JPH09216358A - インクジェットヘッド及びその製造方法 - Google Patents
インクジェットヘッド及びその製造方法Info
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- JPH09216358A JPH09216358A JP8027193A JP2719396A JPH09216358A JP H09216358 A JPH09216358 A JP H09216358A JP 8027193 A JP8027193 A JP 8027193A JP 2719396 A JP2719396 A JP 2719396A JP H09216358 A JPH09216358 A JP H09216358A
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- ink jet
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造工程が多い。
【解決手段】 シリコン基板１の表面に電気変換素子で
あるピエゾ素子２を焼成して形成した。
あるピエゾ素子２を焼成して形成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットヘッ
ド及びその製造方法に関し、特に電気機械変換素子をア
クチュエータ素子に用いるインクジェットヘッド及びそ
の製造方法に関する。
ド及びその製造方法に関し、特に電気機械変換素子をア
クチュエータ素子に用いるインクジェットヘッド及びそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェット記録装置は、記録時の振
動、騒音が殆どなく、カラー化が容易なことから、コン
ピュータ等のデジタル処理装置のデータを出力するプリ
ンタの他、ファクシミリやコピー等にも用いられるよう
になっている。
動、騒音が殆どなく、カラー化が容易なことから、コン
ピュータ等のデジタル処理装置のデータを出力するプリ
ンタの他、ファクシミリやコピー等にも用いられるよう
になっている。
【０００３】このようなインクジェット記録装置とし
て、例えば圧電素子をアクチュエータ素子として使用し
て、この圧電素子の変位で振動板を介してインク液室を
加圧することでノズルからインク滴を吐出させるように
したインクジェットヘッドを記録ヘッドに用いて、記録
信号に応じてノズルからインク滴を記録媒体（インク滴
が付着するもの）に吐出することによって、高速、高解
像度、高品質の記録を行なうようにしたものがある。
て、例えば圧電素子をアクチュエータ素子として使用し
て、この圧電素子の変位で振動板を介してインク液室を
加圧することでノズルからインク滴を吐出させるように
したインクジェットヘッドを記録ヘッドに用いて、記録
信号に応じてノズルからインク滴を記録媒体（インク滴
が付着するもの）に吐出することによって、高速、高解
像度、高品質の記録を行なうようにしたものがある。
【０００４】ところで、圧電素子をアクチュエータ素子
に用いるインクジェットヘッドとしては、予め表面に電
極パターンを形成した基板上にプレート状の圧電素子を
接着剤で接合した後、プレート状の圧電素子をスリット
加工して多数の圧電素子に分割してアクチュエータユニ
ットを構成し、一方、ノズル、インク液室及び振動板等
の変位部を有する液室ユニットを構成して、圧電素子の
前面を液室部の変位部に接着剤で接合して製造するもの
がある。
に用いるインクジェットヘッドとしては、予め表面に電
極パターンを形成した基板上にプレート状の圧電素子を
接着剤で接合した後、プレート状の圧電素子をスリット
加工して多数の圧電素子に分割してアクチュエータユニ
ットを構成し、一方、ノズル、インク液室及び振動板等
の変位部を有する液室ユニットを構成して、圧電素子の
前面を液室部の変位部に接着剤で接合して製造するもの
がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のインクジェットヘッド及びその製造方法にあっ
ては、基板上に圧電素子を固定するために両者を接着剤
で接合しなければならないので、製造工程が多くなると
いう解題がある。
た従来のインクジェットヘッド及びその製造方法にあっ
ては、基板上に圧電素子を固定するために両者を接着剤
で接合しなければならないので、製造工程が多くなると
いう解題がある。
【０００６】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、インクジェットヘッドの製造工程を簡略化するこ
とを目的とする。
あり、インクジェットヘッドの製造工程を簡略化するこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１のインクジェットヘッドの製造方法は、電
気機械変換素子でインクを加圧してインク滴を吐出させ
るインクジェットヘッドの製造方法において、シリコン
基板上に電気機械変換素子材料を焼成して前記電気機械
変換素子を形成する構成とした。
め、請求項１のインクジェットヘッドの製造方法は、電
気機械変換素子でインクを加圧してインク滴を吐出させ
るインクジェットヘッドの製造方法において、シリコン
基板上に電気機械変換素子材料を焼成して前記電気機械
変換素子を形成する構成とした。
【０００８】請求項２のインクジェットヘッドの製造方
法は、上記請求項１のインクジェットヘッドの製造方法
において、シリコン基板表面にＳiＯ2膜を成膜し、この
ＳiＯ2膜上に前記電気機械変換素子材料を焼成する構成
とした。
法は、上記請求項１のインクジェットヘッドの製造方法
において、シリコン基板表面にＳiＯ2膜を成膜し、この
ＳiＯ2膜上に前記電気機械変換素子材料を焼成する構成
とした。
【０００９】請求項３のインクジェットヘッドは、上記
請求項１又は２のインクジェットヘッドの製造方法にお
いて、前記シリコン基板表面又はＳiＯ2膜表面に５〜１
４×１０-6／℃（１０〜２５０℃）の膨張係数を有する
セラミック又は複合酸化物を１μｍ〜５０μｍの範囲内
の厚さで成膜して、このセラミック又は複合酸化物膜上
に前記電気機械変換素子材料を焼成する構成とした。
請求項１又は２のインクジェットヘッドの製造方法にお
いて、前記シリコン基板表面又はＳiＯ2膜表面に５〜１
４×１０-6／℃（１０〜２５０℃）の膨張係数を有する
セラミック又は複合酸化物を１μｍ〜５０μｍの範囲内
の厚さで成膜して、このセラミック又は複合酸化物膜上
に前記電気機械変換素子材料を焼成する構成とした。
【００１０】請求項４のインクジェットヘッドの製造方
法は、上記請求項１乃至３のいずれかのインクジェット
ヘッドの製造方法において、前記シリコン基板の電気機
械変換素子の底部に対応する部分にインク液室となる凹
部を形成する構成とした。
法は、上記請求項１乃至３のいずれかのインクジェット
ヘッドの製造方法において、前記シリコン基板の電気機
械変換素子の底部に対応する部分にインク液室となる凹
部を形成する構成とした。
【００１１】請求項５のインクジェットヘッドは、電気
機械変換素子でインクを加圧してインク滴を吐出させる
インクジェットヘッドにおいて、基板上に電気機械変換
素子材料を焼成してなる前記電気機械変換素子を有する
構成とした。
機械変換素子でインクを加圧してインク滴を吐出させる
インクジェットヘッドにおいて、基板上に電気機械変換
素子材料を焼成してなる前記電気機械変換素子を有する
構成とした。
【００１２】請求項６のインクジェットヘッドは、上記
請求項５のインクジェットヘッドにおいて、前記基板が
シリコン基板である構成とした。
請求項５のインクジェットヘッドにおいて、前記基板が
シリコン基板である構成とした。
【００１３】請求項７のインクジェットヘッドは、上記
請求項５のインクジェットヘッドにおいて、前記基板が
セラミックス基板である構成とした。
請求項５のインクジェットヘッドにおいて、前記基板が
セラミックス基板である構成とした。
【００１４】請求項８のインクジェットヘッドは、上記
請求項５のインクジェットヘッドにおいて、前記基板が
高融点のガラス基板である構成とした。
請求項５のインクジェットヘッドにおいて、前記基板が
高融点のガラス基板である構成とした。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施例に
係るインクジェットヘッドのアクチュエータ部の模式的
断面図である。
図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施例に
係るインクジェットヘッドのアクチュエータ部の模式的
断面図である。
【００１６】このインクジェットヘッドのアクチュエー
タ部は、シリコン（Ｓｉ）基板１の表面に電気変換素子
であるピエゾ素子２を焼成して形成したものである。そ
して、シリコン基板１の表面には基板１に直接接触する
共通電極３を形成して、シリコン基板１を電極として併
用することで共通電極３をシリコン基板１を介してピエ
ゾ素子２の一面に接続すると共に、シリコン基板１の表
面に絶縁保護膜４を成膜して、この絶縁保護膜４上にピ
エゾ素子２の他面に接続した個別電極（選択電極）５を
形成している。
タ部は、シリコン（Ｓｉ）基板１の表面に電気変換素子
であるピエゾ素子２を焼成して形成したものである。そ
して、シリコン基板１の表面には基板１に直接接触する
共通電極３を形成して、シリコン基板１を電極として併
用することで共通電極３をシリコン基板１を介してピエ
ゾ素子２の一面に接続すると共に、シリコン基板１の表
面に絶縁保護膜４を成膜して、この絶縁保護膜４上にピ
エゾ素子２の他面に接続した個別電極（選択電極）５を
形成している。
【００１７】このインクジェットヘッドのアクチュエー
タ部の製造方法は、先ず、シリコン基板１上にピエゾ素
子材料を例えば１０〜１００μｍの厚さでパターン化し
て素子アレイ状に焼成する。ピエゾ素子材料としては、
例えば、公知のＰbＴiＯ3／ＰbＺrＯ3系、ＢaＴiＯ3／
ＰbＺrＯ3／ＰbＮbＯ3系、さらにＰbＮbＯ3の代わりに
Ｐb（Ｎi1/3Ｎb2/3）を混成したものなどを挙げること
ができる。これらの公知のピエゾ素子（Ｐb（Ｔi，Ｎ
b）Ｏ3、ＬiＮbＯ3系を含む）は、一次焼成して結晶化
したものを、バインダーを含むスラリー状にして、スク
リーン印刷やコーティング法により基板１上にパターン
化して設け、素子アレイ状に焼結する。
タ部の製造方法は、先ず、シリコン基板１上にピエゾ素
子材料を例えば１０〜１００μｍの厚さでパターン化し
て素子アレイ状に焼成する。ピエゾ素子材料としては、
例えば、公知のＰbＴiＯ3／ＰbＺrＯ3系、ＢaＴiＯ3／
ＰbＺrＯ3／ＰbＮbＯ3系、さらにＰbＮbＯ3の代わりに
Ｐb（Ｎi1/3Ｎb2/3）を混成したものなどを挙げること
ができる。これらの公知のピエゾ素子（Ｐb（Ｔi，Ｎ
b）Ｏ3、ＬiＮbＯ3系を含む）は、一次焼成して結晶化
したものを、バインダーを含むスラリー状にして、スク
リーン印刷やコーティング法により基板１上にパターン
化して設け、素子アレイ状に焼結する。
【００１８】次いで、これらの基板１及びピエゾ素子２
上にガラス、ＳiＯ2などの絶縁保護膜４を成膜して、絶
縁保護膜４の電極形成部分を除去して、Ｐｔ等からなる
共通電極３を形成し、またＡuやＡg／Ｐd等からなる個
別電極５を成膜して、アクチュエータ部とする。このア
クチュエータ部のピエゾ素子２に合わせてノズルやイン
ク液室を形成した液室部を接合することによってインク
ジェットヘッドを構成することができる。
上にガラス、ＳiＯ2などの絶縁保護膜４を成膜して、絶
縁保護膜４の電極形成部分を除去して、Ｐｔ等からなる
共通電極３を形成し、またＡuやＡg／Ｐd等からなる個
別電極５を成膜して、アクチュエータ部とする。このア
クチュエータ部のピエゾ素子２に合わせてノズルやイン
ク液室を形成した液室部を接合することによってインク
ジェットヘッドを構成することができる。
【００１９】このようにシリコン基板上に電気機械変換
素子を焼成して形成することによって、インクジェット
ヘッドの製造工程を簡略化することができる。また、シ
リコン基板を共通電極の一部に併用することで共通電極
の抵抗分布を無視することができて、工程が一層簡単に
なる。また、シリコン基板の表面性は４〜５オングスト
ロームのピット、ボイドの範囲であり、ピエゾ素子の構
造面精度はピエゾ素子焼成工程の厚膜プロセスを考慮し
ても５〜１０μｍ以下の精度となり、ピエゾ素子との接
合接着精度、位置合わせが容易である。
素子を焼成して形成することによって、インクジェット
ヘッドの製造工程を簡略化することができる。また、シ
リコン基板を共通電極の一部に併用することで共通電極
の抵抗分布を無視することができて、工程が一層簡単に
なる。また、シリコン基板の表面性は４〜５オングスト
ロームのピット、ボイドの範囲であり、ピエゾ素子の構
造面精度はピエゾ素子焼成工程の厚膜プロセスを考慮し
ても５〜１０μｍ以下の精度となり、ピエゾ素子との接
合接着精度、位置合わせが容易である。
【００２０】次に、図２は本発明の第２実施例に係るイ
ンクジェットヘッドのアクチュエータ部の模式的断面図
である。このインクジェットヘッドのアクチュエータ部
は、シリコン基板１の共通電極３を５〜１０μｍの厚さ
でパターン化して形成し、基板１及び共通電極３の所要
部分表面に絶縁保護膜４を成膜し、又は基板１及び共通
電極３の表面に絶縁保護膜４を成膜して不要部分を除去
した後、上記実施例と同様にピエゾ素子２を焼成で形成
し、絶縁保護膜４及びピエゾ素子２上に個別電極５をス
クリーン印刷や蒸着法で形成したものである。
ンクジェットヘッドのアクチュエータ部の模式的断面図
である。このインクジェットヘッドのアクチュエータ部
は、シリコン基板１の共通電極３を５〜１０μｍの厚さ
でパターン化して形成し、基板１及び共通電極３の所要
部分表面に絶縁保護膜４を成膜し、又は基板１及び共通
電極３の表面に絶縁保護膜４を成膜して不要部分を除去
した後、上記実施例と同様にピエゾ素子２を焼成で形成
し、絶縁保護膜４及びピエゾ素子２上に個別電極５をス
クリーン印刷や蒸着法で形成したものである。
【００２１】このようにしても、インクジェットヘッド
の製造工程を簡略化することができる。また、シリコン
基板を共通電極の一部に併用することで共通電極の抵抗
分布を無視することができて、工程が一層簡単になる。
さらに、シリコン基板の表面性も良く、ピエゾ素子製造
後、その平面性も電極膜厚の５〜１０μｍの範囲内であ
り、ピエゾ素子との接合接着位置合わせが容易である。
の製造工程を簡略化することができる。また、シリコン
基板を共通電極の一部に併用することで共通電極の抵抗
分布を無視することができて、工程が一層簡単になる。
さらに、シリコン基板の表面性も良く、ピエゾ素子製造
後、その平面性も電極膜厚の５〜１０μｍの範囲内であ
り、ピエゾ素子との接合接着位置合わせが容易である。
【００２２】次に、図３は本発明の第３実施例に係るイ
ンクジェットヘッドの模式的断面図である。このインク
ジェットヘッドは、シリコン基板１の表面にＳiＯ2膜６
を膜厚０．５〜２μｍの範囲内で熱酸化法やスパッタ法
で成膜し、更に、このＳiＯ2膜６の表面にセラミック
（複合酸化物を含む）膜７を成膜する。セラミック膜７
を形成するセラミック材料としては、５〜１４×１０-6
／℃（１０〜２５０℃）の膨張係数を有するものが好ま
しく、例えば、Ａl2ＴiＯ3、Ａl2Ｏ3、ＭgＡl2Ｏ4、Ｃa
Ｏ・Ａl2Ｏ3、ＢaＴiＯ3、ＣaＴiＯ3等の低熱膨張で恒
温安定セラミック材料を挙げることができる。また、セ
ラミック膜７の膜厚は１〜５０μｍ、好ましくは１〜２
０μｍの範囲内である。
ンクジェットヘッドの模式的断面図である。このインク
ジェットヘッドは、シリコン基板１の表面にＳiＯ2膜６
を膜厚０．５〜２μｍの範囲内で熱酸化法やスパッタ法
で成膜し、更に、このＳiＯ2膜６の表面にセラミック
（複合酸化物を含む）膜７を成膜する。セラミック膜７
を形成するセラミック材料としては、５〜１４×１０-6
／℃（１０〜２５０℃）の膨張係数を有するものが好ま
しく、例えば、Ａl2ＴiＯ3、Ａl2Ｏ3、ＭgＡl2Ｏ4、Ｃa
Ｏ・Ａl2Ｏ3、ＢaＴiＯ3、ＣaＴiＯ3等の低熱膨張で恒
温安定セラミック材料を挙げることができる。また、セ
ラミック膜７の膜厚は１〜５０μｍ、好ましくは１〜２
０μｍの範囲内である。
【００２３】そして、セラミック膜７上に上記第２実施
例と同様にして共通電極３を５〜１０μｍの厚さでパタ
ーン化して形成し、所要部分に絶縁保護膜４を設けて共
通電極３の表面にピエゾ素子２を焼成で形成し、絶縁保
護膜４及びピエゾ素子２上に個別電極５を形成する。
例と同様にして共通電極３を５〜１０μｍの厚さでパタ
ーン化して形成し、所要部分に絶縁保護膜４を設けて共
通電極３の表面にピエゾ素子２を焼成で形成し、絶縁保
護膜４及びピエゾ素子２上に個別電極５を形成する。
【００２４】次いで、インク滴を吐出するノズル１１を
形成したノズル形成部材１２と、ノズル１１が連通する
インク液室１３及びインク液室１３に対応する変位部１
４を一体又は別体で形成した液室形成部材１５とを有す
る液室部１６を、前記ピエゾ素子２に対応して接着剤１
７で接合して、インクジェットヘッドを構成する。
形成したノズル形成部材１２と、ノズル１１が連通する
インク液室１３及びインク液室１３に対応する変位部１
４を一体又は別体で形成した液室形成部材１５とを有す
る液室部１６を、前記ピエゾ素子２に対応して接着剤１
７で接合して、インクジェットヘッドを構成する。
【００２５】このようにシリコン基板表面にＳiＯ2膜を
成膜することによって、シリコン基板と個別電極を絶縁
する絶縁保護膜にピンホール等が発生していても、シリ
コン基板と個別電極とのショートを防止することができ
る。また、ＳiＯ2膜を介在させることによって、ピエゾ
素子材料とシリコン基板との直接反応や熱応力を緩和す
ることができる。なお、ＳiＯ2膜はスパッタ膜よりも熱
酸化膜の方がより熱応力の緩和には有効である。
成膜することによって、シリコン基板と個別電極を絶縁
する絶縁保護膜にピンホール等が発生していても、シリ
コン基板と個別電極とのショートを防止することができ
る。また、ＳiＯ2膜を介在させることによって、ピエゾ
素子材料とシリコン基板との直接反応や熱応力を緩和す
ることができる。なお、ＳiＯ2膜はスパッタ膜よりも熱
酸化膜の方がより熱応力の緩和には有効である。
【００２６】また、このＳiＯ2膜上に、又は直接シリコ
ン基板に５〜１４×１０-6／℃（１０〜２５０℃）の膨
張係数を有するセラミック又は複合酸化物を１μｍ〜５
０μｍの範囲内の厚さで成膜して、このセラミックス又
は複合酸化物膜上にピエゾ素子材料を焼成することによ
って、ピエゾ素子材料の焼結時の熱応力を緩和すること
ができると共に、焼成したピエゾ素子との密着性が向上
して剥離を防止することができる。
ン基板に５〜１４×１０-6／℃（１０〜２５０℃）の膨
張係数を有するセラミック又は複合酸化物を１μｍ〜５
０μｍの範囲内の厚さで成膜して、このセラミックス又
は複合酸化物膜上にピエゾ素子材料を焼成することによ
って、ピエゾ素子材料の焼結時の熱応力を緩和すること
ができると共に、焼成したピエゾ素子との密着性が向上
して剥離を防止することができる。
【００２７】しかも、シリコン基板のみであると共振周
波数が１３〜１５ＫＨｚの範囲内にあるために、実用上
低周波駆動のみとなるが、セラミック層を有することで
構造、材質にもよるが共振周波数が１００〜１５０ＫＨ
ｚになるので、１０〜２０ＫＨｚの高周波駆動が可能に
なる。
波数が１３〜１５ＫＨｚの範囲内にあるために、実用上
低周波駆動のみとなるが、セラミック層を有することで
構造、材質にもよるが共振周波数が１００〜１５０ＫＨ
ｚになるので、１０〜２０ＫＨｚの高周波駆動が可能に
なる。
【００２８】次に、図４は本発明の第４実施例に係るイ
ンクジェットヘッドの模式的断面図である。このインク
ジェットヘッドは、Ｓｉ結晶（１１１）のシリコン基板
１を用いて、このシリコン基板１の表面に上記第３実施
例と同様にしてＳiＯ2膜６及びセラミック膜７を形成し
てピエゾ素子２を焼成した後、シリコン基板１のピエゾ
素子２の底部に対応する部分にエッチングにより除去し
てインク室１３となる凹部を形成し、シリコン基板１の
裏面側にノズル１１を形成したノズル形成部材１２を接
着剤１８で接合したものである。
ンクジェットヘッドの模式的断面図である。このインク
ジェットヘッドは、Ｓｉ結晶（１１１）のシリコン基板
１を用いて、このシリコン基板１の表面に上記第３実施
例と同様にしてＳiＯ2膜６及びセラミック膜７を形成し
てピエゾ素子２を焼成した後、シリコン基板１のピエゾ
素子２の底部に対応する部分にエッチングにより除去し
てインク室１３となる凹部を形成し、シリコン基板１の
裏面側にノズル１１を形成したノズル形成部材１２を接
着剤１８で接合したものである。
【００２９】このように、シリコン基板にインク液室と
なる凹部を形成することでピエゾ素子の変位をより直接
的にインク液室に伝達することができ、インク滴の吐出
効率が向上し、残留音響振動が減少し、インク滴のバラ
ツキが小さくなる。しかも、工程上ノズル形成部材を接
合するだけでインクジェットヘッドを構成できて、一層
工程の簡略化を図れる。
なる凹部を形成することでピエゾ素子の変位をより直接
的にインク液室に伝達することができ、インク滴の吐出
効率が向上し、残留音響振動が減少し、インク滴のバラ
ツキが小さくなる。しかも、工程上ノズル形成部材を接
合するだけでインクジェットヘッドを構成できて、一層
工程の簡略化を図れる。
【００３０】また、上記第３実施例と同様にピエゾ素子
２の共通電極３とシリコン基板１との間にＳiＯ2膜６や
セラミック膜７を介在させることによって、シリコン基
板１でインク液室１３を形成したとき、共通電極３にピ
ンホール等が生じていても、インクが直接ピエゾ素子２
に接触することがなくなり、ピエゾ素子２の劣化を防止
することができるようになる。
２の共通電極３とシリコン基板１との間にＳiＯ2膜６や
セラミック膜７を介在させることによって、シリコン基
板１でインク液室１３を形成したとき、共通電極３にピ
ンホール等が生じていても、インクが直接ピエゾ素子２
に接触することがなくなり、ピエゾ素子２の劣化を防止
することができるようになる。
【００３１】さらに、基板としてシリコン基板を用いる
ことによって、特にシリコン基板は異方性エッチングを
することによって凹部（インク液室）の大きさ、形状を
簡単に制御することができて、ピエゾ素子の形状に応じ
た凹部形状を容易に形成することができる。
ことによって、特にシリコン基板は異方性エッチングを
することによって凹部（インク液室）の大きさ、形状を
簡単に制御することができて、ピエゾ素子の形状に応じ
た凹部形状を容易に形成することができる。
【００３２】次に、図５は本発明の第５実施例に係るイ
ンクジェットヘッドの模式的断面図である。このインク
ジェットヘッドは、Ｓｉ結晶（１００）のシリコン基板
１を用いて、このシリコン基板１の表面に上記第３実施
例と同様にしてＳiＯ2膜６を焼成した後、上記第４実施
例と同様にシリコン基板１のピエゾ素子２の底部に対応
する部分にエッチングにより除去してインク室１３とな
る凹部（第４実施例とは異なる形状）を形成し、シリコ
ン基板１の裏面側にノズル１１を形成したノズル形成部
材１２を接着剤１８で接合したものである。
ンクジェットヘッドの模式的断面図である。このインク
ジェットヘッドは、Ｓｉ結晶（１００）のシリコン基板
１を用いて、このシリコン基板１の表面に上記第３実施
例と同様にしてＳiＯ2膜６を焼成した後、上記第４実施
例と同様にシリコン基板１のピエゾ素子２の底部に対応
する部分にエッチングにより除去してインク室１３とな
る凹部（第４実施例とは異なる形状）を形成し、シリコ
ン基板１の裏面側にノズル１１を形成したノズル形成部
材１２を接着剤１８で接合したものである。
【００３２】ここでは、セラミック膜を省略してＳiＯ2
膜のみとしているが、すでに述べたように、ＳiＯ2膜を
設けるだけでも、シリコン基板１でインク液室１３を形
成したときにインクが直接ピエゾ素子２に接触してピエ
ゾ素子２が劣化することを防止できるようになる。ま
た、ピエゾ素子を焼成するときにシリコン基板との反応
を防止できて、ピエゾ素子の劣化を防止できる。さら
に、ＳiＯ2膜を設けることで共通電極となるＰｔ電極と
の密着力が向上して、シリコン基板単体では２０〜３０
Ｋg／cm2のものが、５０〜１００Ｋg／cm2になる。
膜のみとしているが、すでに述べたように、ＳiＯ2膜を
設けるだけでも、シリコン基板１でインク液室１３を形
成したときにインクが直接ピエゾ素子２に接触してピエ
ゾ素子２が劣化することを防止できるようになる。ま
た、ピエゾ素子を焼成するときにシリコン基板との反応
を防止できて、ピエゾ素子の劣化を防止できる。さら
に、ＳiＯ2膜を設けることで共通電極となるＰｔ電極と
の密着力が向上して、シリコン基板単体では２０〜３０
Ｋg／cm2のものが、５０〜１００Ｋg／cm2になる。
【００３３】次に、図６は本発明の第５実施例に係るイ
ンクジェットヘッドの模式的断面図である。このインク
ジェットヘッドは、Ｓｉ結晶（１００）のシリコン基板
１を用いて、このシリコン基板１の表面に上記第３実施
例と同様にしてＳiＯ2膜６及びセラミック膜７を焼成し
た後、上記第４実施例と同様にシリコン基板１のピエゾ
素子２の底部に対応する部分にエッチングにより除去し
てインク室１３となる凹部（第４実施例とは異なる形
状）を形成し、シリコン基板１の裏面側にノズル１１を
形成したノズル形成部材１２を接着剤１８で接合したも
のである。
ンクジェットヘッドの模式的断面図である。このインク
ジェットヘッドは、Ｓｉ結晶（１００）のシリコン基板
１を用いて、このシリコン基板１の表面に上記第３実施
例と同様にしてＳiＯ2膜６及びセラミック膜７を焼成し
た後、上記第４実施例と同様にシリコン基板１のピエゾ
素子２の底部に対応する部分にエッチングにより除去し
てインク室１３となる凹部（第４実施例とは異なる形
状）を形成し、シリコン基板１の裏面側にノズル１１を
形成したノズル形成部材１２を接着剤１８で接合したも
のである。
【００３４】なお、これらの第４乃至第６実施例では、
ピエゾ素子を焼成した後シリコン基板にインク液室とな
る凹部を形成した例で説明したが、ピエゾ素子を焼成す
る前にインク液室となる凹部を形成し、その後ピエゾ素
子を焼成するようにすれば、シリコン基板で形成してい
るインク液室の壁面等にＳiＯ2が形成されてインクに対
する耐久性を向上することができる。特にインクが強い
アルカリの場合にはＳｉが溶出する可能があるので、こ
のようなインクを使用する場合に効果的である。
ピエゾ素子を焼成した後シリコン基板にインク液室とな
る凹部を形成した例で説明したが、ピエゾ素子を焼成す
る前にインク液室となる凹部を形成し、その後ピエゾ素
子を焼成するようにすれば、シリコン基板で形成してい
るインク液室の壁面等にＳiＯ2が形成されてインクに対
する耐久性を向上することができる。特にインクが強い
アルカリの場合にはＳｉが溶出する可能があるので、こ
のようなインクを使用する場合に効果的である。
【００３５】また、上記実施例では基板としてシリコン
基板を用いた例で説明したが、基板としてはセラミック
ス基板や高融点のガラス基板を用いることもでき、これ
らの基板を用いた場合には前記第３実施例と同様に液室
部を接合することによってインクジェットヘッドを構成
することができる。
基板を用いた例で説明したが、基板としてはセラミック
ス基板や高融点のガラス基板を用いることもでき、これ
らの基板を用いた場合には前記第３実施例と同様に液室
部を接合することによってインクジェットヘッドを構成
することができる。
【００３６】これらのセラミックス基板やガラス基板も
グレーズ表面処理や光学研磨を行うことによって、前述
したシリコン基板と同様の面精度を得ることができる。
また、セラミックス基板は熱膨張係数が３〜５×１０-6
／℃と小さく、しかもピエゾ素子と熱膨張率が近似して
いるので、ピエゾ素子をアレイ状に配置したとき、１０
〜２５cmの長尺になっても５〜１０μｍの位置精度を確
保することができ、大型のラインヘッドを容易に製造す
ることができる。特に、再結晶アルミナ（α−アルミ
ナ）基板では高ヤング率３×１０4Ｋgf／mm2以上のもの
が得られ、アクチュエータ基板として十分な特性を有し
ている。しかも、発生した圧力を基板内部で緩衝吸収す
ることが少なく、効率の良い基板を得ることができる。
グレーズ表面処理や光学研磨を行うことによって、前述
したシリコン基板と同様の面精度を得ることができる。
また、セラミックス基板は熱膨張係数が３〜５×１０-6
／℃と小さく、しかもピエゾ素子と熱膨張率が近似して
いるので、ピエゾ素子をアレイ状に配置したとき、１０
〜２５cmの長尺になっても５〜１０μｍの位置精度を確
保することができ、大型のラインヘッドを容易に製造す
ることができる。特に、再結晶アルミナ（α−アルミ
ナ）基板では高ヤング率３×１０4Ｋgf／mm2以上のもの
が得られ、アクチュエータ基板として十分な特性を有し
ている。しかも、発生した圧力を基板内部で緩衝吸収す
ることが少なく、効率の良い基板を得ることができる。
【００３７】また、これらのセラミックス基板やガラス
基板を用いることで、ピエゾ素子の焼成による熱収縮剥
離もなく、駆動時の共振点も１５０ＫＨｚ以上となって
５〜２０ＫＨｚでの駆動周波数に対して共振を無視する
ことができるようになる。
基板を用いることで、ピエゾ素子の焼成による熱収縮剥
離もなく、駆動時の共振点も１５０ＫＨｚ以上となって
５〜２０ＫＨｚでの駆動周波数に対して共振を無視する
ことができるようになる。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１のインク
ジェットヘッドの製造方法によれば、シリコン基板上に
電気機械変換素子材料を焼成して電気機械変換素子を形
成するようにしたので、インクジェットヘッドの製造工
程を簡略化できる。
ジェットヘッドの製造方法によれば、シリコン基板上に
電気機械変換素子材料を焼成して電気機械変換素子を形
成するようにしたので、インクジェットヘッドの製造工
程を簡略化できる。
【００３９】請求項２のインクジェットヘッドの製造方
法によれば、上記請求項１のインクジェットヘッドの製
造方法において、シリコン基板表面にＳiＯ2膜を成膜
し、このＳiＯ2膜上に電気機械変換素子材料を焼成する
構成としたので、シリコン基板と電極とのショートを防
止することができ、ピエゾ素子材料とシリコン基板との
直接反応や熱応力を緩和することができる。さらに、シ
リコン基板自体でインク液室を形成する場合には、イン
クとピエゾ素子との接触を防止してピエゾ素子の劣化を
防止することができる。
法によれば、上記請求項１のインクジェットヘッドの製
造方法において、シリコン基板表面にＳiＯ2膜を成膜
し、このＳiＯ2膜上に電気機械変換素子材料を焼成する
構成としたので、シリコン基板と電極とのショートを防
止することができ、ピエゾ素子材料とシリコン基板との
直接反応や熱応力を緩和することができる。さらに、シ
リコン基板自体でインク液室を形成する場合には、イン
クとピエゾ素子との接触を防止してピエゾ素子の劣化を
防止することができる。
【００４０】請求項３のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項１又は２のインクジェットヘッドの製造
方法において、シリコン基板表面又はＳiＯ2膜表面に５
〜１４×１０-6／℃（１０〜２５０℃）の膨張係数を有
するセラミック又は複合酸化物を１μｍ〜５０μｍの範
囲内の厚さで成膜して、このセラミック又は複合酸化物
膜上に電気機械変換素子材料を焼成する構成としたの
で、ピエゾ素子材料の焼結時の熱応力を緩和することが
できると共に、焼成したピエゾ素子との密着性が向上し
て剥離を防止することができる。
ば、上記請求項１又は２のインクジェットヘッドの製造
方法において、シリコン基板表面又はＳiＯ2膜表面に５
〜１４×１０-6／℃（１０〜２５０℃）の膨張係数を有
するセラミック又は複合酸化物を１μｍ〜５０μｍの範
囲内の厚さで成膜して、このセラミック又は複合酸化物
膜上に電気機械変換素子材料を焼成する構成としたの
で、ピエゾ素子材料の焼結時の熱応力を緩和することが
できると共に、焼成したピエゾ素子との密着性が向上し
て剥離を防止することができる。
【００４１】請求項４のインクジェットヘッドの製造方
法によれば、上記請求項１乃至３のいずれかのインクジ
ェットヘッドの製造方法において、シリコン基板の電気
機械変換素子の底部に対応する部分にインク液室となる
凹部を形成する構成としたので、ピエゾ素子の変位を効
率的にインク液室に伝達することができ、吐出効率が向
上し、残留音響振動が減少し、インク滴のバラツキが小
さくなると共に、工程上ノズル形成部材を接合するだけ
でインクジェットヘッドを構成できて、一層工程の簡略
化を図れる。
法によれば、上記請求項１乃至３のいずれかのインクジ
ェットヘッドの製造方法において、シリコン基板の電気
機械変換素子の底部に対応する部分にインク液室となる
凹部を形成する構成としたので、ピエゾ素子の変位を効
率的にインク液室に伝達することができ、吐出効率が向
上し、残留音響振動が減少し、インク滴のバラツキが小
さくなると共に、工程上ノズル形成部材を接合するだけ
でインクジェットヘッドを構成できて、一層工程の簡略
化を図れる。
【００４２】請求項５のインクジェットヘッドは、基板
上に電気機械変換素子材料を焼成してなる電気機械変換
素子を有する構成としたので、製造工程が簡略化する。
上に電気機械変換素子材料を焼成してなる電気機械変換
素子を有する構成としたので、製造工程が簡略化する。
【００４３】請求項６のインクジェットヘッドは、上記
請求項５のインクジェットヘッドにおいて、基板がシリ
コン基板である構成としたので、ピエゾ素子との接合接
着位置合わせが容易になり、インク液室の形成も容易に
できる。
請求項５のインクジェットヘッドにおいて、基板がシリ
コン基板である構成としたので、ピエゾ素子との接合接
着位置合わせが容易になり、インク液室の形成も容易に
できる。
【００４４】請求項７のインクジェットヘッドは、上記
請求項５のインクジェットヘッドにおいて、基板がセラ
ミックス基板である構成としたので、大型のラインヘッ
ドを容易に製作することができると共に、電気機械変換
素子材料の焼成時の熱収縮剥離もなく、しかも、駆動周
波数を向上することができる。
請求項５のインクジェットヘッドにおいて、基板がセラ
ミックス基板である構成としたので、大型のラインヘッ
ドを容易に製作することができると共に、電気機械変換
素子材料の焼成時の熱収縮剥離もなく、しかも、駆動周
波数を向上することができる。
【００４５】請求項８のインクジェットヘッドは、上記
請求項５のインクジェットヘッドにおいて、基板が高融
点のガラス基板である構成としたので、電気機械変換素
子材料の焼成時の熱収縮剥離もなく、しかも、駆動周波
数を向上することができる。
請求項５のインクジェットヘッドにおいて、基板が高融
点のガラス基板である構成としたので、電気機械変換素
子材料の焼成時の熱収縮剥離もなく、しかも、駆動周波
数を向上することができる。
【図１】本発明の第１実施例に係るインクジェットヘッ
ドのアクチュエータ部の模式的断面図
ドのアクチュエータ部の模式的断面図
【図２】本発明の第２実施例に係るインクジェットヘッ
ドのアクチュエータ部の模式的断面図
ドのアクチュエータ部の模式的断面図
【図３】本発明の第３実施例に係るインクジェットヘッ
ドの模式的断面図
ドの模式的断面図
【図４】本発明の第４実施例に係るインクジェットヘッ
ドの模式的断面図
ドの模式的断面図
【図５】本発明の第５実施例に係るインクジェットヘッ
ドの模式的断面図
ドの模式的断面図
【図６】本発明の第６実施例に係るインクジェットヘッ
ドの模式的断面図
ドの模式的断面図
１…シリコン基板、２…ピエゾ素子、３…共通電極、４
…絶縁保護膜、５…個別電極、６…ＳiＯ2膜、７…セラ
ミック膜、１１…ノズル、１２…ノズル形成部材、１３
…インク液室、１４…変位部、１５…液室形成部材、１
６…液室部、１７，１８…接着剤。
…絶縁保護膜、５…個別電極、６…ＳiＯ2膜、７…セラ
ミック膜、１１…ノズル、１２…ノズル形成部材、１３
…インク液室、１４…変位部、１５…液室形成部材、１
６…液室部、１７，１８…接着剤。
Claims (8)
- 【請求項１】 電気機械変換素子でインクを加圧してイ
ンク滴を吐出させるインクジェットヘッドの製造方法に
おいて、シリコン基板上に電気機械変換素子材料を焼成
して前記電気機械変換素子を形成することを特徴とする
インクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載のインクジェットヘッド
の製造方法において、シリコン基板表面にＳiＯ2膜を成
膜し、このＳiＯ2膜上に前記電気機械変換素子材料を焼
成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方
法。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載のインクジェット
ヘッドの製造方法において、前記シリコン基板表面又は
ＳiＯ2膜表面に５〜１４×１０-6／℃（１０〜２５０
℃）の膨張係数を有するセラミック又は複合酸化物を１
μｍ〜５０μｍの範囲内の厚さで成膜して、このセラミ
ック又は複合酸化物膜上に前記電気機械変換素子材料を
焼成することを特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドの製造方法において、前記シリコン基
板の電気機械変換素子の底部に対応する部分にインク液
室となる凹部を形成することを特徴とするインクジェッ
トヘッドの製造方法。 - 【請求項５】 電気機械変換素子でインクを加圧してイ
ンク滴を吐出させるインクジェットヘッドにおいて、基
板上に電気機械変換素子材料を焼成してなる前記電気機
械変換素子を有することを特徴とするインクジェットヘ
ッド。 - 【請求項６】 請求項５に記載のインクジェットヘッド
において、前記基板がシリコン基板であることを特徴と
するインクジェットヘッド。 - 【請求項７】 請求項５に記載のインクジェットヘッド
において、前記基板がセラミックス基板であることを特
徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項８】 請求項５に記載のインクジェットヘッド
において、前記基板が高融点のガラス基板であることを
特徴とするインクジェットヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8027193A JPH09216358A (ja) | 1996-02-15 | 1996-02-15 | インクジェットヘッド及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8027193A JPH09216358A (ja) | 1996-02-15 | 1996-02-15 | インクジェットヘッド及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09216358A true JPH09216358A (ja) | 1997-08-19 |
Family
ID=12214260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8027193A Pending JPH09216358A (ja) | 1996-02-15 | 1996-02-15 | インクジェットヘッド及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09216358A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004216809A (ja) * | 2003-01-17 | 2004-08-05 | Konica Minolta Holdings Inc | インクジェット記録方法 |
| JP2004284363A (ja) * | 2003-03-20 | 2004-10-14 | Samsung Electronics Co Ltd | インクジェットプリントヘッドの圧電アクチュエータ及びその形成方法 |
| JP2008296582A (ja) * | 2007-05-30 | 2008-12-11 | Oce Technol Bv | 膜上に圧電アクチュエータの配列を形成する方法 |
| JP2014083735A (ja) * | 2012-10-22 | 2014-05-12 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びにアクチュエーター装置 |
-
1996
- 1996-02-15 JP JP8027193A patent/JPH09216358A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004216809A (ja) * | 2003-01-17 | 2004-08-05 | Konica Minolta Holdings Inc | インクジェット記録方法 |
| JP2004284363A (ja) * | 2003-03-20 | 2004-10-14 | Samsung Electronics Co Ltd | インクジェットプリントヘッドの圧電アクチュエータ及びその形成方法 |
| JP2010132008A (ja) * | 2003-03-20 | 2010-06-17 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | インクジェットプリントヘッドの圧電アクチュエータ及びその形成方法 |
| JP4522116B2 (ja) * | 2003-03-20 | 2010-08-11 | 三星電機株式会社 | インクジェットプリントヘッドの圧電アクチュエータ及びその形成方法 |
| JP2008296582A (ja) * | 2007-05-30 | 2008-12-11 | Oce Technol Bv | 膜上に圧電アクチュエータの配列を形成する方法 |
| JP2014083735A (ja) * | 2012-10-22 | 2014-05-12 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びにアクチュエーター装置 |
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