JP2000108349A - インクジェットヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溝内部の電極を隔壁ごとに独立した状態で簡
単に形成することができるインクジェットヘッド及びそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】 アクチュエータ基板２の一側面に、隔壁
４によって相互に隔てて、インクを収容しない第１の溝
３Ａと、インクを収容し、連通するノズル穴からインク
を噴射する第２の溝３Ｂとを交互に配置する。第１の溝
３Ａは、第２の溝３Ｂよりも、深さと幅の比であるアス
ペクト比が２以上大きい。これにより、両溝３Ａ、３Ｂ
の側面に電極を無電解メッキにて形成する際、第２の溝
３Ｂは、その側面及び底面に電極５Ｂを形成する。第１
の溝３Ａは、その底面までメッキ液が届かず、側面にの
み電極５Ａを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッド及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、アクチュエータ基板の一側面にイ
ンクを収容する複数の溝と、その溝の両側を画定し、圧
電材料からなる隔壁とを形成し、前記隔壁に電界を発生
する電極をその隔壁の両側面に形成してなり、前記電圧
に印加することにより前記隔壁を変形して、前記溝内の
インクを、該溝に連通するノズルから噴射するインクジ
ェットヘッドを有する記録装置は知られている。

【０００３】そのようなインクジェットヘッドは、製造
過程において、隔壁の側面に電極を形成する必要があ
る。また、アクチュエータ基板の幅方向において、イン
クが収容されない溝（ダミーチャンネル）と、インクが
収容される溝（噴射チャンネル）とを交互に形成する場
合には、インクが収容されない溝においては、溝の対向
する側面に形成された電極同士は分割されている必要が
ある。つまり、１つの噴射チャンネルを挟む一対の隔壁
を一組のアクチュエータとして、噴射チャンネル内の電
極は、共通電位に接続例えば接地され、噴射チャンネル
からみて隔壁外側の両電極は、駆動電源に接続される。
外側の両電極に電圧を印加することにより、一対の隔壁
は相互に対称に変形し、インクを噴射する。一組のアク
チュエータにおいて電圧を印加したとき、他の組のアク
チュエータの隔壁には電圧を印加させないために、上記
のように分割しておく必要があるのである。

【０００４】そこで、従来、そのようなインクジェット
ヘッドを製造する場合には、図５に示すように、まず、
予め一側面に複数の溝１０１，１０２と、その溝１０
１，１０２の両側を画定する隔壁１０３とが形成された
アクチュエータ基板１０４の一側面に対し、隔壁１０３
の側面、その隔壁１０３の頂部、前記溝１０１，１０２
の底部を含む前記一側面全体に前記導電体層１０６を、
例えば無電解メッキ、真空蒸着等により形成し、それか
ら、前記隔壁１０３の頂部の前記導電体層を除去した
後、インクを収容しない溝１０２については、ダイヤモ
ンドブレードやレーザ加工によりその溝の底部において
分割溝１０５を形成し、導電体層を分割するようにして
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに、導電体層１０６を形成した後に、ダイヤモンドブ
レードやレーザ加工により、インクを収容しない溝１０
２において、導電体層１０６を分割して、隔壁１０３ご
とに電極を形成するのはきわめて高精度な作業である。

【０００６】また、このようなインクを収容しない溝１
０２は、導電体層を分割して、電極を形成する必要があ
ることから、インクを収容する溝１０１よりも幅が広く
形成されており、記録密度を高めるために、溝ピッチを
小さくするのは困難である。

【０００７】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
で、特定の溝において、幅を広くすることなく、溝内部
の電極を隔壁ごとに独立した状態で簡単に形成すること
ができるインクジェットヘッド及びその製造方法を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、分極
された圧電材料で少なくとも一部が構成された複数の隔
壁によって相互に隔てて形成された複数の溝を有するア
クチュエータ基板と、前記隔壁の両側面に形成された電
極とを備え、前記電極を通じて前記隔壁に電圧を印加す
ることにより、前記隔壁を変形させ、前記溝内のインク
に圧力を与えてそのインクを噴射するインクジェットヘ
ッドにおいて、前記隔壁を挟んで一方の溝は、他方の溝
よりも、深さと幅の比であるアスペクト比が２以上大き
く形成され、前記一方の溝には、その底面を除き、側面
にのみ電極が形成され、前記他方の溝には、その側面及
び底面に電極が形成されているものである。

【０００９】請求項１の発明によれば、一方の溝は、他
方の溝よりも、深さと幅の比であるアスペクト比が２以
上大きく形成されていることから、無電解メッキ等の表
面処理により、簡単に、前記一方の溝には、電極がその
底面には届くことなく側面にのみ形成され、前記他方の
溝には、その側面及び底面に電極が形成される。また、
一方の溝の幅を大きくする必要がないから、溝ピッチを
小さくすることが可能となり、記録密度を上げることが
できる。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１のインクジェ
ットヘッドの製造方法において、前記一方の溝が、他方
の溝よりも細くかつ深く形成されている。

【００１１】請求項２の発明によれば、前記一方の溝
が、他方の溝よりも細くかつ深く形成されることで、一
方の溝が他方の溝よりもアスペクト比が２以上大きくな
るように簡単に形成される。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１のインクジェ
ットヘッドにおいて、前記一方の複数の溝内の電極が、
個々に印加制御される電源に接続され、前記他方の複数
の溝内の電極は、共通電位に接続されるものである。

【００１３】請求項３の発明によれば、底面を除き、側
面にのみ電極が形成されている一方の溝内の電極が、個
々に印加制御される電源に接続され、側面及び底面に電
極が形成されている他方の複数の溝内の電極が、共通電
位に接続されていることから、一方の溝内の電極が個々
に印加制御されることで、隔壁が変形せしめられ、溝内
のインクに圧力が与えられ、そのインクが噴射される。

【００１４】請求項４の発明は、請求項３のインクジェ
ットヘッドにおいて、前記一方の溝がインクを収容しな
い溝であり、他方の溝がインクを収容し、連通するノズ
ル穴からインクを噴射する溝であるものである。

【００１５】請求項４の発明によれば、インクを収容し
ない一方の溝内の電極が個々に印加制御され、隔壁が変
形せしめられ、他方の溝内のインクに圧力が与えられ、
そのインクが噴射される。

【００１６】請求項５の発明は、分極された圧電材料で
少なくとも一部が構成された複数の隔壁によって相互に
隔てて形成された複数の溝を有するアクチュエータ基板
と、前記隔壁の両側面に形成された電極とを備え、前記
電極を通じて前記隔壁に電圧を印加することにより、前
記隔壁を変形させ、前記溝内のインクに圧力を与えてそ
のインクを噴射するインクジェットヘッドの製造方法に
おいて、前記隔壁を挟んで一方の溝を、他方の溝より
も、深さと幅との比であるアスペクト比を２以上大きく
形成する第１の工程と、前記アクチュエータ基板を、無
電解メッキ液中に浸し、前記一方の溝にはその底面を除
き側面に、前記他方の溝にはその側面及び底面にそれぞ
れ電極となる導電体層を形成する第２の工程とを備える
ものである。

【００１７】請求項５の発明によれば、第１の工程にお
いて、アクチュエータ基板において、前記隔壁を挟んで
一方の溝が、他方の溝よりも、アスペクト比が２以上大
きくなるように形成される。それから、第２の工程にお
いて、前記アクチュエータ基板が、無電解メッキ液中に
浸されるが、このとき、前記一方の溝が他方の溝よりも
アスペクト比が２以上大きいことから、前記他方の溝の
側面及び底面にそれぞれ電極となる導電体層が形成され
る際、前記一方の溝においては、その底面まで無電解メ
ッキ液が侵入せず、側面にのみ電極が形成される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に沿って説明する。

【００１９】図１はインクジェットヘッドの各要素を分
解して示す分解斜視図である。同図において、インクジ
ェットヘッド１は、アクチュエータ基板２を備え、その
一側面に、複数の溝３が隔壁４によって相互に隔てて形
成されている。アクチュエータ基板２は、チタン酸ジル
コン酸鉛系（ＰＺＴ）のセラミックス材料からなる上側
圧電層２Ａと下側圧電層２Ｂとが接着剤層（図示せず）
を介して積層されてなり、各圧電層２Ａ，２Ｂの圧電材
料は、相互に反対方向（それぞれアクチュエータ基板２
の厚さ方向）に分極処理されている。よって、前記隔壁
４も、分極された圧電材料で少なくとも一部が構成され
ていることとなる。なお、前記圧電材料には、チタン酸
鉛系（ＰＴ）のセラミックス材料を用いることもでき
る。

【００２０】前記複数の溝３は、インクを収容しない第
１の溝３Ａ（一方の溝）と、インクを収容し、連通する
ノズル穴からインクを噴射する第２の溝３Ｂ（他方の
溝）とが隔壁４を挟んで交互に配置されてなり、それら
の溝列の両端には、第１の溝３Ａが配置されている。第
１の溝３Ａは、第２の溝３Ｂよりも、深さと幅の比であ
るアスペクト比が２以上大きく形成されている。一例を
示すと、第１の溝３Ａが深さ３００μｍ、幅３０μｍと
される一方、第２の溝３Ｂが、深さ２００μｍ、幅５０
μｍという具合に、第１の溝３Ａを、第２の溝３Ｂより
も細くかつ深く形成することで達成できる。両溝３Ａ，
３Ｂの幅を等しくしても差し支えない。そのようにすれ
ばノズルピッチを小さくして、記録密度を向上させる上
で有利である。

【００２１】また、前記第１の溝３Ａには、図２に示す
ように、その底面を除き、側面にのみ電極５Ａ（金属薄
膜である導電体層）が形成され、第２の溝３Ｂには、そ
の側面及び底面に電極５Ｂ（金属薄膜である導電体層）
が形成されている。１つの第２の溝３Ｂを挟む一対の隔
壁４，４を一組のアクチュエータとして、第２の溝３Ｂ
内の電極５Ｂは、具体的に図示していないが、共通電位
に接続例えば接地され、第２の溝３Ｂからみて隔壁外側
の両電極５Ａ，５Ａは、駆動電源に接続される。外側の
両電極５Ａ，５Ａに電圧を印加することにより、一対の
隔壁４，４は相互に対称に変形し、インクを噴射するこ
とができることになる。

【００２２】前記アクチュエータ基板２の一側面にカバ
ープレート６が接着されて、カバープレート６と前記溝
３とで複数の室が形成されている。アクチュエータ基板
２及びカバープレート６の後端面に複数の室を１つ置き
に閉鎖するプレート７が接着され、該プレート７を覆う
ようにマニホールド８が接着されている。このようにし
て、アクチュエータ基板２の幅方向において、インクが
供給されないダミーチャンネル（第１の溝３Ａが対応）
と、プレート７の開口７ａを通じてインクが供給される
噴射チャンネル（第２の溝３Ｂが対応）とが交互に形成
される。さらに、アクチュエータ基板２とカバープレー
ト６の前端面に、前記各噴射チャンネル（第２の溝３
Ｂ）に１対１で対応する複数のノズル穴９ａを有するノ
ズルプレート９が接着されている。

【００２３】続いて、前記インクジェットヘッド１の製
造法について説明する。

【００２４】まず、図３に示すように、上側圧電層２Ａ
と下側圧電層２Ｂとが接着剤層（図示せず）を介して積
層されてなるアクチュエータ基板２の一側面に、ダイヤ
モンドブレードなどにより上側圧電層２Ａから下側圧電
層２Ｂにわたって切削加工して、非噴射チャンネル、噴
射チャンネルとなる複数の溝３Ａ，３Ｂを形成する。こ
こで、前記隔壁４を挟んで第１の溝３Ａが、第２の溝３
Ｂよりも、深さと幅との比であるアスペクト比が２以上
大きくなるように形成する（第１の工程）。

【００２５】それから、前記アクチュエータ基板２全体
を、無電解メッキ液中に浸し、図４に示すように、前記
第１の溝３Ａにはその底面を除き側面に、前記第２の溝
３Ｂにはその側面及び底面にそれぞれ電極となる導電体
層１１を形成する（第２の工程）。この場合、第２の溝
３Ｂに、その側面及び底面にそれぞれ電極５Ｂとなる導
電体層１１が形成される際、第１の溝３Ａには、無電解
メッキ液が底面付近まで進入しないように、メッキ時間
等のメッキ条件が設定される。したがって、第１の溝３
Ａには、側面にのみ電極５Ａとなる導電体層が形成さ
れ、底面には導電体層が形成されない。よって、ダミー
チャンネルとなる第１の溝３Ａ内に形成される導電体層
１１を、従来のように分割加工して電極を形成するとい
う工程が必要がないので、製造が極めて簡単になる。

【００２６】ここで、インク液滴の噴射特性（隔壁の変
形特性）は、噴射チャンネルとなる第２の溝３Ｂの深さ
で規定されるので、ダミーチャンネルとなる第１の溝３
Ａに形成される電極の深さ（長さ）にばらつきがあって
も、問題はない。また、第１の溝３Ａが、第２の溝２Ｂ
よりもアスペクト比が２以上大きくなるように形成され
ていれば、無電解メッキにより、第２の溝３Ｂの底面ま
で導電体層１１が形成される際、第１の溝３Ａの溝の底
面付近まで無電解メッキ液が進入しないということは、
実験により確認されている。但し、無電解メッキ液の第
１の溝３Ａ内部への進入を考えると、それの幅をあまり
大きくすると、第１の溝３Ａの底面にも電極となる導電
体層が形成されてしまうおそれがあることから、幅は１
００μｍより小さいことが望ましいと考えられる。

【００２７】なお、前記両溝３Ａ，３Ｂの両端部、即ち
ノズルプレート９やマニホールド８が接着される側は、
開放されていることから、若干無電解メッキ液が進入し
て導電体層１１が形成されているので、その部分を切断
して取り除くか、その導電体層を研削して除去する必要
がある。

【００２８】その後、図２に示すように、前記隔壁４の
頂部についてのみ前記導電体層１１を除去する。ここ
で、前記導電体層１１の除去は、前記隔壁４の頂部に沿
って研削又は研磨することにより行うことができるが、
レーザ加工により行うことも可能である。

【００２９】各溝内の電極を外部装置と接続するための
構成は、詳細に説明するまでもなく公知であるが、例え
ば、特開平７−１３２５８９号公報に記載のように、ア
クチュエータ基板の裏面に、各電極５Ａに対応した複数
の端子、電極５Ｂに対応した共通の端子を、真空蒸着等
によって形成し、各端子を対応する電極に、アクチュエ
ータ基板の前端及び後端に真空蒸着等によって形成した
導電体によって接続することができる。また、特開平７
−４７６７３号公報に記載のように、ノズルプレート９
またはプレート７に各電極に対応した導電体を形成し、
ノズルプレート９またはプレート７をアクチュエータ基
板に接合する際、その導電体を電極に接続することもで
きる。

【００３０】なお、上記実施の形態では、第２の溝３Ｂ
を噴射チャンネルとしているが、第１の溝３Ａにインク
を充填して噴射チャンネルとしたり、第１及び第２の両
溝を噴射チャンネルとすることもできる。実施の形態の
ように、第２の溝３Ｂを噴射チャンネル、第１の溝３Ａ
をダミーチャンネルとし、噴射チャンネル内の電極を接
地することは、電圧が印加される電極はインクに接触し
ておらず、インクの電気分解、電極の腐食の可能性を回
避する上で有利である。さらに、隔壁の変形が他の噴射
チャンネルのインクに影響を与えないので、効率よく噴
射することができる。

【００３１】また、隔壁４の頂部について導電体層１１
を除去する作業に代えて、隔壁４の頂部に、導電体層を
メッキする前に、レジスト膜を形成しておき、導電体層
が形成されないようにすることもできる。

【００３２】

【発明の効果】本発明は、以上に説明したような形態で
実施され、以下に述べるような効果を奏する。

【００３３】請求項１の発明は、アクチュエータ基板に
おいて、隔壁を挟んで一方の溝を、他方の溝よりも、ア
スペクト比が２以上大きくなるように形成しているの
で、無電解メッキ等の表面処理により、簡単に、前記一
方の溝に、その底面を除き、側面にのみ電極を形成し、
前記他方の溝に、その側面及び底面に電極を形成するこ
とができる。また、一方の溝の幅を大きくする必要がな
いから、溝ピッチを小さくすることが可能となり、記録
密度を上げることができる。

【００３４】請求項２の発明は、前記一方の溝を、他方
の溝よりも細くかつ深く形成しているので、簡単に、前
記一方の溝を他方の溝よりもアスペクト比を２以上大き
くすることができる。

【００３５】請求項３の発明は、底面を除き、側面にの
み電極を形成している一方の溝内の電極を、個々に印加
制御される電源に接続し、側面及び底面に電極を形成し
ている他方の複数の溝内の電極を、共通電位に接続して
いるので、一方の溝内の電極を個々に印加制御すること
で、隔壁を変形させて、前記溝内のインクに圧力を与え
てそのインクを噴射することができる。

【００３６】請求項４の発明は、インクを収容しない一
方の溝内の電極を個々に印加制御するようにしているの
で、隔壁の変形が他のインクを収容した溝内のインクに
影響を与えないので、効率よく噴射することができる。
また、インクを収容しない溝が１つおきにあると、記録
密度を高くする上で不利であるが、この発明によれば、
インクを収容しない一方の溝を細くできるから、そのよ
うな不利を解消することができる。

【００３７】請求項５の発明は、第１の工程において、
アクチュエータ基板において、前記隔壁を挟んで一方の
溝を、他方の溝よりも、アスペクト比が２以上大きくな
るように形成し、第２の工程において、前記アクチュエ
ータ基板を、無電解メッキ液中に浸すようにしているの
で、前記他方の溝の側面及び底面にそれぞれ電極となる
導電体層が形成される際、前記一方の溝においては、そ
の底面まで無電解メッキ液が侵入せず、側面にのみ電極
を形成することができる。よって、一方の溝の側面ごと
に電極を独立した状態で簡単に形成することができる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインクジェットヘッドの各構成要
素を分解して示す分解斜視図である。

【図２】本発明に係るアクチュエータ基板の概略断面図
である。

【図３】本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法
の第１の工程についての説明図である。

【図４】同製造方法の第２の工程についての説明図であ
る。

【図５】従来例の説明図である。

【符号の説明】

１ インクジェットヘッド ２ アクチュエータ基板 ２Ａ 上側圧電層 ２Ｂ 下側圧電層 ３ 溝 ３Ａ 第１の溝（一方の溝） ３Ｂ 第２の溝（他方の溝） ４ 隔壁 ５Ａ 電極 ５Ｂ 電極 ９ ノズルプレート ９ａ ノズル穴 １１ 導電体層

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分極された圧電材料で少なくとも一部が
   構成された複数の隔壁によって相互に隔てて形成された
   複数の溝を有するアクチュエータ基板と、前記隔壁の両
   側面に形成された電極とを備え、前記電極を通じて前記
   隔壁に電圧を印加することにより、前記隔壁を変形さ
   せ、前記溝内のインクに圧力を与えてそのインクを噴射
   するインクジェットヘッドにおいて、 前記隔壁を挟んで一方の溝は、他方の溝よりも、深さと
   幅の比であるアスペクト比が２以上大きく形成され、 前記一方の溝には、その底面を除き、側面にのみ電極が
   形成され、前記他方の溝には、その側面及び底面に電極
   が形成されていることを特徴とするインクジェットヘッ
   ド。
2. 【請求項２】 前記一方の溝は、他方の溝よりも細くか
   つ深く形成されているところの請求項１記載のインクジ
   ェットヘッドの製造方法。
3. 【請求項３】 前記一方の複数の溝内の電極は、個々に
   印加制御される電源に接続され、前記他方の複数の溝内
   の電極は、共通電位に接続されるところの請求項１記載
   のインクジェットヘッド。
4. 【請求項４】 前記一方の溝はインクを収容しない溝で
   あり、他方の溝はインクを収容し、連通するノズル穴か
   らインクを噴射する溝であるところの請求項３記載のイ
   ンクジェットヘッド。
5. 【請求項５】 分極された圧電材料で少なくとも一部が
   構成された複数の隔壁によって相互に隔てて形成された
   複数の溝を有するアクチュエータ基板と、前記隔壁の両
   側面に形成された電極とを備え、前記電極を通じて前記
   隔壁に電圧を印加することにより、前記隔壁を変形さ
   せ、前記溝内のインクに圧力を与えてそのインクを噴射
   するインクジェットヘッドの製造方法において、 前記隔壁を挟んで一方の溝を、他方の溝よりも、深さと
   幅との比であるアスペクト比を２以上大きく形成する第
   １の工程と、 前記アクチュエータ基板を、無電解メッキ液中に浸し、
   前記一方の溝にはその底面を除き側面に、前記他方の溝
   にはその側面及び底面にそれぞれ電極となる導電体層を
   形成する第２の工程とを備えることを特徴とするインク
   ジェットヘッドの製造方法。