JP2002036570A

JP2002036570A - 圧電セラミックスを用いた貼付構造体及びこれを用いたインクジェット記録ヘッド

Info

Publication number: JP2002036570A
Application number: JP2000227824A
Authority: JP
Inventors: Chitose Ueki; 千歳植木
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2002-02-05

Abstract

(57)【要約】【課題】少なくとも２つの部材を熱硬化性接着剤からな
る接着層を介して貼り付けてなり、少なくとも一方の部
材が圧電セラミックスからなる、アクチュエータ、ダイ
ヤフラム、ブザー等に用いられる貼付構造体において、
熱硬化性接着剤の加熱硬化時における接着層中への気泡
の巻き込みを防ぎ、接着強度の低下を防止する。【解決手段】圧電セラミックスからなる板状体２と他の
板状体３とを熱硬化性接着剤からなる接着層を介して貼
り付けた貼付構造体１において、上記圧電セラミックス
からなる板状体２の接着面２ａに存在する気孔や脱粒部
等の凹部開口部の占有面積率を５０％以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクチュエータ、
ダイヤフラム、ブザー等の如く、少なくとも２つの部材
を接着層を介して貼り付けてなり、少なくとも一方の部
材が圧電セラミックスからなる貼付構造体とこれを用い
たインクジェット記録ヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アクチュエータ、ダイヤフラム、
ブザーなどには、圧電セラミック板と、該圧電セラミッ
ク板を補強あるいは固定するための補助板とを熱硬化性
接着剤からなる接着層を介して貼り付けた貼付構造体が
用いられている。

【０００３】このような貼付構造体を製造するには、ア
ルミナ、ジルコニア、フォルステライト等の絶縁性セラ
ミックスや圧電セラミックス、あるいは樹脂や金属から
なる補助板の接着面に、スクリーン印刷法、オフセット
印刷法、ディスペンサー等の方法にてペースト状の熱硬
化性接着剤を塗布した後、圧電セラミック板を重ね、加
圧しながら接着剤を加熱硬化させるようになっていた。

【０００４】また、近年のマルチメディアの浸透ととも
に、各種情報を記録媒体に印刷するものとして、インク
ジェット方式の印刷装置が急速に拡がりつつあり、この
印刷装置に搭載されるインクジェット記録ヘッドのアク
チュエータとして、前記貼付構造体が用いられている。

【０００５】図６に、従来のインクジェット記録ヘッド
４０の一例を示す。このインクジェット記録ヘッド４０
（以下、単にヘッド４０という）は、絶縁セラミック板
と予め分極処理した２枚の圧電セラミック板をそれぞれ
熱硬化性接着剤からなる接着層を介して貼り付け、ダイ
ヤモンドホイ―ルを用いて圧電セラミック板側に、一端
が閉じられ、深さが絶縁セラミック板の表面まで達する
複数の溝を並設することにより、各溝をインクの流路３
３とするとともに、各溝を仕切る壁を隔壁３２とした流
路部材３１を製作し、次いで上記各隔壁３２の側面及び
流路３３の底面に金属膜を被着して駆動用電極３４を形
成した後、各隔壁３２の頂面に、各流路３３と連通する
インク供給孔３５を備えた天板３６を、流路部材３１の
開放端に、各流路３３と連通するインク吐出孔３７を備
えたノズル板３８をそれぞれ熱硬化性接着剤からなる接
着層を介して貼り付けることにより製作したものがあっ
た。なお、３９は駆動用電極３４と駆動用回路（不図
示）とを接続するための流路部材３１に形成された配線
である。また４１，４２は、隔壁３２を構成する２つの
圧電セラミックスからなる壁部材で、それぞれ矢印の方
向に分極処理してあり、これらの圧電セラミックスには
チタン酸ジルコン酸鉛を主成分としたものが主に用いら
れていた。

【０００６】そして、このヘッド４０を用いて記録媒体
（不図示）へ印刷するには、まず、インクを不図示のイ
ンクタンクからインク供給孔３５を介して各流路３３へ
導入するとともに、駆動用電極３４に通電して隔壁３２
を屈曲変位させて流路３３内のインクを加圧することに
より、インク吐出孔３７よりインク滴を吐出させ、上記
隔壁３２を逆方向に屈曲変位させて流路３３内を減圧す
ることにより、インク供給孔３５よりインクを流路３３
内に導くようになっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、アクチュエ
ータ、ダイヤフラム、ブザーなどに用いられる貼付構造
体を形成する圧電セラミック板と補助板とを貼り付ける
にあたり、圧電セラミック板及び補助板の接着面に平面
研削加工を施して平滑かつ平坦に仕上げた後、例えば、
補助板の接着面にペースト状の熱硬化性接着剤を塗布
し、次いで圧電セラミック板を重ねた後、加圧しながら
接着剤を加熱硬化させるのであるが、この時、熱硬化性
接着剤の広がりが悪く、接着剤を接着面に広げていく際
に気泡が巻き込まれ、加熱硬化後において、接着層中に
気泡が残存し、この気泡の介在によって圧電セラミック
板の接着面や補助板の接着面との間に未接着部分ができ
るため、貼付構造体の接着強度が小さいといった課題が
あった。

【０００８】そして、この接着強度の低下は、小型化さ
れたアクチュエータ、ダイヤフラム、ブザー等において
剥離を招き、信頼性の点で大きな問題となっていた。

【０００９】また、図６に示すインクジェット記録ヘッ
ド４０においても、絶縁セラミック板と２枚の圧電セラ
ミック板とを熱硬化性接着剤からなる接着層を介して貼
り付けると、接着層中に多数の気泡が残存して接着強度
が低いため、この後に行うダイヤモンドブレードを用い
た溝加工時に、隔壁３２を構成する壁部材４１，４２間
の接着層や、隔壁３２と絶縁セラミック板との間の接着
層が剥離し、酷い時には隔壁３２が脱落するといった課
題があった。また、隔壁３２の脱落がなかったとして
も、インクジェット記録ヘッド４０を作製し、駆動用電
極３４に通電して隔壁３２を屈曲変位させると、この時
作用する応力によって接着層の剥離が発生し、長期信頼
性に劣るものであった。また、このような課題は、天板
３６と隔壁３２との間の接着層及びノズル板３８と隔壁
３２との間の接着層においても同様にあった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記課
題に鑑み、少なくとも２つの部材を接着層を介して貼り
付けてなり、少なくとも一方の部材が圧電セラミックス
からなる貼付構造体において、上記圧電セラミックスか
らなる部材の接着面に存在する気孔や脱粒部等の凹部開
口部の占有面積率を５０％以上としたことを特徴とす
る。

【００１１】また、本発明は、駆動用電極を側面に備え
た圧電セラミックスからなる隔壁を複数個並設し、各隔
壁間をインクの流路とするとともに、上記流路の上部、
下部、端部を覆う部材のうち、少なくとも一つの部材と
上記隔壁とを接着層を介して貼り付けてなるインクジェ
ット記録ヘッドにおいて、上記圧電セラミックスからな
る隔壁の接着面に存在する気孔や脱粒部等の凹部開口部
の占有面積率を５０％以上としたことを特徴とする。

【００１２】さらに、本発明は、上記インクジェット記
録ヘッドの隔壁を、２つ以上の圧電セラミックスからな
る壁部材を接着層を介して貼り付けて構成するととも
に、互いに貼り付ける少なくとも一方の壁部材の接着面
に存在する気孔や脱粒部等の凹部開口部の占有面積率を
５０％以上としたことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１４】図１は、本発明に係る圧電セラミックスを
用いた貼付構造体の一例を示す一部を破断した斜視図で
ある。

【００１５】この貼付構造体１は、圧電セラミックスか
らなる板状体２と、他の板状体３とを熱硬化性接着剤か
らなる接着層４を介して貼り付けたもので、例えば、こ
の貼付構造体１をブザーとして利用するには、他の板状
体３をアルミナ、ジルコニア、フォルステライト、窒化
珪素、圧電セラミックス等のセラミックス、あるいは金
属や樹脂により形成し、接着層４を導電性を有する熱硬
化性接着剤により形成するとともに、圧電セラミックス
からなる板状体２に厚み方向の分極処理を施し、板状体
２の接着面２ａと反対側の表面に、銀、金、白金、ニッ
ケル、銅、アルミニウム、スズ等の金属あるいはこれら
の合金を、蒸着法やメッキ法にて被着して電極を形成す
れば良く、接着層４と電極との間に電圧を印加すれば、
板状体２の厚み方向に撓み振動を発生させ、ブザーとし
て機能させることができる。

【００１６】そして、本発明の貼付構造体１は、圧電セ
ラミックスからなる板状体２の接着面２ａに存在する気
孔や脱粒部等の凹部開口部の占有面積率を５０％以上と
したことを特徴とする。

【００１７】即ち、貼付構造体１を構成する２枚の板状
体２，３の接着面２ａには、接着層４の厚みを高精度に
制御するために平面研削加工を施す必要があるのである
が、研削加工によって形成した接着面２ａには、図３に
示すような結晶粒子が脱粒した脱粒部や気孔等の凹部２
ｂが存在する。

【００１８】そして、本件発明者は、研削加工を施した
接着面２ａが、図３に示すように、気孔や脱粒部等の凹
部２ｂが少ない平滑な表面であると、接着面２ａに塗布
したペースト状の熱硬化性接着剤を加圧しながら加熱硬
化させる際に、粘度が比較的低い接着剤を用いたとして
も接着剤の広がりが悪く、硬化した接着層４中には多数
の気泡が残存して接着強度が低下することを知見し、種
々研究を繰り返したところ、その理由は明らかではない
が、図２に示すように、研削加工を施した接着面２ａに
気孔や脱粒部等の凹部２ｂを多数形成することで、接着
剤が上記気孔や脱粒部の凹部２ｂ中を流れ、貼り合わせ
る板状体３の接着面３ａにおける面状態に関係なく、接
着剤の広がりが良くなるため、気泡の巻き込みを防ぎ、
接着層４中に残存する気泡を低減できることを見出し、
さらに実験を重ねたところ、接着面２ａに存在する気孔
や脱粒部等の凹部開口部の占有面積率を５０％以上とす
ることにより、硬化した接着層４中に残存する気泡の量
を微量とし、接着強度を大幅に向上させることができる
ことを見出し、本発明に至った。

【００１９】なお、好ましくは、接着面２ａに存在する
凹部開口部の占有面積率を８０％以上、望ましくは接着
面２ａに存在する凹部開口部の占有面積率を１００％近
くまで高めることにより、接着剤の広がりをさらに高
め、接着層４中への気泡の残存を大幅に低減することが
でき、接着層本来の接着強度を得ることができる。

【００２０】ここで、接着面２ａに存在する凹部開口部
の占有面積率とは、圧電セラミックスからなる板状体２
の接着面２ａを真上から見た時、各気孔の開口部が占め
る面積及び各脱粒部の開口部が占める面積の総和を、接
着面２ａ全体の面積で除した面積比率のことであるが、
本発明では、画像解析装置（Ｎｉｒｅｋｏ製ＬＵＺＥＸ
−ＦＳ）を用い、画像処理によって測定した視野内に存
在する気孔や脱粒部等の凹部開口部の総面積を、測定視
野全体の面積で除した面積比率によって求めた値を接着
面２ａに存在する凹部開口部の占有面積率とした。

【００２１】ところで、圧電セラミックスからなる板状
体２の接着面２ａに存在する凹部開口部の占有面積率を
５０％以上とするには、遊離砥粒として、粒径５〜１０
μｍの炭化珪素粒子を用いた両面ラップ盤によるラップ
加工を施すか、あるいは粒径が５〜１０μｍのダイヤモ
ンド砥粒を固着したダイヤモンドホイールを用いた平面
研削盤による平面研削加工を施す必要があるのである
が、これらの研削加工を施すだけでは達成することがで
きず、粒界破壊の発生し易い圧電セラミックスを用いる
ことが重要である。

【００２２】即ち、貼付構造体１を構成する圧電セラミ
ックスとしては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ系）、
マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ系）、ニッケルニオブ
酸鉛（ＰＮＮ系）、あるいはこれらを主成分とする圧電
セラミックスを用いることができるのであるが、これら
の主成分中には不純物としてＡｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂が存在
する。そして、これらＡｌ₂Ｏ₃及びＳｉＯ₂は、圧電セ
ラミックスの焼結段階において、粒界に液相を生成し易
く、焼結終了後に粒界にＰｂＯ−ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃を
主体とするガラス相を生成するのであるが、このガラス
相は圧電セラミック粒子に比べて破壊靭性値が高いこと
から、Ａｌ₂Ｏ₃及びＳｉＯ₂の含有量を少なくしてＰｂ
Ｏ−ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃を主体とするガラス相の生成を
抑えることにより、粒内破壊より粒界破壊の発生頻度を
高くできるため、前記研削加工を施した時、接着面２ａ
に発生する凹部開口部の占有面積率を高めることがで
き、具体的には不純物として含まれるＡｌ₂Ｏ₃及びＳｉ
Ｏ₂の合計含有量を０．０８重量％以下とすれば、接着
面２ａに発生する凹部開口部の占有面積率を比較的容易
に５０％以上とすることができ好ましい。

【００２３】さらに、凹部開口部の占有面積率を増大さ
せるには、圧電セラミック粒子の結晶粒径を小さくする
ことも効果的である。即ち、研削加工時の加工圧力によ
って発生する亀裂は、結晶粒径が大きいと、結晶粒子内
を破断して進行するために粒内破壊が発生し易くなるの
であるが、結晶粒径が小さいと、亀裂は結晶粒子の界面
に添って進行し、粒界破壊の発生頻度が高くなるから
で、好ましくは圧電セラミック粒子の結晶粒径を５μｍ
以下とすることが良い。

【００２４】一方、接着層４を形成する熱硬化性接着剤
としては、エポキシ系接着剤、ポリイミド系接着剤、フ
ェノール系接着剤等の一般的な熱硬化性接着剤を用いる
ことができ、中でも高い接着強度が得られるエポキシ系
接着剤が好適である。

【００２５】また、圧電セラミックスからなる板状体２
に貼り付ける他の板状体３としては、目的や用途にあわ
せて、金属、樹脂、セラミックス等の材料の中から適宜
選択して用いることができ、例えば、金属においては、
スズ、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン、鉄、モリ
ブデン、あるいはこれらを含有した合金、さらにはステ
ンレス等を用いることができ、また、セラミックスとし
ては、アルミナ、ジルコニア、フォルステライト、窒化
珪素を主成分とする絶縁性セラミックスや、チタン酸ジ
ルコン酸鉛（ＰＺＴ系）、マグネシウムニオブ酸鉛（Ｐ
ＭＮ系）ニッケルニオブ酸鉛（ＰＮＮ系）、あるいはこ
れらを主成分とする圧電セラミックスを用いることがで
きる。特に、接着強度を高める観点から板状体２を形成
する圧電セラミックスとの熱膨張差ができるだけ近似し
た材料を用いることが好ましい。

【００２６】次に、本発明に係る圧電セラミックスを用
いた貼付構造体の応用例であるインクジェット記録ヘッ
ドについて図４及び図５を用いて説明する。

【００２７】このインクジェット記録ヘッド１０は、絶
縁セラミック板２０上に圧電セラミックスからなる複数
の隔壁１２を並設してなり、各隔壁１２間をインクの流
路１３とするとともに、各流路１３の一端が閉じられた
流路部材１１と、各隔壁１２の頂面に接着され、各流路
１３と連通するインク供給孔１５を備えた天板１６と、
流路部材１１の開放端側に接着され、各流路１３と連通
するインク吐出孔１７を備えたノズル板１８と、上記各
隔壁１２の側面及び流路１３の底面に、その長手方向に
沿って形成された、白金、金、パラジウム、ロジウム、
ニッケル、アルミニウム等の金属、あるいは白金−金、
パラジウム−銀、白金−パラジウム等を主体とする合金
からなる駆動用電極１４とからなるもので、各隔壁１２
は分極方向を矢印の方向に異ならせた２つの圧電セラミ
ックスからなる壁部材２１，２２を接着することにより
形成してある。なお、１９は駆動用電極１４と駆動用回
路（不図示）とを接続するための流路部材１１に形成さ
れた配線である。

【００２８】そして、このヘッド１０を用いて記録媒体
（不図示）へ印刷するには、まず、インクを不図示のイ
ンクタンクからインク供給孔１５を介して各流路１３へ
導入するとともに、図５（ａ）に示すように、ある流路
１３ｂ内の駆動用電極１４ｂに正の電圧を、両隣の流路
１３ａ，１３ｃにそれぞれ形成された駆動用電極１４
ａ，１４ｃに各々負の電圧を印加すると、流路１３ｂを
形成する隔壁１２ａ，１２ｂがそれぞれ圧電セラミック
スによる剪断モード変形を起こし、流路１３ｂ側に略く
字状に屈曲変位を起こして流路１３ｂ内のインクを加圧
し、インク吐出孔１７よりインク滴を吐出するようにな
っており、また、駆動用電極１４ｂと駆動用電極１４
ａ，１４ｃに印加する電圧の極性を反転させると隔壁１
２ａ，１２ｂは流路１３ａ，１３ｃ側にそれぞれ屈曲変
位するため、流路１３ｂ内が減圧され、インク供給孔１
５よりインクが供給されるようになっており、これらの
動作を繰り返すことでインク滴を適宜吐出することがで
きるようになっている。

【００２９】そして、上記流路部材１１は、絶縁セラミ
ック板２０と予め分極処理した２枚の圧電セラミック板
をそれぞれ熱硬化性接着剤からなる接着層を介して貼り
付け、ダイヤモンドホイールを用いて圧電セラミック板
側に、一端が閉じられ、深さが絶縁セラミック板２０の
表面まで達する複数の溝を並設することにより製作して
あり、上記絶縁セラミック板２０及び壁部材２１，２２
を形成する２枚の圧電セラミック板をそれぞれ貼り付け
るにあたり、少なくとも圧電セラミック板の接着面に存
在する気孔や脱粒部等の凹部開口部の占有面積率を５０
％以上としてある。

【００３０】その為、絶縁セラミック板２０と圧電セラ
ミック板との間に塗布したペースト状の熱硬化性接着剤
及び２枚の圧電セラミック板間に塗布したペースト状の
熱硬化性接着剤をそれぞれ加圧しながら加熱硬化させる
にあたり、各接着剤を速やかに各接着面間全体に行き渡
らせることができるため、硬化後の接着層中に残存する
気泡の量を低減することができ、特に圧電セラミック板
として、不純物として含まれるＡｌ₂Ｏ₃及びＳｉＯ₂の
合計含有量を０．０８重量％以下とした、チタン酸ジル
コン酸鉛（ＰＺＴ系）、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭ
Ｎ系）ニッケルニオブ酸鉛（ＰＮＮ系）、あるいはこれ
らを主成分とする圧電セラミックスを用いることにより
接着層中に残存する気泡の量をさらに低減できるため、
接着強度を大幅に向上させることができる。

【００３１】その為、この後に行うダイヤモンドホイー
ルを用いた溝加工において、例えば、溝幅７５μｍ、溝
高さ３００μｍ、溝ピッチ１４１μｍといった微小な溝
を形成しても、研削加工時に作用する応力によって隔壁
１２を形成する壁部材２１，２２間の接着層や隔壁１２
と絶縁セラミック板２０との間の接着層が剥離すること
を防止できるとともに、前述したように、隔壁１２を屈
曲変位させたとしてもその時に作用する応力によって隔
壁１２を形成する壁部材２１，２２間の接着層や隔壁１
２と絶縁セラミック板２０との間の接着層が剥離するこ
とがない。特に、図４に示すインクジェット記録ヘッド
１０では、隔壁１２を分極方向を異ならせた２つの圧電
セラミックスからなる壁部材２１，２２を接着すること
により形成してあることから、駆動用電極１４に通電す
れば、隔壁１２を構成する２つの壁部材２１，２２をそ
れぞれ剪断モード変形させることができるため、隔壁が
１つの圧電セラミックスからなるものと比較して大きく
変位させることができるため、大きな加圧力が得られ、
以てインク滴の吐出速度を高めることができる。

【００３２】また、隔壁１２の頂面及び端面に存在する
気孔や脱粒部等の凹部開口部の占有面積率も５０％以上
とすることにより、隔壁１２の頂面と天板１６との間に
塗布したペースト状の熱硬化性接着剤及び隔壁１２の端
面とノズル板１８との間に塗布したペースト状の熱硬化
性接着剤をそれぞれ加圧しながら加熱硬化させるにあた
り、接着剤を速やかに接着面全体に行き渡らせることが
できるため、硬化した接着層中に残存する気泡の量を低
減できるため、天板１６やノズル板１８の剥離を防止
し、信頼性の高いヘッド１０を提供することができる。

【００３３】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明は、図１に示した貼付構造体１や図４に示し
たインクジェット記録ヘッド１０に限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、改良や
変更できることは言う迄もない。

【００３４】

【実施例】（実施例１）ここで、接着面に存在する気孔
や脱粒部等の凹部開口部の占有面積率を異ならせた圧電
セラミックスからなる板状体と他の板状体とを熱硬化性
接着剤からなる接着層を介して貼り付けた貼付構造体を
製作し、硬化した接着層中の気泡の残存度合いについて
調べる実験を行った。

【００３５】具体的には、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺ
Ｔ）を主成分とし、不純物として含まれるＡｌ₂Ｏ₃とＳ
ｉＯ₂の合計含有量を０．０１重量％〜０．２０重量％
の範囲で調整した圧電セラミックスからなる厚み０．７
ｍｍの板状体を準備し、この板状体の上下面に銀の電極
膜をそれぞれ形成した後、電極層間に通電することによ
り、板状体の厚み方向に分極処理を行った後、上下の電
極膜を取り除き、表１に示すように、粒径の異なる炭化
珪素砥粒を用いてラップ加工を行い、接着面に存在する
気孔や脱粒部等の凹部開口部の占有面積率を表１のよう
に調整した。次に、各板状体の上下面を、界面活性剤、
イオン交換水、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、及
びアセトンにて洗浄した後、板状体の接着面にエポキシ
系接着剤（商品名；ＥＰＯＴＥＫ３５３−ＮＤ）を転写
法にて塗布し、チタン酸ジルコン酸鉛からなる圧電セラ
ミックス、ジルコニアセラミックス、モリブデンからな
る他の板状体を貼り合わせ、真空チャンバー内にて、８
ＫＰａの減圧下で、加圧しながら１００〜１５０℃の温
度で熱処理することによって、エポキシ系接着剤を硬化
させ、試料としての貼付構造体を製作し、得られた貼付
構造体の接着層中に介在する気泡の量を測定した。

【００３６】なお、接着層中に残存する気泡の量は、１
００ＭＨｚの超音波プローブを持つ超音波顕微鏡（日立
建機製ＨＳＡＭ）を用い、下側に位置する板状体と接着
層との界面に焦点を合わせて超音波を照射すると、接着
層中に気泡がある時反射波が減衰されるため、所定時間
内における反射強度の大きさを濃淡で表示し、画像解析
装置にて気泡の存在により黒くなった部分の占有面積率
を求めることにより気泡の度合いを測定した。

【００３７】それぞれの結果は表１に示す通りである。

【００３８】

【表１】

【００３９】この結果、表１より判るように、試料Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｋは、圧電セラミックスからなる双方の板
状体の接着面に存在する凹部開口部の占有面積率が５０
％未満であるため、接着剤の硬化時における接着剤の広
がりが悪く、画像解析による占有面積率が３％以上と、
接着層中に多数の気泡が残存しており、接着強度が低か
った。

【００４０】これに対し、試料Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ
は、圧電セラミックスからなる板状体の接着面に存在す
る凹部開口部の占有面積率が５０％以上であるため、貼
り合わせる相手材の接着面における面状態に関係なく、
接着剤の硬化時における接着剤の広がりが良く、画像解
析による占有面積率が３％未満と少なく、接着層中に殆
ど気泡が残存しておらず、高い接着強度を得ることがで
きた。

【００４１】また、試料Ｆと試料Ｄを比較すると判るよ
うに、試料Ｆのように、主成分であるチタン酸ジルコン
酸鉛中に不純物として存在するＡｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂の合
計含有量を０．０８重量％以下とすることにより、接着
面に形成される凹部開口部の占有面積比率を５０％とで
きることが判る。

【００４２】よって、圧電セラミックスからなる板状体
の接着面に形成される凹部開口部の占有面積率を５０％
とするには、圧電セラミックス中に不純物として含まれ
るＡｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂の合計含有量を０．０８重量％以
下とすれば良いことが判る。（実施例２）次に、表１のうち、試料Ｇ，Ｈを除く各試
料に用いた圧電セラミックスを用いて図４に示すインク
ジェット記録ヘッド１０を製作し、剥離の発生状況とそ
れによるインク吐出性能について調べる実験を行った。

【００４３】具体的には、各試料に用いた２枚の板状体
とアルミナセラミックスからなる板状体とをそれぞれエ
ポキシ接着剤を介して接着し、圧電セラミック板側の表
面に、粒径が５μｍのダイヤモンド砥粒を固着したダイ
ヤモンドホイールを用い、加工速度５ｍｍ／ｓｅｃの条
件にて３０００本の溝を研削加工することにより、各溝
をインクの流路１３とするとともに、各溝を仕切る壁を
隔壁１２とした流路部材１１を作製した。なお、各流路
１３の深さは３００μｍ、各流路１３の幅は７５μｍ、
ピッチは１４１μｍとなるようにした。

【００４４】そして、溝加工を施した後、隔壁１２を構
成する壁部材２１，２２間の剥離の有無、及び隔壁１２
とアルミナセラミックスからなる絶縁セラミック板２０
との間の剥離の有無をそれぞれ双眼顕微鏡にて観察し、
隔壁１２の全本数に対する剥離が発生した隔壁１２の本
数を隔壁剥離率として算出した。

【００４５】しかる後、各流路部材１１の必要箇所にマ
スキングを施したあと、隔壁１２の側面及び流路１３の
底面にその長手方向に沿って駆動用電極１４を形成する
とともに、各駆動用電極１４と連通する配線１９を流路
１３の終端から流路部材１１の後端まで形成した。な
お、駆動用電極１４や配線１９は、アルミニウムをスパ
ッタリング法によって被着することにより形成した。

【００４６】その後、各隔壁１２の頂面に、インクを導
入するためのインク供給孔１５を備えたアルミナセラミ
ックスからなる天板１６を、流路部材１１の開放端側
に、インクを吐出するためのインク吐出孔１７を備えた
ポリイミド樹脂からなるノズル板１８をそれぞれ熱硬化
性のエポキシ接着剤にて接着することによりインクジェ
ット記録ヘッド１０を作製した。

【００４７】そして、得られた各インクジェット記録ヘ
ッド１０の駆動用電極１４に３０Ｖの電圧を印加して隔
壁１２を８ｋＨｚの周波数で変位させることにより、１
０億回のインク滴を吐出させる試験を行った後、全ノズ
ル数に対するインク滴の吐出ができなくなったノズル数
をインク滴吐出不良率として算出した。それぞれの結果
は表２に示す通りである。

【００４８】

【表２】

【００４９】この結果、表２より判るように、試料Ｎｏ
１，２，３，４，９については、隔壁１２を形成する各
壁部材２１，２２の接着面に存在する凹部開口部の占有
面積率が５０％未満であるために接着強度が低く、壁部
材２１，２２間、隔壁１２と絶縁セラミック板２０との
間に多くの剥離が見られ、隔壁剥離率が０．０１％を越
えていた。その為、これらの試料は、１０億回のインク
滴吐出後のインク滴吐出不良率が０．００５％以上と悪
く、インクジェット記録ヘッドの長期信頼性が劣る結果
となった。

【００５０】これに対し、試料Ｎｏ５，６，７，８は、
圧電セラミックスからなる隔壁１２の接着面に存在する
凹部開口部の占有面積率が５０％以上であることから接
着強度が高く、壁部材２１，２２間、隔壁１２と絶縁セ
ラミック板２０との間には殆ど剥離が見られず、隔壁剥
離率を０．０１％以下とすることができた。その結果、
これらの試料は、１０億回のインク滴吐出後のインク滴
吐出不良率を０．００１％以下に抑えることができ、長
期信頼性に優れたインクジェット記録ヘッドとできるこ
とが判る。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、少なく
とも２つの部材を接着層を介して貼り付けてなり、少な
くとも一方の部材が圧電セラミックスからなる貼付構造
体において、上記圧電セラミックスからなる部材の接着
面に存在する気孔や脱粒部等の凹部開口部の占有面積率
を５０％以上としたことによって、接着層中に残存する
気泡の量を大幅に低減することができるため、両部材間
の接着強度を大幅に向上させることができる。

【００５２】また、本発明によれば、駆動用電極を側面
に備えた圧電セラミックスからなる隔壁を複数個並設
し、各隔壁間をインクの流路とするとともに、上記流路
の上部、下部、端部を覆う部材のうち、少なくとも一つ
の部材と上記隔壁とを接着層を介して貼り付けてなるイ
ンクジェット記録ヘッドにおいて、上記圧電セラミック
スからなる隔壁の接着面に存在する気孔や脱粒部等の凹
部開口部の占有面積率を５０％以上としたことによっ
て、ヘッドの製作時や駆動中において圧電セラミックス
からなる隔壁と他の部材とが剥離することを防止するこ
とができるため、信頼性の高いヘッドを提供することが
できる。

【００５３】さらに、本発明は、上記インクジェット記
録ヘッドの隔壁を、２つ以上の圧電セラミックスからな
る壁部材を接着層を介して貼り付けて構成するととも
に、互いに貼り付ける少なくとも一方の壁部材の接着面
に存在する気孔や脱粒部等の凹部開口部の占有面積率を
５０％以上としたことによって、隔壁を形成する２つ以
上の壁部材が確実に接着されていることから、隔壁が一
つの圧電セラミックスにより形成されたものと比較して
インク滴の吐出速度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る貼付構造体を示す一部を破断した
斜視図である。

【図２】本発明に係る圧電セラミックスからなる板状体
の接着面の状態を示すＳＥＭ写真である。

【図３】本発明範囲外の圧電セラミックスからなる板状
体の接着面の状態を示すＳＥＭ写真である。

【図４】（Ａ）（Ｂ）は本発明に係る貼付構造体の応用
例であるインクジェット記録ヘッドを示す一部を破断し
た斜視図である。

【図５】図４に示すインクジェット記録ヘッドの駆動原
理を説明するための部分断面図である。

【図６】従来のインクジェット記録ヘッドを示す一部を
破断した斜視図である。

【符号の説明】

１：貼付構造体２：圧電セラミックスからなる板状体
２ａ：接着面２ｂ：気孔や脱粒部等の凹部３：他の板状体３ａ：
接着面４：接着層１０，４０：インクジェット記録ヘッド１１，３１：
流路部材１２，３２：隔壁１３，３３：流路１４，３４：駆
動用電極１５，３５：インク供給孔１６，３６：天板１７，
３７：インク吐出孔１８，３８：ノズル板１９，３９：配線２０：絶縁
セラミック板２１，２２，４１，４２：壁部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２つの部材を接着層を介して貼
り付けてなり、少なくとも一方の部材が圧電セラミック
スからなる貼付構造体において、上記圧電セラミックス
からなる部材の接着面に存在する凹部開口部の占有面積
率が５０％以上であることを特徴とする圧電セラミック
スを用いた貼付構造体。
【請求項２】駆動用電極を側面に備えた圧電セラミック
スからなる隔壁を複数個並設し、各隔壁間をインクの流
路とするとともに、上記流路の上部、下部、端部を覆う
部材のうち、少なくとも一つの部材と上記隔壁とを接着
層を介して貼り付けてなるインクジェット記録ヘッドに
おいて、上記圧電セラミックスからなる隔壁の接着面に
存在する凹部開口部の占有面積率が５０％以上であるこ
とを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】上記隔壁は、２つ以上の圧電セラミックス
からなる壁部材を接着層を介して貼り付けたものであっ
て、互いに貼り付ける少なくとも一方の壁部材の接着面
に存在する凹部開口部の占有面積率が５０％以上である
ことを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録
ヘッド。