JP3638472B2 - インクジェットプリンタヘッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、文字や画像の印刷に用いる高精度のインクジェットプリンタに搭載されるインクジェットプリンタ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画像形成装置として、インクジェットプリンタの利用が急速に拡大している。
【０００３】
インクジェットプリンタに搭載されるインクジェットプリンタヘッド（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微細なヒータを設け、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８に示すように、平行に設置された複数の隔壁５１を有し、これら隔壁５１間をインクの流路５２としてなるジルコンチタン酸鉛等を主成分とする圧電セラミック製の流路部材５３と、各隔壁５１の頂部に接合され、各流路５２にインクを導入するインク供給孔５６を備えた天板５５と、前記流路部材５３の一方端側に接合され、各流路５２と連通するインク吐出孔５７を備えたノズル板５８とからなり、前記隔壁５１の両側面には、その長手方向に沿って駆動用電極５４をそれぞれ形成したものがあった（特開平７−１０１０５６号等参照）。
【０００５】
なお、前記流路部材５３の他方端側は閉じられた構造となっており、各隔壁５１は矢印の方向に分極処理されている。また、５９は隔壁５１の頂面に形成された駆動用電極５４の引出線である。
【０００６】
このヘッド５０を製造するには、予め厚み方向に分極処理したジルコンチタン酸鉛等を主成分とする圧電セラミック体に、例えばダイシングソーと呼ばれる回転刃によって複数の溝を等間隔に刻設する切削加工を施すか、あるいは砂、ガラス、セラミックス等の粉体を吹き付けて複数の溝を形成するブラスト加工を施し、各溝をインクの流路５２とするとともに、流路５２を構成する壁を隔壁５１としてなる流路部材５３を製作し、次いで隔壁５１の頂面及び側面に、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金属膜を被覆し、隔壁５１の側面に被覆した金属膜を駆動用電極５４とし、隔壁５１の頂面に形成された金属膜の中央を、その長手方向に沿ってレーザー加工により除去して各駆動用電極５４の引出線５９を形成したあと、隔壁５１の頂部に、インク供給孔５６を備えた天板５５を接着剤やガラスにて接合するとともに、流路部材５３の開放端部に、インク吐出孔５７を備えたノズル板５８を接着剤やガラスにて接合することによって製作していた。
【０００７】
そして、このヘッド５０を用いて記録媒体に印刷するには、高さ方向に分極処理された圧電セラミックスからなる隔壁５１に対し、その両側面に形成された駆動用電極５４間に通電して水平方向に電界をかけると、圧電セラミックスには剪断モードによるすべり振動が発生し、隔壁５１が水平方向に屈曲変位するため、この現象を利用して各流路５２内のインクを加圧することにより、インク吐出孔５７よりインク滴を吐出させ、記録媒体に印刷するようになっていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、流路部材５３の流路５２を形成するにあたり、ダイシングソー等による切削加工やブラスト加工を施すと、加工圧力が作用することによる熱の発生によって、圧電セラミックスからなる隔壁５１の側面を構成する結晶に歪みが発生して結晶軸が伸縮し、この結晶軸の伸縮によって電界が作用する部位の圧電特性が劣化するため、隔壁５１が持つ本来の変位量が得られないといった課題があった。
【０００９】
また、圧電セラミックスからなる隔壁５１の頂面を構成する結晶は、分極処理されることで歪んでおり、結晶軸が伸縮しているのであるが、隔壁５１の頂面に駆動用電極５４の引出線５９を形成するため、隔壁５１の頂面に形成された金属膜の中央をレーザー加工にて除去すると、レーザー光による熱により、隔壁５１の頂面を構成する結晶の歪みがなくなり、分極の度合いが小さくなるため、隔壁５１の両側面に形成された駆動用電極５４間に通電しても、隔壁５１が持つ本来の変位量を得ることができなかった。
【００１０】
その為、いずれの場合においても流路５２内のインクに対して所定の圧力を発生させることができず、インク吐出孔５７から噴出されるインク滴の吐出量や吐出速度が低下し、情報に即した正確な文字や画像を印刷できなかった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は前記課題に鑑み、並設された圧電セラミックスからなる複数の隔壁を有し、該隔壁間をインクの流路として成る流路部材と、前記隔壁の頂部に接合され、各流路を塞ぐ天板とを有し、前記各隔壁の両側面には駆動用電極を備え、該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からインク滴を噴出するインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記隔壁の側面をＸ線回折にて測定した時の正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）を１．５以下としたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、並設された圧電セラミックスからなる複数の隔壁を有し、該隔壁間をインクの流路として成る流路部材と、前記隔壁の頂部に接合され、各流路を塞ぐ天板とを有し、前記各隔壁の両側面には駆動用電極を備えるとともに、各隔壁の頂面には駆動用電極の引出線を具備して成り、前記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からインク滴を噴出するインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記隔壁の頂面をＸ線回折にて測定した時の正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂとの比（Ａ／Ｂ）を１．５以下としたことを特徴とする。
【００１３】
【作用】
本発明によれば、高さ方向に分極処理された圧電セラミックスからなる隔壁の側面をＸ線回折にて測定した時、正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）が１．５以下となるようにし、切削加工やブラスト加工による流路形成時に発生する熱によって、隔壁の側面を構成する結晶が歪むことを極力抑え、隔壁が持つ本来の変位量が得られるようにしたことから、インク滴の吐出量や吐出速度の低下を防止することができる。
【００１４】
また、本発明によれば、高さ方向に分極処理された圧電セラミックスからなる隔壁の頂面をＸ線回折にて測定した時、正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂとの比（Ａ／Ｂ）が１．５以下となるようにし、隔壁頂面にレーザー加工によって駆動用電極の引出線を形成する際に発生する熱によって、隔壁の頂面を構成する結晶の歪みがなくなることを極力抑え、隔壁が持つ本来の変位量が得られるようにしたことから、インク滴の吐出量や吐出速度の低下を防止することができる。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１は本発明のインクジェットプリンタヘッドの一例を示す一部を破断した斜視図、図２（ａ）（ｂ）は本発明のインクジェットプリンタヘッドの駆動原理を説明するための部分断面図である。
【００１７】
このインクジェットプリンタヘッドは、圧電セラミックスからなる複数の隔壁１を等間隔に並設してなり、隔壁１間をインクの流路２として成る流路部材３と、前記隔壁１の頂部に接合され、各流路２にインクを導入するインク供給孔６を備えた天板５と、前記流路部材３の一方端側に接合され、各流路２と連通するインク吐出孔７を備えたノズル板８とから成り、前記隔壁１の両側面の上半分にはその長手方向に沿って駆動用電極４をそれぞれ形成してある。なお、各隔壁１は、両側面の駆動用電極４間に通電した時に剪断モード変形によって水平方向に屈曲変位させるため、図中矢印の方向に分極処理してある。
【００１８】
また、前記流路部材３の他方端側は閉じた構造となっており、隔壁１に形成された駆動用電極４は、流路２を越えて流路部材３の終端まで延設された引出線９を介して駆動用回路（不図示）と電気的に接続されるようになっている。
【００１９】
そして、本発明のヘッド１０によれば、隔壁１の側面、特に隔壁１の変位特性に影響を与える駆動用電極４が形成される側面を、Ｘ線回折により測定した時の正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）を１．５以下、好ましくは１．０以下としたことを特徴とする。
【００２０】
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６より各流路２へ導入し、例えば駆動用電極４ｂ，４ｃ及び駆動電極４ｈ，４ｉにそれぞれ負極の電圧を、駆動電極４ａ，４ｄ，４ｇ，４ｊに正極の電圧を印加すると、図２（ａ）に示すように隔壁１ａ及び隔壁１ｂが流路２ａ側へ屈曲変位するとともに、隔壁１ｄ，１ｅが流路２ｄ側へ屈曲変位するため、流路２ａ，２ｄ内に充填されたインクを加圧して、インク吐出孔７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４ａ〜４ｄ，４ｇ〜４ｊ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２ａ，２ｄ内が減圧される結果、インク供給孔６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４ａ〜４ｄ，４ｇ〜４ｊ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，１ｂが流路２ａに対して外側へ屈曲変位するとともに、隔壁１ｄ，１ｅが流路２ｄに対して外側へ屈曲変位するため、流路２ａ，２ｄ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４ａ〜４ｄ，４ｇ〜４ｊ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、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ようになっている。
【００２１】
そして、本発明によれば、前述したように隔壁１の側面をＸ線回折にて測定した時の正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）を１．５以下とし、隔壁１の側面を構成する結晶には歪みが殆どないことから、隔壁１の両側面に備える駆動用電極４間に通電すれば、隔壁１が本来持っている変位量にて屈曲変位させることができるため、インク滴の吐出量や吐出速度の低下を防止し、以て情報に即した正確な文字や画像を印刷することができる。
【００２２】
即ち、流路部材３の流路２を形成する場合、通常は量産性、作業性等を考慮してダイシングソー等の切削加工やブラスト加工を施すのであるが、これらの流路形成時において、隔壁１の側面を構成する結晶には、加工圧力が作用することによって発生する熱により歪みが発生し、結晶軸の伸縮が起こることがあり、この結晶軸の伸縮の度合いが大きかったり、伸縮している結晶の割合が多いと、圧電セラミックスに剪断モードによる大きなすべり振動を発生させることができないため、隔壁１が持つ本来の変位量が得られなくなることを本件発明者は知見した。
【００２３】
この原因としては、圧電セラミックスの変位が、分極処理によって与えられた結晶軸の伸びや縮みを電界の印加により伸ばしたり、縮めたりすることで得ていることに起因しており、熱による結晶の歪みによって発生する結晶軸の伸縮が、圧電セラミックスのすべり振動を低下させるように作用するためと考えられる。そして、隔壁１に用いられる圧電セラミックスとしては、ジルコンチタン酸鉛（ＰＺＴ系）を主成分とする圧電セラミックス、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ系）を主成分とする圧電セラミックス、ニッケルニオブ酸鉛（ＰＮＮ系）を主成分とする圧電セラミックス、さらにはこれら主成分を複合した圧電セラミックスなど、その結晶が主に正方晶と菱面体晶の２つの結晶相からなるものが一般的に使用されるため、高さ方向に分極処理された前記圧電セラミックスからなる隔壁１の側面をＸ線回折により測定すると、図３に示すチャート図に見られるような正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂが見られ、回折角度４０°〜５０°の範囲に位置するそれらのピーク強度の比（Ｂ／Ａ）を求めることで、隔壁１の側面を構成する結晶軸の伸縮の度合いを確認できることを突き止め、この比（Ｂ／Ａ）を１．５以下に抑えることで結晶軸の伸縮を抑え、隔壁１が持つ本来の変位量が得られることを見出したのである。
【００２４】
ところで、正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）の測定にあたっては、理学製のＲＩＮＴ１４００Ｖ型のＸ線回折を用い、Ｘ線源をＣｕ、Ｘ線源の管電圧を５０ｋＶ、管電流を２００ｍＡとして２軸の縦型ゴニオメータにてステップ幅を０．０２０゜とし、回折角度４０゜〜５０゜の範囲に現れる正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂを測定して算出すれば良い。
【００２５】
また、Ｘ線回折は、測定物の表面から３０μｍ程度の深度までの結晶状態を確認することができるため、隔壁１の側面に形成される駆動用電極４の膜厚が３０μｍ未満であれば、駆動用電極４上から直接測定しても良く、この場合、事前に駆動用電極４を形成する金属膜の回折角度４０゜〜５０゜におけるＸ線回折の情報を測定しておき、ピーク強度の補正を行えば良い。
【００２６】
次に、図１に示すヘッド１０の製法について説明する。
【００２７】
まず、流路部材３を形成するために、前述した圧電セラミック体を用意し、その厚み方向に分極処理したあと、ダイシングソーなどの切削加工やブラスト加工によって、厚み方向に複数の溝を等間隔に並設し、これらの溝をインクの流路２とするとともに、各流路２を構成する壁を隔壁１としてなる流路部材３を形成する。
【００２８】
この時、圧電セラミックスからなる隔壁１の側面を構成する結晶軸の伸縮を抑え、Ｘ線回折にて測定した時の正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）が１．５以下となるようにすることが必要であり、例えばダイシングソーにて溝加工を行う場合、＃１０００〜＃２０００番手のダイヤモンド砥粒を固着した回転刃を用い、加工速度を１５ｍｍ／ｓｅｃ以下、好ましくは５ｍｍ／ｓｅｃ以下で切削すれば良く、また、ブラスト加工にて溝加工を行う場合、隔壁１の側面にかかる加工圧力は比較的小さいため、砂、ガラス、セラミックス等の粒子を４ｋｇ／ｃｍ2 程度の圧力で吹き付ければ良い。
【００２９】
なお、溝加工については前述した方法や条件に限定されるものではなく、比（Ｂ／Ａ）を１．５以下とできればどのような方法、条件をとっても構わない。
【００３０】
次に、流路部材３の必要箇所にマスキングを施したあと、各隔壁１の両側面の長手方向に沿って駆動用電極４を、流路２の後端から流路部材３の終端まで引出線９を、それぞれ連続して、蒸着法、スパッタリング法、メッキ法等の膜形成手段により、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て被覆、形成する。
【００３１】
なお、駆動用電極４へ通電するための手段としては、後述する天板５にスルーホール導体を形成するとともに、隔壁１の頂面に駆動用電極４と連通する導体膜を形成しておき、天板５を隔壁１の頂面に接合する際に、天板５のスルーホール導体と隔壁頂面の導体膜とを直接当接させて導通を図るようにしても良い。
【００３２】
しかるのち、各隔壁１の頂部に、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２へインクを導入するためのインク供給孔６を備えた天板５を接着剤やガラスにて接合するとともに、流路部材３の開放端部に、セラミックス、ガラス、シリコン、樹脂等からなり、各流路２と連通するインク吐出孔７を備えたノズル板８を接着剤やガラスにて接合することにより、図１に示すヘッド１０を得ることができる。
【００３３】
ところで、図１に示すヘッド１０では、隔壁１を構成する流路部材３全体を圧電セラミックスにて一体的に形成した例を示したが、隔壁１のみが圧電セラミックスにより形成されたものであっても良いことは言うまでもない。
【００３４】
また、ヘッド１０の構造や形状について、本発明の範囲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く、例えば図示していないが図１におけるノズル板８を、インク吐出孔７を持たない蓋板とし、各流路２の底部にインク吐出孔を穿孔したヘッドや、図４に示すように、図１におけるノズル板８を、インク吐出孔７を持たない蓋板１８とし、天板５にインク吐出孔１７を、流路部材３にインク供給孔１６を設けたヘッド２０、あるいは図５に示すように、図１における隔壁１の頂部に、これらの隔壁１とは逆方向に分極処理してなり、側面をＸ線回折にて測定した時の正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）が１．５以下である圧電セラミックスからなる別の隔壁部材１１をエポキシ等の接着剤にて接合するとともに、接合した隔壁１と隔壁部材１１の側面に、その長手方向に沿って駆動用電極１４を形成したヘッド３０とすることもできる。特に図５に示すヘッド３０は、駆動用電極１４に電圧を印加した場合、隔壁１と隔壁部材１１の接合部を中心に大きく、くの字状に屈曲変位させることができるため、図１に示すヘッド１０と比べてインク滴の吐出特性（吐出速度や吐出量）を高めることができる。
【００３５】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
【００３６】
図６は、隔壁１の頂面に、隔壁１の両側面に備える駆動用電極４と連通し、流路部材３の終端まで延びる引出線１９を備える以外は図１と同様の構造をしたもので、隔壁１の側面をＸ線回折にて測定した時の正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）が１．５以下であるとともに、隔壁１の頂面をＸ線回折にて測定した時の正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂとの比（Ａ／Ｂ）が１．５以下であることを特徴とする。
【００３７】
このヘッド４０によれば、圧電セラミックスからなる隔壁１の側面を構成する結晶軸の伸縮が少ないことは勿論のこと、隔壁１の頂面を構成する結晶の歪みがなくなり、分極の度合いが小さくなることを防止してあることから、隔壁１を屈曲変位させれば、隔壁１が持つ本来の変位量が得られ、図１に示すヘッド１０と同様に、インク滴の吐出量や吐出速度の低下を防止し、以て情報に即した正確な文字や画像を印刷することができる。
【００３８】
即ち、隔壁１の側面における結晶軸の伸縮については前述した通りであるが、図６に示すヘッド４０のように、隔壁１の頂面に引出線１９を形成する場合、分極処理によって歪んでいた隔壁１の頂面を構成する結晶の歪みが取り除かれることがある。これは、隔壁１に駆動用電極４と引出線１９を形成する場合、隔壁１の側面から頂面まで金属膜を被覆し、隔壁１の側面に位置する金属膜を駆動用電極４とするとともに、隔壁１の頂面に位置する金属膜の中央を、その長手方向に沿って例えばレーザー加工により除去して引出線１９を形成するのであるが、このレーザー光の熱によって、隔壁１の頂面を構成する結晶軸の伸縮が解消されるからで、この結晶軸の伸縮の度合いが小さかったり、伸縮している結晶の割合が少ないと、分極処理の度合いが小さく、隔壁１が持つ本来の変位量が得られなくなる。そして、隔壁１には前述したような正方晶と菱面体晶の２つの結晶相からなる圧電セラミックスが用いられることから、高さ方向に分極処理された圧電セラミックスからなる隔壁１の頂面をＸ線回折により測定すると、図７に示すチャート図に見られるような正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂが見られ、回折角度４０°〜５０°の範囲に位置するそれらのピーク強度の比（Ａ／Ｂ）を求めることで、隔壁１の頂面を構成する結晶軸の伸縮の度合いを確認でき、この比（Ａ／Ｂ）を１．５以下とすることで結晶軸の伸縮が除去されることを防ぎ、隔壁１が持つ本来の変位量を得ることができる。
【００３９】
ところで、図６に示すヘッド２０の隔壁１の頂面をＸ線回折にて測定した時の正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂとの比（Ａ／Ｂ）が１．５以下となるようにするには、金属膜を除去するレーザーの種類として、ＹＡＧレーザーやエキシマレーザー等を用いれば良く、例えばキシマレーザーを用いる場合、２０パルス〜５０パルスで４００ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギーを出力すれば良い。なお、引出線１９を形成する手段としては、前述した手段だけに限定されるものではなく、比（Ａ／Ｂ）を１．５以下とできればどのような手段で形成しても構わない。
【００４０】
これらの実施形態にように、本発明によれば、高さ方向に分極され、駆動用電極４によって厚み方向に電界が形成される隔壁１の側面をＸ線回折にて測定した時の正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）を１．５以下とし、隔壁１の側面を構成する結晶の伸縮を抑制したり、高さ方向に分極され、駆動用電極４によって厚み方向に電界が形成される隔壁１の頂面をＸ線回折にて測定した時の正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂとの比（Ａ／Ｂ）を１．５以下とし、隔壁１の頂面を構成する結晶の歪みが取り除かれることを防止することで、隔壁１を屈曲変位させれば所定の変位量が得られ、インク滴の吐出特性（吐出量や吐出速度）の低下を防止することができる。
【００４１】
【実施例】
（実施例１）
ジルコンチタン酸鉛を主成分とする圧電セラミック体を用意し、予め厚み方向に分極処理したあと、ダイシングソーにて溝幅７０μｍ、溝深さ４００μｍ、ピッチ１４１μｍの溝加工を施し、この溝加工による複数の溝をインクの流路とするとともに、流路を構成する壁を隔壁としてなる流路部材を製作した。
【００４２】
ただし、溝加工にあたっては、回転刃の種類や加工速度を変更することにより、隔壁の側面を構成する結晶軸の伸縮度合いを変化させ、隔壁の側面をＸ線回折にて測定した時の正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）を異ならせた流路部材を１４種類用意した。
【００４３】
正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）の測定にあたっては、理学製のＲＩＮＴ１４００Ｖ型のＸ線回折を用い、Ｘ線源をＣｕ、Ｘ線源の管電圧を５０ｋＶ、管電流を２００ｍＡとして２軸の縦型ゴニオメータにてステップ幅を０．０２０゜とし、回折角度４０゜〜５０゜の範囲に現れる正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂを測定して算出した。
【００４４】
次に、各流路部材の隔壁の両側面に、その長手方向に沿ってスパッタリング法によりＡｕからなる駆動用電極を形成した。駆動用電極の大きさは流路の深さ方向の寸法が２００μｍ、流路の長手方向の寸法が１０ｍｍの帯状とした。
【００４５】
しかるのち、流路部材の隔壁の頂部に、インク供給孔を備えたアルミナセラミック製の天板をエポキシ系の接着剤にて接合するとともに、流路部材の開放端部に、各流路と連通するインク吐出孔を備えたポリイミド樹脂製のノズル板をエポキシ系の接着剤にて接合してインクジェットプリンタヘッドを得た。
【００４６】
そして、製作した各ヘッドを流路と平行にダイシングソーにて割断することで隔壁を観察可能な状態とし、これらのヘッドの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その変位量を測定した。
【００４７】
なお、隔壁への駆動周波数は正弦波１２０ｋＨｚとし、負極側の入力はカットした状態で、正極側にのみ３０Ｖの電圧を印加するようにし、このときの隔壁の側面中央における変位量をレーザ変位計を用いて測定した。
【００４８】
結果は表１に示す通りである。
【００４９】
【表１】
【００５０】
この結果、表１より判るように、正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）が１以下では、大きな変位量が得られているものの、比（Ｂ／Ａ）が１を越えると次第に変位量の低下が見られ、比（Ｂ／Ａ）が１．５を越えると変位量が３０ｎｍ未満にまで低下した。
【００５１】
そして、ヘッドに要求されている６ｍ／ｓｅｃ以上のインク滴の吐出速度を満足するには、隔壁の変位量を３０ｎｍ以上とする必要があることから、正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）を１．５以下とすれば良く、好ましくは比（Ｂ／Ａ）を１以下とすることで、隔壁１が持つ本来の変位量が得られ、インク滴の吐出量や吐出速度を高めることができ、ヘッドの信頼性を向上させることができた。
【００５２】
（実施例２）
次に、ジルコンチタン酸鉛を主成分とする圧電セラミック体を用意し、予め厚み方向に分極処理したあと、ダイシングソーにて溝幅７０μｍ、溝深さ４００μｍ、ピッチ１４１μｍの溝加工を施し、この溝加工による複数の溝をインクの流路とするとともに、流路を構成する壁を隔壁としてなる流路部材を製作した。
【００５３】
ただし、溝加工にあたっては、回転刃の種類や加工速度を調整し、隔壁の側面をＸ線回折にて測定した時の正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）が０．９８１となるようにした。
【００５４】
次に、得られた流路部材の隔壁の側面及び頂面にスパッタリング法によりＡｕからなる金属膜を被覆し、隔壁の側面に形成した金属膜を駆動用電極とするとともに、隔壁の頂面に形成した金属膜の中央をエキシマレーザーにて除去して引出線を形成した。
【００５５】
ただし、引出線の形成にあたっては、エキシマレーザーの出力値を変更することにより、隔壁の頂面を構成する結晶軸の伸縮度合いを変化させ、隔壁の頂面をＸ線回折にて測定した時の正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂとの比（Ａ／Ｂ）を異ならせた流路部材を１４種類用意した。
【００５６】
しかるのち、流路部材の隔壁の頂部に、インク供給孔を備えたアルミナセラミック製の天板をエポキシ系の接着剤にて接合するとともに、流路部材の開放端部に、各流路と連通するインク吐出孔を備えたポリイミド樹脂製のノズル板をエポキシ系の接着剤にて接合してインクジェットプリンタヘッドを得た。
【００５７】
そして、製作した各ヘッドを流路と平行にダイシングソーにて割断することで隔壁を観察可能な状態とし、これらのヘッドの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実施例１と同様の条件にてその変位量を測定した。
【００５８】
結果は表２に示す通りである。
【００５９】
【表２】
【００６０】
この結果、表２より判るように、正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂとの比（Ａ／Ｂ）が１以下では、大きな変位量が得られているものの、比率（Ａ／Ｂ）が１を越えると次第に変位量の低下が見られ、比率（Ａ／Ｂ）が１．５を越えると変位量が３０ｎｍ未満にまで低下した。
【００６１】
その為、ヘッドに要求されている６ｍ／ｓｅｃ以上のインク滴の吐出速度を満足するには、正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂとの比（Ａ／Ｂ）を１．５以下とすれば良く、好ましくは比（Ａ／Ｂ）を１．０以下とすることで、隔壁が本来持つ変位量が得られ、インク滴の吐出量や吐出速度を高めることができ、ヘッドの信頼性を向上させることができた。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、並設された圧電セラミックスからなる複数の隔壁を有し、該隔壁間をインクの流路として成る流路部材と、前記隔壁の頂部に接合され、各流路を塞ぐ天板とを有し、前記各隔壁の両側面には駆動用電極を備えたインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記隔壁の側面をＸ線回折にて測定した時の正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）を１．５以下とするか、あるいは前記隔壁の頂面をＸ線回折にて測定した時の正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂとの比（Ａ／Ｂ）を１．５以下としたことにより、ヘッドを駆動させれば、隔壁に剪断モードによる大きなすべり振動を発生させ、隔壁が持つ本来の変位量にて屈曲変位させることができるため、インク滴の吐出量や吐出速度の低下を防止し、以て情報に即した正確な文字や画像を印刷することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインクジェットプリンタヘッドの一例を示す一部を破断した斜視図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は本発明に係るインクジェットプリンタ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】高さ方向に分極処理された圧電セラミックスからなる隔壁の側面をＸ線回折にて測定した時のチャート図である。
【図４】本発明に係るインクジェットプリンタヘッドの他の例を示す一部を破断した斜視図である。
【図５】本発明に係るインクジェットプリンタヘッドのさらに他の例を示す一部を破断した斜視図である。
【図６】本発明の他の実施形態のインクジェットプリンタヘッドを示す一部を破断した斜視図である。
【図７】高さ方向に分極処理された圧電セラミックスからなる隔壁の頂面をＸ線回折にて測定した時のチャート図である。
【図８】従来例のインクジェットプリンタヘッドを示す一部を破断した斜視図である。
【符号の説明】
１，５１：隔壁 ２，５２：流路 ３，５３：流路部材
４，１４，５４：駆動用電極 ５，５５：天板
６，１６，５６：インク供給孔 ７，１７，５７：インク吐出孔
８，１８，５８：ノズル板 ９，１９，５９：引出線 １１：蓋板
１０，２０，３０，４０，５０：インクジェットプリンタヘッド
【発明の属する技術分野】
本発明は、文字や画像の印刷に用いる高精度のインクジェットプリンタに搭載されるインクジェットプリンタ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画像形成装置として、インクジェットプリンタの利用が急速に拡大している。
【０００３】
インクジェットプリンタに搭載されるインクジェットプリンタヘッド（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微細なヒータを設け、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８に示すように、平行に設置された複数の隔壁５１を有し、これら隔壁５１間をインクの流路５２としてなるジルコンチタン酸鉛等を主成分とする圧電セラミック製の流路部材５３と、各隔壁５１の頂部に接合され、各流路５２にインクを導入するインク供給孔５６を備えた天板５５と、前記流路部材５３の一方端側に接合され、各流路５２と連通するインク吐出孔５７を備えたノズル板５８とからなり、前記隔壁５１の両側面には、その長手方向に沿って駆動用電極５４をそれぞれ形成したものがあった（特開平７−１０１０５６号等参照）。
【０００５】
なお、前記流路部材５３の他方端側は閉じられた構造となっており、各隔壁５１は矢印の方向に分極処理されている。また、５９は隔壁５１の頂面に形成された駆動用電極５４の引出線である。
【０００６】
このヘッド５０を製造するには、予め厚み方向に分極処理したジルコンチタン酸鉛等を主成分とする圧電セラミック体に、例えばダイシングソーと呼ばれる回転刃によって複数の溝を等間隔に刻設する切削加工を施すか、あるいは砂、ガラス、セラミックス等の粉体を吹き付けて複数の溝を形成するブラスト加工を施し、各溝をインクの流路５２とするとともに、流路５２を構成する壁を隔壁５１としてなる流路部材５３を製作し、次いで隔壁５１の頂面及び側面に、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金属膜を被覆し、隔壁５１の側面に被覆した金属膜を駆動用電極５４とし、隔壁５１の頂面に形成された金属膜の中央を、その長手方向に沿ってレーザー加工により除去して各駆動用電極５４の引出線５９を形成したあと、隔壁５１の頂部に、インク供給孔５６を備えた天板５５を接着剤やガラスにて接合するとともに、流路部材５３の開放端部に、インク吐出孔５７を備えたノズル板５８を接着剤やガラスにて接合することによって製作していた。
【０００７】
そして、このヘッド５０を用いて記録媒体に印刷するには、高さ方向に分極処理された圧電セラミックスからなる隔壁５１に対し、その両側面に形成された駆動用電極５４間に通電して水平方向に電界をかけると、圧電セラミックスには剪断モードによるすべり振動が発生し、隔壁５１が水平方向に屈曲変位するため、この現象を利用して各流路５２内のインクを加圧することにより、インク吐出孔５７よりインク滴を吐出させ、記録媒体に印刷するようになっていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、流路部材５３の流路５２を形成するにあたり、ダイシングソー等による切削加工やブラスト加工を施すと、加工圧力が作用することによる熱の発生によって、圧電セラミックスからなる隔壁５１の側面を構成する結晶に歪みが発生して結晶軸が伸縮し、この結晶軸の伸縮によって電界が作用する部位の圧電特性が劣化するため、隔壁５１が持つ本来の変位量が得られないといった課題があった。
【０００９】
また、圧電セラミックスからなる隔壁５１の頂面を構成する結晶は、分極処理されることで歪んでおり、結晶軸が伸縮しているのであるが、隔壁５１の頂面に駆動用電極５４の引出線５９を形成するため、隔壁５１の頂面に形成された金属膜の中央をレーザー加工にて除去すると、レーザー光による熱により、隔壁５１の頂面を構成する結晶の歪みがなくなり、分極の度合いが小さくなるため、隔壁５１の両側面に形成された駆動用電極５４間に通電しても、隔壁５１が持つ本来の変位量を得ることができなかった。
【００１０】
その為、いずれの場合においても流路５２内のインクに対して所定の圧力を発生させることができず、インク吐出孔５７から噴出されるインク滴の吐出量や吐出速度が低下し、情報に即した正確な文字や画像を印刷できなかった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は前記課題に鑑み、並設された圧電セラミックスからなる複数の隔壁を有し、該隔壁間をインクの流路として成る流路部材と、前記隔壁の頂部に接合され、各流路を塞ぐ天板とを有し、前記各隔壁の両側面には駆動用電極を備え、該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からインク滴を噴出するインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記隔壁の側面をＸ線回折にて測定した時の正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）を１．５以下としたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、並設された圧電セラミックスからなる複数の隔壁を有し、該隔壁間をインクの流路として成る流路部材と、前記隔壁の頂部に接合され、各流路を塞ぐ天板とを有し、前記各隔壁の両側面には駆動用電極を備えるとともに、各隔壁の頂面には駆動用電極の引出線を具備して成り、前記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からインク滴を噴出するインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記隔壁の頂面をＸ線回折にて測定した時の正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂとの比（Ａ／Ｂ）を１．５以下としたことを特徴とする。
【００１３】
【作用】
本発明によれば、高さ方向に分極処理された圧電セラミックスからなる隔壁の側面をＸ線回折にて測定した時、正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）が１．５以下となるようにし、切削加工やブラスト加工による流路形成時に発生する熱によって、隔壁の側面を構成する結晶が歪むことを極力抑え、隔壁が持つ本来の変位量が得られるようにしたことから、インク滴の吐出量や吐出速度の低下を防止することができる。
【００１４】
また、本発明によれば、高さ方向に分極処理された圧電セラミックスからなる隔壁の頂面をＸ線回折にて測定した時、正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂとの比（Ａ／Ｂ）が１．５以下となるようにし、隔壁頂面にレーザー加工によって駆動用電極の引出線を形成する際に発生する熱によって、隔壁の頂面を構成する結晶の歪みがなくなることを極力抑え、隔壁が持つ本来の変位量が得られるようにしたことから、インク滴の吐出量や吐出速度の低下を防止することができる。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１は本発明のインクジェットプリンタヘッドの一例を示す一部を破断した斜視図、図２（ａ）（ｂ）は本発明のインクジェットプリンタヘッドの駆動原理を説明するための部分断面図である。
【００１７】
このインクジェットプリンタヘッドは、圧電セラミックスからなる複数の隔壁１を等間隔に並設してなり、隔壁１間をインクの流路２として成る流路部材３と、前記隔壁１の頂部に接合され、各流路２にインクを導入するインク供給孔６を備えた天板５と、前記流路部材３の一方端側に接合され、各流路２と連通するインク吐出孔７を備えたノズル板８とから成り、前記隔壁１の両側面の上半分にはその長手方向に沿って駆動用電極４をそれぞれ形成してある。なお、各隔壁１は、両側面の駆動用電極４間に通電した時に剪断モード変形によって水平方向に屈曲変位させるため、図中矢印の方向に分極処理してある。
【００１８】
また、前記流路部材３の他方端側は閉じた構造となっており、隔壁１に形成された駆動用電極４は、流路２を越えて流路部材３の終端まで延設された引出線９を介して駆動用回路（不図示）と電気的に接続されるようになっている。
【００１９】
そして、本発明のヘッド１０によれば、隔壁１の側面、特に隔壁１の変位特性に影響を与える駆動用電極４が形成される側面を、Ｘ線回折により測定した時の正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）を１．５以下、好ましくは１．０以下としたことを特徴とする。
【００２０】
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６より各流路２へ導入し、例えば駆動用電極４ｂ，４ｃ及び駆動電極４ｈ，４ｉにそれぞれ負極の電圧を、駆動電極４ａ，４ｄ，４ｇ，４ｊに正極の電圧を印加すると、図２（ａ）に示すように隔壁１ａ及び隔壁１ｂが流路２ａ側へ屈曲変位するとともに、隔壁１ｄ，１ｅが流路２ｄ側へ屈曲変位するため、流路２ａ，２ｄ内に充填されたインクを加圧して、インク吐出孔７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４ａ〜４ｄ，４ｇ〜４ｊ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２ａ，２ｄ内が減圧される結果、インク供給孔６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４ａ〜４ｄ，４ｇ〜４ｊ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，１ｂが流路２ａに対して外側へ屈曲変位するとともに、隔壁１ｄ，１ｅが流路２ｄに対して外側へ屈曲変位するため、流路２ａ，２ｄ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４ａ〜４ｄ，４ｇ〜４ｊ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、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ようになっている。
【００２１】
そして、本発明によれば、前述したように隔壁１の側面をＸ線回折にて測定した時の正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）を１．５以下とし、隔壁１の側面を構成する結晶には歪みが殆どないことから、隔壁１の両側面に備える駆動用電極４間に通電すれば、隔壁１が本来持っている変位量にて屈曲変位させることができるため、インク滴の吐出量や吐出速度の低下を防止し、以て情報に即した正確な文字や画像を印刷することができる。
【００２２】
即ち、流路部材３の流路２を形成する場合、通常は量産性、作業性等を考慮してダイシングソー等の切削加工やブラスト加工を施すのであるが、これらの流路形成時において、隔壁１の側面を構成する結晶には、加工圧力が作用することによって発生する熱により歪みが発生し、結晶軸の伸縮が起こることがあり、この結晶軸の伸縮の度合いが大きかったり、伸縮している結晶の割合が多いと、圧電セラミックスに剪断モードによる大きなすべり振動を発生させることができないため、隔壁１が持つ本来の変位量が得られなくなることを本件発明者は知見した。
【００２３】
この原因としては、圧電セラミックスの変位が、分極処理によって与えられた結晶軸の伸びや縮みを電界の印加により伸ばしたり、縮めたりすることで得ていることに起因しており、熱による結晶の歪みによって発生する結晶軸の伸縮が、圧電セラミックスのすべり振動を低下させるように作用するためと考えられる。そして、隔壁１に用いられる圧電セラミックスとしては、ジルコンチタン酸鉛（ＰＺＴ系）を主成分とする圧電セラミックス、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ系）を主成分とする圧電セラミックス、ニッケルニオブ酸鉛（ＰＮＮ系）を主成分とする圧電セラミックス、さらにはこれら主成分を複合した圧電セラミックスなど、その結晶が主に正方晶と菱面体晶の２つの結晶相からなるものが一般的に使用されるため、高さ方向に分極処理された前記圧電セラミックスからなる隔壁１の側面をＸ線回折により測定すると、図３に示すチャート図に見られるような正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂが見られ、回折角度４０°〜５０°の範囲に位置するそれらのピーク強度の比（Ｂ／Ａ）を求めることで、隔壁１の側面を構成する結晶軸の伸縮の度合いを確認できることを突き止め、この比（Ｂ／Ａ）を１．５以下に抑えることで結晶軸の伸縮を抑え、隔壁１が持つ本来の変位量が得られることを見出したのである。
【００２４】
ところで、正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）の測定にあたっては、理学製のＲＩＮＴ１４００Ｖ型のＸ線回折を用い、Ｘ線源をＣｕ、Ｘ線源の管電圧を５０ｋＶ、管電流を２００ｍＡとして２軸の縦型ゴニオメータにてステップ幅を０．０２０゜とし、回折角度４０゜〜５０゜の範囲に現れる正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂを測定して算出すれば良い。
【００２５】
また、Ｘ線回折は、測定物の表面から３０μｍ程度の深度までの結晶状態を確認することができるため、隔壁１の側面に形成される駆動用電極４の膜厚が３０μｍ未満であれば、駆動用電極４上から直接測定しても良く、この場合、事前に駆動用電極４を形成する金属膜の回折角度４０゜〜５０゜におけるＸ線回折の情報を測定しておき、ピーク強度の補正を行えば良い。
【００２６】
次に、図１に示すヘッド１０の製法について説明する。
【００２７】
まず、流路部材３を形成するために、前述した圧電セラミック体を用意し、その厚み方向に分極処理したあと、ダイシングソーなどの切削加工やブラスト加工によって、厚み方向に複数の溝を等間隔に並設し、これらの溝をインクの流路２とするとともに、各流路２を構成する壁を隔壁１としてなる流路部材３を形成する。
【００２８】
この時、圧電セラミックスからなる隔壁１の側面を構成する結晶軸の伸縮を抑え、Ｘ線回折にて測定した時の正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）が１．５以下となるようにすることが必要であり、例えばダイシングソーにて溝加工を行う場合、＃１０００〜＃２０００番手のダイヤモンド砥粒を固着した回転刃を用い、加工速度を１５ｍｍ／ｓｅｃ以下、好ましくは５ｍｍ／ｓｅｃ以下で切削すれば良く、また、ブラスト加工にて溝加工を行う場合、隔壁１の側面にかかる加工圧力は比較的小さいため、砂、ガラス、セラミックス等の粒子を４ｋｇ／ｃｍ2 程度の圧力で吹き付ければ良い。
【００２９】
なお、溝加工については前述した方法や条件に限定されるものではなく、比（Ｂ／Ａ）を１．５以下とできればどのような方法、条件をとっても構わない。
【００３０】
次に、流路部材３の必要箇所にマスキングを施したあと、各隔壁１の両側面の長手方向に沿って駆動用電極４を、流路２の後端から流路部材３の終端まで引出線９を、それぞれ連続して、蒸着法、スパッタリング法、メッキ法等の膜形成手段により、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て被覆、形成する。
【００３１】
なお、駆動用電極４へ通電するための手段としては、後述する天板５にスルーホール導体を形成するとともに、隔壁１の頂面に駆動用電極４と連通する導体膜を形成しておき、天板５を隔壁１の頂面に接合する際に、天板５のスルーホール導体と隔壁頂面の導体膜とを直接当接させて導通を図るようにしても良い。
【００３２】
しかるのち、各隔壁１の頂部に、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２へインクを導入するためのインク供給孔６を備えた天板５を接着剤やガラスにて接合するとともに、流路部材３の開放端部に、セラミックス、ガラス、シリコン、樹脂等からなり、各流路２と連通するインク吐出孔７を備えたノズル板８を接着剤やガラスにて接合することにより、図１に示すヘッド１０を得ることができる。
【００３３】
ところで、図１に示すヘッド１０では、隔壁１を構成する流路部材３全体を圧電セラミックスにて一体的に形成した例を示したが、隔壁１のみが圧電セラミックスにより形成されたものであっても良いことは言うまでもない。
【００３４】
また、ヘッド１０の構造や形状について、本発明の範囲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く、例えば図示していないが図１におけるノズル板８を、インク吐出孔７を持たない蓋板とし、各流路２の底部にインク吐出孔を穿孔したヘッドや、図４に示すように、図１におけるノズル板８を、インク吐出孔７を持たない蓋板１８とし、天板５にインク吐出孔１７を、流路部材３にインク供給孔１６を設けたヘッド２０、あるいは図５に示すように、図１における隔壁１の頂部に、これらの隔壁１とは逆方向に分極処理してなり、側面をＸ線回折にて測定した時の正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）が１．５以下である圧電セラミックスからなる別の隔壁部材１１をエポキシ等の接着剤にて接合するとともに、接合した隔壁１と隔壁部材１１の側面に、その長手方向に沿って駆動用電極１４を形成したヘッド３０とすることもできる。特に図５に示すヘッド３０は、駆動用電極１４に電圧を印加した場合、隔壁１と隔壁部材１１の接合部を中心に大きく、くの字状に屈曲変位させることができるため、図１に示すヘッド１０と比べてインク滴の吐出特性（吐出速度や吐出量）を高めることができる。
【００３５】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
【００３６】
図６は、隔壁１の頂面に、隔壁１の両側面に備える駆動用電極４と連通し、流路部材３の終端まで延びる引出線１９を備える以外は図１と同様の構造をしたもので、隔壁１の側面をＸ線回折にて測定した時の正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）が１．５以下であるとともに、隔壁１の頂面をＸ線回折にて測定した時の正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂとの比（Ａ／Ｂ）が１．５以下であることを特徴とする。
【００３７】
このヘッド４０によれば、圧電セラミックスからなる隔壁１の側面を構成する結晶軸の伸縮が少ないことは勿論のこと、隔壁１の頂面を構成する結晶の歪みがなくなり、分極の度合いが小さくなることを防止してあることから、隔壁１を屈曲変位させれば、隔壁１が持つ本来の変位量が得られ、図１に示すヘッド１０と同様に、インク滴の吐出量や吐出速度の低下を防止し、以て情報に即した正確な文字や画像を印刷することができる。
【００３８】
即ち、隔壁１の側面における結晶軸の伸縮については前述した通りであるが、図６に示すヘッド４０のように、隔壁１の頂面に引出線１９を形成する場合、分極処理によって歪んでいた隔壁１の頂面を構成する結晶の歪みが取り除かれることがある。これは、隔壁１に駆動用電極４と引出線１９を形成する場合、隔壁１の側面から頂面まで金属膜を被覆し、隔壁１の側面に位置する金属膜を駆動用電極４とするとともに、隔壁１の頂面に位置する金属膜の中央を、その長手方向に沿って例えばレーザー加工により除去して引出線１９を形成するのであるが、このレーザー光の熱によって、隔壁１の頂面を構成する結晶軸の伸縮が解消されるからで、この結晶軸の伸縮の度合いが小さかったり、伸縮している結晶の割合が少ないと、分極処理の度合いが小さく、隔壁１が持つ本来の変位量が得られなくなる。そして、隔壁１には前述したような正方晶と菱面体晶の２つの結晶相からなる圧電セラミックスが用いられることから、高さ方向に分極処理された圧電セラミックスからなる隔壁１の頂面をＸ線回折により測定すると、図７に示すチャート図に見られるような正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂが見られ、回折角度４０°〜５０°の範囲に位置するそれらのピーク強度の比（Ａ／Ｂ）を求めることで、隔壁１の頂面を構成する結晶軸の伸縮の度合いを確認でき、この比（Ａ／Ｂ）を１．５以下とすることで結晶軸の伸縮が除去されることを防ぎ、隔壁１が持つ本来の変位量を得ることができる。
【００３９】
ところで、図６に示すヘッド２０の隔壁１の頂面をＸ線回折にて測定した時の正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂとの比（Ａ／Ｂ）が１．５以下となるようにするには、金属膜を除去するレーザーの種類として、ＹＡＧレーザーやエキシマレーザー等を用いれば良く、例えばキシマレーザーを用いる場合、２０パルス〜５０パルスで４００ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギーを出力すれば良い。なお、引出線１９を形成する手段としては、前述した手段だけに限定されるものではなく、比（Ａ／Ｂ）を１．５以下とできればどのような手段で形成しても構わない。
【００４０】
これらの実施形態にように、本発明によれば、高さ方向に分極され、駆動用電極４によって厚み方向に電界が形成される隔壁１の側面をＸ線回折にて測定した時の正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）を１．５以下とし、隔壁１の側面を構成する結晶の伸縮を抑制したり、高さ方向に分極され、駆動用電極４によって厚み方向に電界が形成される隔壁１の頂面をＸ線回折にて測定した時の正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂとの比（Ａ／Ｂ）を１．５以下とし、隔壁１の頂面を構成する結晶の歪みが取り除かれることを防止することで、隔壁１を屈曲変位させれば所定の変位量が得られ、インク滴の吐出特性（吐出量や吐出速度）の低下を防止することができる。
【００４１】
【実施例】
（実施例１）
ジルコンチタン酸鉛を主成分とする圧電セラミック体を用意し、予め厚み方向に分極処理したあと、ダイシングソーにて溝幅７０μｍ、溝深さ４００μｍ、ピッチ１４１μｍの溝加工を施し、この溝加工による複数の溝をインクの流路とするとともに、流路を構成する壁を隔壁としてなる流路部材を製作した。
【００４２】
ただし、溝加工にあたっては、回転刃の種類や加工速度を変更することにより、隔壁の側面を構成する結晶軸の伸縮度合いを変化させ、隔壁の側面をＸ線回折にて測定した時の正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）を異ならせた流路部材を１４種類用意した。
【００４３】
正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）の測定にあたっては、理学製のＲＩＮＴ１４００Ｖ型のＸ線回折を用い、Ｘ線源をＣｕ、Ｘ線源の管電圧を５０ｋＶ、管電流を２００ｍＡとして２軸の縦型ゴニオメータにてステップ幅を０．０２０゜とし、回折角度４０゜〜５０゜の範囲に現れる正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂを測定して算出した。
【００４４】
次に、各流路部材の隔壁の両側面に、その長手方向に沿ってスパッタリング法によりＡｕからなる駆動用電極を形成した。駆動用電極の大きさは流路の深さ方向の寸法が２００μｍ、流路の長手方向の寸法が１０ｍｍの帯状とした。
【００４５】
しかるのち、流路部材の隔壁の頂部に、インク供給孔を備えたアルミナセラミック製の天板をエポキシ系の接着剤にて接合するとともに、流路部材の開放端部に、各流路と連通するインク吐出孔を備えたポリイミド樹脂製のノズル板をエポキシ系の接着剤にて接合してインクジェットプリンタヘッドを得た。
【００４６】
そして、製作した各ヘッドを流路と平行にダイシングソーにて割断することで隔壁を観察可能な状態とし、これらのヘッドの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その変位量を測定した。
【００４７】
なお、隔壁への駆動周波数は正弦波１２０ｋＨｚとし、負極側の入力はカットした状態で、正極側にのみ３０Ｖの電圧を印加するようにし、このときの隔壁の側面中央における変位量をレーザ変位計を用いて測定した。
【００４８】
結果は表１に示す通りである。
【００４９】
【表１】
この結果、表１より判るように、正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）が１以下では、大きな変位量が得られているものの、比（Ｂ／Ａ）が１を越えると次第に変位量の低下が見られ、比（Ｂ／Ａ）が１．５を越えると変位量が３０ｎｍ未満にまで低下した。
【００５１】
そして、ヘッドに要求されている６ｍ／ｓｅｃ以上のインク滴の吐出速度を満足するには、隔壁の変位量を３０ｎｍ以上とする必要があることから、正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）を１．５以下とすれば良く、好ましくは比（Ｂ／Ａ）を１以下とすることで、隔壁１が持つ本来の変位量が得られ、インク滴の吐出量や吐出速度を高めることができ、ヘッドの信頼性を向上させることができた。
【００５２】
（実施例２）
次に、ジルコンチタン酸鉛を主成分とする圧電セラミック体を用意し、予め厚み方向に分極処理したあと、ダイシングソーにて溝幅７０μｍ、溝深さ４００μｍ、ピッチ１４１μｍの溝加工を施し、この溝加工による複数の溝をインクの流路とするとともに、流路を構成する壁を隔壁としてなる流路部材を製作した。
【００５３】
ただし、溝加工にあたっては、回転刃の種類や加工速度を調整し、隔壁の側面をＸ線回折にて測定した時の正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）が０．９８１となるようにした。
【００５４】
次に、得られた流路部材の隔壁の側面及び頂面にスパッタリング法によりＡｕからなる金属膜を被覆し、隔壁の側面に形成した金属膜を駆動用電極とするとともに、隔壁の頂面に形成した金属膜の中央をエキシマレーザーにて除去して引出線を形成した。
【００５５】
ただし、引出線の形成にあたっては、エキシマレーザーの出力値を変更することにより、隔壁の頂面を構成する結晶軸の伸縮度合いを変化させ、隔壁の頂面をＸ線回折にて測定した時の正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂとの比（Ａ／Ｂ）を異ならせた流路部材を１４種類用意した。
【００５６】
しかるのち、流路部材の隔壁の頂部に、インク供給孔を備えたアルミナセラミック製の天板をエポキシ系の接着剤にて接合するとともに、流路部材の開放端部に、各流路と連通するインク吐出孔を備えたポリイミド樹脂製のノズル板をエポキシ系の接着剤にて接合してインクジェットプリンタヘッドを得た。
【００５７】
そして、製作した各ヘッドを流路と平行にダイシングソーにて割断することで隔壁を観察可能な状態とし、これらのヘッドの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実施例１と同様の条件にてその変位量を測定した。
【００５８】
結果は表２に示す通りである。
【００５９】
【表２】
この結果、表２より判るように、正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂとの比（Ａ／Ｂ）が１以下では、大きな変位量が得られているものの、比率（Ａ／Ｂ）が１を越えると次第に変位量の低下が見られ、比率（Ａ／Ｂ）が１．５を越えると変位量が３０ｎｍ未満にまで低下した。
【００６１】
その為、ヘッドに要求されている６ｍ／ｓｅｃ以上のインク滴の吐出速度を満足するには、正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂとの比（Ａ／Ｂ）を１．５以下とすれば良く、好ましくは比（Ａ／Ｂ）を１．０以下とすることで、隔壁が本来持つ変位量が得られ、インク滴の吐出量や吐出速度を高めることができ、ヘッドの信頼性を向上させることができた。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、並設された圧電セラミックスからなる複数の隔壁を有し、該隔壁間をインクの流路として成る流路部材と、前記隔壁の頂部に接合され、各流路を塞ぐ天板とを有し、前記各隔壁の両側面には駆動用電極を備えたインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記隔壁の側面をＸ線回折にて測定した時の正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）を１．５以下とするか、あるいは前記隔壁の頂面をＸ線回折にて測定した時の正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂとの比（Ａ／Ｂ）を１．５以下としたことにより、ヘッドを駆動させれば、隔壁に剪断モードによる大きなすべり振動を発生させ、隔壁が持つ本来の変位量にて屈曲変位させることができるため、インク滴の吐出量や吐出速度の低下を防止し、以て情報に即した正確な文字や画像を印刷することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインクジェットプリンタヘッドの一例を示す一部を破断した斜視図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は本発明に係るインクジェットプリンタ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】高さ方向に分極処理された圧電セラミックスからなる隔壁の側面をＸ線回折にて測定した時のチャート図である。
【図４】本発明に係るインクジェットプリンタヘッドの他の例を示す一部を破断した斜視図である。
【図５】本発明に係るインクジェットプリンタヘッドのさらに他の例を示す一部を破断した斜視図である。
【図６】本発明の他の実施形態のインクジェットプリンタヘッドを示す一部を破断した斜視図である。
【図７】高さ方向に分極処理された圧電セラミックスからなる隔壁の頂面をＸ線回折にて測定した時のチャート図である。
【図８】従来例のインクジェットプリンタヘッドを示す一部を破断した斜視図である。
【符号の説明】
１，５１：隔壁 ２，５２：流路 ３，５３：流路部材
４，１４，５４：駆動用電極 ５，５５：天板
６，１６，５６：インク供給孔 ７，１７，５７：インク吐出孔
８，１８，５８：ノズル板 ９，１９，５９：引出線 １１：蓋板
１０，２０，３０，４０，５０：インクジェットプリンタヘッド
Claims (2)
- 並設された圧電セラミックスからなる複数の隔壁を有し、該隔壁間をインクの流路として成る流路部材と、前記隔壁の頂部に接合され、各流路を塞ぐ天板とを有し、前記各隔壁の両側面には駆動用電極を備え、該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からインク滴を噴出するインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記隔壁の側面をＸ線回折にて測定した時の正方晶００２回折のピーク強度Ｂと正方晶２００回折のピーク強度Ａとの比（Ｂ／Ａ）を１．５以下としたことを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
- 並設された圧電セラミックスからなる複数の隔壁を有し、該隔壁間をインクの流路として成る流路部材と、前記隔壁の頂部に接合され、各流路を塞ぐ天板とを有し、前記各隔壁の両側面には駆動用電極を備えるとともに、各隔壁の頂面には駆動用電極の引出線を具備して成り、前記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からインク滴を噴出するインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記隔壁の頂面をＸ線回折にて測定した時の正方晶２００回折のピーク強度Ａと正方晶００２回折のピーク強度Ｂとの比（Ａ／Ｂ）を１．５以下としたことを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
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