JP2744536B2 - インクジェットプリンタヘッド及びその製造方法 - Google Patents
インクジェットプリンタヘッド及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、オンデマンド型のイン
クジェットプリンタヘッド及びその製造方法に関する。
クジェットプリンタヘッド及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェトプリンタヘッドには特開平
２−１５０３５５号公報に開示された発明がある。以下
図１０に基づいて説明する。３０は底部シートである。
この底部シート３０は矢印方向の極性をもち、多数の平
行な溝３１とこれらの溝３１の両側に位置する側壁３２
と底面３３とを有する。そして、側壁３２の頂部３４に
頂部シート３５を接着層３６で接合することにより各溝
３１の頂部開口面が閉塞されている。また、各溝３１の
両内面となる側壁３２の内面には、その全高さのうち頂
部シート３５側の略半分の範囲で金属化電極３７が蒸着
によって形成されている。
２−１５０３５５号公報に開示された発明がある。以下
図１０に基づいて説明する。３０は底部シートである。
この底部シート３０は矢印方向の極性をもち、多数の平
行な溝３１とこれらの溝３１の両側に位置する側壁３２
と底面３３とを有する。そして、側壁３２の頂部３４に
頂部シート３５を接着層３６で接合することにより各溝
３１の頂部開口面が閉塞されている。また、各溝３１の
両内面となる側壁３２の内面には、その全高さのうち頂
部シート３５側の略半分の範囲で金属化電極３７が蒸着
によって形成されている。
【０００３】すなわち、真空蒸着装置内において底部シ
ート３０を治具により保持し、図１１に示すように、側
壁３２に対しδなる角度をもって蒸着金属原子の平行ビ
ームを底部シート３０に向けて誘導することにより、側
壁３２の一側に金属膜が蒸着される。続いて、底部シー
ト３０を図１１において水平方向に１８０度回転させた
状態で、前述した動作と同様に底部シート３０に蒸着金
属原子の平行ビームを誘導する。これにより、側壁３２
の両側面の上部の略半分の範囲に金属化電極３７が蒸着
される。この時に、側壁３２の頂部３４に蒸着された金
属膜は次工程で除去される。
ート３０を治具により保持し、図１１に示すように、側
壁３２に対しδなる角度をもって蒸着金属原子の平行ビ
ームを底部シート３０に向けて誘導することにより、側
壁３２の一側に金属膜が蒸着される。続いて、底部シー
ト３０を図１１において水平方向に１８０度回転させた
状態で、前述した動作と同様に底部シート３０に蒸着金
属原子の平行ビームを誘導する。これにより、側壁３２
の両側面の上部の略半分の範囲に金属化電極３７が蒸着
される。この時に、側壁３２の頂部３４に蒸着された金
属膜は次工程で除去される。
【０００４】また、各溝３１を頂部シート３５で閉塞す
ることにより圧力室が形成され、これらの圧力室の一端
にインク供給部に接続される供給口を設け、圧力室の他
端にインクを吐出させる吐出口を設けることにより、イ
ンクジェットプリンタヘッドが完成される。
ることにより圧力室が形成され、これらの圧力室の一端
にインク供給部に接続される供給口を設け、圧力室の他
端にインクを吐出させる吐出口を設けることにより、イ
ンクジェットプリンタヘッドが完成される。
【０００５】このようなインクジェットプリンタヘッド
において、隣接する二つの側壁３２の電極３７にそれぞ
れ逆の電位の電圧を印加すると、この部分の側壁３２
は、底部シート３０の矢印方向の極性に対して直交する
方向の電位を受けて図１０に点線で示すように剪断歪み
を起こす。これにより、剪断歪みを起こした側壁３２の
間の圧力室（溝３１）の容積が急激に小さくなり、その
圧力室の圧力が高められてインクが吐出口から飛翔され
る。
において、隣接する二つの側壁３２の電極３７にそれぞ
れ逆の電位の電圧を印加すると、この部分の側壁３２
は、底部シート３０の矢印方向の極性に対して直交する
方向の電位を受けて図１０に点線で示すように剪断歪み
を起こす。これにより、剪断歪みを起こした側壁３２の
間の圧力室（溝３１）の容積が急激に小さくなり、その
圧力室の圧力が高められてインクが吐出口から飛翔され
る。
【０００６】次に、特開昭６３−２４７０５１号公報に
記載された発明について説明する。図１２に示すよう
に、底壁３８と硬壁３９と天壁４０とアクチュエータ４
１とにより囲繞されて流路４２が形成されている。圧電
セラミックにより形成されＺ軸方向に分極されたアクチ
ュエータ４１は、天壁４０に接触するストリップ・シー
ル４３を一端に有し下端が底壁３８に結合されている。
また、アクチュエータ４１の両側には電極４４，４５が
形成されている。さらに、流路４２の先端にはノズル４
６が形成されている。したがって、インク供給部から流
路４２にインクを供給し、電極４４，４５に電界を印加
すると、図１２（ｂ）に示すように、アクチュエータ４
１が歪み、流路４２の容積が圧縮され、内部のインクが
ノズル４６から飛翔される。
記載された発明について説明する。図１２に示すよう
に、底壁３８と硬壁３９と天壁４０とアクチュエータ４
１とにより囲繞されて流路４２が形成されている。圧電
セラミックにより形成されＺ軸方向に分極されたアクチ
ュエータ４１は、天壁４０に接触するストリップ・シー
ル４３を一端に有し下端が底壁３８に結合されている。
また、アクチュエータ４１の両側には電極４４，４５が
形成されている。さらに、流路４２の先端にはノズル４
６が形成されている。したがって、インク供給部から流
路４２にインクを供給し、電極４４，４５に電界を印加
すると、図１２（ｂ）に示すように、アクチュエータ４
１が歪み、流路４２の容積が圧縮され、内部のインクが
ノズル４６から飛翔される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】特開平２−１５０３５
５号公報に開示された発明は、次の四つの問題点があ
る。第一の問題点は、側壁３２の歪み量（変位量）を大
きくすることができないことである。すなわち、側壁３
２の一部（溝３１の深さの略半分）に電極３７を設け、
溝３１を間にして対向する対の電極３７に電圧を印加す
ることにより、底部シート３０の分極方向と垂直な電界
をかけて側壁３２を歪ませるが、この時に、側壁３２は
上部（電極３７が形成された部分）の歪みを下部（電極
３７が形成されていない部分）で受けた状態で変形す
る。これにより、側壁３２の下部は側壁３２の上部が歪
む時の抵抗となる。また、側壁３２自身は全て同一材料
（ピエゾ電気材料）により形成されて剛性が高いので、
側壁３２の歪み量を大きくすることができない。これに
より、圧力室の容積変化量も小さくなる。
５号公報に開示された発明は、次の四つの問題点があ
る。第一の問題点は、側壁３２の歪み量（変位量）を大
きくすることができないことである。すなわち、側壁３
２の一部（溝３１の深さの略半分）に電極３７を設け、
溝３１を間にして対向する対の電極３７に電圧を印加す
ることにより、底部シート３０の分極方向と垂直な電界
をかけて側壁３２を歪ませるが、この時に、側壁３２は
上部（電極３７が形成された部分）の歪みを下部（電極
３７が形成されていない部分）で受けた状態で変形す
る。これにより、側壁３２の下部は側壁３２の上部が歪
む時の抵抗となる。また、側壁３２自身は全て同一材料
（ピエゾ電気材料）により形成されて剛性が高いので、
側壁３２の歪み量を大きくすることができない。これに
より、圧力室の容積変化量も小さくなる。
【０００８】第二の問題点は、電極３７の形成方法が複
雑でコストが高くなることである。すなわち、側壁３２
の一部（溝３１の深さの略半分）にのみ電極３７を形成
する必要があるので、構造が複雑で特殊な真空蒸着装置
を用いて電極３７を形成しなければならない。また、側
壁３２に対してδなる角度に規制して蒸着金属原子の平
行ビームを発射させて側壁３２の一方の面に電極３７を
形成し、その後に底部シート３０を１８０度回転させて
再び平行ビームを発射させて側壁３２の他方の面に電極
３７を形成しなければならず、工程数が増えてしまう。
雑でコストが高くなることである。すなわち、側壁３２
の一部（溝３１の深さの略半分）にのみ電極３７を形成
する必要があるので、構造が複雑で特殊な真空蒸着装置
を用いて電極３７を形成しなければならない。また、側
壁３２に対してδなる角度に規制して蒸着金属原子の平
行ビームを発射させて側壁３２の一方の面に電極３７を
形成し、その後に底部シート３０を１８０度回転させて
再び平行ビームを発射させて側壁３２の他方の面に電極
３７を形成しなければならず、工程数が増えてしまう。
【０００９】第三の問題点は、ピエゾ電気材料により形
成された底部シート３０に均一な電界をかけることがで
きないことである。すなわち、底部シート３０の材料と
なるピエゾ電気材料は一般に結晶粒が集まった焼成部材
であるため、溝３１を形成するために生じた研削面は結
晶粒がそのまま現われた凹凸のある研削面である。一
方、電極３７を形成するための真空蒸着装置による金属
の蒸着は、蒸着金属原子発射源に対向しない部分には蒸
着されない。したがって、溝３１の研削面の表面組織の
凸部にのみ金属が蒸着され、凹部には蒸着されず、この
凹部の部分にピンホールが発生する。このために、底部
シート３０に均一な電界をかけることができない。
成された底部シート３０に均一な電界をかけることがで
きないことである。すなわち、底部シート３０の材料と
なるピエゾ電気材料は一般に結晶粒が集まった焼成部材
であるため、溝３１を形成するために生じた研削面は結
晶粒がそのまま現われた凹凸のある研削面である。一
方、電極３７を形成するための真空蒸着装置による金属
の蒸着は、蒸着金属原子発射源に対向しない部分には蒸
着されない。したがって、溝３１の研削面の表面組織の
凸部にのみ金属が蒸着され、凹部には蒸着されず、この
凹部の部分にピンホールが発生する。このために、底部
シート３０に均一な電界をかけることができない。
【００１０】第四の問題点は、溝３１の研削面はインク
との接触により腐食するため保護膜を形成する必要があ
るが、その保護膜の形成が困難なことである。底部シー
ト３０は上述したように結晶粒が集まった焼成部材によ
り形成され、溝３１を形成した時に生じた凹凸のある研
削面はインクに接触すると腐食する。しかし、溝３１の
内面の一部しか電極３７で覆うことができず、また、電
極３７も上述した理由によりピンホールの発生を防止す
ることができないため保護膜としての機能を期待するこ
とができない。
との接触により腐食するため保護膜を形成する必要があ
るが、その保護膜の形成が困難なことである。底部シー
ト３０は上述したように結晶粒が集まった焼成部材によ
り形成され、溝３１を形成した時に生じた凹凸のある研
削面はインクに接触すると腐食する。しかし、溝３１の
内面の一部しか電極３７で覆うことができず、また、電
極３７も上述した理由によりピンホールの発生を防止す
ることができないため保護膜としての機能を期待するこ
とができない。
【００１１】次に、特開昭６３−２４７０５１号公報に
記載された発明の問題点について述べる。第一の問題点
は、図１２に示すように、アクチュエータ４１の断面形
状と一致する大きさのストリップ・シール４３を多数の
アクチュエータ４１の一端に固着しなければならず、大
変な工数を必要とする。
記載された発明の問題点について述べる。第一の問題点
は、図１２に示すように、アクチュエータ４１の断面形
状と一致する大きさのストリップ・シール４３を多数の
アクチュエータ４１の一端に固着しなければならず、大
変な工数を必要とする。
【００１２】第二の問題点は、アクチュエータ４１と底
壁３８と硬壁３９とがインクと接触する構造であり、イ
ンクによる腐食を防ぐ対策が採られていないことであ
る。天壁４０は比較的広範囲の材質の種類から腐食しな
いものを選択することが可能でり、また、単体でその板
状の表面に耐蝕性の保護膜を容易に被覆することができ
るが、アクチュエータ４１、底壁３８、硬壁３９は一体
の圧電セラミックに溝（流路４２）を切ることにより形
成され、電極４５はその溝内に設けられているものであ
る。このように、溝内の一部に電極４５を設ける方法
は、その溝の幅寸法から考慮すると前述した真空蒸着や
スパッタリングによる方法としか考えられず、したがっ
て、電極５にはピンホールが存在する。また、底壁３８
と硬壁３９とがインクと接触する構造であり、インクに
より腐食することが予想されるものである。このため、
溝内を保護膜で被覆することも考えられるが、真空蒸着
法やスパッタリング法等の一般的方法は、被覆物質の蒸
発源に対向する面のみに被覆膜が形成されるものであ
り、アクチュエータ４１、底壁３８、硬壁３９の凹凸な
切断面全面に保護膜を形成することはできないものであ
る。
壁３８と硬壁３９とがインクと接触する構造であり、イ
ンクによる腐食を防ぐ対策が採られていないことであ
る。天壁４０は比較的広範囲の材質の種類から腐食しな
いものを選択することが可能でり、また、単体でその板
状の表面に耐蝕性の保護膜を容易に被覆することができ
るが、アクチュエータ４１、底壁３８、硬壁３９は一体
の圧電セラミックに溝（流路４２）を切ることにより形
成され、電極４５はその溝内に設けられているものであ
る。このように、溝内の一部に電極４５を設ける方法
は、その溝の幅寸法から考慮すると前述した真空蒸着や
スパッタリングによる方法としか考えられず、したがっ
て、電極５にはピンホールが存在する。また、底壁３８
と硬壁３９とがインクと接触する構造であり、インクに
より腐食することが予想されるものである。このため、
溝内を保護膜で被覆することも考えられるが、真空蒸着
法やスパッタリング法等の一般的方法は、被覆物質の蒸
発源に対向する面のみに被覆膜が形成されるものであ
り、アクチュエータ４１、底壁３８、硬壁３９の凹凸な
切断面全面に保護膜を形成することはできないものであ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、剛性
が高く熱変形し難い平板状の基板と、接着剤からなり前
記基板上に形成された接着層と、前記基板の厚さ方向に
分極されて前記接着層に接合された圧電部材と、この圧
電部材の表面から前記接着層の内部までに形成された複
数の溝並びにこれらの溝の両側に配置された複数の支柱
と、前記溝の開口面を前記圧電部材に接合された天板で
閉塞することにより形成されてそれぞれインク供給部に
接続される複数の圧力室とにより構成した。
が高く熱変形し難い平板状の基板と、接着剤からなり前
記基板上に形成された接着層と、前記基板の厚さ方向に
分極されて前記接着層に接合された圧電部材と、この圧
電部材の表面から前記接着層の内部までに形成された複
数の溝並びにこれらの溝の両側に配置された複数の支柱
と、前記溝の開口面を前記圧電部材に接合された天板で
閉塞することにより形成されてそれぞれインク供給部に
接続される複数の圧力室とにより構成した。
【００１４】請求項２の発明は、剛性が高く熱変形し難
い平板状の基板の片面に接着剤を塗布して接着層を形成
し、この接着層の表面に前記基板の厚さ方向に分極され
た圧電部材を接触させて前記接着層を硬化させ、前記接
着層の厚さを一定にして前記圧電部材の表面に前記接着
層の内部に達する複数の溝を研削し、これらの溝の内面
全面に無電解メッキによって電極を形成し、前記圧電部
材に天板を接合することにより前記溝の開口面を閉塞し
てインク供給部に接続される複数の圧力室を形成するよ
うにした。
い平板状の基板の片面に接着剤を塗布して接着層を形成
し、この接着層の表面に前記基板の厚さ方向に分極され
た圧電部材を接触させて前記接着層を硬化させ、前記接
着層の厚さを一定にして前記圧電部材の表面に前記接着
層の内部に達する複数の溝を研削し、これらの溝の内面
全面に無電解メッキによって電極を形成し、前記圧電部
材に天板を接合することにより前記溝の開口面を閉塞し
てインク供給部に接続される複数の圧力室を形成するよ
うにした。
【００１５】
【００１６】請求項３の発明は、請求項２において、無
電解メッキに必要な触媒核を混入した接着剤により接着
層を形成するようにした。
電解メッキに必要な触媒核を混入した接着剤により接着
層を形成するようにした。
【００１７】請求項４の発明は、請求項２において、圧
電部材の表面から接着層の内部に達する深さをもって研
削された複数の溝の内面及び前記圧電部材の表面に無電
解メッキ用の触媒を付与し、前記圧電部材の表面に電極
形成部及び通電用の配線パターン形成部以外の部分にフ
ォトリソグラフィの手法によりマスクをかけ、前記基板
と前記接着層と前記圧電部材とを無電解メッキ浴に浸漬
することにより前記電極形成部における電極と前記配線
パターン形成部における配線パターンとを同時に形成す
るようにした。
電部材の表面から接着層の内部に達する深さをもって研
削された複数の溝の内面及び前記圧電部材の表面に無電
解メッキ用の触媒を付与し、前記圧電部材の表面に電極
形成部及び通電用の配線パターン形成部以外の部分にフ
ォトリソグラフィの手法によりマスクをかけ、前記基板
と前記接着層と前記圧電部材とを無電解メッキ浴に浸漬
することにより前記電極形成部における電極と前記配線
パターン形成部における配線パターンとを同時に形成す
るようにした。
【００１８】
【作用】請求項１の発明は、電極に電圧を印加すること
により支柱を変形させ圧力室の容積を変化させ、その圧
力室の圧力を高め内部のインクを圧力室の端部から吐出
させる。支柱の天板側の一部は剛性の高い圧電部材によ
り形成されているが残りの部分は圧電部材より剛性の低
い接着層により形成されているため、圧電部材側の支柱
の歪に対する接着層側の支柱による抵抗力が低減され、
したがって、支柱の歪量を大きくしてインク滴の吐出特
性を向上させることができる。また、接着層と圧電部材
とは剛性の高い基板上に形成されるため、圧電部材の表
面からの溝の深さのバラツキを小さくすることができ、
これにより、支柱の歪み特性及びインクの吐出特性の均
一化を図ることができる。
により支柱を変形させ圧力室の容積を変化させ、その圧
力室の圧力を高め内部のインクを圧力室の端部から吐出
させる。支柱の天板側の一部は剛性の高い圧電部材によ
り形成されているが残りの部分は圧電部材より剛性の低
い接着層により形成されているため、圧電部材側の支柱
の歪に対する接着層側の支柱による抵抗力が低減され、
したがって、支柱の歪量を大きくしてインク滴の吐出特
性を向上させることができる。また、接着層と圧電部材
とは剛性の高い基板上に形成されるため、圧電部材の表
面からの溝の深さのバラツキを小さくすることができ、
これにより、支柱の歪み特性及びインクの吐出特性の均
一化を図ることができる。
【００１９】請求項２の発明は、これにより、圧電部材
と接着層とに形成した溝の内面全面に無電解メッキによ
って電極を形成することにより、圧電部材に溝を形成す
ることにより生じた研削面に凹凸があってもピンホール
のない均一な電極を形成して圧電部材に均一な電界をか
けることができる。さらに、圧力室の接着層側の一面と
両内側面との全面にピンホールのない電極を均一に形成
することができるため、圧力室の内面がインクにより腐
食されることを防止するとともに、保護膜の形成を省略
してコストダウンを図ることができる。
と接着層とに形成した溝の内面全面に無電解メッキによ
って電極を形成することにより、圧電部材に溝を形成す
ることにより生じた研削面に凹凸があってもピンホール
のない均一な電極を形成して圧電部材に均一な電界をか
けることができる。さらに、圧力室の接着層側の一面と
両内側面との全面にピンホールのない電極を均一に形成
することができるため、圧力室の内面がインクにより腐
食されることを防止するとともに、保護膜の形成を省略
してコストダウンを図ることができる。
【００２０】
【００２１】請求項３の発明は、触媒核にメッキの金属
を析出させてメッキによる電極の密着性を向上させるこ
とができる。
を析出させてメッキによる電極の密着性を向上させるこ
とができる。
【００２２】請求項４の発明は、電極とこの電極を電源
部に接続する配線パターンとを同時に形成して工程数を
少なくすることができる。
部に接続する配線パターンとを同時に形成して工程数を
少なくすることができる。
【００２３】
【実施例】本発明の一実施例を図１ないし図９に基づい
て説明する。まず、図３ないし図５を参照して製作工程
順にインクジェットプリンタヘッドの構成を説明する。
図３（ａ）に示すように、剛性が高く熱変形の少ないア
ルミニュウム又はガラスにより形成された基板１上に、
接着力が高いエポキシ樹脂を主成分とする樹脂系の接着
剤を塗布する。この接着剤の上に前記基板１の厚さ方向
に分極された圧電部材２を接触させ、接着剤を硬化させ
ることにより、基板１と接着層１５と圧電部材２とが三
層構造で接合される。ここでは、圧電部材２の厚さは１
３０μｍ、また、接着層１５の厚さは、圧電部材２の厚
さと後述する溝の深さとの関係により決定される。接着
剤は一般的に構造用接着剤として非導電性のものを使用
するが、種類によっては気泡が混入して接着強度が低下
するので、このような場合には脱泡処理をする。前記圧
電部材２は分極されているので、温度を一定以上に上げ
ると特性が劣化する。そこで、基板１と圧電部材２との
接着に際しては、圧電部材２が温度劣化しないような硬
化温度に定められた接着剤が用いられている。本実施例
においては、住友スリーエム株式会社製の商品名スコッ
チウェルド１８３８Ｂ／Ａなる接着剤が用いられてい
る。
て説明する。まず、図３ないし図５を参照して製作工程
順にインクジェットプリンタヘッドの構成を説明する。
図３（ａ）に示すように、剛性が高く熱変形の少ないア
ルミニュウム又はガラスにより形成された基板１上に、
接着力が高いエポキシ樹脂を主成分とする樹脂系の接着
剤を塗布する。この接着剤の上に前記基板１の厚さ方向
に分極された圧電部材２を接触させ、接着剤を硬化させ
ることにより、基板１と接着層１５と圧電部材２とが三
層構造で接合される。ここでは、圧電部材２の厚さは１
３０μｍ、また、接着層１５の厚さは、圧電部材２の厚
さと後述する溝の深さとの関係により決定される。接着
剤は一般的に構造用接着剤として非導電性のものを使用
するが、種類によっては気泡が混入して接着強度が低下
するので、このような場合には脱泡処理をする。前記圧
電部材２は分極されているので、温度を一定以上に上げ
ると特性が劣化する。そこで、基板１と圧電部材２との
接着に際しては、圧電部材２が温度劣化しないような硬
化温度に定められた接着剤が用いられている。本実施例
においては、住友スリーエム株式会社製の商品名スコッ
チウェルド１８３８Ｂ／Ａなる接着剤が用いられてい
る。
【００２４】続いて、図３（ｂ）に示すように、圧電部
材２の表面から接着層１５の内部に達する多数の溝３を
所定の間隔を開けて平行に研削加工するが、この研削加
工に先立ち、圧電部材２の表面を基準として基板１の底
面を切削し、基板１と接着層１５と圧電部材２との厚さ
の和を一定にし、剛性が高く反りのない基板１を切削加
工機のベッドに固定し、このベッドを基準に研削送り量
を決定することにより、各溝３の深さを一定にすること
ができる。勿論、溝加工の前加工を行わなくても圧電部
材２の上面を基準に研削送り量を決定しても同様の目的
を達成することができる。この工程では、溝３の両側に
位置する支柱４も形成されるが、これらの支柱４は、圧
電部材２による上部支柱４ａと剛性の小さい接着層１５
による下部支柱４ｂとよりなる。ここでは、溝３の幅は
８０μｍ、溝３の配列ピッチは１６９μｍ、溝３の深さ
は１６０μｍに定められている。また、溝３の切断に用
いられる工具は、ＩＣの基板を形成する際にウェハーを
切断するダイシングソーのダイヤモンドホイールが一般
に用いられる。本実施例においては、株式会社ディスコ
製のＮＢＣＺ１０８０又は１０９０の２インチのブレー
ドを３００００ｒ・ｐ・ｍの回転数をもって回転させて
研削した。
材２の表面から接着層１５の内部に達する多数の溝３を
所定の間隔を開けて平行に研削加工するが、この研削加
工に先立ち、圧電部材２の表面を基準として基板１の底
面を切削し、基板１と接着層１５と圧電部材２との厚さ
の和を一定にし、剛性が高く反りのない基板１を切削加
工機のベッドに固定し、このベッドを基準に研削送り量
を決定することにより、各溝３の深さを一定にすること
ができる。勿論、溝加工の前加工を行わなくても圧電部
材２の上面を基準に研削送り量を決定しても同様の目的
を達成することができる。この工程では、溝３の両側に
位置する支柱４も形成されるが、これらの支柱４は、圧
電部材２による上部支柱４ａと剛性の小さい接着層１５
による下部支柱４ｂとよりなる。ここでは、溝３の幅は
８０μｍ、溝３の配列ピッチは１６９μｍ、溝３の深さ
は１６０μｍに定められている。また、溝３の切断に用
いられる工具は、ＩＣの基板を形成する際にウェハーを
切断するダイシングソーのダイヤモンドホイールが一般
に用いられる。本実施例においては、株式会社ディスコ
製のＮＢＣＺ１０８０又は１０９０の２インチのブレー
ドを３００００ｒ・ｐ・ｍの回転数をもって回転させて
研削した。
【００２５】次に、無電解メッキにより電極を形成する
前に、基板１と接着層１５と圧電部材２とを洗浄し、前
処理を行う。すなわち、脱脂並びに後工程での触媒の吸
着性を向上させる目的で、カチオン活性剤を用いクリー
ナーコンデショナーを行う。さらに、触媒化を行う。す
なわち、基板１と接着層１５と圧電部材２とを水洗した
後に、ＮａＣｌのような中性塩にＰｄ及びＳｎを含むキ
ャタリスト浴に基板１と接着層１５と圧電部材２とを浸
漬し、続いて、基板１と接着層１５と圧電部材２とに酸
性のアクセレータ処理を施してこれらの表面に触媒とし
てのＰｄのみを残し、乾燥させることにより前処理が完
了する。なお、本工程における各処理液を溝３の細部ま
で浸透させるためには超音波を併用することが望まし
い。また、前処理において、エッチングを行うことは言
うまでもない。
前に、基板１と接着層１５と圧電部材２とを洗浄し、前
処理を行う。すなわち、脱脂並びに後工程での触媒の吸
着性を向上させる目的で、カチオン活性剤を用いクリー
ナーコンデショナーを行う。さらに、触媒化を行う。す
なわち、基板１と接着層１５と圧電部材２とを水洗した
後に、ＮａＣｌのような中性塩にＰｄ及びＳｎを含むキ
ャタリスト浴に基板１と接着層１５と圧電部材２とを浸
漬し、続いて、基板１と接着層１５と圧電部材２とに酸
性のアクセレータ処理を施してこれらの表面に触媒とし
てのＰｄのみを残し、乾燥させることにより前処理が完
了する。なお、本工程における各処理液を溝３の細部ま
で浸透させるためには超音波を併用することが望まし
い。また、前処理において、エッチングを行うことは言
うまでもない。
【００２６】次に、電極形成部及び配線パターン形成部
以外の範囲に制限して圧電部材２の表面にマスクをかけ
る。この方法は、図３（ｃ）に示すように、圧電部材２
の表面にドライフィルム５を貼る。さらに、その上に、
図４（ａ）に示すように、レジスト用マスク６を載せて
露光及び現像処理を行う。これにより、図４（ｂ）に示
すように、圧電部材２の表面には電極形成部及び配線パ
ターン形成部以外の部分にレジスト膜７が形成され、電
極形成部及び配線パターン形成部には触媒としてのＰｄ
が残る。
以外の範囲に制限して圧電部材２の表面にマスクをかけ
る。この方法は、図３（ｃ）に示すように、圧電部材２
の表面にドライフィルム５を貼る。さらに、その上に、
図４（ａ）に示すように、レジスト用マスク６を載せて
露光及び現像処理を行う。これにより、図４（ｂ）に示
すように、圧電部材２の表面には電極形成部及び配線パ
ターン形成部以外の部分にレジスト膜７が形成され、電
極形成部及び配線パターン形成部には触媒としてのＰｄ
が残る。
【００２７】次に、基板１と圧電部材２とをメッキ液に
浸漬して無電解メッキを行う。この時、電極や配線パタ
ーンを不要とする面はレジスト膜７によってメッキ液か
ら保護することができる。この無電解メッキにはニッケ
ルメッキや金メッキが適している。メッキ浴は金属塩及
び還元剤からなる主成分と補助成分とにより形成され
る。補助成分は、ｐＨ調整剤、緩衝剤、錯化剤、促進
剤、安定剤、改良剤等からなる。メッキ浴はメッキする
金属により異なるが、本実施例においては、ニッケル−
リン系の低温メッキ浴を使用してメッキの平均膜厚を２
ないし３μｍとした。また、無電解メッキは電気メッキ
と異なり化学メッキであるので、メッキ浴のｐＨと温度
と浴成分濃度とを管理するだけでで析出挙動を決定する
ことができる。メッキ浴に浸漬された接着層１５と圧電
部材２とは、レジスト膜７により被覆されていない表面
に存在するＰｄが触媒となり、この部分にメッキ金属が
析出し始める。Ｐｄ（触媒）がメッキ金属で被覆される
と析出されたメッキ金属が自己触媒となって反応が継続
される。これにより、メッキ金属の膜厚が所望の厚さに
なった時点で無電解メッキ処理工程を終了することによ
り、図５（ａ）に示すように、レジスト膜７が存在しな
い溝３の内面全面に電極８が形成され、同時に圧電部材
２のレジスト膜７が存在しない表面に電極８と接続する
配線パターン９が形成される。接着層１５及び圧電部材
２は、それらの表面の細部の組織までメッキ液が浸透し
てピンホールが発生しないため、耐水性の弱い圧電部材
２や接着層１５の溝３の内面をインクから保護すること
ができる。これにより、保護膜の形成を省略することが
できる。また、電極８と配線パターン９との膜厚も均一
である。
浸漬して無電解メッキを行う。この時、電極や配線パタ
ーンを不要とする面はレジスト膜７によってメッキ液か
ら保護することができる。この無電解メッキにはニッケ
ルメッキや金メッキが適している。メッキ浴は金属塩及
び還元剤からなる主成分と補助成分とにより形成され
る。補助成分は、ｐＨ調整剤、緩衝剤、錯化剤、促進
剤、安定剤、改良剤等からなる。メッキ浴はメッキする
金属により異なるが、本実施例においては、ニッケル−
リン系の低温メッキ浴を使用してメッキの平均膜厚を２
ないし３μｍとした。また、無電解メッキは電気メッキ
と異なり化学メッキであるので、メッキ浴のｐＨと温度
と浴成分濃度とを管理するだけでで析出挙動を決定する
ことができる。メッキ浴に浸漬された接着層１５と圧電
部材２とは、レジスト膜７により被覆されていない表面
に存在するＰｄが触媒となり、この部分にメッキ金属が
析出し始める。Ｐｄ（触媒）がメッキ金属で被覆される
と析出されたメッキ金属が自己触媒となって反応が継続
される。これにより、メッキ金属の膜厚が所望の厚さに
なった時点で無電解メッキ処理工程を終了することによ
り、図５（ａ）に示すように、レジスト膜７が存在しな
い溝３の内面全面に電極８が形成され、同時に圧電部材
２のレジスト膜７が存在しない表面に電極８と接続する
配線パターン９が形成される。接着層１５及び圧電部材
２は、それらの表面の細部の組織までメッキ液が浸透し
てピンホールが発生しないため、耐水性の弱い圧電部材
２や接着層１５の溝３の内面をインクから保護すること
ができる。これにより、保護膜の形成を省略することが
できる。また、電極８と配線パターン９との膜厚も均一
である。
【００２８】次いで、図５（ｂ）に示すように、圧電部
材２の表面のレジスト膜７を剥離する。
材２の表面のレジスト膜７を剥離する。
【００２９】さらに、図５（ｃ）に示すように、圧電部
材２の表面に天板１０を接着する。この時、メッキ膜の
膜厚よりも厚いレジスト膜７（略２０μｍ）が除去され
ているので、天板１０を圧電部材２の上面に良好に接合
させることができる。そして、各溝３の先端に連通する
多数のインク吐出口１１が形成されたノズル板１２を基
板１と圧電部材２と天板１０との側面に固定することに
より、インクジェットプリンタヘッドが完成される。こ
の時に、溝３が天板１０により閉塞されて圧力室１４が
形成される（図１参照）。なお、天板１０はインク供給
部（図示せず）と各溝３とを接続するインク供給管１３
を有する。
材２の表面に天板１０を接着する。この時、メッキ膜の
膜厚よりも厚いレジスト膜７（略２０μｍ）が除去され
ているので、天板１０を圧電部材２の上面に良好に接合
させることができる。そして、各溝３の先端に連通する
多数のインク吐出口１１が形成されたノズル板１２を基
板１と圧電部材２と天板１０との側面に固定することに
より、インクジェットプリンタヘッドが完成される。こ
の時に、溝３が天板１０により閉塞されて圧力室１４が
形成される（図１参照）。なお、天板１０はインク供給
部（図示せず）と各溝３とを接続するインク供給管１３
を有する。
【００３０】このような構成において、図１において、
中央の圧力室１４のインクを吐出させる場合について述
べる。圧力室１４のそれぞれには図５（ｃ）に示したイ
ンク供給管１３からインクが供給される。ここで、中央
の圧力室１４の電極８と左側に隣接する圧力室１４の電
極８との間に配線パターン９を介して電圧Ａを印加し、
中央の圧力室１４の電極８と右側に隣接する圧力室１４
の電極８との間に電圧Ｂを印加する。Ａ，Ｂの電圧の極
性は逆で、上部支柱４ａには矢印により示す分極方向と
直交する方向に電界がかけられる。これにより、中央の
圧力室１４の左側の支柱４は左方に歪み右側の支柱４は
右側に歪み、中央の圧力室１４の容積が増大し、その両
側の圧力室１４の容積は減少する。
中央の圧力室１４のインクを吐出させる場合について述
べる。圧力室１４のそれぞれには図５（ｃ）に示したイ
ンク供給管１３からインクが供給される。ここで、中央
の圧力室１４の電極８と左側に隣接する圧力室１４の電
極８との間に配線パターン９を介して電圧Ａを印加し、
中央の圧力室１４の電極８と右側に隣接する圧力室１４
の電極８との間に電圧Ｂを印加する。Ａ，Ｂの電圧の極
性は逆で、上部支柱４ａには矢印により示す分極方向と
直交する方向に電界がかけられる。これにより、中央の
圧力室１４の左側の支柱４は左方に歪み右側の支柱４は
右側に歪み、中央の圧力室１４の容積が増大し、その両
側の圧力室１４の容積は減少する。
【００３１】図２に電圧Ａ，Ｂの印加状態を示すが、一
定の期間ａの間で電圧Ａ，Ｂが緩やかに高められるた
め、容積が減少した左右の圧力室１４のインクがインク
吐出口１１から飛翔することはない。中央の圧力室１４
は、容積の増大により内圧が低下しインク吐出口１１の
メニスカス（インクの表面）が若干後退するが図５
（ｃ）に示したインク供給管１３のインクを吸引する。
図２のｂの時点では、これまでとは逆の電圧が電極８に
急激に印加されるため、中央の圧力室１４の左側の支柱
４は右側に歪み右側の支柱４は左側に歪み、中央の圧力
室１４の容積は急激に減少する。これにより、中央の圧
力室１４のインク吐出口１１からインクが飛翔される。
この時の電圧は図２にｃによって示す一定期間印加さ
れ、この間は飛翔中のインク滴の尾部はインク吐出口１
１から分離されることはない。図２のｄの時点で電極８
への電圧印加を急激に遮断すると、歪んだ支柱４が元の
姿勢に復帰するため中央の圧力室１４の内圧が急激に低
下し、したがって、インク吐出口１１のインクが内方に
吸引され飛翔中のインク滴の尾部が圧力室１４の中心を
通る直線上で分離される。これにより、インク滴の飛翔
方向が一定となり、飛翔中のインク滴が複数に分離され
る状態、すなわち、サテライトドットの発生を防止する
ことができる。電極８への通電を遮断した瞬間に、中央
の圧力室１４の左右両側の圧力室１４の内圧は上昇する
が、インク吐出口１１からインクを飛翔させる程の圧力
には達しない。
定の期間ａの間で電圧Ａ，Ｂが緩やかに高められるた
め、容積が減少した左右の圧力室１４のインクがインク
吐出口１１から飛翔することはない。中央の圧力室１４
は、容積の増大により内圧が低下しインク吐出口１１の
メニスカス（インクの表面）が若干後退するが図５
（ｃ）に示したインク供給管１３のインクを吸引する。
図２のｂの時点では、これまでとは逆の電圧が電極８に
急激に印加されるため、中央の圧力室１４の左側の支柱
４は右側に歪み右側の支柱４は左側に歪み、中央の圧力
室１４の容積は急激に減少する。これにより、中央の圧
力室１４のインク吐出口１１からインクが飛翔される。
この時の電圧は図２にｃによって示す一定期間印加さ
れ、この間は飛翔中のインク滴の尾部はインク吐出口１
１から分離されることはない。図２のｄの時点で電極８
への電圧印加を急激に遮断すると、歪んだ支柱４が元の
姿勢に復帰するため中央の圧力室１４の内圧が急激に低
下し、したがって、インク吐出口１１のインクが内方に
吸引され飛翔中のインク滴の尾部が圧力室１４の中心を
通る直線上で分離される。これにより、インク滴の飛翔
方向が一定となり、飛翔中のインク滴が複数に分離され
る状態、すなわち、サテライトドットの発生を防止する
ことができる。電極８への通電を遮断した瞬間に、中央
の圧力室１４の左右両側の圧力室１４の内圧は上昇する
が、インク吐出口１１からインクを飛翔させる程の圧力
には達しない。
【００３２】以上のように、支柱４の天板１０側の一部
（上部支柱４ａ）は剛性の高い圧電部材２により形成さ
れているが残りの部分（下部支柱４ｂ）は圧電部材２よ
り剛性の低い接着層１５により形成することができ、こ
の結果、圧電部材２の上部支柱４ａの歪に対する接着層
１５の下部支柱４ｂによる抵抗力が低減され、したがっ
て、支柱４の歪量を大きくしてインク滴の吐出特性を向
上させることが可能となる。
（上部支柱４ａ）は剛性の高い圧電部材２により形成さ
れているが残りの部分（下部支柱４ｂ）は圧電部材２よ
り剛性の低い接着層１５により形成することができ、こ
の結果、圧電部材２の上部支柱４ａの歪に対する接着層
１５の下部支柱４ｂによる抵抗力が低減され、したがっ
て、支柱４の歪量を大きくしてインク滴の吐出特性を向
上させることが可能となる。
【００３３】因に、図６に示すように、溝３の深さ及び
支柱４の高さｈを１６０μｍに、支柱４の幅Ｂを８０μ
ｍに、支柱４の長さＬを１０ｍｍに設定し、圧電部材２
の圧電定数ｄ15及び圧電部材２の弾性定数Ｓ44を次のよ
うに設定する。 ｄ15＝５６４×１０~12ｍ／Ｖ Ｓ44＝３７．４×１０~12ｍ2／Ｎ そして、これらの条件を基に、圧電部材２の厚さｙと接
着層１５の弾性定数（剛性率の逆数）Ｓｐとの値を、種
々変化させて支柱４の歪量と剪断力と歪みエネルギーと
の変化を調べる。図７は圧電部材２の厚さｙと支柱４の
歪量との関係を示すグラフ、図８は支柱４に作用する剪
断力と圧電部材２の厚さｙとの関係を示すグラフ、図９
は支柱４の歪みエネルギーと圧電部材２の厚さｙとの関
係を示すグラフである。これらのグラフの中、接着層１
５の弾性定数（剛性率の逆数）Ｓｐの値を圧電部材２の
厚み滑りにおける弾性定数Ｓ44の値と等しい３７．４×
１０~12ｍ2／Ｎに変化させた場合の特性が従来の構造
（支柱全体が圧電部材で形成された構造）に対応される
ことになる。したがって、基板１の弾性定数Ｓｐを大き
くすることにより支柱４を効率よく歪ませることがで
き、このＳｐと溝３の深さｈと圧電部材２の厚さｙとを
適当に選択することにより、歪み特性、剪断特性、エネ
ルギー特性とも最良のインクジェットプリンタヘッドを
得ることができる。
支柱４の高さｈを１６０μｍに、支柱４の幅Ｂを８０μ
ｍに、支柱４の長さＬを１０ｍｍに設定し、圧電部材２
の圧電定数ｄ15及び圧電部材２の弾性定数Ｓ44を次のよ
うに設定する。 ｄ15＝５６４×１０~12ｍ／Ｖ Ｓ44＝３７．４×１０~12ｍ2／Ｎ そして、これらの条件を基に、圧電部材２の厚さｙと接
着層１５の弾性定数（剛性率の逆数）Ｓｐとの値を、種
々変化させて支柱４の歪量と剪断力と歪みエネルギーと
の変化を調べる。図７は圧電部材２の厚さｙと支柱４の
歪量との関係を示すグラフ、図８は支柱４に作用する剪
断力と圧電部材２の厚さｙとの関係を示すグラフ、図９
は支柱４の歪みエネルギーと圧電部材２の厚さｙとの関
係を示すグラフである。これらのグラフの中、接着層１
５の弾性定数（剛性率の逆数）Ｓｐの値を圧電部材２の
厚み滑りにおける弾性定数Ｓ44の値と等しい３７．４×
１０~12ｍ2／Ｎに変化させた場合の特性が従来の構造
（支柱全体が圧電部材で形成された構造）に対応される
ことになる。したがって、基板１の弾性定数Ｓｐを大き
くすることにより支柱４を効率よく歪ませることがで
き、このＳｐと溝３の深さｈと圧電部材２の厚さｙとを
適当に選択することにより、歪み特性、剪断特性、エネ
ルギー特性とも最良のインクジェットプリンタヘッドを
得ることができる。
【００３４】図９のエネルギー特性に着目すると、圧電
部材２の厚さｙを変化させた範囲内では、異なる接着層
１５の弾性定数Ｓｐ毎に極大値が存在し、それらの極大
値を結んだ線がＡである。これらの極大値を示す場合の
圧電部材２の厚さｙは、溝３の深さ及び支柱４の高さ
ｈ、圧電部材２の厚み滑りにおける弾性定数Ｓ44、接着
層１５の弾性定数（剛性率の逆数）Ｓｐ等のパラメータ
により次式によって決定される。
部材２の厚さｙを変化させた範囲内では、異なる接着層
１５の弾性定数Ｓｐ毎に極大値が存在し、それらの極大
値を結んだ線がＡである。これらの極大値を示す場合の
圧電部材２の厚さｙは、溝３の深さ及び支柱４の高さ
ｈ、圧電部材２の厚み滑りにおける弾性定数Ｓ44、接着
層１５の弾性定数（剛性率の逆数）Ｓｐ等のパラメータ
により次式によって決定される。
【００３５】
【数１】
【００３６】したがって、この式によって求められたｙ
の値の近似値に圧電部材２の厚さを設定することによ
り、支柱４の変位量を大きくしてインクの吐出特性を向
上させることができる。また、接着層１５と圧電部材２
とは剛性の高い基板１上に形成されるため、圧電部材２
の表面からの溝３の深さｈのバラツキを小さくすること
ができ、これにより、支柱４の歪み特性及びしインクの
吐出特性の均一化を図ることができる。
の値の近似値に圧電部材２の厚さを設定することによ
り、支柱４の変位量を大きくしてインクの吐出特性を向
上させることができる。また、接着層１５と圧電部材２
とは剛性の高い基板１上に形成されるため、圧電部材２
の表面からの溝３の深さｈのバラツキを小さくすること
ができ、これにより、支柱４の歪み特性及びしインクの
吐出特性の均一化を図ることができる。
【００３７】さらに、溝３の両側に位置する支柱４の一
部（下部支柱４ｂ）が電歪性のない接着層１５により形
成されているので、この電歪性のない下部支柱４ｂを含
めて溝３の接着層１５側の一面（底面）と両側面との全
面に電極８を形成しても、電界を圧電部材２による上部
支柱４ａにのみ作用させることができ、これにより、安
価な無電解メッキによる電極形成方法を採用することが
できる。また、無電解メッキ方法を採用することによ
り、圧電部材２に溝３を形成することにより生じた研削
面に凹凸があってもピンホールのない均一な電極８を形
成して圧電部材２に均一な電界をかけることができる。
さらに、圧力室１４内における圧電部材２と接着層１５
との内面全面にピンホールのない電極８を形成すること
ができるため、圧力室１４の内面がインクにより腐食さ
れることを防止するとともに、保護膜の形成を省略して
コストダウンを図ることができる。
部（下部支柱４ｂ）が電歪性のない接着層１５により形
成されているので、この電歪性のない下部支柱４ｂを含
めて溝３の接着層１５側の一面（底面）と両側面との全
面に電極８を形成しても、電界を圧電部材２による上部
支柱４ａにのみ作用させることができ、これにより、安
価な無電解メッキによる電極形成方法を採用することが
できる。また、無電解メッキ方法を採用することによ
り、圧電部材２に溝３を形成することにより生じた研削
面に凹凸があってもピンホールのない均一な電極８を形
成して圧電部材２に均一な電界をかけることができる。
さらに、圧力室１４内における圧電部材２と接着層１５
との内面全面にピンホールのない電極８を形成すること
ができるため、圧力室１４の内面がインクにより腐食さ
れることを防止するとともに、保護膜の形成を省略して
コストダウンを図ることができる。
【００３８】次に、接着層１５を形成する接着剤の成分
について述べる。圧電部材２は焼結部材であるためその
表面には微細な凹凸が存在する。一方、接着層１５の溝
３の表面には研削加工時に加工痕による凹凸が形成され
るのみである。電極形成のための無電解メッキは、被メ
ッキ面の微細な凹凸面の凹部に埋まり、これがアンカー
効果となり密着力が高められるが、接着層１５の表面に
はアンカー効果が得られる凹凸が形成されない場合があ
る。そこで、無電解メッキの前処理に用いられるアクセ
レータ液等の薬液に溶け易い硫酸ナトリュウム等の微粉
末を重量比で６０％程度混入した接着剤によって接着層
１５を形成することにより、前処理工程において硫酸ナ
トリュウムがアクセレータ液に溶け出す。これにより、
接着層１５側の溝３の内面にも微細な凹凸面を形成して
無電解メッキの密着力を高めることができる。
について述べる。圧電部材２は焼結部材であるためその
表面には微細な凹凸が存在する。一方、接着層１５の溝
３の表面には研削加工時に加工痕による凹凸が形成され
るのみである。電極形成のための無電解メッキは、被メ
ッキ面の微細な凹凸面の凹部に埋まり、これがアンカー
効果となり密着力が高められるが、接着層１５の表面に
はアンカー効果が得られる凹凸が形成されない場合があ
る。そこで、無電解メッキの前処理に用いられるアクセ
レータ液等の薬液に溶け易い硫酸ナトリュウム等の微粉
末を重量比で６０％程度混入した接着剤によって接着層
１５を形成することにより、前処理工程において硫酸ナ
トリュウムがアクセレータ液に溶け出す。これにより、
接着層１５側の溝３の内面にも微細な凹凸面を形成して
無電解メッキの密着力を高めることができる。
【００３９】また、溝３の底部は接着層１５により形成
され、溝３の表面にメッキを施した場合にメッキの膜厚
は溝３の開口面側より底面側の方が薄くなる傾向にある
ので、１μｍ以下のＰｄを重量比にして２ないし５％混
入した接着剤により接着層１５を形成し、溝３を研削加
工した時にその内面に触媒となるＰｄを露出させ、これ
をアクセレータ液で活性化させることにより、メッキの
析出を速め全面にわたりメッキ厚を均一にすることがで
きる。この場合、Ｐｄそのものは導電性であるが接着層
１５における混入分布の密度が少ないため、接着層１５
と電極８とが導通することはない。
され、溝３の表面にメッキを施した場合にメッキの膜厚
は溝３の開口面側より底面側の方が薄くなる傾向にある
ので、１μｍ以下のＰｄを重量比にして２ないし５％混
入した接着剤により接着層１５を形成し、溝３を研削加
工した時にその内面に触媒となるＰｄを露出させ、これ
をアクセレータ液で活性化させることにより、メッキの
析出を速め全面にわたりメッキ厚を均一にすることがで
きる。この場合、Ｐｄそのものは導電性であるが接着層
１５における混入分布の密度が少ないため、接着層１５
と電極８とが導通することはない。
【００４０】さらに、前述したように、前処理の薬液に
溶け易い硫酸ナトリュウム等の微粉末を接着層１５に混
入する方法と、Ｐｄ等の触媒を接着層１５に混入する方
法とを併用することにより、メッキの密着性をさらに向
上させることができる。また、触媒はＰｄに限られるも
のではなく、ロジューム、銀、金等の金属粉末の使用が
可能である。
溶け易い硫酸ナトリュウム等の微粉末を接着層１５に混
入する方法と、Ｐｄ等の触媒を接着層１５に混入する方
法とを併用することにより、メッキの密着性をさらに向
上させることができる。また、触媒はＰｄに限られるも
のではなく、ロジューム、銀、金等の金属粉末の使用が
可能である。
【００４１】
【発明の効果】請求項１の発明は、剛性が高く熱変形し
難い平板状の基板と、接着剤からなり前記基板上に形成
された接着層と、前記基板の厚さ方向に分極されて前記
接着層に接合された圧電部材と、この圧電部材の表面か
ら前記接着層の内部までに形成された複数の溝並びにこ
れらの溝の両側に配置された複数の支柱と、前記溝の開
口面を前記圧電部材に接合された天板で閉塞することに
より形成されてそれぞれインク供給部に接続される複数
の圧力室とにより構成したので、電極に電圧を印加する
ことにより支柱を変形させ圧力室の容積を変化させ、そ
の圧力室の圧力を高め内部のインクを圧力室の端部から
吐出させるが、支柱の天板側の一部は剛性の高い圧電部
材により形成されているが残りの部分は圧電部材より剛
性の低い接着層により形成されているため、圧電部材側
の支柱の歪に対する接着層側の支柱による抵抗力が低減
され、したがって、支柱の歪量を大きくしてインク滴の
吐出特性を向上させることができ、また、接着層と圧電
部材とは剛性の高い基板上に形成されるため、圧電部材
の表面からの溝の深さのバラツキを小さくすることがで
き、これにより、支柱の歪み特性及びインクの吐出特性
の均一化を図ることができる等の効果を有する。
難い平板状の基板と、接着剤からなり前記基板上に形成
された接着層と、前記基板の厚さ方向に分極されて前記
接着層に接合された圧電部材と、この圧電部材の表面か
ら前記接着層の内部までに形成された複数の溝並びにこ
れらの溝の両側に配置された複数の支柱と、前記溝の開
口面を前記圧電部材に接合された天板で閉塞することに
より形成されてそれぞれインク供給部に接続される複数
の圧力室とにより構成したので、電極に電圧を印加する
ことにより支柱を変形させ圧力室の容積を変化させ、そ
の圧力室の圧力を高め内部のインクを圧力室の端部から
吐出させるが、支柱の天板側の一部は剛性の高い圧電部
材により形成されているが残りの部分は圧電部材より剛
性の低い接着層により形成されているため、圧電部材側
の支柱の歪に対する接着層側の支柱による抵抗力が低減
され、したがって、支柱の歪量を大きくしてインク滴の
吐出特性を向上させることができ、また、接着層と圧電
部材とは剛性の高い基板上に形成されるため、圧電部材
の表面からの溝の深さのバラツキを小さくすることがで
き、これにより、支柱の歪み特性及びインクの吐出特性
の均一化を図ることができる等の効果を有する。
【００４２】請求項２の発明は、剛性が高く熱変形し難
い平板状の基板の片面に接着剤を塗布して接着層を形成
し、この接着層の表面に板厚方向に分極された圧電部材
を接触させて前記接着層を硬化させ、前記接着層の厚さ
を一定にして前記圧電部材の表面に前記接着層の内部に
達する複数の溝を研削し、これらの溝の内面全面に無電
解メッキによって電極を形成し、前記圧電部材に天板を
接合することにより前記溝の開口面を閉塞してインク供
給部に接続される複数の圧力室を形成するようにしたの
で、圧電部材と接着層とに形成した溝の内面全面に無電
解メッキによって電極を形成することにより、圧電部材
に溝を形成することにより生じた研削面に凹凸があって
もピンホールのない均一な電極を形成して圧電部材に均
一な電界をかけることができ、さらに、圧力室の接着層
側の一面と両内側面との全面にピンホールのない電極を
均一に形成することができるため、圧力室の内面がイン
クにより腐食されることを防止するとともに、保護膜の
形成を省略してコストダウンを図ることができる等の効
果を有する。
い平板状の基板の片面に接着剤を塗布して接着層を形成
し、この接着層の表面に板厚方向に分極された圧電部材
を接触させて前記接着層を硬化させ、前記接着層の厚さ
を一定にして前記圧電部材の表面に前記接着層の内部に
達する複数の溝を研削し、これらの溝の内面全面に無電
解メッキによって電極を形成し、前記圧電部材に天板を
接合することにより前記溝の開口面を閉塞してインク供
給部に接続される複数の圧力室を形成するようにしたの
で、圧電部材と接着層とに形成した溝の内面全面に無電
解メッキによって電極を形成することにより、圧電部材
に溝を形成することにより生じた研削面に凹凸があって
もピンホールのない均一な電極を形成して圧電部材に均
一な電界をかけることができ、さらに、圧力室の接着層
側の一面と両内側面との全面にピンホールのない電極を
均一に形成することができるため、圧力室の内面がイン
クにより腐食されることを防止するとともに、保護膜の
形成を省略してコストダウンを図ることができる等の効
果を有する。
【００４３】
【００４４】請求項３の発明は、請求項２において、無
電解メッキに必要な触媒核を混入した接着剤により接着
層を形成するようにしたので、触媒核にメッキの金属を
析出させてメッキによる電極の密着性を向上させること
ができる効果を有する。
電解メッキに必要な触媒核を混入した接着剤により接着
層を形成するようにしたので、触媒核にメッキの金属を
析出させてメッキによる電極の密着性を向上させること
ができる効果を有する。
【００４５】請求項４の発明は、請求項２において、圧
電部材の表面から接着層の内部に達する深さをもって研
削された複数の溝の内面及び前記圧電部材の表面に無電
解メッキ用の触媒を付与し、前記圧電部材の表面に電極
形成部及び通電用の配線パターン形成部以外の部分にフ
ォトリソグラフィの手法によりマスクをかけ、前記基板
と前記接着層と前記圧電部材とを無電解メッキ浴に浸漬
することにより前記電極形成部における電極と前記配線
パターン形成部における配線パターンとを同時に形成す
るようにしたので、電極とこの電極を電源部に接続する
配線パターンとを同時に形成して工程数を少なくするこ
とができる効果を有する。
電部材の表面から接着層の内部に達する深さをもって研
削された複数の溝の内面及び前記圧電部材の表面に無電
解メッキ用の触媒を付与し、前記圧電部材の表面に電極
形成部及び通電用の配線パターン形成部以外の部分にフ
ォトリソグラフィの手法によりマスクをかけ、前記基板
と前記接着層と前記圧電部材とを無電解メッキ浴に浸漬
することにより前記電極形成部における電極と前記配線
パターン形成部における配線パターンとを同時に形成す
るようにしたので、電極とこの電極を電源部に接続する
配線パターンとを同時に形成して工程数を少なくするこ
とができる効果を有する。
【図１】本発明の一実施例を示す縦断正面図である。
【図２】その電極への印加電圧を示すタイミングチャー
トである。
トである。
【図３】そのインクジェットプリンタヘッドを形成する
過程を示す斜視図である。
過程を示す斜視図である。
【図４】そのインクジェットプリンタヘッドを形成する
過程を示す斜視図である。
過程を示す斜視図である。
【図５】そのインクジェットプリンタヘッドを形成する
過程を示す斜視図である。
過程を示す斜視図である。
【図６】その支柱の寸法関係を示す一部の斜視図であ
る。
る。
【図７】その圧電部材の厚さの変化に対応する支柱の歪
量特性を示すグラフである。
量特性を示すグラフである。
【図８】その圧電部材の厚さの変化に対応する支柱の剪
断特性を示すグラフである。
断特性を示すグラフである。
【図９】その圧電部材の厚さの変化に対応する支柱の剪
断特性を示すグラフである。
断特性を示すグラフである。
【図１０】従来例を示す縦断側面図である。
【図１１】その電極形成の方法を示す側面図である。
【図１２】他の従来例を示す縦断側面図である。
１ 基板 ２ 圧電部材 ３ 溝 ４ 支柱 ８ 電極 ９ 配線パターン １０ 天板 １４ 圧力室 １５ 接着層
Claims (4)
- 【請求項１】 剛性が高く熱変形し難い平板状の基板
と、接着剤からなり前記基板上に形成された接着層と、
前記基板の厚さ方向に分極されて前記接着層に接合され
た圧電部材と、この圧電部材の表面から前記接着層の内
部までに形成された複数の溝並びにこれらの溝の両側に
配置された複数の支柱と、前記溝の開口面を前記圧電部
材に接合された天板で閉塞することにより形成されてそ
れぞれインク供給部に接続される複数の圧力室とよりな
ることを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。 - 【請求項２】 剛性が高く熱変形し難い平板状の基板の
片面に接着剤を塗布して接着層を形成し、この接着層の
表面に前記基板の厚さ方向に分極された圧電部材を接触
させて前記接着層を硬化させ、前記接着層の厚さを一定
にして前記圧電部材の表面に前記接着層の内部に達する
複数の溝を研削し、これらの溝の内面全面に無電解メッ
キによって電極を形成し、前記圧電部材に天板を接合す
ることにより前記溝の開口面を閉塞してインク供給部に
接続される複数の圧力室を形成するようにしたことを特
徴とするインクジェットプリンタヘッドの製造方法。 - 【請求項３】 無電解メッキに必要な触媒核を混入した
接着剤により接着層を形成するようにしたことを特徴と
する請求項２記載のインクジェットプリンタヘッドの製
造方法。 - 【請求項４】 圧電部材の表面から接着層の内部に達す
る深さをもって研削された複数の溝の内面及び前記圧電
部材の表面に無電解メッキ用の触媒を付与し、前記圧電
部材の表面に電極形成部及び通電用の配線パターン形成
部以外の部分にフォトリソグラフィの手法によりマスク
をかけ、前記基板と前記接着層と前記圧電部材とを無電
解メッキ浴に浸漬することにより前記電極形成部におけ
る電極と前記配線パターン形成部における配線パターン
とを同時に形成するようにしたことを特徴とする請求項
２記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3257531A JP2744536B2 (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | インクジェットプリンタヘッド及びその製造方法 |
| EP92301987A EP0535772B1 (en) | 1991-10-04 | 1992-03-09 | Ink jet head and a method of fabricating the same |
| DE69204611T DE69204611T2 (de) | 1991-10-04 | 1992-03-09 | Tintenstrahlkopf und ein Verfahren zu seiner Herstellung. |
| KR1019920004445A KR960003339B1 (ko) | 1991-03-19 | 1992-03-18 | 잉크제트 프린터 헤드 및 그의 제조방법 |
| US07/872,352 US5311219A (en) | 1991-10-04 | 1992-04-23 | Ink jet print head |
| US08/145,183 US5351375A (en) | 1991-10-04 | 1993-11-03 | Method for fabricating ink jet printhead |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3257531A JP2744536B2 (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | インクジェットプリンタヘッド及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0596727A JPH0596727A (ja) | 1993-04-20 |
| JP2744536B2 true JP2744536B2 (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=17307585
Family Applications (1)
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