JP2001341303A - インクジェットヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
インクジェットヘッドおよびその製造方法Info
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- JP2001341303A JP2001341303A JP2000160578A JP2000160578A JP2001341303A JP 2001341303 A JP2001341303 A JP 2001341303A JP 2000160578 A JP2000160578 A JP 2000160578A JP 2000160578 A JP2000160578 A JP 2000160578A JP 2001341303 A JP2001341303 A JP 2001341303A
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- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/10—Finger type piezoelectric elements
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】微細なインク室を精度良く作製でき、高密度な
ピッチで印刷ムラなく印刷が可能であるインクジェット
ヘッドの製造方法を提供する。 【解決手段】所定間隔で離間して平行に形成され、少な
くとも一方の基板2が圧電体セラミックスからなる2枚
の基板2、3の間に、圧電体セラミックスからなる複数
の隔壁4、4を形成してなり、2枚の基板2、3と隣接
する隔壁4、4とによって囲まれたインク室5にインク
を充填し、隔壁4を変形させてインク室5の容積を変化
せしめて前記インクを突出するインクジェットヘッド1
において、隔壁4をなす圧電体セラミック結晶の平均粒
径を一方の基板2をなす圧電体セラミック結晶の平均粒
径よりも小さくする。
ピッチで印刷ムラなく印刷が可能であるインクジェット
ヘッドの製造方法を提供する。 【解決手段】所定間隔で離間して平行に形成され、少な
くとも一方の基板2が圧電体セラミックスからなる2枚
の基板2、3の間に、圧電体セラミックスからなる複数
の隔壁4、4を形成してなり、2枚の基板2、3と隣接
する隔壁4、4とによって囲まれたインク室5にインク
を充填し、隔壁4を変形させてインク室5の容積を変化
せしめて前記インクを突出するインクジェットヘッド1
において、隔壁4をなす圧電体セラミック結晶の平均粒
径を一方の基板2をなす圧電体セラミック結晶の平均粒
径よりも小さくする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、微細なインク液滴
を画像記録媒体に噴射して印字、画像等を形成するイン
クジェットヘッドおよびその製造方法に関する。
を画像記録媒体に噴射して印字、画像等を形成するイン
クジェットヘッドおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来技術】近年、マルチメディアの浸透に伴い、印版
が不要で少量多品種の用途に適した小型軽量の各種情報
の印刷用インターフェイスとして、従来のインパクト方
式の印字装置に代わってノンインパクト方式の各種印刷
装置が開発され、中でも、インクジェットヘッドは、多
階調化やカラー化が容易で、ランニングコストが低いこ
とから急速に普及している。
が不要で少量多品種の用途に適した小型軽量の各種情報
の印刷用インターフェイスとして、従来のインパクト方
式の印字装置に代わってノンインパクト方式の各種印刷
装置が開発され、中でも、インクジェットヘッドは、多
階調化やカラー化が容易で、ランニングコストが低いこ
とから急速に普及している。
【0003】前記インクジェットヘッドは、一般的に、
一対の基板と隔壁とによって囲まれたインク室の一端面
にノズル孔が形成されたノズル板を配設し、前記ノズル
孔からインクの液滴を噴射するものである。
一対の基板と隔壁とによって囲まれたインク室の一端面
にノズル孔が形成されたノズル板を配設し、前記ノズル
孔からインクの液滴を噴射するものである。
【0004】かかるインクジェットヘッドにおいては、
インク室内に圧力を発生させてインクの液滴を噴射する
方式が主流になっており、具体的には、隔壁で複数の平
行な溝を形成したインク加圧室を密閉する上部基板の少
なくとも一部に圧電体等からなる薄壁を設け、該薄壁を
変形させてインク室の容積を変化させ、インク加圧室に
内圧を発生させてインクを液滴として噴射させるカイザ
ー型や、前記インク室内の一部に発熱体を設け、該イン
ク加圧室内のインクを加熱、発泡して体積膨張を生ぜし
めてインク室に内圧を発生させ、インクを液滴として噴
射させるサーマルジェット型が好適に使用されている。
インク室内に圧力を発生させてインクの液滴を噴射する
方式が主流になっており、具体的には、隔壁で複数の平
行な溝を形成したインク加圧室を密閉する上部基板の少
なくとも一部に圧電体等からなる薄壁を設け、該薄壁を
変形させてインク室の容積を変化させ、インク加圧室に
内圧を発生させてインクを液滴として噴射させるカイザ
ー型や、前記インク室内の一部に発熱体を設け、該イン
ク加圧室内のインクを加熱、発泡して体積膨張を生ぜし
めてインク室に内圧を発生させ、インクを液滴として噴
射させるサーマルジェット型が好適に使用されている。
【0005】さらに、図3に示すような隔壁に圧電体を
備えた剪断モード型のインクジェットヘッドが提案さ
れ、前記カイザー型のように上部基板の表面に別体とし
て圧電素子等を設ける必要ががなく、単純構造で高密度
化でき、かつ、前記サーマルジェット型のようにインク
を加熱できる耐熱性のインクを使用する必要がなく、イ
ンクの加熱に時間を要して応答性が遅い等の問題が解決
でき、高密度で応答性に優れるインクジェットヘッドを
作製できることが提案されている。
備えた剪断モード型のインクジェットヘッドが提案さ
れ、前記カイザー型のように上部基板の表面に別体とし
て圧電素子等を設ける必要ががなく、単純構造で高密度
化でき、かつ、前記サーマルジェット型のようにインク
を加熱できる耐熱性のインクを使用する必要がなく、イ
ンクの加熱に時間を要して応答性が遅い等の問題が解決
でき、高密度で応答性に優れるインクジェットヘッドを
作製できることが提案されている。
【0006】この剪断モード型のインクジェットヘッド
は、例えば、図3に示すように、圧電体セラミックスか
らなる基板30の一方の表面からスライシング等の切削
加工によって複数条の溝32を形成することによって、
圧電体からなり概略リブ形状の隔壁31を形成し、溝3
2の開放端面に形成したノズル板33と溝32の他端部
を浅くするとともに、溝32の上端部に上部基板34を
形成して溝32を密閉してインク室35を形成し、ま
た、隔壁31側面の少なくとも一部に形成した電極36
に電圧を印加して、開放端側に形成したノズル板33内
に形成されるノズル孔37からインク液滴を噴射するも
のである(特開平7−276648号公報、特開平7−
76083号公報等参照)。
は、例えば、図3に示すように、圧電体セラミックスか
らなる基板30の一方の表面からスライシング等の切削
加工によって複数条の溝32を形成することによって、
圧電体からなり概略リブ形状の隔壁31を形成し、溝3
2の開放端面に形成したノズル板33と溝32の他端部
を浅くするとともに、溝32の上端部に上部基板34を
形成して溝32を密閉してインク室35を形成し、ま
た、隔壁31側面の少なくとも一部に形成した電極36
に電圧を印加して、開放端側に形成したノズル板33内
に形成されるノズル孔37からインク液滴を噴射するも
のである(特開平7−276648号公報、特開平7−
76083号公報等参照)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記イ
ンクジェットヘッドにおいては、印刷の画質を高めるた
めにファインピッチのノズル孔を形成することが要求さ
れ、それに連れて上記隔壁間の間隔を小さくしてインク
室を高密度化することが望まれている。
ンクジェットヘッドにおいては、印刷の画質を高めるた
めにファインピッチのノズル孔を形成することが要求さ
れ、それに連れて上記隔壁間の間隔を小さくしてインク
室を高密度化することが望まれている。
【0008】これに対して、上述した従来のスライシン
グ等の切削加工により隔壁を形成する方法では溝32を
それぞれ切削しなければならず、工程が複雑であるとと
もに、隔壁の幅を90μm以下と微細化すると、加工時
にチッピング等が発生して現在の加工方法では加工精度
の限界があった。
グ等の切削加工により隔壁を形成する方法では溝32を
それぞれ切削しなければならず、工程が複雑であるとと
もに、隔壁の幅を90μm以下と微細化すると、加工時
にチッピング等が発生して現在の加工方法では加工精度
の限界があった。
【0009】そこで、本出願人は、特開平11−254
678号公報等にて、圧電体セラミック原料粉末を含有
するグリーンシート複数枚を加工、積層して溝を有する
成形体を作製し、焼成した後、前記溝の開放端面に他の
基板を貼り合わせることによって歩留まりのよい溝を形
成できることを提案したが、この方法ではグリーンシー
トの焼成による収縮によって焼結体の寸法が変化してし
まい、インク室の寸法精度を高めるには限界があった。
678号公報等にて、圧電体セラミック原料粉末を含有
するグリーンシート複数枚を加工、積層して溝を有する
成形体を作製し、焼成した後、前記溝の開放端面に他の
基板を貼り合わせることによって歩留まりのよい溝を形
成できることを提案したが、この方法ではグリーンシー
トの焼成による収縮によって焼結体の寸法が変化してし
まい、インク室の寸法精度を高めるには限界があった。
【0010】本発明は前記課題を解決するためのもの
で、その目的は、微細なインク室を形成できるととも
に、寸法精度よく作製できるインクジェットヘッドおよ
びその製造方法を提供することにある。
で、その目的は、微細なインク室を形成できるととも
に、寸法精度よく作製できるインクジェットヘッドおよ
びそ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】本発明者等は、前記課題
について検討した結果、圧電体セラミック原料粉末を含
有する基板用成形体を焼成して圧電体セラミックスから
なる基板を作製した後、該基板表面に圧電体セラミック
原料粉末を含有するペーストを用いて前記基板表面の所
定位置に溝を形成するための隔壁形成用成形体を形成
し、この基板ごと前記基板の焼成温度以下の温度で隔壁
を焼成することにより、前記基板表面に寸法精度のよい
隔壁および溝を形成でき、微細で高精度なインクジェッ
トヘッドを容易に形成できることを知見した。
について検討した結果、圧電体セラミック原料粉末を含
有する基板用成形体を焼成して圧電体セラミックスから
なる基板を作製した後、該基板表面に圧電体セラミック
原料粉末を含有するペーストを用いて前記基板表面の所
定位置に溝を形成するための隔壁形成用成形体を形成
し、この基板ごと前記基板の焼成温度以下の温度で隔壁
を焼成することにより、前記基板表面に寸法精度のよい
隔壁および溝を形成でき、微細で高精度なインクジェッ
トヘッドを容易に形成できることを知見した。
【0012】すなわち、本発明のインクジェットヘッド
は、所定間隔で離間して平行に形成され、少なくとも一
方の基板が圧電体セラミックスからなる2枚の基板の間
に、圧電体セラミックスからなる複数の隔壁を形成して
なり、前記2枚の基板と前記隣接する隔壁とによって囲
まれたインク室にインクを充填し、前記隔壁を変形させ
て前記インク室の容積を変化せしめて前記インクを突出
するものであって、前記隔壁をなす圧電体セラミック結
晶の平均粒径が、前記一方の基板をなす圧電体セラミッ
ク結晶の平均粒径よりも小さいことを特徴とするもので
ある。
は、所定間隔で離間して平行に形成され、少なくとも一
方の基板が圧電体セラミックスからなる2枚の基板の間
に、圧電体セラミックスからなる複数の隔壁を形成して
なり、前記2枚の基板と前記隣接する隔壁とによって囲
まれたインク室にインクを充填し、前記隔壁を変形させ
て前記インク室の容積を変化せしめて前記インクを突出
するものであって、前記隔壁をなす圧電体セラミック結
晶の平均粒径が、前記一方の基板をなす圧電体セラミッ
ク結晶の平均粒径よりも小さいことを特徴とするもので
ある。
【0013】ここで、前記隔壁側面の表面粗さ(Ra)
が0.1μm以上であること、前記隔壁をなす圧電体セ
ラミックスのヤング率が、前記一方の基板のヤング率よ
りも小さいこと、前記他の基板が圧電体セラミックスか
らなることが望ましい。
が0.1μm以上であること、前記隔壁をなす圧電体セ
ラミックスのヤング率が、前記一方の基板のヤング率よ
りも小さいこと、前記他の基板が圧電体セラミックスか
らなることが望ましい。
【0014】また、前記隔壁壁面の少なくとも一部に一
対の電極を形成してなること、前記隔壁が、高さ方向に
分極方向が相反する2つの圧電体セラミックスからなる
こと、隣接する前記隔壁間に位置する基板の表面にも前
記電極を形成することが望ましい。
対の電極を形成してなること、前記隔壁が、高さ方向に
分極方向が相反する2つの圧電体セラミックスからなる
こと、隣接する前記隔壁間に位置する基板の表面にも前
記電極を形成することが望ましい。
【0015】さらに、本発明のインクジェットヘッドの
製造方法は、(a)圧電体セラミック原料粉末を用い
て、成形後、焼成して基板を作製する工程と、(b)前
記基板表面に圧電体セラミック原料粉末を含有する複数
の隔壁成形体を形成する工程と、(c)前記(b)工程
で得られた隔壁成形体を有する前記基板を前記(a)工
程の焼成温度よりも低い温度で焼成する工程と、(d)
前記隔壁壁面の少なくとも一部に電極を被着形成する工
程と、(e)前記隔壁先端面に他の基板を貼りあわせる
工程とを具備することを特徴とするものである。
製造方法は、(a)圧電体セラミック原料粉末を用い
て、成形後、焼成して基板を作製する工程と、(b)前
記基板表面に圧電体セラミック原料粉末を含有する複数
の隔壁成形体を形成する工程と、(c)前記(b)工程
で得られた隔壁成形体を有する前記基板を前記(a)工
程の焼成温度よりも低い温度で焼成する工程と、(d)
前記隔壁壁面の少なくとも一部に電極を被着形成する工
程と、(e)前記隔壁先端面に他の基板を貼りあわせる
工程とを具備することを特徴とするものである。
【0016】また、本発明のインクジェットヘッドの他
の製造方法は、(a)圧電体セラミック原料粉末を用い
て、成形後、焼成して一対の基板を作製する工程と、
(b)前記基板表面それぞれに圧電体セラミック原料粉
末を含有する複数の隔壁成形体を形成する工程と、
(c)前記(b)工程で得られた隔壁成形体を有する前
記基板を前記(a)工程の焼成温度よりも低い温度で焼
成する工程と、(d)前記隔壁壁面の少なくとも一部に
電極を被着形成する工程と、(e)前記一対の基板の隔
壁先端面同士を貼りあわせる工程とを具備することを特
徴とするものである。
の製造方法は、(a)圧電体セラミック原料粉末を用い
て、成形後、焼成して一対の基板を作製する工程と、
(b)前記基板表面それぞれに圧電体セラミック原料粉
末を含有する複数の隔壁成形体を形成する工程と、
(c)前記(b)工程で得られた隔壁成形体を有する前
記基板を前記(a)工程の焼成温度よりも低い温度で焼
成する工程と、(d)前記隔壁壁面の少なくとも一部に
電極を被着形成する工程と、(e)前記一対の基板の隔
壁先端面同士を貼りあわせる工程とを具備することを特
徴とするものである。
【0017】ここで、前記(b)工程の隔壁成形体が、
前記一対の基板表面それぞれに隔壁形成用の圧電体セラ
ミック原料粉末を含有するペーストを塗布し、該ペース
ト表面に隔壁形成用の溝を有する成形型を押圧して該成
形型を離型して形成されること、前記(b)工程の隔壁
成形体が、隔壁形成用の溝を有する成形型内に隔壁形成
用の圧電体セラミック原料粉末を含有するスラリーを充
填して隔壁成形体を形成し、前記基板表面に転写して形
成されることが望ましい。
前記一対の基板表面それぞれに隔壁形成用の圧電体セラ
ミック原料粉末を含有するペーストを塗布し、該ペース
ト表面に隔壁形成用の溝を有する成形型を押圧して該成
形型を離型して形成されること、前記(b)工程の隔壁
成形体が、隔壁形成用の溝を有する成形型内に隔壁形成
用の圧電体セラミック原料粉末を含有するスラリーを充
填して隔壁成形体を形成し、前記基板表面に転写して形
成されることが望ましい。
【0018】また、前記(c)工程と前記(d)工程と
の間にサンドブラスト法によって前記基板表面の隔壁成
形体間に存在する隔壁成分の残渣を除去することが望ま
しい。
の間にサンドブラスト法によって前記基板表面の隔壁成
形体間に存在する隔壁成分の残渣を除去することが望ま
しい。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明のインクジェットヘッドの
一例について、図1の概略斜視図および図2の概略断面
図をもとに説明する。図1、2のインクジェットヘッド
1は、一対の対向する基板2、3と、基板2、3間に平
行に配設された複数の隔壁4、4と、によって囲まれた
インク室5とを備えており、図2によれば、隔壁4は基
板2と焼成によって一体的に形成されており、他方隔壁
4と基板3とは接着剤等を介して接着、固定されてい
る。
一例について、図1の概略斜視図および図2の概略断面
図をもとに説明する。図1、2のインクジェットヘッド
1は、一対の対向する基板2、3と、基板2、3間に平
行に配設された複数の隔壁4、4と、によって囲まれた
インク室5とを備えており、図2によれば、隔壁4は基
板2と焼成によって一体的に形成されており、他方隔壁
4と基板3とは接着剤等を介して接着、固定されてい
る。
【0020】基板2は、例えば、さらに、その形状は、
幅5〜400mm、隔壁の長手方向の長さ1〜50m
m、厚み0.05〜5mmの板状体からなり、また、チ
タン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸バリウム、
タングステンブロンズ等の圧電体セラミックス、中でも
圧電特性の点でチタン酸ジルコン酸鉛を主体とする圧電
体セラミックスからなるが、基板のヤング率が特に70
GPa以上と剛性が高いことが望ましい。
幅5〜400mm、隔壁の長手方向の長さ1〜50m
m、厚み0.05〜5mmの板状体からなり、また、チ
タン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸バリウム、
タングステンブロンズ等の圧電体セラミックス、中でも
圧電特性の点でチタン酸ジルコン酸鉛を主体とする圧電
体セラミックスからなるが、基板のヤング率が特に70
GPa以上と剛性が高いことが望ましい。
【0021】一方、隔壁4は、幅100μm以下、高さ
120〜400μm、長さ1〜8mmの概略リブ形状で
あり、複数の隔壁4、4がピッチ80〜300μmで所
定距離離間して平行に、ストライプ状に配列された形状
からなり、上述したような圧電体セラミックスからな
る。
120〜400μm、長さ1〜8mmの概略リブ形状で
あり、複数の隔壁4、4がピッチ80〜300μmで所
定距離離間して平行に、ストライプ状に配列された形状
からなり、上述したような圧電体セラミックスからな
る。
【0022】本発明によれば、隔壁4を構成する圧電体
セラミック結晶の平均粒径が基板2を構成する圧電体セ
ラミック結晶の平均粒径よりも小さいことが大きな特徴
であり、これによって、基板2の剛性を高めてインク室
外に突出する液滴の位置精度を高めることができるとと
もに、隔壁4のヤング率を低めて少電力で素早く効率よ
く変形せしめることができる。
セラミック結晶の平均粒径が基板2を構成する圧電体セ
ラミック結晶の平均粒径よりも小さいことが大きな特徴
であり、これによって、基板2の剛性を高めてインク室
外に突出する液滴の位置精度を高めることができるとと
もに、隔壁4のヤング率を低めて少電力で素早く効率よ
く変形せしめることができる。
【0023】なお、基板2の剛性を高め、隔壁4形成時
および使用時の基板2のたわみを抑制する点で、基板2
を構成する圧電体セラミック結晶の平均粒径は2〜8μ
m、特に2.5〜6.5μm、隔壁4を構成する圧電体
セラミック結晶の平均粒径は0.8〜4μm、特に1〜
2.4μmであることが望ましく、基板2を構成する圧
電体セラミック結晶の平均粒径に対する隔壁4を構成す
る圧電体セラミック結晶の平均粒径の比が0.9以下、
特に0.8以下であることが望ましい。
および使用時の基板2のたわみを抑制する点で、基板2
を構成する圧電体セラミック結晶の平均粒径は2〜8μ
m、特に2.5〜6.5μm、隔壁4を構成する圧電体
セラミック結晶の平均粒径は0.8〜4μm、特に1〜
2.4μmであることが望ましく、基板2を構成する圧
電体セラミック結晶の平均粒径に対する隔壁4を構成す
る圧電体セラミック結晶の平均粒径の比が0.9以下、
特に0.8以下であることが望ましい。
【0024】また、上記基板2および隔壁4は、その界
面で強固に接着し長期的に安定して構造を維持できる
点、および製造の容易性の点で同じ組成物からなること
望ましく、また、所望により圧電性を高めるための公知
の添加物、例えば、Ba、Ca、Sr、Nb等を添加す
ることが望ましい。
面で強固に接着し長期的に安定して構造を維持できる
点、および製造の容易性の点で同じ組成物からなること
望ましく、また、所望により圧電性を高めるための公知
の添加物、例えば、Ba、Ca、Sr、Nb等を添加す
ることが望ましい。
【0025】また、隔壁4は、全体が基板側に向かって
一方向に分極されたものであってもよく、また、例え
ば、隔壁4の上半分等の一部のみが分極されたものであ
ってもよい。さらに、隔壁4の高さ方向に上下半分程度
それぞれを分極方向が隔壁の高さ方向に相反する2つの
圧電体セラミックスの接合体にて形成すれば、小さい印
加電圧で効率よく所定の変位量を得ることができること
から、消費電力を小さくできるとともに電圧印加によっ
て発生する発熱を抑制できる。
一方向に分極されたものであってもよく、また、例え
ば、隔壁4の上半分等の一部のみが分極されたものであ
ってもよい。さらに、隔壁4の高さ方向に上下半分程度
それぞれを分極方向が隔壁の高さ方向に相反する2つの
圧電体セラミックスの接合体にて形成すれば、小さい印
加電圧で効率よく所定の変位量を得ることができること
から、消費電力を小さくできるとともに電圧印加によっ
て発生する発熱を抑制できる。
【0026】さらに、上記のように隔壁4の所定方向に
分極された圧電体セラミックスの壁面の所定位置には、
正および負極をなす一対の電極7が被着形成されてお
り、該一対の電極7を介して前記圧電体セラミックスに
電圧を付与し剪断モードの変形を生ぜしめ、インク室5
の容積を変化せしめることによって素早くインク液滴を
吐出でき、かつ単純構造でインク室の間隔の小さい高密
度な印字が可能である。
分極された圧電体セラミックスの壁面の所定位置には、
正および負極をなす一対の電極7が被着形成されてお
り、該一対の電極7を介して前記圧電体セラミックスに
電圧を付与し剪断モードの変形を生ぜしめ、インク室5
の容積を変化せしめることによって素早くインク液滴を
吐出でき、かつ単純構造でインク室の間隔の小さい高密
度な印字が可能である。
【0027】なお、上述したような隔壁が相反する2つ
の方向に分極された2つの圧電体セラミックスの接合体
からなる場合には、基板2の隔壁4、4間に位置する表
面にも電極7を形成し、隔壁壁面の電極と電気的に接続
することが望ましい。
の方向に分極された2つの圧電体セラミックスの接合体
からなる場合には、基板2の隔壁4、4間に位置する表
面にも電極7を形成し、隔壁壁面の電極と電気的に接続
することが望ましい。
【0028】電極7は、例えば、金、銀、銅、白金、ニ
ッケル、タングステン、クロム、アルミニウムの少なく
とも1種等の導電材料からなる厚み0.5〜8μmの電
極7を形成する。電極7はインク室5の後端面に形成さ
れた取り出し電極8およびさらにその外部に形成したチ
ップ素子、リード端子、配線回路等の外部回路(図示せ
ず)を介して接続されており、前記チップ素子の信号を
隔壁4の両面に形成した電極7、7に印加することによ
って隔壁4間の電圧を制御し駆動させる。
ッケル、タングステン、クロム、アルミニウムの少なく
とも1種等の導電材料からなる厚み0.5〜8μmの電
極7を形成する。電極7はインク室5の後端面に形成さ
れた取り出し電極8およびさらにその外部に形成したチ
ップ素子、リード端子、配線回路等の外部回路(図示せ
ず)を介して接続されており、前記チップ素子の信号を
隔壁4の両面に形成した電極7、7に印加することによ
って隔壁4間の電圧を制御し駆動させる。
【0029】ここで、隔壁4が一方向に分極されたもの
については、隔壁4を効率よく駆動させるために、電極
7は隔壁4の壁面の上端部、望ましくは、隔壁4先端か
ら半分の高さまで形成されることが望ましい。
については、隔壁4を効率よく駆動させるために、電極
7は隔壁4の壁面の上端部、望ましくは、隔壁4先端か
ら半分の高さまで形成されることが望ましい。
【0030】また、本発明によれば、電極7の接着強度
を高める点で、隔壁4の少なくとも電極7を形成する表
面の表面粗さ(Ra)が0.1μm以上、特に0.3〜
10μm以上、さらに0.35〜0.5μmであること
が望ましい。
を高める点で、隔壁4の少なくとも電極7を形成する表
面の表面粗さ(Ra)が0.1μm以上、特に0.3〜
10μm以上、さらに0.35〜0.5μmであること
が望ましい。
【0031】また、図1によれば、インク室5の隔壁4
の側壁端面にはインク室5に連通するノズル孔10を備
えたノズル板11が接着形成されており、インク室内に
充填されたインクがノズル孔10を経由してインクジェ
ットヘッド1外へ吐出される。なお、ノズル板11は基
板2側に設けて、該ノズル板11のノズル孔10に連通
する連通孔を設けてもよい。
の側壁端面にはインク室5に連通するノズル孔10を備
えたノズル板11が接着形成されており、インク室内に
充填されたインクがノズル孔10を経由してインクジェ
ットヘッド1外へ吐出される。なお、ノズル板11は基
板2側に設けて、該ノズル板11のノズル孔10に連通
する連通孔を設けてもよい。
【0032】なお、ノズル板11を形成しない隔壁4の
側壁端面には、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ
系樹脂等の樹脂や、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等
のセラミックスからなる封止材が貼りあわせて封止され
る。また、封止材表面の所定の位置には取出し電極8が
形成されることが望ましい。
側壁端面には、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ
系樹脂等の樹脂や、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等
のセラミックスからなる封止材が貼りあわせて封止され
る。また、封止材表面の所定の位置には取出し電極8が
形成されることが望ましい。
【0033】さらに、この封止材を板状体にて形成す
る、すなわちインク室を概略矩形形状とすれば、インク
室の容積を拡大して低電圧の小さい駆動力で効率よく吐
出スピードの速いインクを吐出することができる。
る、すなわちインク室を概略矩形形状とすれば、インク
室の容積を拡大して低電圧の小さい駆動力で効率よく吐
出スピードの速いインクを吐出することができる。
【0034】また、基板2の一部には、インクタンク
(図示せず。)からインクジェットヘッド1内へインク
を導入するためのインク導入口13が形成され、インク
ジェットヘッド1のそれぞれのインク室5にインクを供
給する。
(図示せず。)からインクジェットヘッド1内へインク
を導入するためのインク導入口13が形成され、インク
ジェットヘッド1のそれぞれのインク室5にインクを供
給する。
【0035】そして、インクジェットヘッド1によれ
ば、インクタンクからインクタンク導入口13を介して
インク室5内へインクを充填し、電極7に電圧を印加し
て圧電体セラミックスに変位を生ぜしめて隔壁4を変形
させることによって、インク室5内の容積変化に伴う圧
力を付与せしめることによりノズル孔10からインクを
吐出する。
ば、インクタンクからインクタンク導入口13を介して
インク室5内へインクを充填し、電極7に電圧を印加し
て圧電体セラミックスに変位を生ぜしめて隔壁4を変形
させることによって、インク室5内の容積変化に伴う圧
力を付与せしめることによりノズル孔10からインクを
吐出する。
【0036】なお、上記のインクとしては、顔料又は/
及び染料と、水やアルコール等の水系の溶剤、あるいは
ヘキサンやトルエン等の非水系の溶剤を主成分としたも
の等が適用可能である。
及び染料と、水やアルコール等の水系の溶剤、あるいは
ヘキサンやトルエン等の非水系の溶剤を主成分としたも
の等が適用可能である。
【0037】次に、図1、2のインクジェットヘッドを
製造する方法の一例について説明する。まず、例えば、
平均粒径0.4〜5μmの上述した基板形成用の圧電体
セラミック材料の原料粉末に対して、所望により助剤粉
末および有機バインダ、溶剤等を添加混合して、プレス
成形、押出し成形、ロール成形、射出成形、鋳込み成
形、ドクターブレード法等のテープ成形法によって平板
状に成形した後、例えば、1200〜1350℃にて焼
成して基板を作製する。
製造する方法の一例について説明する。まず、例えば、
平均粒径0.4〜5μmの上述した基板形成用の圧電体
セラミック材料の原料粉末に対して、所望により助剤粉
末および有機バインダ、溶剤等を添加混合して、プレス
成形、押出し成形、ロール成形、射出成形、鋳込み成
形、ドクターブレード法等のテープ成形法によって平板
状に成形した後、例えば、1200〜1350℃にて焼
成して基板を作製する。
【0038】一方、例えば、平均粒径0.3〜2μmの
上述した隔壁形成用の圧電体セラミック材料の原料粉末
に対して、所望により助剤粉末および有機バインダ、溶
剤等を添加混合してペーストを作製し、上述した基板表
面に前記ペーストを用いてスクリーン印刷法、ロールコ
ータ法、グラビア印刷法、ドクターブレード法等によっ
て所定厚み塗布、静置して、該ペーストを粘土状の所望
の柔らかさにする。
上述した隔壁形成用の圧電体セラミック材料の原料粉末
に対して、所望により助剤粉末および有機バインダ、溶
剤等を添加混合してペーストを作製し、上述した基板表
面に前記ペーストを用いてスクリーン印刷法、ロールコ
ータ法、グラビア印刷法、ドクターブレード法等によっ
て所定厚み塗布、静置して、該ペーストを粘土状の所望
の柔らかさにする。
【0039】他方、隔壁形成用の隔壁成形体と同じ形状
の溝を複数有する平板状またはロール状の成形型を準備
し、前記基板の前記ペースト層表面から加圧押圧しして
該ペースト層を成形型の溝形状に塑性変形せしめた後、
該成形型を離型して、基板表面に隔壁成形体を被着形成
する。
の溝を複数有する平板状またはロール状の成形型を準備
し、前記基板の前記ペースト層表面から加圧押圧しして
該ペースト層を成形型の溝形状に塑性変形せしめた後、
該成形型を離型して、基板表面に隔壁成形体を被着形成
する。
【0040】なお、前記成形型は、金属、セラミック、
樹脂等の剛性の高いものからなり、また、表面のみを樹
脂とした金属等を用いることも可能である。さらに、成
形型の表面には隔壁の離型性の向上、あるいは成形型の
耐摩耗性向上のために、表面処理等を施すこともでき
る。また、上記型を用いて型押しする場合には、隔壁成
形体の形成位置精度を高めるために基板のヤング率が高
いことが望ましく、さらに、基板を剛性の高い金属、磁
器、樹脂等からなる支持体上に設置することによって、
基板の撓みを防止できる。
樹脂等の剛性の高いものからなり、また、表面のみを樹
脂とした金属等を用いることも可能である。さらに、成
形型の表面には隔壁の離型性の向上、あるいは成形型の
耐摩耗性向上のために、表面処理等を施すこともでき
る。また、上記型を用いて型押しする場合には、隔壁成
形体の形成位置精度を高めるために基板のヤング率が高
いことが望ましく、さらに、基板を剛性の高い金属、磁
器、樹脂等からなる支持体上に設置することによって、
基板の撓みを防止できる。
【0041】そして、上記隔壁を形成した基板を、前記
基板の焼成温度より低い温度、特に1100〜1200
℃で焼成して隔壁を形成することにより、前記基板が焼
成により収縮して隔壁間の間隔がずれてしまいインク室
の位置精度が悪くなることを防止できる。また、かかる
焼成履歴の違いにより、基板をなす圧電体セラミック結
晶の平均粒径は隔壁をなす圧電体セラミックスの平均粒
径よりも大きくなる。
基板の焼成温度より低い温度、特に1100〜1200
℃で焼成して隔壁を形成することにより、前記基板が焼
成により収縮して隔壁間の間隔がずれてしまいインク室
の位置精度が悪くなることを防止できる。また、かかる
焼成履歴の違いにより、基板をなす圧電体セラミック結
晶の平均粒径は隔壁をなす圧電体セラミックスの平均粒
径よりも大きくなる。
【0042】なお、上記成形時に隣接する隔壁成形体間
に前記隔壁形成用のペーストの残渣が残存する場合に
は、焼成後この残渣が焼結する際に収縮して残渣部また
は隔壁の基板接合部にクラックが生じてしまう恐れがあ
ることを防止するために、前記残渣をサンドブラスト等
によって除去することが望ましい。
に前記隔壁形成用のペーストの残渣が残存する場合に
は、焼成後この残渣が焼結する際に収縮して残渣部また
は隔壁の基板接合部にクラックが生じてしまう恐れがあ
ることを防止するために、前記残渣をサンドブラスト等
によって除去することが望ましい。
【0043】また、前記隔壁の電極形成表面にサンドブ
ラスト加工を施して、基板表面の表面粗さ(Ra)を
0.1μm以上とすることによって、電極の隔壁への接
着強度を高めることも可能である。
ラスト加工を施して、基板表面の表面粗さ(Ra)を
0.1μm以上とすることによって、電極の隔壁への接
着強度を高めることも可能である。
【0044】さらに、上記ブラスト加工は隔壁を焼成す
る前に行うこともできるが、ブラストに用いる砥粒が隔
壁表面に埋設し焼成時に圧電体セラミックス中に拡散し
て磁器特性が変化してしまう恐れがあることから、ブラ
スト加工は隔壁を焼成した後に行うことが望ましい。
る前に行うこともできるが、ブラストに用いる砥粒が隔
壁表面に埋設し焼成時に圧電体セラミックス中に拡散し
て磁器特性が変化してしまう恐れがあることから、ブラ
スト加工は隔壁を焼成した後に行うことが望ましい。
【0045】次に、前記隔壁壁面の少なくとも一部の所
定の位置に、例えば、スパッタリング法、蒸着法、イオ
ンプレーティング法、CVD法等の気相法やめっき法等
により隔壁4の先端面を含む隔壁4壁面に電極7を被着
形成し、隔壁4の先端面に形成された電極部分を研磨す
るか、レーザーを照射する等で一部を除去して両壁面の
電極7、7間が短絡することを防止することができる。
また、電極7を形成する前に隔壁4先端部にマスキング
を施し、電極7を被着形成した後、マスキングを除去す
ることもできる。
定の位置に、例えば、スパッタリング法、蒸着法、イオ
ンプレーティング法、CVD法等の気相法やめっき法等
により隔壁4の先端面を含む隔壁4壁面に電極7を被着
形成し、隔壁4の先端面に形成された電極部分を研磨す
るか、レーザーを照射する等で一部を除去して両壁面の
電極7、7間が短絡することを防止することができる。
また、電極7を形成する前に隔壁4先端部にマスキング
を施し、電極7を被着形成した後、マスキングを除去す
ることもできる。
【0046】また、隔壁4の両面に形成された電極7
は、隔壁4の側端面に配設される封止材の表面にも形成
され、上記レーザー照射等で隔壁4端面の中央部分を除
去して取出し電極とすることができる。
は、隔壁4の側端面に配設される封止材の表面にも形成
され、上記レーザー照射等で隔壁4端面の中央部分を除
去して取出し電極とすることができる。
【0047】その後、前記隔壁先端面に他の基板を、前
記側壁面に封止材を、所定の位置にノズルを有するノズ
ル板をスクリーン印刷、グラビア印刷等の公知の印刷法
により、エポキシ樹脂等の接着剤にて貼りあわせる。
記側壁面に封止材を、所定の位置にノズルを有するノズ
ル板をスクリーン印刷、グラビア印刷等の公知の印刷法
により、エポキシ樹脂等の接着剤にて貼りあわせる。
【0048】また、隔壁4の長手方向の一端面にレーザ
ー加工等によって直径10〜30μmのノズル孔10を
形成したノズル板11を貼り合わせるか、またはノズル
板11を貼り合わせた後にノズル孔10を形成する。ノ
ズル板11は、プラスチック、金属、セラミックス等が
使用することができ、例えば、ポリエチレンテレフタレ
ートやポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテル
ケトン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネイト、酢
酸セルロース等のプラスチック、あるいはステンレス鋼
やクロムモリブデン鋼、アルミニウム等の金属、もしく
はアルミナやジルコニア、チタン酸ジルコン酸鉛、コー
ジェライト等のセラミックスが挙げられるが、特に、加
工のし易さからは、ポリエチレンテレフタレートやポリ
イミドから成るプラスチック板が好適に使用できる。
ー加工等によって直径10〜30μmのノズル孔10を
形成したノズル板11を貼り合わせるか、またはノズル
板11を貼り合わせた後にノズル孔10を形成する。ノ
ズル板11は、プラスチック、金属、セラミックス等が
使用することができ、例えば、ポリエチレンテレフタレ
ートやポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテル
ケトン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネイト、酢
酸セルロース等のプラスチック、あるいはステンレス鋼
やクロムモリブデン鋼、アルミニウム等の金属、もしく
はアルミナやジルコニア、チタン酸ジルコン酸鉛、コー
ジェライト等のセラミックスが挙げられるが、特に、加
工のし易さからは、ポリエチレンテレフタレートやポリ
イミドから成るプラスチック板が好適に使用できる。
【0049】さらに、ノズル孔10を形成したノズル板
11とインク室5との間にノズル孔10より大きな空隙
を有する絶縁体からなるスペーサ(図示せず)を介在さ
せることもでき、これによって数10μmの薄いノズル
板11の剛性を高めることができるとともに、インクジ
ェットヘッド全体の剛性を高めることができる。
11とインク室5との間にノズル孔10より大きな空隙
を有する絶縁体からなるスペーサ(図示せず)を介在さ
せることもでき、これによって数10μmの薄いノズル
板11の剛性を高めることができるとともに、インクジ
ェットヘッド全体の剛性を高めることができる。
【0050】また、隔壁4端面に形成された取出し電極
8は、外部に形成された配線パターンを形成するか、お
よび/またはワイヤ、リード、TAB等によってインク
室の外部に形成される外部回路に接続することにより本
発明のインクジェットヘッドを形成することができる。
8は、外部に形成された配線パターンを形成するか、お
よび/またはワイヤ、リード、TAB等によってインク
室の外部に形成される外部回路に接続することにより本
発明のインクジェットヘッドを形成することができる。
【0051】なお、前記隔壁成形体の形成方法について
は、上述した方法に限定されるものではなく、例えば、
隔壁形成用の溝を有する樹脂、ゴム等の弾性の高い成形
型内に隔壁形成用の圧電体セラミック原料粉末を含有す
るスラリーを充填して固化させて隔壁成形体を形成する
とともに、該隔壁成形体を前記基板表面の所定位置に載
置して隔壁成形体を前記基板に接着固定した後、前記成
形型を離型する、いわゆる転写によって形成してもよ
い。
は、上述した方法に限定されるものではなく、例えば、
隔壁形成用の溝を有する樹脂、ゴム等の弾性の高い成形
型内に隔壁形成用の圧電体セラミック原料粉末を含有す
るスラリーを充填して固化させて隔壁成形体を形成する
とともに、該隔壁成形体を前記基板表面の所定位置に載
置して隔壁成形体を前記基板に接着固定した後、前記成
形型を離型する、いわゆる転写によって形成してもよ
い。
【0052】また、この場合、スラリーが固化して隔壁
成形体を形成する際、隔壁成形体の基板表面への密着性
を高めるためには、成形型の溝内に充填するスラリー量
が十分であることが望ましく、すなわち、隔壁成形体を
形成した際に少量の残渣が発生する程度であることが望
ましい。従って、この場合にも、前記隔壁成形体間の隔
壁成分の残渣をサンドブラスト法等によって除去するこ
とが望ましい。
成形体を形成する際、隔壁成形体の基板表面への密着性
を高めるためには、成形型の溝内に充填するスラリー量
が十分であることが望ましく、すなわち、隔壁成形体を
形成した際に少量の残渣が発生する程度であることが望
ましい。従って、この場合にも、前記隔壁成形体間の隔
壁成分の残渣をサンドブラスト法等によって除去するこ
とが望ましい。
【0053】さらに、1つの隔壁4を高さ方向に分極方
向が相反する2つの圧電体セラミックスの接合体にて形
成する場合には、上記複数の隔壁を一体化した基板を一
対作製し、それぞれの隔壁壁面および基板の隔壁間表面
に電極を被着形成した後、隔壁頂部間を接着、固定すれ
ばよい。
向が相反する2つの圧電体セラミックスの接合体にて形
成する場合には、上記複数の隔壁を一体化した基板を一
対作製し、それぞれの隔壁壁面および基板の隔壁間表面
に電極を被着形成した後、隔壁頂部間を接着、固定すれ
ばよい。
【0054】
【実施例】(実施例1)まず、平均粒径2μmのチタン
酸ジルコン酸鉛(PZT)粉末に対して、有機バインダ
および溶剤を添加、混合して、プレス成形にて板状に成
形した後、1300℃にて2時間焼成し、ラップ加工を
施して厚み3mm、長さ40mm、幅15mmの板状の
チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)質基板を作製した。
酸ジルコン酸鉛(PZT)粉末に対して、有機バインダ
および溶剤を添加、混合して、プレス成形にて板状に成
形した後、1300℃にて2時間焼成し、ラップ加工を
施して厚み3mm、長さ40mm、幅15mmの板状の
チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)質基板を作製した。
【0055】一方、平均粒径0.5μmのチタン酸ジル
コン酸鉛(PZT)粉末に対して、有機バインダおよび
溶剤を添加してペーストを作製した後、前記基板表面に
ロールコータにてペースト層を塗布し、静置して粘土状
とした。
コン酸鉛(PZT)粉末に対して、有機バインダおよび
溶剤を添加してペーストを作製した後、前記基板表面に
ロールコータにてペースト層を塗布し、静置して粘土状
とした。
【0056】他方、所定形状の溝を275本有するステ
ンレス製の成形型を準備して、上記粘土状のペースト層
の表面から該成形型を押圧して前記ペースト層を成形型
の溝形状に塑性変形させた後、成形型を離型して基板表
面に隔壁成形体を成形した。
ンレス製の成形型を準備して、上記粘土状のペースト層
の表面から該成形型を押圧して前記ペースト層を成形型
の溝形状に塑性変形させた後、成形型を離型して基板表
面に隔壁成形体を成形した。
【0057】そして、上記隔壁を形成した基板を115
0℃にて2時間焼成して幅40μm、長さ15mm、高
さ300μmで、ピッチが141μmの隔壁隔壁を焼成
した。
0℃にて2時間焼成して幅40μm、長さ15mm、高
さ300μmで、ピッチが141μmの隔壁隔壁を焼成
した。
【0058】また、隔壁頂部および一方の隔壁側端部に
導電性ペーストを塗布するとともに、基板の隔壁形成面
と反対の面に導電性ペーストを塗布し、乾燥した後、油
中で1.5kV/mmとなるように分極処理を行った。
導電性ペーストを塗布するとともに、基板の隔壁形成面
と反対の面に導電性ペーストを塗布し、乾燥した後、油
中で1.5kV/mmとなるように分極処理を行った。
【0059】その後、上記導電性ペーストをアセトンに
よって除去し、隔壁の一方の側端面に封止材をエポキシ
樹脂によって貼りあわせた。なお、前記封止材のインク
室の壁面をなす部分の中央部に予めマスクを形成してお
いた。そして、隔壁の頂部から壁面の半分の高さに蒸着
法によって0.8μmの金薄膜を被着形成し、剥離液に
て前記マスクを剥がした後、隔壁頂部および封止材頂部
の中央部の金薄膜をレーザによって除去して隔壁の両面
に電極を形成した。
よって除去し、隔壁の一方の側端面に封止材をエポキシ
樹脂によって貼りあわせた。なお、前記封止材のインク
室の壁面をなす部分の中央部に予めマスクを形成してお
いた。そして、隔壁の頂部から壁面の半分の高さに蒸着
法によって0.8μmの金薄膜を被着形成し、剥離液に
て前記マスクを剥がした後、隔壁頂部および封止材頂部
の中央部の金薄膜をレーザによって除去して隔壁の両面
に電極を形成した。
【0060】また、上述した隔壁を形成しない基板にイ
ンク導入孔を形成した後、上述した隔壁を形成した基板
の隔壁の頂部にオフセット印刷法によってエポキシ系接
着剤を塗布し、前記基板と前記隔壁頂部とを貼りあわせ
た。さらに、隔壁の側端面に厚み50μmのポリイミド
製のノズル板を貼り合わせ、ノズル板の所定の位置に直
径20μmのノズル孔を開口した。
ンク導入孔を形成した後、上述した隔壁を形成した基板
の隔壁の頂部にオフセット印刷法によってエポキシ系接
着剤を塗布し、前記基板と前記隔壁頂部とを貼りあわせ
た。さらに、隔壁の側端面に厚み50μmのポリイミド
製のノズル板を貼り合わせ、ノズル板の所定の位置に直
径20μmのノズル孔を開口した。
【0061】得られたインクジェットヘッドについて隔
壁にチッピングやクラック等の発生を双眼顕微鏡にて観
察し、チッピングやクラックのないものを良品として5
0個についての良品率は98%であり、焼成による隔壁
の変形も見られなかった。また、隔壁間の間隔(ピッ
チ)を測定したところ、141±3μmであり、成形型
の溝間のピッチと同じ寸法にて形成可能であることがわ
かった。
壁にチッピングやクラック等の発生を双眼顕微鏡にて観
察し、チッピングやクラックのないものを良品として5
0個についての良品率は98%であり、焼成による隔壁
の変形も見られなかった。また、隔壁間の間隔(ピッ
チ)を測定したところ、141±3μmであり、成形型
の溝間のピッチと同じ寸法にて形成可能であることがわ
かった。
【0062】さらに、基板と隔壁を切り出してJIS−
R1602(1995)の超音波パルス法によって室温
でのヤング率を測定したところ、基板80GPa、隔壁
75GPaであった。さらに、基板と隔壁の研磨面につ
いてSEM観察を行い、インターセプト法によってPZ
T結晶の平均粒径を算出した結果、基板においては3μ
m、隔壁においては1μmであった。また、隔壁壁面の
表面粗さ(Ra)を測定したところ0.05μmであっ
た。
R1602(1995)の超音波パルス法によって室温
でのヤング率を測定したところ、基板80GPa、隔壁
75GPaであった。さらに、基板と隔壁の研磨面につ
いてSEM観察を行い、インターセプト法によってPZ
T結晶の平均粒径を算出した結果、基板においては3μ
m、隔壁においては1μmであった。また、隔壁壁面の
表面粗さ(Ra)を測定したところ0.05μmであっ
た。
【0063】(実施例2)実施例1の隔壁を焼成した
後、隔壁の頂部に厚さ50μmのドライフィルムレジス
トのマスクを形成して、隔壁間の基板表面に付着したペ
ースト層の残渣をサンドブラスト法(砥粒:平均粒径1
0μmの炭化珪素粉末、吐出圧力10kPaにてブラス
ト加工を行う以外は、実施例1と同様にインクジェット
ヘッドを作製した。
後、隔壁の頂部に厚さ50μmのドライフィルムレジス
トのマスクを形成して、隔壁間の基板表面に付着したペ
ースト層の残渣をサンドブラスト法(砥粒:平均粒径1
0μmの炭化珪素粉末、吐出圧力10kPaにてブラス
ト加工を行う以外は、実施例1と同様にインクジェット
ヘッドを作製した。
【0064】実施例1と同様に50個について良品率を
算出したところ、良品率100%であった。また、隔壁
壁面の表面粗さ(Ra)は0.4μmであった。
算出したところ、良品率100%であった。また、隔壁
壁面の表面粗さ(Ra)は0.4μmであった。
【0065】(実施例3)実施例1において、2枚の基
板を作製して該基板表面に実施例2の半分の高さ(15
0μm)の隔壁を形成し、実施例2と同様にサンドブラ
スト法にて研削加工した。そして、それぞれの基板の隔
壁の分極方向が同じ高さ方向となるように実施例1と同
様に分極した後、隔壁壁面および隔壁間の基板表面に実
施例1と同様に電極用の金薄膜を形成し、隔壁頂部の薄
膜を除去した。そして、一方の基板の基板の隔壁形成面
とは反対の面の所定位置に切削加工を施してインク導入
孔を形成した後、2つの基板の隔壁頂部にエポキシ系接
着剤を塗布し、両方の基板の隔壁の頂部同士を貼りあわ
せた。
板を作製して該基板表面に実施例2の半分の高さ(15
0μm)の隔壁を形成し、実施例2と同様にサンドブラ
スト法にて研削加工した。そして、それぞれの基板の隔
壁の分極方向が同じ高さ方向となるように実施例1と同
様に分極した後、隔壁壁面および隔壁間の基板表面に実
施例1と同様に電極用の金薄膜を形成し、隔壁頂部の薄
膜を除去した。そして、一方の基板の基板の隔壁形成面
とは反対の面の所定位置に切削加工を施してインク導入
孔を形成した後、2つの基板の隔壁頂部にエポキシ系接
着剤を塗布し、両方の基板の隔壁の頂部同士を貼りあわ
せた。
【0066】そして、基板の長手方向の側端部に、導電
性封止樹脂ペーストを塗布し、硬化して封止してこの部
分を取出し電極とすること以外は実施例1と同様にイン
クジェットヘッドを作製した。
性封止樹脂ペーストを塗布し、硬化して封止してこの部
分を取出し電極とすること以外は実施例1と同様にイン
クジェットヘッドを作製した。
【0067】実施例1と同様に50個について良品率を
算出したところ、100%であった。また、隔壁壁面の
表面粗さ(Ra)は0.48μmであった。
算出したところ、100%であった。また、隔壁壁面の
表面粗さ(Ra)は0.48μmであった。
【0068】(比較例1)平均粒径0.8μmのチタン
酸ジルコン酸鉛(PZT)粉末に対して、有機バインダ
および溶剤を添加、混合して、プレス成形にて板状に成
形した後、1200℃にて焼成し、ラップ加工を施し
て、10mm×40mm×厚さ1mmのチタン酸ジルコ
ン酸鉛からなる焼結体を準備し、加工半径20mm、ホ
イール幅60μmのダイヤモンドホイールにて、スライ
シング加工を行い、隔壁幅40μm×長さ15mm×高
さ300μmで、ピッチ141μmの隔壁を残した基板
を得た。その後、実施例1と同様にインクジェットヘッ
ドを作製し、同様に評価した結果、チッピングの発生に
より50個中の良品率78%、隔壁間のピッチ141±
2μm、基板と隔壁のヤング率は、ともに70GPa、
基板と隔壁のPZT結晶の平均粒径がともに1.5μm
であった。
酸ジルコン酸鉛(PZT)粉末に対して、有機バインダ
および溶剤を添加、混合して、プレス成形にて板状に成
形した後、1200℃にて焼成し、ラップ加工を施し
て、10mm×40mm×厚さ1mmのチタン酸ジルコ
ン酸鉛からなる焼結体を準備し、加工半径20mm、ホ
イール幅60μmのダイヤモンドホイールにて、スライ
シング加工を行い、隔壁幅40μm×長さ15mm×高
さ300μmで、ピッチ141μmの隔壁を残した基板
を得た。その後、実施例1と同様にインクジェットヘッ
ドを作製し、同様に評価した結果、チッピングの発生に
より50個中の良品率78%、隔壁間のピッチ141±
2μm、基板と隔壁のヤング率は、ともに70GPa、
基板と隔壁のPZT結晶の平均粒径がともに1.5μm
であった。
【0069】(比較例2)実施例1において、基板の焼
成温度を1130℃とする以外は実施例1と全く同様に
してインクジェットヘッドを作製し、評価した結果、隔
壁間のピッチは137±4μmと成形型の溝間のピッチ
よりも小さくなっており、基板自体の寸法も小さくなっ
ていることがわかった。また、50個についての良品率
は80%であった。さらに、基板と隔壁のヤング率はそ
れぞれ64GPa、66GPa、基板と隔壁のPZT結
晶の平均粒径がそれぞれ1μm、1.1μmであった。
成温度を1130℃とする以外は実施例1と全く同様に
してインクジェットヘッドを作製し、評価した結果、隔
壁間のピッチは137±4μmと成形型の溝間のピッチ
よりも小さくなっており、基板自体の寸法も小さくなっ
ていることがわかった。また、50個についての良品率
は80%であった。さらに、基板と隔壁のヤング率はそ
れぞれ64GPa、66GPa、基板と隔壁のPZT結
晶の平均粒径がそれぞれ1μm、1.1μmであった。
【0070】
【発明の効果】以上詳述したとおり、本発明のインクジ
ェットヘッドによれば、基板表面に形成した隔壁を前記
基板の焼成温度よりも低い温度にて焼成することから、
焼成によって前記基板が収縮することなく寸法精度のよ
い基板および隔壁を形成でき、微細で高精度なインクジ
ェットヘッドを容易に形成できる。
ェットヘッドによれば、基板表面に形成した隔壁を前記
基板の焼成温度よりも低い温度にて焼成することから、
焼成によって前記基板が収縮することなく寸法精度のよ
い基板および隔壁を形成でき、微細で高精度なインクジ
ェットヘッドを容易に形成できる。
【0071】また、基板のヤング率が隔壁のヤング率よ
りも高いことから、インク室を精度よく作製することが
できるとともに、隔壁4形成時および使用時の基板2の
たわみを防止できる。
りも高いことから、インク室を精度よく作製することが
できるとともに、隔壁4形成時および使用時の基板2の
たわみを防止できる。
【図1】本発明のインクジェットヘッドの一例を示す概
略斜視図である。
略斜視図である。
【図2】図1のインクジェットヘッドの概略断面図であ
る。
る。
【図3】従来のインクジェットヘッドの一例を示す概略
斜視図である。
斜視図である。
1 インクジェットヘッド 2、3 基板 4 隔壁 5 インク室 7 電極 8 取出し電極 10 ノズル孔 11 ノズル板 12 封止材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2C057 AF68 AG45 AG99 AP02 AP22 AP23 AP25 AP52 AP53 AP54 AP55 AP57 AP79 AQ10 BA03 BA14
Claims (12)
- 【請求項1】所定間隔で離間して平行に形成され、少な
くとも一方の基板が圧電体セラミックスからなる2枚の
基板の間に、圧電体セラミックスからなる複数の隔壁を
形成してなり、前記2枚の基板と前記隣接する隔壁とに
よって囲まれたインク室にインクを充填し、前記隔壁を
変形させて前記インク室の容積を変化せしめて前記イン
クを突出するインクジェットヘッドであって、前記隔壁
をなす圧電体セラミック結晶の平均粒径が、前記一方の
基板をなす圧電体セラミック結晶の平均粒径よりも小さ
いことを特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項2】前記隔壁側面の表面粗さ(Ra)が0.1
μm以上であることを特徴とする請求項1記載のインク
ジェットヘッド。 - 【請求項3】前記隔壁をなす圧電体セラミックスのヤン
グ率が、前記一方の基板のヤング率よりも小さいことを
特徴とする請求項1または2記載のインクジェットヘッ
ド。 - 【請求項4】前記他の基板が圧電体セラミックスからな
ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載のイ
ンクジェットヘッド。 - 【請求項5】前記隔壁壁面の少なくとも一部に一対の電
極を形成してなることを特徴とする請求項1乃至4のい
ずれか記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項6】前記隔壁が、高さ方向に分極方向が相反す
る2つの圧電体セラミックスからなることを特徴とする
請求項5記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項7】隣接する前記隔壁間に位置する基板の表面
にも前記電極を形成することを特徴とする請求項6記載
のインクジェットヘッド。 - 【請求項8】(a)圧電体セラミック原料粉末を用い
て、成形後、焼成して基板を作製する工程と、(b)前
記基板表面に圧電体セラミック原料粉末を含有する複数
の隔壁成形体を形成する工程と、(c)前記(b)工程
で得られた隔壁成形体を有する前記基板を前記(a)工
程の焼成温度よりも低い温度で焼成する工程と、(d)
前記隔壁壁面の少なくとも一部に電極を被着形成する工
程と、(e)前記隔壁先端面に他の基板を貼りあわせる
工程とを具備することを特徴とするインクジェットヘッ
ドの製造方法。 - 【請求項9】(a)圧電体セラミック原料粉末を用い
て、成形後、焼成して一対の基板を作製する工程と、
(b)前記基板表面それぞれに圧電体セラミック原料粉
末を含有する複数の隔壁成形体を形成する工程と、
(c)前記(b)工程で得られた隔壁成形体を有する前
記基板を前記(a)工程の焼成温度よりも低い温度で焼
成する工程と、(d)前記隔壁壁面の少なくとも一部に
電極を被着形成する工程と、(e)前記一対の基板の隔
壁先端面同士を貼りあわせる工程とを具備することを特
徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項10】前記(b)工程の隔壁成形体が、前記一
対の基板表面それぞれに隔壁形成用の圧電体セラミック
原料粉末を含有するペーストを塗布し、該ペースト表面
に隔壁形成用の溝を有する成形型を押圧して該成形型を
離型して形成されることを特徴とする請求項8または9
記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項11】前記(b)工程の隔壁成形体が、隔壁形
成用の溝を有する成形型内に隔壁形成用の圧電体セラミ
ック原料粉末を含有するスラリーを充填して隔壁成形体
を形成し、前記基板表面に転写して形成されることを特
徴とする請求項8または9記載のインクジェットヘッド
の製造方法。 - 【請求項12】前記(c)工程と前記(d)工程との間
にサンドブラスト法によって前記基板表面の隔壁成形体
間に存在する隔壁成分の残渣を除去することを特徴とす
る請求項8乃至11のいずれか記載のインクジェットヘ
ッドの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000160578A JP2001341303A (ja) | 2000-05-30 | 2000-05-30 | インクジェットヘッドおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000160578A JP2001341303A (ja) | 2000-05-30 | 2000-05-30 | インクジェットヘッドおよびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001341303A true JP2001341303A (ja) | 2001-12-11 |
Family
ID=18664747
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000160578A Pending JP2001341303A (ja) | 2000-05-30 | 2000-05-30 | インクジェットヘッドおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001341303A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014004709A (ja) * | 2012-06-22 | 2014-01-16 | Canon Inc | 液体吐出ヘッドの製造方法 |
JP7185454B2 (ja) | 2018-09-14 | 2022-12-07 | エスアイアイ・プリンテック株式会社 | ヘッドチップ、液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置およびヘッドチップの製造方法 |
-
2000
- 2000-05-30 JP JP2000160578A patent/JP2001341303A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014004709A (ja) * | 2012-06-22 | 2014-01-16 | Canon Inc | 液体吐出ヘッドの製造方法 |
JP7185454B2 (ja) | 2018-09-14 | 2022-12-07 | エスアイアイ・プリンテック株式会社 | ヘッドチップ、液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置およびヘッドチップの製造方法 |
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