JP2001341303A - インクジェットヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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）。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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一例を示す概
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。

【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。

【符号の説明】

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)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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。
6. 【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。
7. 【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。
8. 【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。
9. 【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。
10. 【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。
11. 【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。
12. 【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。