JP2002052714A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】インク吐出孔の目詰まりがなく、応答性に優
れ、常に安定したインクの吐出が可能なインクジェット
記録ヘッドを提供する。 【解決手段】インクジェット記録ヘッド２０を構成する
流路部材９を、絶縁性セラミック板８上に、圧電セラミ
ックスからなる複数の隔壁１を接着にて並設して形成す
るにあたり、隔壁１間の絶縁性セラミック板８上に、１
０〜１００μｍの厚みｔを有する樹脂層１６を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク滴を吐出し
て文字や画像を印刷するインクジェット方式の記録装置
に搭載する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】近年、パーソナルコンピューターの普及
やマルチメディアの発達に伴って、情報を記録媒体に出
力する記録装置として、インクジェット方式の記録装置
の利用が急速に拡大している。

【０００３】インクジェット方式の記録装置に搭載され
るインクジェット記録ヘッド（以下、ヘッドと称す）と
しては、インクが充填される流路内にヒータを設け、こ
のヒータによりインクを加熱、沸騰させ、流路内に生ず
る気泡によって流路内のインクを加圧し、インク吐出孔
よりインク滴を吐出させるサーマルジェット方式と、イ
ンクが充填される流路を形成する隔壁を圧電素子によっ
て屈曲変位させ、機械的に流路内のインクを加圧し、イ
ンク吐出孔よりインク滴を吐出させる圧電方式が一般的
であるが、これらのうち圧電方式は、耐久性及び応答性
に優れるとともに、直接インクを加熱しないため、イン
クの種類が限定されないといった利点がある。

【０００４】このような圧電方式のヘッドとしては、図
４に示すように、絶縁性セラミック板２８上に、分極処
理した圧電セラミックスからなる２つの壁部材２２，２
３を互いの分極方向が相対するように接着して形成した
複数の隔壁２１を接着にて並設し、各隔壁２１間をイン
クの流路２４とした流路部材２９と、各隔壁２１の頂面
に接合され、各流路２４を塞ぐインク供給孔３２を備え
た天板３１と、上記流路部材２９の一方端側に、接着に
て接合され、各流路２４と連通するインク吐出孔３３を
備えたノズル板３４とからなり、各流路２４を構成する
隔壁２１の側面及び絶縁性セラミック板２８の上面に
は、その長手方向に沿って駆動用電極２５をそれぞれ形
成したものがあった。なお、上記流路部材２９の他方端
側は閉じられた構造となっており、また、隔壁２１に形
成された駆動用電極２５は、流路２４を越えて流路部材
２９の後方に延設された配線３０を介して駆動用回路
（不図示）と電気的に接続するようになっている。さら
に壁部材２２，２３を形成する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。

【０００５】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３２を介して各流路２４へ
導入し、例えば、図５（ａ）に示すように駆動用電極２
５ｂ，２５ｅにそれぞれ負極の電圧を、駆動用電極２５
ａ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｆに正極の電圧を印加する
と、隔壁２１ａ及び隔壁２１ｂが流路２４ｂ側へ屈曲変
位するとともに、隔壁２１ｄ，２１ｅが流路２４ｅ側へ
屈曲変位するため、流路２４ｂ，２４ｅ内に充填された
インクを加圧して、インク吐出孔３３よりインク滴を吐
出するようになっており、次に、各駆動用電極２５ａ〜
２５ｆへの通電を遮断すると、屈曲変位していた隔壁２
１ａ，２１ｂ，２１ｄ，２１ｅが弾性作用によって元の
形状に戻り、流路２４ｂ，２４ｅ内が減圧される結果、
インク供給孔３２からインクの導入が開始されることに
なり、さらに前述した駆動電極２５ａ〜２５ｆへ正負を
逆転して電圧を印加すると、図５（ｂ）に示すように隔
壁２１ａ，２１ｂが流路２４ｂに対して外側へ屈曲変位
するとともに、隔壁２１ｄ，２１ｅが流路２４ｅに対し
て外側へ屈曲変位するため、流路２４ｂ，２４ｅ内がさ
らに減圧されてインクが充填されることになる。そし
て、各駆動用電極２５ａ〜２５ｆへの通電を遮断する
と、屈曲変位していた隔壁２１ａ，２１ｂ，２１ｄ，２
１ｅが弾性作用によって元の形状に戻り、次のインク滴
の吐出段階に入るようになっており、これらの動作を順
次繰り返すことでインク滴の吐出を連続的に行うように
なっていた。なお、図５（ａ）（ｂ）中、矢印は各壁部
材２２，２３の分極方向を示す。

【０００６】また、図４のヘッド４０を製造するには、
予め厚み方向に分極処理した２枚の圧電セラミック板
を、互いの分極方向が相対するようにエポキシ等の接着
剤にて接着し、さらに、接合された圧電セラミック板の
一方の表面に絶縁性セラミック板をエポキシ等の接着剤
にて接着した後、例えば回転するダイヤモンドブレード
によって圧電セラミック板の上面から絶縁性セラミック
板との接合界面までの深さの溝を等間隔に複数研削し
て、各溝をインクの流路２４とするとともに、各溝を仕
切る壁を隔壁２１としてなる流路部材２９を製作し、次
に各流路２４内に蒸着法やスパッタリング法、メッキ法
などの膜形成手段により白金やアルミニウム等の金属か
らなる駆動用電極２５と配線３０を被着、形成したあ
と、流路２４を塞ぐべく、各隔壁２１の頂部にエポキシ
等の接着剤でもって、インク供給孔３２を備えた天板３
１を接合するとともに、流路部材２９の開放端部に、イ
ンク吐出孔３３を備えたノズル板３４をエポキシ等の接
着剤にて接着するようになっていた。そして、壁部材２
２，２３間や壁部材２３と絶縁性セラミック板２８間を
接着する接着層は、通常数μｍ程度の厚みとなってい
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示すヘッド４０のように、流路部材２９を形成するにあ
たり、流路２４をなす溝を絶縁性セラミック板２８との
接合界面まで形成すると、接合界面に介在する接着層の
厚みが数μｍと薄いためにダイヤモンドブレードによっ
て引き裂かれ、絶縁性セラミック板２８から剥離して毛
羽立ちが発生し、その後、隔壁２１の側面及び隔壁２１
間の絶縁性セラミック板２８上に駆動用電極２５を形成
しても、駆動用電極２５の厚みが１μｍ以下と非常に薄
いため、毛羽を完全に覆うことができず、毛羽の先端が
突き出た状態となり易かった。その為、ヘッド４０を繰
り返し駆動させると、インク滴の吐出に伴って流路２４
内に発生するインクの流れによって、駆動用電極２５上
から突き出た毛羽の先端が剥がれてインク吐出孔３３内
に留まり、インク滴の吐出性能を劣化させるとともに、
酷い時にはインク吐出孔３３を塞いでしまうといった課
題があった。

【０００８】そこで、このような課題を回避するため
に、流路２４をなす溝の深さを絶縁性セラミック板２８
との接合界面手前で止めたり、逆に絶縁性セラミック板
２８まで形成することも考えられるが、溝の深さを絶縁
性セラミック板２８との接合界面手前で止めると、溝の
底面が静電容量の大きい圧電セラミックスで形成される
ことになるため、駆動用電極２５に電圧を印加しても応
答性良く隔壁２１を変位させることができず、インク滴
の吐出性能に悪影響を与えるといった課題があり、ま
た、流路２４をなす溝の深さを絶縁性セラミック板２８
まで形成すると、削られた硬質の欠片が隔壁２１に当た
って欠けを発生させ、隔壁２１を形成する圧電セラミッ
クスの圧電特性を低下させるとともに、隔壁２１の頂面
エッジに欠けが発生すると、天板３１との接着面積が小
さくなることから接着強度の低下を招き、ヘッド４０の
耐久性を低下させるといった課題があった。

【０００９】しかも、流路２４をなす溝を形成する場
合、圧電セラミックスの研削性を考慮したダイヤモンド
ブレードが用いられるのであるが、絶縁性セラミック板
２８に達すると、ダイヤモンドブレードに加わる負荷が
大きくなるために変形させたり、ダイヤモンド砥粒の脱
落が起こり、ダイヤモンドブレードの寿命が短いといっ
た課題があった。

【００１０】その為、流路２４をなす溝を形成する場
合、絶縁性セラミック板２８との接合界面まで形成する
ことがヘッド４０の吐出性能を劣化させないという点で
望ましいものの、前述したようなインク吐出孔３３の目
詰まりを防ぐことができなかった。

【００１１】さらに、流路２４をなす溝を絶縁性セラミ
ック板２８との接合界面以上の深さまで形成すると、研
削抵抗によって隔壁２１と絶縁性セラミック板２８との
接合界面に応力が集中して隔壁２１が剥離する恐れがあ
り、研削加工時に剥離しなかったとしても隔壁２１が屈
曲変位する際に作用する応力によって隔壁２１が剥離す
る恐れがあり、信頼性に問題があった。

【００１２】

【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、絶縁性セラミック板上に、圧電セラミックス
からなる複数の隔壁を接着にて並設し、各隔壁間をイン
クの流路とした流路部材を備え、上記各流路内に形成し
た駆動用電極に通電して隔壁を屈曲変位させることによ
り、各流路内のインクを加圧し、各流路と連通するイン
ク吐出孔よりインク滴を吐出するインクジェット記録ヘ
ッドにおいて、前記各隔壁間の絶縁性セラミック板上
に、厚みが１０〜１００μｍの樹脂層を設けたことを特
徴とする。

【００１３】また、本発明は、上記隔壁の底部に、上記
樹脂層とほぼ同一厚みのフランジ部を設けたことを特徴
とする。特に上記隔壁のフランジ部の幅は３０μｍ以下
とすることが好ましい。

【００１４】さらに、本発明は、上記樹脂層の内部に絶
縁性フィラーを２０〜６０体積％含有させることを特徴
とする。

【００１５】またさらに、本発明は、上記樹脂層のヤン
グ率を３ＧＰａ以上とすることを特徴とする。

【００１６】

【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。

【００１７】図１（ａ）（ｂ）は本発明に係るインクジ
ェット記録ヘッドの一例を示す一部を破断した斜視図及
び要部拡大断面図、図２（ａ）（ｂ）は本発明に係るイ
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。

【００１８】このヘッド２０は、絶縁性セラミック板８
上に、分極処理した圧電セラミックスからなる２つの壁
部材２，３を互いの分極方向が相対するように接合して
形成した複数の隔壁１を接着にて並設し、各隔壁１間を
インクの流路４とした流路部材９と、各隔壁１の頂面に
接合され、各流路４を塞ぐ天板１１と、上記流路部材９
の一方端側に接着にて接合され、各流路４と連通するイ
ンク吐出孔１３を備えたノズル板１４とから構成してあ
り、各隔壁１間の絶縁性セラミック板８上には、１０〜
１００μｍの厚みｔを有する樹脂層１６を設けるととも
に、各隔壁１の底部両側には上記樹脂層１６とほぼ同一
厚みのフランジ部１７を長手方向に沿ってそれぞれ形成
してあり、各流路４を構成する隔壁１の側面、フランジ
部１７の上面、及び樹脂層１６の上面には、その長手方
向に沿って駆動用電極５をそれぞれ形成してある。

【００１９】なお、流路部材９の他方端側は閉じられた
構造となっており、隔壁１に形成された駆動用電極５
は、流路４を越えて流路部材９の後方に延設された配線
１０を介して駆動用回路（不図示）と電気的に接続する
ようになっている。

【００２０】また、天板１１には各流路４へインクを導
入するためのインク供給孔１２を開口させてあり、この
インク供給孔１２はインクタンク（不図示）と連通する
ようになっている。

【００２１】樹脂層１６とは絶縁性セラミック板８上の
接着層を含むものであり、樹脂層１６をなす材質として
は、熱硬化性の接着剤や樹脂を用いれば良く、例えば、
エポキシ系、ポリイミド系、フェノール系のものを用い
ることができる。

【００２２】隔壁１の壁部材２，３を形成する圧電セラ
ミックスとしては、チタン酸ジルコン酸鉛、ランタンチ
タン酸ジルコン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛のいずれ
か一種を主成分とする圧電セラミックスを用いることが
でき、また、絶縁性セラミック板８としては、隔壁１の
壁部材２、３を形成する圧電セラミックスより高い曲げ
強度を有するものが良く、具体的にはアルミナ、ジルコ
ニア、フォルステライト、ステアタイト、ジルコン、ム
ライト、コージライト等のいずれか一種を主成分とする
絶縁性セラミックスを用いれば良い。

【００２３】このヘッド２０を用いて記録媒体（不図
示）へ印刷するには、まず、インクとして顔料タイプの
油性インクや水性染料インクあるいは紫外線硬化インク
等のインクをインク供給孔１２より各流路４へ導入し、
例えば、図２（ａ）に示すように、駆動用電極５ｂ，５
ｅにそれぞれ負極の電圧を、駆動用電極５ａ，５ｃ，５
ｄ，５ｆに正極の電圧を印加すると、隔壁１ａ及び隔壁
１ｂが流路４ｂ側へ屈曲変位するとともに、隔壁１ｄ，
１ｅが流路４ｅ側へ屈曲変位するため、流路４ｂ，４ｅ
内に充填されたインクを加圧して、インク吐出孔１３よ
りインク滴を吐出させることができる。次に各駆動用電
極５ａ〜５ｆへの通電を遮断すると、屈曲変位していた
隔壁１ａ，１ｂ，１ｄ，１ｅが弾性作用によって元の形
状に戻り、流路４ｂ，４ｅ内が減圧される結果、インク
供給孔１２からインクの導入が開始されることになり、
さらに前述した駆動電極５ａ〜５ｆへ正負を逆転して電
圧を印加すると、図２（ｂ）に示すように隔壁１ａ，１
ｂが流路４ｂに対して外側へ屈曲変位するとともに、隔
壁１ｄ，１ｅが流路４ｅに対して外側へ屈曲変位するた
め、流路４ｂ，４ｅ内がさらに減圧されてインクが充填
されることになる。そして、各駆動用電極５ａ〜５ｆへ
の通電を遮断すると、屈曲変位していた隔壁１ａ，１
ｂ，１ｄ，１ｅが弾性作用によって元の形状に戻り、次
のインク滴の吐出段階に入るようになっており、これら
の動作を順次繰り返すことでインク滴の吐出を連続的に
行うことができる。なお、図２（ａ）（ｂ）中、矢印は
各壁部材２、３の分極方向を示す。

【００２４】そして、本発明によれば、各隔壁１間の絶
縁性セラミック板８上に厚みｔが１０〜１００μｍの樹
脂層１６を設けたことから、樹脂層１６の上面における
毛羽立ちが小さく、毛羽を駆動用電極５によって完全に
覆うことが出きるため、インク滴の吐出を繰り返し行っ
てもインク吐出孔１３の目詰まりがなく、常に安定した
インク滴の吐出が可能である。

【００２５】即ち、流路４をなす溝を形成する場合、一
般的にダイヤモンドブレード等によって、絶縁性セラミ
ック板８上まで研削することがへッド２０の吐出性能を
低下させない点で望ましいのであるが、絶縁性セラミッ
ク板８上には接着層が介在し、この接着層の厚みが数μ
ｍと薄いため、ダイヤモンドブレードによって研削され
ずに引っ掻かれて大きく毛羽立ち、この後に厚みの薄い
駆動用電極５を被着すると、毛羽の先端が突き出し、ヘ
ッド２０の駆動中に毛羽の先端が剥がれてインク吐出孔
１３を詰まらせることを本件出願人は知見し、さらに鋭
意研究を重ねたところ、隔壁１間の絶縁性セラミック板
８上に接着層を含む厚みの厚い樹脂層１６を設け、この
樹脂層１６の上面まで達する溝を形成するようにすれ
ば、ダイヤモンドブレードによる毛羽の発生を抑えるこ
とができることを見出し、本発明に至った。

【００２６】ただし、樹脂層１６の厚みが１０μｍ未満
だと、厚みｔが十分でないため、ダイヤモンドブレード
による毛羽の発生を抑える効果がなく、逆に樹脂層１６
の厚みｔが１００μｍを越えると、流路４の体積を確保
するために隔壁１の高さを高くしなければならず、ヘッ
ド２０を小型化できなくなるとともに、高価な圧電セラ
ミックスの使用量が増え、さらには隔壁１を形成する圧
電セラミックスの静電容量が増えるために応答性が悪く
なる。その為、樹脂層１６の厚みｔは１０〜１００μｍ
とすることが重要である。

【００２７】また、樹脂層１６の幅は流路４の幅だけあ
れば良いが、好ましくは図１に示すように、隔壁１の底
部両側に樹脂層１６と同じ厚みのフランジ部１７を設け
ることが良い。このように、隔壁１の底部にフランジ部
１７を設けることで、絶縁性セラミック板８との接着面
積を増やして接合強度を高めることができるため、流路
４をなす溝の研削加工時や隔壁１の屈曲変位時における
隔壁１の剥離を防止することができる。ただし、片側の
フランジ部１７の幅ｗが３０μｍを超えると、比誘電率
の高い圧電セラミックスの占める割合が多くなり、隔壁
１での静電容量が増えるために隔壁１の応答性が悪くな
ることから、フランジ部１７の幅ｗは３０μｍ以下とす
ることが良い。

【００２８】さらに、樹脂層１６の内部に絶縁性フィラ
ーを含有させておくことが良い。樹脂層１６に絶縁性フ
ィラーを含有させておくと、熱硬化時の収縮によって圧
電セラミックス板７と樹脂層１６との間に隙間が形成さ
れるのを有効に防止し、これによって、隔壁１の側面、
フランジ部１７の上面及び樹脂層１６の上面に駆動用電
極５を断線することはなく形成することができる。ただ
し、絶縁性の含有量が２０体積％未満であると樹脂層１
６の熱硬化時における収縮により圧電セラミックス板７
と樹脂層１６との間に隙間が形成され、駆動用電極５に
断線が生じ、また６０体積％を超えると樹脂層１６とな
る樹脂材の粘度が高くなって均一厚みに形成することが
できなくなることから、絶縁性フィラーの含有量は２０
〜６０体積％とすることが良い。

【００２９】絶縁性フィラーとしては、ガラスやシリ
カ、アルミナ、ジルコニア、フォルステライト、ステア
タイト、ムライト、コージライト、炭化珪素等の絶縁性
セラミックスが使用される。

【００３０】また、樹脂層１６は、そのヤング率を３Ｇ
Ｐａ以上としておくことが良い。樹脂層１６のヤング率
を３ＧＰａ以上としておくと、隔壁１を屈曲変位させて
インク滴をインク吐出孔１３より吐出させる際、樹脂層
１６が隔壁１の屈曲変位に追随することから、隔壁１の
屈曲変位を阻害することはなく、これによってインク滴
をインク吐出孔１３より良好に吐出させることができ
る。

【００３１】次に、このヘッド２０の製法について説明
する。

【００３２】まず、図３（ａ）に示すように、予め厚み
方向に分極処理した圧電セラミック板６，７を、互いに
分極方向が相対する方向になるように接着剤にて接着し
たあと、図３（ｂ）に示すように、圧電セラミック板７
の接合面と反対の表面に、流路４の幅より若干小さな凹
部１５を、流路４の形成位置にダイシングソー等の研削
加工やブラスト加工にてそれぞれ列設する。この時、凹
部１５の深さは１０〜１００μｍ、好適には４０〜６０
μｍとするとともに、凹部１５の幅は流路４の幅より６
０μｍ以下の範囲で狭くする。

【００３３】次に、図３（ｃ）に示すように、凹部１５
を列設した圧電セラミック板７の表面に、熱硬化性の接
着剤をスクリーン印刷法等の手段にて塗布したあと、図
３（ｄ）に示すように、絶縁性セラミック板８を当接さ
せ、減圧下で押圧しながら接着剤を凹部１５に充填した
あと接着剤を硬化させる。この時、予め凹部１５に熱硬
化性の接着剤や樹脂を充填しておいても構わない。

【００３４】次いで、図３（ｅ）に示すように、圧電セ
ラミック板６の接着面と反対側の表面に、ダイヤモンド
ブレード等の研削加工にて圧電セラミック板７の凹部１
５に達する複数の溝を形成することにより、この溝をイ
ンクの流路４とし、各溝を仕切る壁を隔壁１としてな
り、流路４の底面をなす絶縁性セラミック板８上に厚み
ｔが１０〜１００μｍの樹脂層１６を備えた流路部材９
を製作する。

【００３５】しかる後、流路部材９の必要箇所にマスキ
ングを施したあと、隔壁１の側面及び樹脂層１６の上面
に、その長手方向に沿って駆動用電極５を被着するとと
もに、各駆動用電極５と連通する配線１０を流路４の終
端から流路部材９の後端まで形成する。

【００３６】なお、駆動用電極５や配線１０を形成する
材質としては、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を用
いれば良く、駆動用電極５や配線１０を形成するには、
蒸着法、スパッタリング法、メッキ法等の膜形成手段を
用いれば良い。

【００３７】この後、各流路４の上部を塞ぐべく、各隔
壁１の頂面に、セラミックス、ガラス、シリコン等の絶
縁材料からなり、各流路４へインクを導入するためのイ
ンク供給孔１２を備えた天板１１を、熱硬化性の接着剤
にて接合するとともに、流路部材９の開放端部を塞ぐべ
く、絶縁性セラミックス、ガラス、シリコン、樹脂等か
らなり、各流路４のインクを噴出するためのインク吐出
孔１３を備えたノズル板１４を、熱硬化性の接着剤にて
接合することにより、図１に示すヘッド２０を得ること
ができる。

【００３８】なお、本発明に係るヘッド２０は、図１に
示す構造に限定されるものではなく、例えば、図１にお
けるノズル板１４を、インク供給孔を備えた蓋板とし、
天板１１に各流路４と連通するインク吐出孔を穿孔した
ものなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、改
良や変更を加えることができることは言うまでもない。

【００３９】

【実施例】（実施例１）ここで、接着層１６の厚みｔを
異ならせた図１に示すインクジェット記録ヘッド２０
と、樹脂層１６を持たない図４に示す従来のインクジェ
ット記録ヘッド４０とを製作し、ヘッド２０，４０形成
時における隔壁１，２１の欠けやチッピングの有無、ヘ
ッド２０，４０を連続駆動させた時のインク吐出孔の詰
まりの有無及び応答性の有無について調べる実験を行っ
た。

【００４０】具体的には、予め厚み方向に分極処理した
チタン酸ジルコン酸鉛等を主成分とする２枚の圧電セラ
ミック板６，７を、互いの分極方向が相対するようにエ
ポキシ系接着剤で接合したあと、圧電セラミック板７に
流路４を形成する所定位置に凹部１５を列設したもの
と、凹部１５を形成していないものを製作し、さらに圧
電セラミック板７の表面にエポキシ系接着剤を介してア
ルミナを主成分とする絶縁性セラミック板８，２８を接
着した。なお、凹部１５を形成したものは、その深さを
異ならせたものを複数用意した。

【００４１】そして、圧電セラミック板６の表面側から
ダイヤモンドブレードにて複数の溝を所定深さまで研削
し、溝をインクの流路４，２４とするとともに、溝を仕
切る壁を隔壁１，２１とした流路部材９，２９を製作し
た。ただし、各流路４，２４の深さは３００μｍ、溝幅
は７５μｍ、ピッチは１４１μｍとなるようにし、凹部
１５を形成したものにあっては、各凹部１５に達するま
で研削し、隔壁１間の絶縁性セラミック板８上に厚みｔ
が異なる樹脂層１６を設けるとともに、凹部１５を形成
しないものにあっては、絶縁性セラミック板２８との接
着界面まで研削したもの、接着界面の手前で研削を止め
たもの、絶縁性セラミック板２８まで研削したものをそ
れぞれ用意した。

【００４２】そして、得られた各流路部材９，２９を双
眼顕微鏡で観察し、隔壁１，２１の欠けやチッピングの
有無を確認したあと、各流路部材９，２９の必要箇所に
マスキングを施し、スパッタリング法にて、溝の内壁全
面に白金の駆動用電極５，２５を、溝の終端から流路部
材９，２９の後端に白金の配線１０，３０をそれぞれ連
続して被着した。

【００４３】そして、得られた各流路部材９，２９の駆
動用電極５，２５に、ファンクションジェネレーターに
てパルス電圧を印加し、隔壁１，２１の両側面でのパル
ス電圧波形をオシロスコープにて測定することにより、
印加したパルス電圧波形との波形形状の位置ずれを観察
し応答性を調べた。しかる後、各流路部材９，２９の流
路４，２４を塞ぐべく、各隔壁１，２１の頂部にアルミ
ナを主成分とする絶縁性セラミックスからなるインク供
給孔１２，３２を備えた天板１１，３１をエポキシ系接
着剤にて接着するとともに、各流路部材９，２９の開放
端部を塞ぐべく、ポリイミド樹脂からなるインク吐出孔
１３，３３を備えたノズル板１４，３４をエポキシ系接
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２０，４０を製作した。

【００４４】そして、得られた各ヘッド２０，４０に電
圧を印加してインク滴を吐出させ、インク滴の吐出の状
態を撮影し、画像解析にてインク滴の吐出速度を求める
とともに、インク滴を１０億回吐出させたあと、インク
吐出孔１３，３３の目詰まりの有無を双眼顕微鏡にて確
認した。

【００４５】それぞれの結果は表１に示す通りである。

【００４６】

【表１】

【００４７】この結果、流路部材２９の溝を形成するに
あたり、研削加工を絶縁性セラミック板２８との接着界
面手前で止めた試料Ｎｏ．１２は、溝の底部も圧電セラ
ミックスからなるために静電容量が大きく、印加電圧に
対する応答性が悪かった。また、インク滴の吐出速度に
ついても隔壁２１の屈曲変位する力が吸収され、吐出速
度の低下が見られた。

【００４８】また、流路部材２９の溝を形成するにあた
り、絶縁性セラミック板２８まで研削した試料Ｎｏ．１
４は、溝形成時に隔壁２１に欠けやチッピングが発生し
た。

【００４９】さらに、流路部材２９の溝を形成するにあ
たり、絶縁性セラミック板２８との接着界面まで研削し
た試料Ｎｏ．１３は、ヘッド４０の吐出性能を劣化させ
ることがなかったものの、ヘッド４０の連続によってイ
ンク吐出孔３３の目詰まりが見られた。そこで、ノズル
板３４を切断し、インク吐出孔３３中の異物の組成分析
を行ったところ、エポキシ系接着剤であり、また、流路
２４の底面を双眼顕微鏡で観察したところ、駆動用電極
２５の下地から毛羽立ちが見られた。

【００５０】一方、隔壁１間の絶縁性セラミック板８上
に樹脂膜１６を形成したものでは、隔壁１に欠けやチッ
ピングを発生させることがなかったものの、樹脂層１６
の厚みｔが１０μｍ未満である試料Ｎｏ．１では、ヘッ
ド４０の連続によってインク吐出孔１３の目詰まりが発
生し、また、樹脂層１６の厚みｔが１００μｍを超えた
試料Ｎｏ．８では、印加電圧に対する応答性が悪かっ
た。

【００５１】これに対し、樹脂層１６の厚みｔを１０〜
１００μｍの範囲で形成した試料Ｎｏ．２〜７，９〜１
１は、連続駆動させてもインク吐出孔１３の目詰まりが
なく、また、応答性に優れ、かつインク滴の十分な吐出
速度を有しており、優れていることが確認できた。 （実施例２）次に、隔壁底部に形成するフランジ部１７
の幅ｗを異ならせた図１に示すインクジェット記録ヘッ
ド２０を製作し、流路４をなす溝の研削加工時、及びヘ
ッド２０の駆動時における隔壁１と樹脂層１６の剥離の
有無と、ヘッド２０を駆動させた時の隔壁１の応答性に
ついて調べる実験を行った。なお、流路４の幅は７５μ
ｍ、隔壁１間の絶縁性セラミック板８上に形成する樹脂
層１６及び隔壁１のフランジ部１７の厚みはいずれも５
０μｍとした。

【００５２】それぞれの結果は表２に示す通りである。

【００５３】

【表２】

【００５４】この結果、試料Ｎｏ．２１〜２９に見られ
るように、隔壁１の底部両側にそれぞれフランジ部１７
を形成することにより、流路４の形成における研削加工
時において隔壁１と樹脂層１６との間に剥離が見られ
ず、絶縁性セラミック板８上に強固に接合することがで
き、さらに、試料Ｎｏ．２２〜２７のように、フランジ
部１７の幅ｗを３０μｍ以下の範囲とすることにより、
隔壁１の応答性を劣化させることがなく、特に優れた結
果が得られた。

【００５５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、絶縁性
セラミック板上に、圧電セラミックスからなる複数の隔
壁を接着にて並設し、各隔壁間をインクの流路とした流
路部材を備え、上記各流路内に形成した駆動用電極に通
電して隔壁を屈曲変位させることにより、各流路内のイ
ンクを加圧し、各流路と連通するインク吐出孔よりイン
ク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドにおいて、前
記各隔壁間の絶縁性セラミック板上に厚みが１０〜１０
０μｍの樹脂層を設けたことによって、連続駆動させて
もインク吐出孔の目詰まりを生じることがなく、また印
加電圧に対して応答性が良いため、長期間にわたってイ
ンク滴を十分な速度でもって吐出することができる。

【００５６】しかも、インクジェット記録ヘッドの製造
過程において、隔壁を破損することがないため、製造歩
留りを高めることができる。

【００５７】また、本発明によれば、上記隔壁の底部
に、上記樹脂層とほぼ同一厚みのフランジ部を設けたこ
とによって絶縁性セラミック板との接合強度を高め、流
路をなす溝の研削加工時やヘッドの駆動時における隔壁
と樹脂層の剥離を防ぎ、隔壁の屈曲変位のバラツキを防
ぐことができるとともに、特にフランジ部の幅を３０μ
ｍ以下とすることにより、隔壁の静電容量の増加を抑え
ることができるため、隔壁の応答性が劣化することを防
止することができ好適である。

【００５８】また、本発明によれば、上記樹脂層の内部
に絶縁性フィラーを２０〜６０体積％含有させておくこ
とによって樹脂層の熱硬化時の収縮によって圧電セラミ
ックス板と樹脂層との間に隙間が形成されるのを有効に
防止し、これによって隔壁の側面、フランジ部の上面及
び樹脂層の上面に駆動用電極を断線することなく形成す
ることができ、インクジェット記録ヘッドの信頼性を高
めることができる。

【００５９】さらに、本発明によれば上記樹脂層のヤン
グ率を３ＧＰａ以上としておくことによって、隔壁を屈
曲変位させてインク滴をインク吐出孔より吐出させる
際、樹脂層が隔壁の屈曲変位に追随して、隔壁の屈曲変
位を阻害することはなく、これによってインク滴をイン
ク吐出孔より良好に吐出させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に係るインクジェット記録ヘッ
ドの一例を示す一部を破断した斜視図、（ｂ）は要部拡
大断面図である。

【図２】（ａ）（ｂ）は本発明に係るインクジェット記
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３】（ａ）〜（ｅ）は本発明に係るインクジェット
記録ヘッドを構成する流路部材の製法を説明するための
図である。

【図４】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。

【図５】従来の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。

【符号の説明】

１，２１：隔壁 ２，２２：壁部材 ３，２３：壁部材
４，２４：流路 ５，２５：駆動用電極 ６，２６：圧電セラミック板 ７，２７：圧電セラミック板 ８，２８：絶縁性セラミ
ック板 ９，２９：流路部材 １０，３０：配線 １１，３１：
天板 １２，３２：インク供給孔 １３，３３：インク吐出孔 １４，３４：ノズル板 １５：凹部 １６：樹脂層 １
７：フランジ部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁性セラミック板上に、圧電セラミック
   スからなる複数の隔壁を接着にて並設し、各隔壁間をイ
   ンクの流路とした流路部材を備え、上記各流路内に形成
   した駆動用電極に通電して隔壁を屈曲変位させることに
   より、各流路内のインクを加圧し、各流路と連通するイ
   ンク吐出孔よりインク滴を吐出するインクジェット記録
   ヘッドにおいて、前記各隔壁間の絶縁性セラミック板上
   に、厚みが１０〜１００μｍの樹脂層を設けたことを特
   徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. 【請求項２】上記隔壁の底部に、上記樹脂層とほぼ同一
   厚みのフランジ部を有することを特徴とする請求項１に
   記載のインクジェット記録ヘッド。
3. 【請求項３】上記隔壁のフランジ部の幅を３０μｍ以下
   とした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。
4. 【請求項４】上記樹脂層は内部に絶縁性フィラーを含有
   しており、該絶縁性フィラーの含有量が２０〜６０体積
   ％であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載
   のインクジェット記録ヘッド。
5. 【請求項５】上記樹脂層のヤング率が３ＧＰａ以上であ
   ることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のイン
   クジェット記録ヘッド。