JP3838519B2 - 吐出ヘッド製造方法及び吐出ヘッド - Google Patents
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Description
図1は本発明の実施形態に係る印字ヘッドが搭載されたインクジェット記録装置の全体構成図である。同図に示したように、このインクジェット記録装置10は、インクの色ごとに設けられた複数の印字ヘッド12K,12C,12M,12Yを有する印字部12と、各印字ヘッド12K,12C,12M,12Yに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵/装填部14と、記録紙16を供給する給紙部18と、記録紙16のカールを除去するデカール処理部20と、前記印字部12のノズル面(インク吐出面)に対向して配置され、記録紙16の平面性を保持しながら記録紙16を搬送する吸着ベルト搬送部22と、印字部12による印字結果を読み取る印字検出部24と、印字済みの記録紙16(プリント物)を外部に排紙する排紙部26と、を備えている。
次に、本発明に係る印字ヘッド50の製造方法について詳説する。
〜(k) ではベース基板200の上側面が圧電体形成面202となっている。
k={(b−a) /a}×100(%)
図11によれば、ベース基板200と圧電体58との熱膨張係数の差が40%の場合には熱処理温度が600℃ではベース基板200と圧電体58との接合に剥離が発生し、200℃の場合にもベース基板200に許容範囲を超えた反りが発生する。したがって、ベース基板200の熱膨張係数aと圧電体58の熱膨張係数bとの熱膨張係数の差の関係は、次式〔数2〕示すようになる。
−40(%)<k<40(%)
なお、前記〔数2〕に示した関係は、ベース基板200の熱膨張係数aを基準にしたときの圧電体58の熱膨張係数bの割合を(b/a)を用いて、次式〔数3〕のように表すこともできる。
0.6≦(b/a)≦1.4
また、熱膨張係数の差が30%の場合、熱処理温度600℃ではベース基板200に反りが発生するが、この反りは許容範囲内の反りである。更に、熱膨張係数の差が4%であれば、ベース基板200には反りが発生しない。
−30(%)<k<30(%)
前記〔数4〕に示した関係は、次式〔数5〕のように表してもよい。
0.7<(b/a)<1.3
また、図12は、圧電体58(PZT )を成膜するベース基板200と熱処理温度Tを変化させたときの圧電体58成膜後のベース基板200の反りに関する結果である。
c=(T−Tc )×|a−b|(即ち、T=(c/|a−b|)+Tc )
前記〔数6〕に示した熱変化量差cは、図13に示す、部材209に熱量を与えたときに部材の単位長さlの方向の変化量Δl、温度の変化量ΔT、部材209の長さl、線膨張係数αが、次式〔数7〕に示す関係になるときの部材209の変化量Δlに相当する。
Δl=(ΔT×α×l)/2
温度の変化量ΔTは△T=T−Tc と表すことができ、部材209の長さl方向の伸び量に対する線膨張係数αはα=|a−b|(ベース基板200の熱膨張係数aと圧電体58の熱膨張係数bとの差)と表すことができる。
c≦5.0×10-3
次に、図9(e) には研磨工程を示している。上述した熱処理工程の後に圧電体58の個別電極57と反対側の面(振動板形成面)210の平坦度 (平面性)を確保し、該振動板形成面210上に付着している異物を除去するために圧電体及びレジストパターンの研磨が行われる。
また、個別電極57の材料には金(Au)、銅(Cu)、プラチナ(Pt)などの金属や、酸化チタン(TiO2 ) などの金属酸化物を適用すればよい。
Claims (14)
- 被吐出媒体上に吐出させる液滴に吐出力を与える圧電体を有する吐出ヘッドの製造方法であって、
ベース基板の少なくとも何れか1つの面にエアロゾルデポジション法を用いて圧電体膜を形成させる圧電体膜形成工程と、
前記圧電体膜形成工程によって形成された前記圧電体膜形成時或いは前記圧電体膜形成後のうち少なくとも何れか一方で前記圧電体膜に熱処理を施して焼結させる熱処理工程と、
前記圧電体膜形成工程及び前記熱処理工程を経て前記圧電体が形成された後に前記圧電体の前記ベース基板と反対側の面に振動板を接合或いは成膜により形成する振動板形成工程と、
前記振動板の前記圧電体と反対側の面にエアロゾルデポジション法を用いて圧力室壁を形成させる圧力室形成工程と、
前記圧力室に収容される液を吐出させる吐出孔が形成された吐出孔板を前記圧力室壁に接合させる吐出孔板接合工程と、
前記ベース基板の前記圧電体の個別電極形成領域に対応する部分を除去するとともに他の部分を残すベース基板除去工程と、
前記ベース基板除去工程の後に、前記圧電体膜の個別電極形成領域に個別電極を形成する個別電極形成工程と、
を含み、
前記ベース基板の熱膨張係数a及び前記圧電体の熱膨張係数bの割合b/aが所定の範囲内であることを特徴とする吐出ヘッド製造方法。 - 前記吐出ヘッドは、前記被吐出媒体の移動方向と直交する方向の長さに対応したライン型ヘッドを含み、
前記ベース基板除去工程では、前記圧電体の個別電極形成領域の外側となる前記ベース基板の前記被吐出媒体の移動方向と略平行方向の両端部を前記被吐出媒体の移動方向と直交する方向の全長にわたって残すとともに他の部分を除去することを特徴とする請求項1記載の吐出ヘッド製造方法。 - 前記ベース基板の熱膨張係数a及び前記圧電体の熱膨張係数bの割合b/aが、次式
0.6≦(b/a)≦1.4
を満たすことを特徴とする請求項1又は2記載の吐出ヘッド製造方法。 - 前記熱処理工程の処理温度Tは、常温Tc 、前記ベース基板の熱膨張係数a、前記圧電体の熱膨張係数b、熱変化量差cとの関係が、次式
T={c/|a−b|}+Tc
を満たすことを特徴とする請求項1、2又は3記載の吐出ヘッド製造方法。 - 前記熱変化量差cは、次式
c≦5.0×10-3
を満たすことを特徴とする請求項4記載の吐出ヘッド製造方法。 - 被吐出媒体上に吐出させる液滴に吐出力を与える圧電体を有する吐出ヘッドの製造方法であって、
ベース基板の少なくとも何れか1つの面にエアロゾルデポジション法を用いて圧電体膜を形成させる圧電体膜形成工程と、
前記圧電体膜形成工程によって形成された前記圧電体膜形成時或いは前記圧電体膜形成後のうち少なくとも何れか一方で前記圧電体膜に熱処理を施して焼結させる熱処理工程と、
前記圧電体膜形成工程及び前記熱処理工程を経て前記圧電体が形成された後に前記圧電体の前記ベース基板と反対側の面に振動板を接合或いは成膜する振動板形成工程と、
前記振動板の前記圧電体と反対側の面にエアロゾルデポジション法を用いて圧力室壁を形成させる圧力室形成工程と、
前記圧力室に収容される液を吐出させる吐出孔が形成された吐出孔板を前記圧力室壁に接合させる吐出孔板接合工程と、
前記ベース基板の前記圧電体の個別電極形成領域に対応する部分を除去するとともに他の部分を残すベース基板除去工程と、
前記ベース基板除去工程の後に、前記圧電体の前記ベース基板側の面に個別電極を形成する個別電極形成工程と、
前記熱処理工程の処理温度Tは、常温Tc 、前記ベース基板の熱膨張係数a、前記圧電体の熱膨張係数b、熱変化量差cとの関係が、次式T={c/|a−b|}+Tc を満たすことを特徴とする吐出ヘッド製造方法。 - 前記吐出ヘッドは、前記被吐出媒体の移動方向と直交する方向の長さに対応したライン型ヘッドを含み、
前記ベース基板除去工程では、前記圧電体の個別電極形成領域の外側となる前記ベース基板の前記被吐出媒体の移動方向と略平行方向の両端部を前記被吐出媒体の移動方向と直交する方向の全長にわたって残すとともに他の部分を除去することを特徴とする請求項6記載の吐出ヘッド製造方法。 - 前記熱変化量差cは、次式
c≦5.0×10-3
を満たすことを特徴とする請求項6又は7記載の吐出ヘッド製造方法。 - 前記振動板は、エアロゾルデポジション法を用いて形成されることを特徴とする請求項1乃至8のうち何れか1項に記載の吐出ヘッド製造方法。
- 被吐出媒体上に吐出させる液滴に吐出力を与える圧電体を有する吐出ヘッドであって、
前記圧電体が形成されるベース基板と、
前記ベース基板の少なくとも1つの面にエアロゾルデポジション法を用いて形成される圧電体と、
前記圧電体の前記ベース基板と反対側の面に接合或いは成膜される振動板と、
前記振動板の前記圧電体と反対側の面にエアロゾルデポジション法を用いて形成される圧力室壁と、
液滴が吐出される吐出孔が設けられ、前記圧力室壁の前記振動板と反対側に接合される吐出孔板と、
を備え、
前記ベース基板は前記圧電体の個別電極形成領域に対応する部分が除去されるとともに他の部分が残され、前記圧電体の前記ベース基板側の面の個別電極形成領域に個別電極が形成され、
前記ベース基板の熱膨張係数a及び前記圧電体の熱膨張係数bの割合b/aが所定の範囲内であることを特徴とする吐出ヘッド。 - 前記吐出ヘッドは、前記被吐出媒体の移動方向と直交する方向の長さに対応したライン型ヘッドを含み、
前記ベース基板は、前記圧電体の個別電極形成領域の外側となる前記ベース基板の前記被吐出媒体の移動方向と略平行方向の両端部を前記被吐出媒体の移動方向と直交する方向の全長にわたって残すとともに他の部分が除去されることを特徴とする請求項10記載の吐出ヘッド。 - 前記ベース基板の熱膨張係数a及び前記圧電体の熱膨張係数bの割合b/aが、次式
0.6≦(b/a)≦1.4
を満たすことを特徴とする請求項10又は11記載の吐出ヘッド。 - 前記ベース基板は、ステンレス鋼板或いは、結晶化ガラス、Fe-Ni 系合金のうち少なくとも何れか1つを含むことを特徴とする請求項10、11又は12記載の吐出ヘッド。
- 前記ベース基板は前記圧電体と同一材料で形成されることを特徴とする請求項10、11又は12記載の吐出ヘッド。
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