JPH04363250A - 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

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JPH04363250A
JPH04363250A JP3255563A JP25556391A JPH04363250A JP H04363250 A JPH04363250 A JP H04363250A JP 3255563 A JP3255563 A JP 3255563A JP 25556391 A JP25556391 A JP 25556391A JP H04363250 A JPH04363250 A JP H04363250A
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substrate
electrode
ink
pressure chamber
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JP3255563A
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English (en)
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Kuniaki Ochiai
邦昭 落合
Shigeo Komagine
駒木根 茂生
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Toshiba TEC Corp
Original Assignee
Tokyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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
【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41
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32
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3
7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。
【0009】第三の問題点は、ピエゾ電極材料により形
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
なるピエゾ電極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表面である。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。
【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。
【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ため構造であり、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
着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、板厚
方向に分極された板状の圧電部材と、非導電性及び非電
歪性であって前記圧電部材の剛性より低い剛性の材料に
より形成されて前記圧電部材に接合された基板と、前記
圧電部材の表面からこの圧電部材と前記基板との接合面
を越える深さをもって形成され一端にインク吐出口を有
してインク供給部に接続される複数の圧力室と、これら
の圧力室の両側に配置されて前記圧電部材と前記基板と
に形成された複数の支柱と、前記圧力室の前記基板側の
一面と両内側面との全面に接合された複数の電極と、前
記圧電部材の表面接合された天板とにより構成した。
【0014】請求項2の発明は、板厚方向に分極された
板状の圧電部材と、非導電性及び非電歪性であって前記
圧電部材の剛性より低い剛性の材料により形成された基
板とを接合し、前記圧電部材の表面より前記基板の内部
に達する細長い複数本の溝を研削加工により形成し、前
記基板の前記溝の表面にこの基板の内部組織を露出させ
、前記溝の全内面に電極を無電解メッキにより形成し、
前記圧電部材の表面に天板を接合することにより前記各
溝の開口面を閉塞して圧力室を形成し、これらの圧力室
にインク吐出口を形成するようにした。
【0015】請求項3の発明は、請求項2において、無
電解メッキ用の触媒核を混入したプラスチックスにより
基板を形成した。
【0016】請求項4の発明は、請求項2又は3におい
て、圧電部材の表面から基板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を覆うマスクをフォトリ
ソグラフィの手法により形成し、前記圧電部材と前記基
板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。
【0017】
【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
力室の容積を増大させその内圧を低下させる過程で圧力
室にインク供給部のインクを引き込み、圧力室の容積を
縮小させその内圧を高める過程で内部のインクをインク
供給口から吐出させる。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
材より剛性の低い基板により形成することができ、この
結果、圧電部材側の支柱の歪に対する基板側の支柱によ
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、溝の両側に位置する支柱の一部が電歪性の無い材料
により形成されているので、この電歪性の無い支柱の一
部を含めて溝の基板側の一面と両側面との全面に電極を
形成しても電界を圧電部材による支柱の一部にのみ作用
させることができる。したがって、溝内の一部にのみ電
極を設けるような複雑な工程を省略することができる。
【0018】請求項2の発明は、圧電部材とプラスチッ
クス等の非電歪性の基板とに溝を形成し、基板の溝の表
面にその非電歪性の内部組織を露出させ、この露出面と
圧電部材の溝の表面との全面に無電解メッキにより電極
を形成するようにしたので、非電歪性の基板の溝の表面
における内部組織露出面と圧電部材の溝の表面との全面
に、同時に前処理を行うことができるとともにその後の
無電解メッキも同時に行うことができ、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
力室の基板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。
【0019】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。
【0020】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。
【0021】
【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、非導電性及び非電歪性であっ
て、圧電部材より低い剛性の材料により形成された基板
1上に板厚方向に分極された圧電部材2を接着剤により
接着する。本実施例において、基板1の材料は液晶ポリ
マー(日本石油化学株式会社製の商品名ザイター)が選
択されている。また、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。接着層の厚さは1μm程度が良い。 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。
【0022】続いて、図3(b)に示すように、圧電部
材2の表面から基板1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
研削し、基板1と圧電部材2との板厚の和を一定にし、
基板1を研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
さい下部支柱4bとよりなる。ここでは、溝3の幅は8
0μm、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の研削に用い
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。さらに、基板1の材質を液晶ポリマーにするこ
とにより、研削時にバリの出ない綺麗な研削面が形成さ
れる。
【0023】次に、無電解メッキにより電極を形成する
前に、基板1と圧電部材2とを洗浄し、前処理を行う。 すなわち、液温50℃の30%の水酸化カリュウム溶液
により基板1と圧電部材2とに30分間のエッチング処
理を施し、これにより、基板1及び圧電部材2の溝3の
内面粗さはメッキの密着強度が充分となる粗さになる。 さらに、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と圧電
部材2とを浸漬し、続いて、基板1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
【0024】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。
【0025】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基板1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。基板1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、基板1と圧電部材2との接合面とな
る耐水性の弱い接着剤を含めて溝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。
【0026】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。
【0027】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。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。また、図1に示す
ように、各溝3の開口面を天板10により閉塞すること
によって圧力室14が形成される。
【0028】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。
【0029】図2に電圧A,Bの印加状態と中央の圧力
室14の圧力Pの変化とを示すが、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11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。
【0030】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
り剛性の低い基板1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の歪に対する基板1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。
【0031】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と基板1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、基板1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。
【0032】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、異なる基板1
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、基板1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。
【0033】
【数1】
【0034】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。
【0035】さらに、溝3の両側に位置する支柱4の一
部(下部支柱4b)が電歪性のない材料により形成され
ているので、この電歪性のない下部支柱4bを含めて溝
3の基板1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と基板1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。
【0036】前記実施例において、液晶ポリマーにより
基板1を形成した状態で説明したが、基板1をPPS樹
脂により形成しても支柱4の歪量を大きくする結果を得
ることができた。この場合には、無電解メッキにより電
極8を形成する前処理に用いられるエッチング液として
、弗化錫に添加剤を混ぜたものを使用し、25℃で約3
0分間エッチングした。また、メッキ液はニッケル−ボ
ロン系のものを使用した。
【0037】また、他の実施例として、エンジニアリン
グプラスチックスに無電解メッキの触媒核となる金属粉
を混入した材料により基板1を形成する方法がある。こ
のような材料の基板1に溝3を研削加工すると、溝3の
表面に触媒核が露出し、その触媒核にメッキ金属が析出
するのでメッキの密着強度が増すことになる。触媒核と
なる金属粉は、パラジューム、ロジューム、銀、金等が
あるが、1μm以下のPdを重量比で2ないし5%混入
したPPS樹脂を使用することにより、良好なメッキ(
電極8)を得ることができる。
【0038】なお、基板1の材料は上記のものに限られ
るものではなく、非導電性であること、非電歪性である
こと、圧電部材2より剛性が低いこと、圧電部材2に接
着が可能なこと、圧電部材2に接合した後にダイヤモン
ドホイールで溝3を研削した時に綺麗な研削面が形成さ
れること、圧電部材2に無電解メッキを施す時に密着性
の良いメッキを同時に行い得ること等の条件を満足する
ものであれば適用可能である。また、メッキされる金属
は、安価なニッケルの使用が可能であるが、インクの成
分によっては電極8が腐食されることが考えられる場合
には、金を用いることにより解決し得る。この場合、ニ
ッケルメッキの上に薄い金メッキを施して電極8を形成
することにより、コストの上昇をある程度抑えることが
可能である。
【0039】
【発明の効果】請求項1の発明は、板厚方向に分極され
た板状の圧電部材と、非導電性及び非電歪性であって前
記圧電部材の剛性より低い剛性の材料により形成されて
前記圧電部材に接合された基板と、前記圧電部材の表面
からこの圧電部材と前記基板との接合面を越える深さを
もって形成され一端にインク吐出口を有してインク供給
部に接続される複数の圧力室と、これらの圧力室の両側
に配置されて前記圧電部材と前記基板とに形成された複
数の支柱と、前記圧力室の前記基板側の一面と両内側面
との全面に接合された複数の電極と、前記圧電部材の表
面接合された天板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、その圧力室の容積を増大させその内圧を低下させ
る過程で圧力室にインク供給部のインクを引き込み、圧
力室の容積を縮小させその内圧を高める過程で内部のイ
ンクをインク供給口から吐出させる。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基板により形成すること
ができ、この結果、圧電部材側の支柱の歪に対する基板
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、溝の両側に位置する支柱の一部が電歪性
の無い材料により形成されているので、この電歪性の無
い支柱の一部を含めて溝の基板側の一面と両側面との全
面に電極を形成しても電界を圧電部材による支柱の一部
にのみ作用させることができ、したがって、溝内の一部
にのみ電極を設けるような複雑な工程を省略することが
できる等の効果を有する。
【0040】請求項2の発明は、板厚方向に分極された
板状の圧電部材と、非導電性及び非電歪性であって前記
圧電部材の剛性より低い剛性の材料により形成された基
板とを接合し、前記圧電部材の表面より前記基板の内部
に達する細長い複数本の溝を研削加工により形成し、前
記基板の前記溝の表面にこの基板の内部組織を露出させ
、前記溝の全内面に電極を無電解メッキにより形成し、
前記圧電部材の表面に天板を接合することにより前記各
溝の開口面を閉塞して圧力室を形成し、これらの圧力室
にインク吐出口を形成するようにしたので、非電歪性の
基板の溝の表面における内部組織露出面と圧電部材の溝
の表面との全面に、同時に前処理を行うことができると
ともにその後の無電解メッキも同時に行うことができ、
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、また、無電解メッキ方法を採用す
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、圧力室の基板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。
【0041】請求項3の発明は、請求項2において、無
電解メッキ用の触媒核を混入したプラスチックスにより
基板を形成したので、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。
【0042】請求項4の発明は、請求項2又は3におい
て、圧電部材の表面から基板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を覆うマスクをフォトリ
ソグラフィの手法により形成し、前記圧電部材と前記基
板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。
【図面の簡単な説明】
【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と圧力室の圧力との関係
を示すタイミングチャートである。
【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。
【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。
【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。
【図6】その支柱の寸法関係を示す一部の斜視図である
【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。
【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。
【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。
【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。
【符号の説明】
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 11    インク吐出口 14    圧力室

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  板厚方向に分極された板状の圧電部材
    と、非導電性及び非電歪性であって前記圧電部材の剛性
    より低い剛性の材料により形成されて前記圧電部材に接
    合された基板と、前記圧電部材の表面からこの圧電部材
    と前記基板との接合面を越える深さをもって形成され一
    端にインク吐出口を有してインク供給部に接続される複
    数の圧力室と、これらの圧力室の両側に配置されて前記
    圧電部材と前記基板とに形成された複数の支柱と、前記
    圧力室の前記基板側の一面と両内側面との全面に接合さ
    れた複数の電極と、前記圧電部材の表面接合された天板
    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。
  2. 【請求項2】  板厚方向に分極された板状の圧電部材
    と、非導電性及び非電歪性であって前記圧電部材の剛性
    より低い剛性の材料により形成された基板とを接合し、
    前記圧電部材の表面より前記基板の内部に達する細長い
    複数本の溝を研削加工により形成し、前記基板の前記溝
    の表面にこの基板の内部組織を露出させ、前記溝の全内
    面に電極を無電解メッキにより形成し、前記圧電部材の
    表面に天板を接合することにより前記各溝の開口面を閉
    塞して圧力室を形成し、これらの圧力室にインク吐出口
    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。
  3. 【請求項3】  無電解メッキ用の触媒核を混入したプ
    ラスチックスにより基板を形成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
  4. 【請求項4】  圧電部材の表面から基板の内部に達す
    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を覆うマス
    クをフォトリソグラフィの手法により形成し、前記圧電
    部材と前記基板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又は3記載のインクジェット
    プリンタヘッドの製造方法。
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