極３３に積層方向で各々対応する位置に内部個別電極３５が列状に形成されている。同内部個別電極３５は、積層方向で表面個別電極３３と重なる電極部３５ａと、表面個別電極３３からはみ出している延長部３５ｂとからなる。延長部３５ｂは、横列方向で隣り合う端から二つ毎の各内部個別電極３５の内側に向かって延設されている。内部個別電極３５のうち、電極部３５ａは電界を付与する部分であり、延長部３５ｂは電極用端子３７に繋がる接続端子となる部分である。そして、全ての延長部３５ｂには、光を透過できる小孔４４が形成されている。

ボトム層３２の上面には、全体に渡る第２共通電極３６が形成されている。この第２共通電極３６は、積層方向で表面個別電極３３及び内部個別電極３５と重なっている重複電極部３６ａを有している。また、同上面における上記表面個別電極３３に積層方向で重ならない部分には、電極が形成されていない透過部４２が設けられている。透過部４２は、横列方向に並ぶ四つの第２スリット４３からなる。第１中間層３０の第１スリット４０及びボトム層３２の第２スリット４３は、いずれも第２中間層３１の各小孔４４に積層方向で重なっていない。

図１４は、圧電アクチュエータ２８の要部平面図である。第２共通電極３６、内部個別電極３５、第１共通電極３４、表面個別電極３３が、積層方向で重なっている。内部個別電極３５は、表面個別電極３３よりも延長部３５ｂだけ横方向に伸びている。この延長部３５ｂと積層方向で重なる部分には、表面個別電極３３に繋がる電極用端子３７が位置している。延長部３５ｂに形成された小孔４４は、積層方向で表面個別電極３３に近接した位置に形成されている。第１中間層３０のランド４１は、積層方向で電極用端子３７と重なり且つ小孔４４を避ける位置に形成されている。

また、トップ層２９、第１、第２中間層３０，３１、及びボトム層３２を積層した本発明に係る圧電アクチュエータ用積層体４５（以下、積層体という）の状態（表面個別電極３３及び電極用端子３７が形成されていない状態）では、全ての小孔４４の位置には積層方向で第１、第２スリット４０、４３が位置しており、当該積層体４５を透かして見たときに各小孔４４が見えるようになっている。

次に圧電アクチュエータ２８が圧力室１３の容積を変化させることについて説明する。内部個別電極３５と第１、第２共通電極３４，３６に挟まれた、第１、第２中間層３０、３１には、積層方向で圧力室１３に対応する活性部４６が構成されている。また、表面個別電極３３と第１共通電極３４に挟まれたトップ層２９にも、積層方向で圧力室１３に対応する活性部４６が構成されている。圧力室１３の容積を変化させるために、内部個別電極３５には、表面個別電極３３を通じて第１の電位が印加され、第１、第２共通電極３４，３６には、第２の電位（グランド電位）が常時付与される。これにより、圧電アクチュエータ２８は、内部個別電極３５に駆動信号としての第１の電位が印加されることで、圧力室１３の容積を変化させることができるようになっている。

次に、圧電アクチュエータ２８の製造方法を説明する。グリーンシート上に、各電極となる導電材料をスクリーン印刷により印刷するまでは、第一実施形態と同様である。トップ層２９、第１中間層３０、第２中間層３２、ボトム層３２を積層して焼結し、本発明に係る積層体４５を得る。この積層体４５に積層方向から光を当てる。当てられた光は、圧電体を透過するが電極を透過しない。

本実施形態の積層体４５には、延長部３５ｂに小孔４４が形成され、第１、第２共通電極３４，３６の積層方向で各小孔４４に重なる位置には第１、第２スリット４０，４３が形成されているため、光を一方から当該積層体４５に当てることで小孔４４の位置を確認することができる。各小孔４４の位置は、各内部個別電極３５の位置に対応している。従って、積層体４５が成形された後でも、各内部個別電極３５の位置を検出することができる。

この内部個別電極３５の位置情報に基づき、当該各内部個別電極３５との位置を合わせるようにして、積層体４５の一方の外表面に複数の表面個別電極３３をスクリーン印刷により形成する。その後、トップ層２９の上面に電極用端子３７をスクリーン印刷により形成する。最後に、内部個別電極３５と第１、第２共通電極３４，３６との間、及び表面個別電極３３と第１共通電極３４との間に、分極処理用の高電圧が印加され、両電極に挟まれたセラミックシートが分極処理されて圧電特性が付与される。これにより圧電アクチュエータ２８を得る。

上記本実施形態の積層体４５を用いた圧電アクチュエータ２８の製造方法によれば、各内部個別電極３５に対応する小孔４４が形成され、第１、第２共通電極３４，３６における同小孔４４に透過する光を遮らない位置に第１、第２スリット４０，４３が形成されているので、一方から光を当てると、小孔４４の位置から内部個別電極３５の位置を検出することができる。そして、各内部個別電極３５の位置を確認した状態で、各表面個別電極３３を形成できるので、積層方向における各内部個別電極３５と各表面個別電極３３との位置が合った圧電アクチュエータ２８を得ることができる。

更に、上記本実施形態の圧電アクチュエータ２８によれば、圧電アクチュエータ２８が完成した後、各内部個別電極３５の位置を再確認することで当該各内部個別電極３５と各表面個別電極３３との位置が合ったものを選別することができる。これにより、圧電アクチュエータ１２８品質を向上させることができる。また、製造工程で内部個別電極３５の位置確認をせずに、上記本実施形態の圧電アクチュエータ２８を製作し、完成した同圧電アクチュエータ１の各内部個別電極３５の位置ずれのデータをとっておく。そして、この位置ずれのデータを圧電アクチュエータ２８の設計にフィードバックさせればよい。これにより、製造工程で、内部個別電極３５の位置を確認しなくても、当該各内部個別電極３５と各表面個別電極３３との位置が積層方向で合った圧電アクチュエータ２８を得ることができる。

また、上記圧電アクチュエータの内部個別電極３５には延長部３５ｂが延設されているため、非活性部に対応する延長部３５ｂと第２共通電極との間、及び電極用端子３７と第２共通電極との間に浮遊容量が存在し得る領域ができる。しかし、延長部３５ｂに小孔が形成されているため、上記浮遊容量を極力小さなものとすることができる。

図１５は、本発明の第四実施形態に係る圧電アクチュエータの要部平面図である。本実施形態が上記第三実施形態と異なる点は、内部個別電極５２の延長部５２ｂを長くしている点と、この長くした部分に小孔５３が形成されている点である。なお、内部個別電極以外の構成は、上記第三実施形態と同様である。

内部個別電極５２の延長部５２ｂは、積層方向で第三実施形態の延長部よりも更に横方向に延びており、トップ層２９の電極用端子３７の外側へはみ出している。ランド４１の位置は上記第三実施形態と同様となっており、小孔５３は延長部５２ｂにおける積層方向で電極用端子３７からはみ出した端部に形成されている。従って、圧電アクチュエータ５１が完成した状態では、各小孔５３は各電極用端子３７に覆われていない状態となっている。

図１６（ａ）、（ｂ）は、本発明の第五実施形態に係る圧電アクチュエータ５５の要部平面図である。本実施形態が上記第三実施形態と異なる点は、圧電アクチュエータ５５が６層構造とされ、積層方向で二層の内部個別電極５６，５７が設けられている点である。図１６（ａ）は、二つの内部個別電極５６，５７のみの平面図を表している。積層方向で流路ユニット側に位置するのが、同図の上側に図示した第１内部個別電極５６であり、第１内部個別電極５６の流路ユニットと反対側に位置するのが、同図の下側に図示した第２内部個別電極５７である。なお、第１、第２内部個別電極５６，５７以外の構成は図示及び説明を省略する。

両内部個別電極５６，５７には、それぞれ延長部５６ｂ、５７ｂが延設されている。第１内部個別電極５６の延長部５６ｂには、第１小孔５８が形成されており、第２内部個別電極の延長部５７ｂには、第２小孔５９が形成されている。第１小孔５８は、第１内部個別電極の幅寸法の約三分の一程度の幅寸法で形成されている。第２小孔５９は、第１小孔５８よりも一回り以上大きい寸法で形成されている。
図１６（ｂ）は、積層方向で第１、第２内部個別電極５６，５７が重なっている状態を示す平面図である。なお、図示しないが、当該圧電アクチュエータ５５に形成されている複数の共通電極には、第１、第２小孔５８，５９を通る光を遮らないように形成されたスリットが設けられている。積層方向から見ると第２小孔５９の内側に第１小孔５８が位置するため、積層体の一方から光を当てることで第１小孔５８に光が透過し、第１内部個別電極５６及び第２内部個別電極５７の位置を検出することができる。これにより、トップ層に形成する表面個別電極と第１、第２内部個別電極５６，５７の積層方向における位置を正確に合わせることができる。

なお、上記各実施形態は例示であり、制限的なものではない。本発明は、あらゆる圧電アクチュエータ、圧電アクチュエータ用積層体、及びその製造方法に適用することができる。例えば、圧電アクチュエータの積層枚数や各圧電層上に形成される電極の形態を変更することができる。

本発明は、例えばインクジェットヘッド等に用いられる圧電アクチュエータに適用することができる。

本発明の第一実施形態に係る圧電アクチュエータ１が使用されたインクジェットヘッドの分解斜視図である。図１のI−I線に沿って切断したインクジェットヘッドの一部を省略した部分断面図である。トップ層の平面図である。中間層の平面図である。ボトム層の平面図である。圧電アクチュエータの要部平面図である図６のII−II線に沿って切断した断面図である。第二実施形態に係る圧電アクチュエータの要部平面図である第三実施形態に係る圧電アクチュエータの一部を省略した断面図である。トップ層の平面図である。第一中間層の平面図である。第二中間層の平面図である。ボトム層の平面図である。圧電アクチュエータの要部平面図である第四実施形態に係る圧電アクチュエータの要部平面図である（ａ）は、第五実施形態に係る圧電アクチュエータの二つの個別電極のみの平面図であり、（ｂ）は、同圧電アクチュエータにおいて積層方向で第一、第二個別電極が重なっている状態を示す平面図である。

符号の説明

１圧電アクチュエータ
２インクジェットヘッド
３流路ユニット
１０表面個別電極
１２共通電極
１２ａ重複電極部
１３圧力室
１４電極用端子
１５内部電極部
１７小孔
１９透過部
２０スリット
２３積層体

Claims

積層された複数の圧電層と、この複数の圧電層のうち積層方向で隣接する二つの圧電層間に形成された第１の電極層と、前記二つの圧電層のうちの一つの圧電層と当該両圧電層以外の他の圧電層との間に形成された第２の電極層とを備え、
前記積層された複数の圧電層の一方の外表面が、複数の表面個別電極が設けられる面となるための圧電アクチュエータ用積層体であって、
各表面個別電極からは電極用端子が延出し、
前記第１の電極層は、平面視で前記複数の表面個別電極に各々対応する位置に配置された複数の内部電極を有し、これら複数の内部電極の各々には小孔が形成され、
前記第２の電極層は、平面視で前記複数の内部電極の各々と少なくとも一部重なるように形成された重複電極部と、前記小孔を覆うスリットである透過部とを有し、
前記各電極用端子が平面視で前記各小孔と重なっていることを特徴とする圧電アクチュエータ用積層体。
前記各内部電極には、平面視で前記各表面個別電極と重ならない延長部が形成されており、前記各小孔が当該各延長部に形成されている請求項１に記載の圧電アクチュエータ用積層体。
前記複数の内部電極は列状に形成されており、前記各延長部は隣り合う二列の内部電極間に形成されている請求項２に記載の圧電アクチュエータ用積層体。
前記第１の電極層の複数の内部電極は、一定の電位が印加される第１定電位電極であり、前記第２の電極層の電極部は、前記第１定電位電極の電位と異なる電位が印加される第２定電位電極であり、
前記各表面個別電極に第１電位を印加することで当該各表面個別電極と前記第１定電位電極との間に第１の活性部が形成され、前記各表面個別電極に第２電位を印加することで当該各表面個別電極と前記第２定電位電極との間に第２の活性部が形成される請求項１〜３のいずれかに記載の圧電アクチュエータ用積層体。
請求項１〜４のいずれかに記載の圧電アクチュエータ用積層体の前記一方の外表面に、複数の表面個別電極が設けられた圧電アクチュエータの製造方法であって、
前記圧電アクチュエータ用積層体に積層方向から光を当てて前記各小孔の位置を確認し、当該各小孔の位置から前記各内部電極の位置を検出し、この各内部電極の位置情報に基づき、当該各内部電極との位置を合わせるようにして前記一方の外表面に複数の表面個別電極を形成することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
積層された複数の圧電層と、この複数の圧電層のうち積層方向で隣接する二つの圧電層間に形成された第１の電極層と、前記二つの圧電層のうちの一つの圧電層と他の圧電層間に形成された第２の電極層と、前記積層された複数の圧電層の一方の外表面に設けられた複数の個別電極と、を備える圧電アクチュエータであって、
前記第１の電極層は、平面視で前記複数の個別電極に各々対応する位置に配置された複数の内部電極を有し、これら複数の内部電極の各々には小孔が形成され、
前記第２の電極層は、平面視で前記複数の内部電極の各々と少なくとも一部重なるように形成された重複電極部と、前記小孔を覆うスリットである透過部とを有し、
前記複数の圧電層の一方の外表面には、配線部材の駆動側端子電極と接続するための複数の電極用端子が前記複数の個別電極からそれぞれ延出するように設けられ、
前記各電極用端子が平面視で前記各小孔と重なっていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
当該圧電アクチュエータは、複数の圧力室を有する流路ユニットに接合されると共に、当該複数の圧力室の容積を選択的に変化させるためのインクジェットヘッド用圧電アクチュエータであって、前記各内部電極は平面視で前記各個別電極と重ならない延長部を有していると共に当該延長部に前記各小孔が形成されている、請求項６に記載の圧電アクチュエータ。