JP3398574B2 - インクジェットヘッドの作製方法 - Google Patents

インクジェットヘッドの作製方法

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JP3398574B2 JP20688597A JP20688597A JP3398574B2 JP 3398574 B2 JP3398574 B2 JP 3398574B2 JP 20688597 A JP20688597 A JP 20688597A JP 20688597 A JP20688597 A JP 20688597A JP 3398574 B2 JP3398574 B2 JP 3398574B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンタに適用されるヘッドの作製方法に関し、更に詳し
くは、高精度の印刷を可能にするために圧電素子を利用
した、小型、軽量なインクジェットヘッドを作製する方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、圧電体を用いてインクジェットプ
リンタのヘッドを構成する場合には、図1に概括的に示
すような方法を用いてヘッドを構成していた。即ち、圧
電体21の内部に薄い膜状の電極22を多層に形成す
る。一方、これらの電極22と対応する位置に多数のス
リット状の圧力室23を有するNi等から成る圧力室板
24を作製し、この圧力室板24と圧電体21とを接着
して圧電板ユニット25を形成し、更にこれを4組接合
してユニット接合体26とする。これらのユニット接合
体26のノズル側にノズル板27(例えば、SUSで構
成されている)を接合すると共に、ヘッドホルダ28に
組み付け、ユニット接合体26のインク連通路29をヘ
ッドホルダ28に接続する。一方、このヘッドホルダ2
8と一体をなすインク容器ホルダ30にインク容器31
を組み付け、更に電極22に接続されるフレキシブル配
線板32を取り付ける。
【0003】図2は従来(比較例)のインクジェットヘ
ッドの圧電体を形成する方法を示す。(a)において、
圧電セラミックグリーンシート1に薄い帯状の電極2を
多層に積層する。電極2は厚みの方向に所定間隔で複数
枚配列されると共に、横方向にも平行に所定間隔おきに
配列される。この状態で圧電体1を焼成し、焼成後、
(b)に示すようにダイシングソーないしスライサを用
いて溝加工を施し、複数の平行なスリット4を形成す
る。これにより、電極2が積層された活性部ないし駆動
部5と電極2が存在しない支柱(不活性部)6が形成さ
れ、これらの駆動部5と支柱6はスリット4を挟んで交
互に配列され、かつ底部において基部1’と結合されて
いる。
【0004】次に、(c)に示すように、圧力室8を有
する圧力室板7が圧電体1に接着される。この場合にお
いて、各圧力室8のフレキシブルな壁8’が駆動部5に
対応するように接着される。次に、(d)に示すよう
に、ノズル9が各圧力室8に対応するようにノズル板
9’が圧電体1に接合される。電極2により圧電体1の
駆動部5に電圧が印加されることにより、活性部である
駆動部5が圧力室8を駆動し、圧力室の収縮時にノズル
9からインクを噴霧し、圧力室の膨張時にインクを圧力
室8内に流入させる。
【0005】このように、従来は、駆動部5と支柱6と
の間に溝(スリット)4を設け、駆動部5間の相互干渉
(クロストーク)を防止している。また、不活性部であ
る支柱6の部分や圧電体1の基部1’による駆動部5の
拘束を開放し、駆動部5の変位量の拡大を図っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
インクジェットヘッドの作製方法によると、スリット4
を設けたその幅分、ヘッドの構造として不要な領域が増
え、緻密なピッチで駆動領域が形成できない、という問
題がある。そのため、ヘッドが大型化して、高精彩な印
字を得るためには、部品点数が多くなり、安価にヘッド
を作製できないこととなってしまう。このように、高精
度なヘッドを作製するためには、スリットのような不要
な領域を用いない構造の圧電体が要求されることとな
る。
【0007】したがって、本発明の課題は、圧電体を用
いたインクジェットプリンタのヘッドにおいて、小型、
高精彩化を図ることができる圧電素子を用いたインクジ
ェットヘッドの作製方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によると、焼成前
の圧電素子に溝加工を施す工程と、該溝の内面に剥離剤
を塗布する工程と、該溝に圧電素子と同一の組成をもっ
たスラリーから成る充填剤を充填しかつ乾燥する工程
と、前記圧電素子を該充填剤と共に焼成する工程と、を
含み、前記溝間の圧電素子の部分を駆動部とし、前記充
填剤の部分を支柱として構成することを特徴とするイン
クジェットヘッドの作製方法が提供される。
【0009】溝加工によって分離される圧電素子の部
分、即ち溝間の部分が駆動部(活性部)となり、溝の底
部で圧電素子が繋がった部分が基部(不活性部)とな
る。焼成後に得られる充填剤は圧電素子の基部と一体化
されており、この充填剤の部分が支柱(不活性部)とな
る。活性部である駆動部と不活性部である支柱とは、焼
成後においても剥離剤により分離されているので、駆動
部は支柱から独立して作動することができ、且つ駆動部
と支柱との間には無駄の隙間がなく、極めて隣接してい
るので、高密度に駆動部を配列することができる。
【0010】前記溝は複数平行に設けられることを特徴
とする。したがって、駆動部と支柱は交互に複数連続的
に配置される。圧電素子の内部に電極層が厚さ方向に多
層に積層されており、前記溝加工により該電極層が切断
されることを特徴とする。これにより、各駆動部毎に電
極が、独立した状態となるように分断される。圧電素子
の溝加工を施す面に保護膜を形成した後、前記溝加工を
行うことを特徴とする。保護膜により、焼成前の圧電素
子であっても、安定して正確に溝加工を行うことができ
る。
【0011】充填剤は圧電素子と同一の組成をもったス
ラリーからなることを特徴とする。したがって、充填剤
の支柱部分と圧電素子の基部とは同質でより強固に一体
化される。前記溝加工はダイシングソーないしスライサ
を用いて行われ、断面形状が矩形で所定の溝幅を有する
溝が形成されることを特徴とする。
【0012】前記溝加工は断面がV字形の突条を有する
パンチャーを用いて行われ、断面形状がV字形の溝が形
成されることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態について説
明する。図3は本発明の実施例1に係るインクジェット
ヘッドの作製方法を示すものである。まず、表1に示す
ような原料粉末、バインダー、可塑剤、分散媒を右欄に
示す重量比率で含む組成のスラリーを作製し、ドクター
ブレード法でグリーンシート(図示せず)の成形を行っ
た。
【0014】
【表1】
【0015】グリーンシートの乾燥後、キャリアテープ
(図示せず)から剥離し、グリーンシートに電極12と
なる市販のAg−Pdペーストを印刷した。ペーストの
乾燥後、グリーンシートを60℃、10Mpa、5分の
条件で複数枚積層し、図3(a)に示すような積層体1
0を作製した。この積層体10では、電極12は厚みの
方向に所定間隔で複数枚配列されるが、図2の従来例の
ように帯状ではなく、平面状に繋がった電極層として形
成される。積層圧電体10の上面(圧電体の基部接合
面)には図3(a)に示すように試料保護用のマイラー
フィルム11をコーテングにより被覆した。
【0016】次に、圧電体10の焼成前の状態で、ダイ
シングソーないしスライサ3を用いてマイラーフィルム
11の側から溝加工を施し、複数の平行なスリット4を
形成した(図3(b))。スリット4は、幅100μ
m、深さ400μm、切断ピッチ200μmであった。
スリット4に相当する部分の電極12は切断され、電極
12が積層された活性部ないし駆動部5が複数平行に並
んだ状態で形成される。
【0017】次に、各スリット4の内面、即ちスリット
4の底面及び両壁面にバインダペースト等の剥離剤14
を塗布し(図3(c))、各スリット4内に、上記表1
で示す圧電体10と同じ組成をもったスラリー15を流
し込み(図3(d))、乾燥させた。スラリーの乾燥
後、マイラーフィルム11を剥がし(図3(e))、上
記表1で示す圧電体10と同じ組成をもったセラミック
グリーンシートを積み重ね、60℃、50Mpa、20
分の条件で積層した(図3(f))。
【0018】積層後、大気中で1000℃、10時間の
焼成をおこなった(図3(g))。圧電体1の焼成後、
圧電体を研磨して、駆動部5と充填剤6の部分が圧電体
の表面に露出するようされた、インクジェットプリンタ
ヘッド用の圧電素子とした(図3(h))。なお、図5
に焼成後の実施例1の試料形状を断面図で示す。ここ
で、図3の(g)と(h)は上下の位置が互いに逆の関
係となっていることに留意する必要がある。
【0019】次に、圧力室8を有する圧力室板7が圧電
体10に接着される。この場合において、各圧力室8の
フレキシブルな壁8’が駆動部5に対応するように接着
される。図4は本発明の実施例2に係るインクジェット
ヘッドの作製方法を示すものである。実施例1の場合と
同様に、表1に示すような原料粉末、バインダ、可塑
剤、分散剤を右欄に示す重量比率で含む組成のスラリー
を作製し、ドクターブレード法でグリーンシート(図示
せず)の成形を行った。
【0020】グリーンシートの乾燥後、キャリアテープ
(図示せず)から剥離し、グリーンシートに電極12と
なる市販のAg−Pdペーストを印刷した。ペーストの
乾燥後、グリーンシートを60℃、10Mpa、5分の
条件で複数枚積層し、図4(a)に示すような積層体1
0を作製した。積層圧電体10の上面(圧電体の基部接
合面)には、実施例1と同様に、試料保護用のマイラー
フィルム11をコーテングにより被覆した。
【0021】次に、圧電体10の焼成前の状態で、図4
(b)に示すようなV字状の平行な突条を有するパンチ
ャー13を用いてマイラーフィルム11の側から、幅1
00μm、深さ400μm、ピッチ200μmのV字溝
14を形成した(図4(c))。次に、各V字溝14の
内面にバインダペースト等の剥離剤14を塗布し(図4
(d))、各V字溝14内に、上記表1で示す圧電体と
同じ組成をもったスラリー15を流し込み、乾燥させ
た。スラリーの乾燥後、マイラーフィルム11を剥がし
(図4(e))、上記表1で示す圧電体と同じ組成をも
ったセラミックグリーンシートを積み重ね、60℃、5
0Mpa、20分の条件で積層した(図4(f))。
【0022】積層後、大気中で1000℃、10時間の
焼成をおこなった(図4(g))。焼成後、圧電体を研
磨して、駆動部5と充填剤6の部分が圧電体の表面に露
出するようされた、インクジェットプリンタヘッド用の
圧電素子とした(図4(h))。なお、図5に焼成後の
実施例2の試料形状を断面図で示す。ここで、図3の
(g)と(h)は上下の位置が互いに逆の関係となって
いることに留意する必要がある。
【0023】圧力室板7の接合は、実施例1と同様に行
うことができる。次に上記実施例1及び2と比較のため
に、図2で示した従来例と同様の方法で圧電体を作製し
た。即ち、表1に示すような組成のスラリーを作製し、
ドクターブレード法でグリーンシートの成形を行った。
グリーンシートの乾燥後、□90mmに打ち抜き、市販
のAg−Pdペーストを印刷した。ペーストの乾燥後、
グリーンシートを複数枚積層し、一軸加工プレスで60
℃、50Mpa、40分の条件で加圧を行った。積層
後、大気中で1100℃、10時間の焼成をおこなっ
た。焼成後、ダイシングソーで、幅30μm、深さ40
0μm(支柱部,ピッチ100μm;駆動部,ピッチ1
30μm)の溝を形成した。なお、図5に焼成後の比較
例の試料形状を断面図で示す。
【0024】以上、添付図面を参照して本発明の実施例
について詳細に説明したが、本発明は上記の実施例に限
定されるものではなく、本発明の精神ないし範囲内にお
いて種々の形態、変形、修正等が可能であることに留意
すべきである。
【0025】
【発明の効果】以上に説明したような、本発明によれ
ば、スリットの不要領域が無いため、高密度にヘッドを
形成することができ、高採化及び階調制御等の変換率が
高くなる。また、個別に形成された駆動層間が支柱とな
るため、高密度な実装が可能になる。更に、支柱部に電
極等の破壊要因が無くなり、支柱と基部が一体化するた
め信頼性が高くなる。なお、図(6)に比較例と実施例
1とを対比した図を示すが、比較例では溝幅が30μ
m、溝の深さ600μm、搭載効率(1ピッチに対する
駆動部及び支柱の面積割合)が75%、駆動面積率(1
ピッチに対する駆動部の面積割合)が45%であったの
に対し、実施例1では溝幅が3μm、溝の深さを任意の
寸法とすることが出来、搭載効率は98.5%、駆動面
積率は58.5%であり、実施例の場合の高密度化の実
現可能性が理解される。
【図面の簡単な説明】
【図1】圧電体を用いてインクジェットプリンタ用のヘ
ッドを構成する場合の概略図である。
【図2】従来例(比較例)のインクジェットヘッド用圧
電素子の作製方法を示す。
【図3】実施例1に係るインクジェットヘッド用圧電素
子の作製方法を示す。
【図4】実施例2に係るインクジェットヘッド用圧電素
子の作製方法を示す。
【図5】比較例と実施例1及び2の圧電素子の断面形状
を示す。
【図6】比較例と実施例1とを対比した説明図である。
【符号の説明】
1…圧電セラミック 2…電極 3…スライサー 4…スリット 5…駆動部 6…支柱 7…インク流路板 8…インク流路 9…ノズル板 10…積層体 11…マイラーフィルム(シールド膜) 12…電極印刷パターン 13…パンチャー 14…剥離剤 15…支柱充填剤 16…基部層 17…基部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−34343(JP,A) 特開 平4−345856(JP,A) 特開 平3−288648(JP,A) 特開 平8−252920(JP,A) 特開 平8−279631(JP,A) 特開 平8−187848(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/16 B41J 2/045 B41J 2/055 H01L 41/09

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 焼成前の圧電素子に溝加工を施す工程
    と、 該溝の内面に剥離剤を塗布する工程と、 該溝に圧電素子と同一の組成をもったスラリーから成る
    充填剤を充填しかつ乾燥する工程と、 前記圧電素子を該充填剤と共に焼成する工程と、 を含み、前記溝間の圧電素子の部分を駆動部とし、前記
    充填剤の部分を支柱として構成することを特徴とするイ
    ンクジェットヘッドの作製方法。
  2. 【請求項2】 前記溝は複数平行に設けられることを特
    徴とする請求項1に記載のインクジェットヘッドの作製
    方法。
  3. 【請求項3】 圧電素子の内部に電極層が厚さ方向に所
    定間隔で多層に積層されており、前記溝加工により該電
    極層が切断されることを特徴とする請求項1又は2に記
    載のインクジェットヘッドの作製方法。
  4. 【請求項4】 圧電素子の溝加工を施す面に保護膜を形
    成した後、前記溝加工を行うことを特徴とする請求項1
    〜3のいずれか1項に記載のインクジェットヘッドの作
    製方法。
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