JPH09286102A - インクジェットヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
インクジェットヘッドおよびその製造方法Info
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- JPH09286102A JPH09286102A JP10282196A JP10282196A JPH09286102A JP H09286102 A JPH09286102 A JP H09286102A JP 10282196 A JP10282196 A JP 10282196A JP 10282196 A JP10282196 A JP 10282196A JP H09286102 A JPH09286102 A JP H09286102A
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- diaphragm
- piezoelectric
- ink
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速印字が可能で高寿命なインクジェットヘ
ッドを提供する。 【解決手段】 インクジェットヘッド１は、ダイヤフラ
ム２、ノズルプレート１０、ノズル１１、インク供給口
１２により構成される。ダイヤフラム２は、圧電性部材
６と弾性部材４を有し、その圧電性部材６の変位により
変形して、インク１６をノズル１１から吐出させる。弾
性部材４のヤング率Ｙ1は１５０ＧＰａ≦Ｙ1≦２５０Ｇ
Ｐａであり、圧電性部材６のヤング率Ｙ2は３０ＧＰａ
≦Ｙ2≦１７０ＧＰａである。ダイヤフラム２の半径を
ｒ（ｍ），弾性部材４の厚さをｔ1（ｍ），圧電性部材
の厚さをｔ2（ｍ）としたときに、ｔ1＝Ｄ・πｒ2（２
０≦Ｄ≦２００）であり、かつ、０．２≦ｔ1／ｔ2≦
２．０である。
ッドを提供する。 【解決手段】 インクジェットヘッド１は、ダイヤフラ
ム２、ノズルプレート１０、ノズル１１、インク供給口
１２により構成される。ダイヤフラム２は、圧電性部材
６と弾性部材４を有し、その圧電性部材６の変位により
変形して、インク１６をノズル１１から吐出させる。弾
性部材４のヤング率Ｙ1は１５０ＧＰａ≦Ｙ1≦２５０Ｇ
Ｐａであり、圧電性部材６のヤング率Ｙ2は３０ＧＰａ
≦Ｙ2≦１７０ＧＰａである。ダイヤフラム２の半径を
ｒ（ｍ），弾性部材４の厚さをｔ1（ｍ），圧電性部材
の厚さをｔ2（ｍ）としたときに、ｔ1＝Ｄ・πｒ2（２
０≦Ｄ≦２００）であり、かつ、０．２≦ｔ1／ｔ2≦
２．０である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧力室に満たされ
たインクに圧力を加えて、外部へインクを吐出させるイ
ンクジェットヘッド及びその製造方法に関する。
たインクに圧力を加えて、外部へインクを吐出させるイ
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】従来より記録液を吐出、飛翔させて記録
を行うインクジェット記録方法が知られているが、この
方法は低騒音で比較的高速印字が可能であること、装置
の小型化やカラー記録が容易であること等数々の利点を
有している。このようなインクジェト記録方法で用いら
れるインクジェットヘッドの形式としては、従来より幾
つかの方式が用いられている。
を行うインクジェット記録方法が知られているが、この
方法は低騒音で比較的高速印字が可能であること、装置
の小型化やカラー記録が容易であること等数々の利点を
有している。このようなインクジェト記録方法で用いら
れるインクジェットヘッドの形式としては、従来より幾
つかの方式が用いられている。
【０００３】例えば、図１０及び図１１に示すようにキ
ャビティ内部にヒータを設け、このヒータを急速に加熱
することによりインクを沸騰させて泡を形成し、この泡
の発生による圧力変化でインクをノズルから吐出させる
いわゆるバブルジェット方式がある。
ャビティ内部にヒータを設け、このヒータを急速に加熱
することによりインクを沸騰させて泡を形成し、この泡
の発生による圧力変化でインクをノズルから吐出させる
いわゆるバブルジェット方式がある。
【０００４】しかしながら、このバブルジェット方式で
は、インクを沸騰させて泡を形成するにはヒータを瞬間
的に１０００℃の高温にする必要があり、このためヒー
タの劣化が避けられずヘッドの寿命が短い、という問題
点がある。
は、インクを沸騰させて泡を形成するにはヒータを瞬間
的に１０００℃の高温にする必要があり、このためヒー
タの劣化が避けられずヘッドの寿命が短い、という問題
点がある。
【０００５】上記問題を解決するための方式として、図
１２に示すような、圧電素子の変位により圧力室に圧力
を発生させ、これによりノズルからインクを粒状にして
吐出させる方式が知られている（特開平４−３５５１４
７号公報）。また、図１３に示すように、互いに逆の特
性を有する圧電材料を２層構造にして変形させ圧力室に
圧力を発生させ、これによりノズルからインクを粒状に
して吐出させる方式が知られている。
１２に示すような、圧電素子の変位により圧力室に圧力
を発生させ、これによりノズルからインクを粒状にして
吐出させる方式が知られている（特開平４−３５５１４
７号公報）。また、図１３に示すように、互いに逆の特
性を有する圧電材料を２層構造にして変形させ圧力室に
圧力を発生させ、これによりノズルからインクを粒状に
して吐出させる方式が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術には以下のような問題点がある。
従来技術には以下のような問題点がある。
【０００７】図１２に示すような方式では、バルク体の
圧電素子を用いているため機械加工と組み立て作業が必
要で高集積化が困難であり高速印字に適さない、という
問題点がある。
圧電素子を用いているため機械加工と組み立て作業が必
要で高集積化が困難であり高速印字に適さない、という
問題点がある。
【０００８】また、図１３に示すような方式では、圧力
発生器が脆性材料である圧電材料だけの構造であるの
で、疲労破壊しやすくヘッドの寿命が短い、という問題
点がある。
発生器が脆性材料である圧電材料だけの構造であるの
で、疲労破壊しやすくヘッドの寿命が短い、という問題
点がある。
【０００９】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであって、集積度が高く高速印字が可能で、か
つ、寿命の長いインクジェットヘッド及びその製造方法
を提供することを目的とする。
れたものであって、集積度が高く高速印字が可能で、か
つ、寿命の長いインクジェットヘッド及びその製造方法
を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載のインク
ジェットヘッドは、インクの充填された圧力室と、圧力
室内に配置され圧電性部材の変位により変形するダイヤ
フラムと、圧力室内からインクを吐出させる吐出口を有
し、ダイヤフラムの変形により、吐出口からインクを吐
出させるインクジェットヘッドにおいて、ダイヤフラム
は、圧電性部材と弾性部材が積層されて形成されてお
り、弾性部材のヤング率Ｙ1が１５０ＧＰａ≦Ｙ1≦２５
０ＧＰａ、圧電性部材のヤング率Ｙ2が３０ＧＰａ≦Ｙ2
≦１７０ＧＰａであり、ダイヤフラムの半径をｒ
（ｍ），弾性部材の厚さをｔ1（ｍ），圧電性部材の厚
さをｔ2（ｍ）としたときに、ｔ1＝Ｄ・πｒ2（２０≦
Ｄ≦２００）であり、かつ、０．２≦ｔ1／ｔ2≦２．０
であるものである。
ジェットヘッドは、インクの充填された圧力室と、圧力
室内に配置され圧電性部材の変位により変形するダイヤ
フラムと、圧力室内からインクを吐出させる吐出口を有
し、ダイヤフラムの変形により、吐出口からインクを吐
出させるインクジェットヘッドにおいて、ダイヤフラム
は、圧電性部材と弾性部材が積層されて形成されてお
り、弾性部材のヤング率Ｙ1が１５０ＧＰａ≦Ｙ1≦２５
０ＧＰａ、圧電性部材のヤング率Ｙ2が３０ＧＰａ≦Ｙ2
≦１７０ＧＰａであり、ダイヤフラムの半径をｒ
（ｍ），弾性部材の厚さをｔ1（ｍ），圧電性部材の厚
さをｔ2（ｍ）としたときに、ｔ1＝Ｄ・πｒ2（２０≦
Ｄ≦２００）であり、かつ、０．２≦ｔ1／ｔ2≦２．０
であるものである。
【００１１】請求項２に記載のインクジェットヘッド
は、インクの充填された圧力室と、圧力室内に配置され
圧電性部材の変位により変形するダイヤフラムと、圧力
室内からインクを吐出させる吐出口を有し、ダイヤフラ
ムの変形により、吐出口からインクを吐出させるインク
ジェットヘッドにおいて、ダイヤフラムが、電圧の印加
により厚さ方向に伸び長手方向に縮むよう設定された第
１の圧電性部材と、延性弾性部材と、電圧の印加により
厚さ方向に縮み長手方向に伸びるよう設定された第２の
圧電性部材と、が積層されたものである。
は、インクの充填された圧力室と、圧力室内に配置され
圧電性部材の変位により変形するダイヤフラムと、圧力
室内からインクを吐出させる吐出口を有し、ダイヤフラ
ムの変形により、吐出口からインクを吐出させるインク
ジェットヘッドにおいて、ダイヤフラムが、電圧の印加
により厚さ方向に伸び長手方向に縮むよう設定された第
１の圧電性部材と、延性弾性部材と、電圧の印加により
厚さ方向に縮み長手方向に伸びるよう設定された第２の
圧電性部材と、が積層されたものである。
【００１２】請求項３に記載のインクジェットヘッド
は、請求項１また請求項２に記載のインクジェットヘッ
ドの製造方法であって、圧電性部材を水熱法により積層
形成するものである。
は、請求項１また請求項２に記載のインクジェットヘッ
ドの製造方法であって、圧電性部材を水熱法により積層
形成するものである。
【００１３】請求項４に記載のインクジェットヘッドの
製造方法は、請求項１に記載のインクジェットヘッドの
製造方法であって、基板の表面上に、弾性部材を形成す
る工程と、弾性部材の上に所定のパターンを持つチタン
薄膜を成膜する工程と、水熱法によりチタン薄膜の上に
のみ圧電性部材を成膜する工程と、圧電性部材の上に第
１の絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜の上に所定のパタ
ーンを持つの電極層を形成する工程と、電極層上に第２
の絶縁膜を形成する工程と、基板の裏面をダイヤフラム
に対応する形状にエッチングする工程と、基板に、吐出
口を有し、圧力室を構成するノズルプレートを接合する
工程と、を有するものである。
製造方法は、請求項１に記載のインクジェットヘッドの
製造方法であって、基板の表面上に、弾性部材を形成す
る工程と、弾性部材の上に所定のパターンを持つチタン
薄膜を成膜する工程と、水熱法によりチタン薄膜の上に
のみ圧電性部材を成膜する工程と、圧電性部材の上に第
１の絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜の上に所定のパタ
ーンを持つの電極層を形成する工程と、電極層上に第２
の絶縁膜を形成する工程と、基板の裏面をダイヤフラム
に対応する形状にエッチングする工程と、基板に、吐出
口を有し、圧力室を構成するノズルプレートを接合する
工程と、を有するものである。
【００１４】請求項５に記載のインクジェットヘッドの
製造方法は、請求項２に記載のインクジェットヘッドの
製造方法であって、延性弾性部材からなる基板の表裏両
面上に所定のパターンを持つチタン薄膜を成膜する工程
と、水熱法により両面のチタン薄膜の上にのみ圧電性部
材を成膜する工程と、両面の圧電性部材の上に第１の絶
縁膜を形成する工程と、両面の第１の絶縁膜の上に所定
のパターンを持つ電極層を形成する工程と、両面の電極
層上に第２の絶縁膜を形成する工程と、基板に、吐出口
を有し、圧力室を構成するノズルプレートを接合する工
程と、を有するものである。
製造方法は、請求項２に記載のインクジェットヘッドの
製造方法であって、延性弾性部材からなる基板の表裏両
面上に所定のパターンを持つチタン薄膜を成膜する工程
と、水熱法により両面のチタン薄膜の上にのみ圧電性部
材を成膜する工程と、両面の圧電性部材の上に第１の絶
縁膜を形成する工程と、両面の第１の絶縁膜の上に所定
のパターンを持つ電極層を形成する工程と、両面の電極
層上に第２の絶縁膜を形成する工程と、基板に、吐出口
を有し、圧力室を構成するノズルプレートを接合する工
程と、を有するものである。
【００１５】以下、本発明の作用を説明する。
【００１６】請求項１に記載のインクジェットヘッドで
は、ダイヤフラムの半径と圧電性部材の厚さ及び弾性部
材の厚さが適当に設定されているため、インクの吐出速
度が速い。また、薄膜構造とすることにより、小型化を
図る事ができ、高集積化を実現できる。
は、ダイヤフラムの半径と圧電性部材の厚さ及び弾性部
材の厚さが適当に設定されているため、インクの吐出速
度が速い。また、薄膜構造とすることにより、小型化を
図る事ができ、高集積化を実現できる。
【００１７】請求項２に記載のインクジェットヘッドで
は、互いに逆の特性を有する２層の圧電性部材を有して
いるため、更にインク吐出速度を高速にすることができ
る。また、延性弾性部材を有しているため、疲労破壊に
強く、インクジェットヘッドの高寿命化を実現できる。
は、互いに逆の特性を有する２層の圧電性部材を有して
いるため、更にインク吐出速度を高速にすることができ
る。また、延性弾性部材を有しているため、疲労破壊に
強く、インクジェットヘッドの高寿命化を実現できる。
【００１８】請求項３に記載の製造方法では、圧電性部
材を水熱法により成膜するため、製造工程を低温化する
ことができ、素子に与えるダメージを軽減できるととも
に、圧電素子のパターニンングと分極処理を省略できる
ため、工程数の削減とコストダウンを実現できる。
材を水熱法により成膜するため、製造工程を低温化する
ことができ、素子に与えるダメージを軽減できるととも
に、圧電素子のパターニンングと分極処理を省略できる
ため、工程数の削減とコストダウンを実現できる。
【００１９】請求項４に記載の製造方法によれば、請求
項１に記載のインクジェットヘッドをほぼ半導体プロセ
スのみで製造できるため、集積度の高いインクジェット
ヘッドを高精度に製造することが可能となる。
項１に記載のインクジェットヘッドをほぼ半導体プロセ
スのみで製造できるため、集積度の高いインクジェット
ヘッドを高精度に製造することが可能となる。
【００２０】請求項５に記載の製造方法によれば、請求
項２に記載のインクジェットヘッドをほぼ半導体プロセ
スのみで製造できるため、集積度の高いインクジェット
ヘッドを高精度に製造することが可能となる。
項２に記載のインクジェットヘッドをほぼ半導体プロセ
スのみで製造できるため、集積度の高いインクジェット
ヘッドを高精度に製造することが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
インクジェットヘッドおよびその製造方法を実施例によ
り詳細に説明する。
インクジェットヘッドおよびその製造方法を実施例によ
り詳細に説明する。
【００２２】（第１の実施の形態）図１および図２は、
本発明の第１の実施の形態のインクジェットヘッドの構
成を示す主要断面図であり、図１は待機状態にある場合
のインクジェットヘッドの状態を示し、図２は記録状態
にあるインクジェットヘッドの状態を示している。ま
た、図３は図１の平面図である。
本発明の第１の実施の形態のインクジェットヘッドの構
成を示す主要断面図であり、図１は待機状態にある場合
のインクジェットヘッドの状態を示し、図２は記録状態
にあるインクジェットヘッドの状態を示している。ま
た、図３は図１の平面図である。
【００２３】本実施の形態のインクジェットヘッド１
は、圧力発生部材であるダイヤフラム２、基板３、ダイ
ヤフラム２を構成する弾性部材４，チタン薄膜５，圧電
性部材６，第１の絶縁膜７，上部電極膜８，第２の絶縁
膜９、及び、ノズルプレート１０、ノズル１１、インク
供給口１２、圧電素子駆動電極１３ａ，１３ｂ、圧電素
子駆動電源１４より構成される。
は、圧力発生部材であるダイヤフラム２、基板３、ダイ
ヤフラム２を構成する弾性部材４，チタン薄膜５，圧電
性部材６，第１の絶縁膜７，上部電極膜８，第２の絶縁
膜９、及び、ノズルプレート１０、ノズル１１、インク
供給口１２、圧電素子駆動電極１３ａ，１３ｂ、圧電素
子駆動電源１４より構成される。
【００２４】ダイヤフラム２は、周囲を基板３により固
定されている。さらに、基板３には、インクを供給する
ためのインク供給口１２が形成されている。圧力室１５
は、ダイヤフラム２とノズルプレート１０で形成されて
おり、その圧力室１５はインク１６で満たされている。
定されている。さらに、基板３には、インクを供給する
ためのインク供給口１２が形成されている。圧力室１５
は、ダイヤフラム２とノズルプレート１０で形成されて
おり、その圧力室１５はインク１６で満たされている。
【００２５】圧電性部材６の表裏両面には第１の絶縁膜
７を介して上部電極８、下部電極を兼ねるチタン薄膜５
が形成されており、上部電極８の一端は圧電素子駆動電
極１３ａと接続され、チタン薄膜５と導通がある弾性部
材４の一端は圧電素子駆動電極１３ｂと接続されてい
る。電極１３ａには電源１４により電圧が印加可能であ
る。電極１３ｂは接地状態とされている。
７を介して上部電極８、下部電極を兼ねるチタン薄膜５
が形成されており、上部電極８の一端は圧電素子駆動電
極１３ａと接続され、チタン薄膜５と導通がある弾性部
材４の一端は圧電素子駆動電極１３ｂと接続されてい
る。電極１３ａには電源１４により電圧が印加可能であ
る。電極１３ｂは接地状態とされている。
【００２６】これらのインクジェットヘッド１は図３に
示すように、平面上に複数配置されている。
示すように、平面上に複数配置されている。
【００２７】なお、図１において、ｔ1は弾性部材４の
厚さを、ｔ2は圧電性部材６の厚さを、ｒはダイヤフラ
ム２の半径をそれぞれ示している。
厚さを、ｔ2は圧電性部材６の厚さを、ｒはダイヤフラ
ム２の半径をそれぞれ示している。
【００２８】次に、図１および図２を用いて本発明のイ
ンクジェットヘッドの動作について説明する。まず、図
１のごとくインクの供給口１２を通じてインク１６が供
給され、圧力室１５はインク１６に浸された状態とな
る。また、圧電性部材６は予め矢印方向に分極されてい
る。
ンクジェットヘッドの動作について説明する。まず、図
１のごとくインクの供給口１２を通じてインク１６が供
給され、圧力室１５はインク１６に浸された状態とな
る。また、圧電性部材６は予め矢印方向に分極されてい
る。
【００２９】この後、図２に示すように電極１３ａに電
源１４により電圧を印加する。圧電性部材６の分極方向
と電界方向が同じなので、圧電性部材６は厚さ方向に伸
び、長手方向（半径方向）に縮もうとする。このときダ
イヤフラム２は主に弾性部材４と圧電性部材６の２層構
造なので、ダイヤフラム２は図２における点線で示すよ
うにノズルプレート１０の方向へ変形をする。このた
め、圧力室１５のインク１６の圧力が上昇し、インク１
６がノズル１１を通じて外部へ押し出され、インクジェ
ットヘッド１の外部にインク滴が形成され吐出する。こ
のインク滴の吐出によりプリント面への印字が行われ
る。
源１４により電圧を印加する。圧電性部材６の分極方向
と電界方向が同じなので、圧電性部材６は厚さ方向に伸
び、長手方向（半径方向）に縮もうとする。このときダ
イヤフラム２は主に弾性部材４と圧電性部材６の２層構
造なので、ダイヤフラム２は図２における点線で示すよ
うにノズルプレート１０の方向へ変形をする。このた
め、圧力室１５のインク１６の圧力が上昇し、インク１
６がノズル１１を通じて外部へ押し出され、インクジェ
ットヘッド１の外部にインク滴が形成され吐出する。こ
のインク滴の吐出によりプリント面への印字が行われ
る。
【００３０】次に、電極１３ａ，１３ｂの電圧印加を断
つと、ダイヤフラム２は図１の待機状態に戻る。
つと、ダイヤフラム２は図１の待機状態に戻る。
【００３１】図４及び図５は、このインクジェットヘッ
ドのインク滴の吐出速度を、吐出速度計算プログラムで
計算した結果を示す図である。ここで、弾性部材４はニ
ッケル（ヤング率：２１０ＧＰａ）とし、圧電性部材６
はＰＺＴ（ヤング率：５０ＧＰａ）とした。図４はダイ
ヤフラム２の半径ｒが２５０μｍ、圧電性部材６の厚さ
ｔ2が１０〜４０μｍの場合の弾性部材４の厚さｔ1と圧
電性部材６の厚さｔ2の比ｔ1／ｔ2に対する吐出速度の
変化を示したものである。同様に図５はｒ＝２００μ
ｍ、ｔ2＝１０〜３０μｍの場合である。尚、ここでは
電界強度（圧電性部材の単位厚さ当たりの電圧）を３Ｖ
／μｍで行ったが、電界強度はこれに限定されるもので
はない。また、吐出速度と電界強度はほぼ比例の関係に
ある。
ドのインク滴の吐出速度を、吐出速度計算プログラムで
計算した結果を示す図である。ここで、弾性部材４はニ
ッケル（ヤング率：２１０ＧＰａ）とし、圧電性部材６
はＰＺＴ（ヤング率：５０ＧＰａ）とした。図４はダイ
ヤフラム２の半径ｒが２５０μｍ、圧電性部材６の厚さ
ｔ2が１０〜４０μｍの場合の弾性部材４の厚さｔ1と圧
電性部材６の厚さｔ2の比ｔ1／ｔ2に対する吐出速度の
変化を示したものである。同様に図５はｒ＝２００μ
ｍ、ｔ2＝１０〜３０μｍの場合である。尚、ここでは
電界強度（圧電性部材の単位厚さ当たりの電圧）を３Ｖ
／μｍで行ったが、電界強度はこれに限定されるもので
はない。また、吐出速度と電界強度はほぼ比例の関係に
ある。
【００３２】図４，図５に示したように、ダイヤフラム
２の半径ｒ（ｍ）と弾性部材４の厚さｔ1（ｍ）の関係
が、ｔ1＝Ｄ・πｒ2（２０≦Ｄ≦２００）であり、圧電
性部材６の厚さｔ2（ｍ）と弾性部材４の厚さｔ1（ｍ）
の関係が、０．２≦ｔ1／ｔ2≦２．０の場合に、吐出速
度は１ｍ／ｓ以上であり、良好な吐出特性が得られた。
２の半径ｒ（ｍ）と弾性部材４の厚さｔ1（ｍ）の関係
が、ｔ1＝Ｄ・πｒ2（２０≦Ｄ≦２００）であり、圧電
性部材６の厚さｔ2（ｍ）と弾性部材４の厚さｔ1（ｍ）
の関係が、０．２≦ｔ1／ｔ2≦２．０の場合に、吐出速
度は１ｍ／ｓ以上であり、良好な吐出特性が得られた。
【００３３】特に、ダイヤフラム２の半径がｒ＝２５０
μｍの場合、弾性部材４の厚さｔ1が１５μｍ（Ｄ＝８
０），圧電性部材６の厚さｔ2＝３０μｍ（ｔ1／ｔ2＝
０．５）の構造において、８．５ｍ／ｓの吐出速度が得
られた。
μｍの場合、弾性部材４の厚さｔ1が１５μｍ（Ｄ＝８
０），圧電性部材６の厚さｔ2＝３０μｍ（ｔ1／ｔ2＝
０．５）の構造において、８．５ｍ／ｓの吐出速度が得
られた。
【００３４】また、ダイヤフラム２の半径がｒ＝２００
μｍの場合、弾性部材４の厚さｔ1が１０μｍ（Ｄ＝８
０），圧電性部材６の厚さｔ2＝２０μｍ（ｔ1／ｔ2＝
０．５）の構造において、５．３ｍ／ｓの吐出速度が得
られた。この吐出速度は、ｒ＝２５０μｍの場合より小
さいが、その場合より集積度が向上する。
μｍの場合、弾性部材４の厚さｔ1が１０μｍ（Ｄ＝８
０），圧電性部材６の厚さｔ2＝２０μｍ（ｔ1／ｔ2＝
０．５）の構造において、５．３ｍ／ｓの吐出速度が得
られた。この吐出速度は、ｒ＝２５０μｍの場合より小
さいが、その場合より集積度が向上する。
【００３５】尚、上記結果は、弾性部材４のヤング率Ｙ
1が１５０ＧＰａ≦Ｙ1≦２５０ＧＰａ、圧電性部材６の
ヤング率Ｙ2が３０ＧＰａ≦Ｙ2≦１７０ＧＰａ範囲内で
あれば、略々同様の傾向を示した。
1が１５０ＧＰａ≦Ｙ1≦２５０ＧＰａ、圧電性部材６の
ヤング率Ｙ2が３０ＧＰａ≦Ｙ2≦１７０ＧＰａ範囲内で
あれば、略々同様の傾向を示した。
【００３６】圧電性部材６は、圧電定数の大きな材料で
あればどんな材料で構成しても構わないが、特にＰＺＴ
（チタン酸ジルコン酸鉛）の場合は、圧電定数が大きく
良好なインクの吐出特性を示す。圧電性部材６の成膜方
法としては、例えば、基板３にチタン薄膜５を成膜し、
これをＴｉ4+，Ｐｂ2+，Ｚｒ4+イオンの入った水酸化カ
リウム溶液中に浸漬し、温度１５０℃の飽和蒸気圧に設
定したオートクレーブの中に放置すると、チタン薄膜５
の表面にＰＺＴが析出し成長する、いわゆる水熱法によ
り成膜することができる。このときＰＺＴは、予め圧電
性部材の形状にパターニングしたチタン薄膜５の上のみ
に成長するので、ＰＺＴの成膜後のパターニングは不要
である。また、結晶方向は厚さ方向に揃い、さらに基板
方向に分極されるので、結晶化のための熱処理および分
極処理は不要である。このため、素子へのダメージを軽
減できるとともに、むだを省けてコスト低減に貢献でき
る。
あればどんな材料で構成しても構わないが、特にＰＺＴ
（チタン酸ジルコン酸鉛）の場合は、圧電定数が大きく
良好なインクの吐出特性を示す。圧電性部材６の成膜方
法としては、例えば、基板３にチタン薄膜５を成膜し、
これをＴｉ4+，Ｐｂ2+，Ｚｒ4+イオンの入った水酸化カ
リウム溶液中に浸漬し、温度１５０℃の飽和蒸気圧に設
定したオートクレーブの中に放置すると、チタン薄膜５
の表面にＰＺＴが析出し成長する、いわゆる水熱法によ
り成膜することができる。このときＰＺＴは、予め圧電
性部材の形状にパターニングしたチタン薄膜５の上のみ
に成長するので、ＰＺＴの成膜後のパターニングは不要
である。また、結晶方向は厚さ方向に揃い、さらに基板
方向に分極されるので、結晶化のための熱処理および分
極処理は不要である。このため、素子へのダメージを軽
減できるとともに、むだを省けてコスト低減に貢献でき
る。
【００３７】また、圧電性部材６はスパッター法、ゾル
ゲル法、ＣＶＤ法等の簡便な方法で成膜することもでき
る。
ゲル法、ＣＶＤ法等の簡便な方法で成膜することもでき
る。
【００３８】弾性部材４はチタン薄膜５と導通が取れ、
かつ、弾性率が高いニッケル等の金属材料で構成する。
弾性部材４の成膜方法としては、例えば、スルファミン
酸ニッケル浴によるニッケルの電界メッキを用いること
ができる。
かつ、弾性率が高いニッケル等の金属材料で構成する。
弾性部材４の成膜方法としては、例えば、スルファミン
酸ニッケル浴によるニッケルの電界メッキを用いること
ができる。
【００３９】ノズルプレート１０は、厚さ０．２ｍｍあ
るいはそれ以下のガラス、プラスチックシート、あるい
はニッケル等の金属材料により構成されている。ノズル
プレート１０にはノズルプレート１０を貫通し、かつ、
一定方向に配列された複数個のノズル１１が円錐状また
は漏斗状に形成されている。あるいはノズルプレート１
０には圧力室１５あるいはインクの供給口１２を形成し
ている。
るいはそれ以下のガラス、プラスチックシート、あるい
はニッケル等の金属材料により構成されている。ノズル
プレート１０にはノズルプレート１０を貫通し、かつ、
一定方向に配列された複数個のノズル１１が円錐状また
は漏斗状に形成されている。あるいはノズルプレート１
０には圧力室１５あるいはインクの供給口１２を形成し
ている。
【００４０】次に、このインクジェットヘッドの製造方
法の一例について、図８を用いて、工程順に説明する。
法の一例について、図８を用いて、工程順に説明する。
【００４１】まず、図８（ａ）に示すように、厚さ２０
０μｍのポリイミド基板１００の表面に、厚さ０．０１
μｍのタンタル及び厚さ０．１μｍのニッケルをスパッ
ター法で成膜し（図示しない）、これを電極にして電解
メッキ法により所定の厚さ（例えば１５μｍ）のニッケ
ルメッキ１１０を行う。電解メッキには、例えば、スル
ファミン酸ニッケル浴によるニッケルメッキを用いるこ
とができる。タンタルは、ポリイミド基板１００とニッ
ケルの密着力を上げるために成膜する。
０μｍのポリイミド基板１００の表面に、厚さ０．０１
μｍのタンタル及び厚さ０．１μｍのニッケルをスパッ
ター法で成膜し（図示しない）、これを電極にして電解
メッキ法により所定の厚さ（例えば１５μｍ）のニッケ
ルメッキ１１０を行う。電解メッキには、例えば、スル
ファミン酸ニッケル浴によるニッケルメッキを用いるこ
とができる。タンタルは、ポリイミド基板１００とニッ
ケルの密着力を上げるために成膜する。
【００４２】次に、図８（ｂ）に示すように、表面に厚
さ１μｍのチタン１２０をスパッタ法で成膜し、この上
にフォトレジストを塗布し（図示しない）、形成すべき
圧電性部材の形状に対応したパターニングをイオンミリ
ング等の方法で行う。この状態のシリコン基板１００
を、Ｔｉ4+，Ｐｂ2+，Ｚｒ4+イオンの入った水酸化カリ
ウム溶液中に浸漬し、温度１５０℃の飽和蒸気圧に設定
したオートクレーブの中に放置する。このいわゆる水熱
法により、チタン１２０の表面にＰＺＴ１３０が析出し
所定の厚さ（例えば３０μｍ）に成長する。ＰＺＴ１３
０は、予め圧電素子の形状にパターニングしたチタン１
２０の上のみに成長するので、ＰＺＴ１３０の成膜後の
パターニングは不要である。またＰＺＴの厚さは浸漬時
間で制御することができる。
さ１μｍのチタン１２０をスパッタ法で成膜し、この上
にフォトレジストを塗布し（図示しない）、形成すべき
圧電性部材の形状に対応したパターニングをイオンミリ
ング等の方法で行う。この状態のシリコン基板１００
を、Ｔｉ4+，Ｐｂ2+，Ｚｒ4+イオンの入った水酸化カリ
ウム溶液中に浸漬し、温度１５０℃の飽和蒸気圧に設定
したオートクレーブの中に放置する。このいわゆる水熱
法により、チタン１２０の表面にＰＺＴ１３０が析出し
所定の厚さ（例えば３０μｍ）に成長する。ＰＺＴ１３
０は、予め圧電素子の形状にパターニングしたチタン１
２０の上のみに成長するので、ＰＺＴ１３０の成膜後の
パターニングは不要である。またＰＺＴの厚さは浸漬時
間で制御することができる。
【００４３】次に、図８（ｃ）に示すように、表面に例
えば厚さ０．５μｍの二酸化シリコン１４０をスパッタ
法で成膜し、この上にフォトレジストを塗布し（図示し
ない）、形成すべき圧電素子駆動電極１３ｂ（図１参
照）の形状に対応したパターニングをＲＩＥ（反応性イ
オンエッチング）等の方法で行う。
えば厚さ０．５μｍの二酸化シリコン１４０をスパッタ
法で成膜し、この上にフォトレジストを塗布し（図示し
ない）、形成すべき圧電素子駆動電極１３ｂ（図１参
照）の形状に対応したパターニングをＲＩＥ（反応性イ
オンエッチング）等の方法で行う。
【００４４】次に、図８（ｄ）に示すように、表面に例
えば厚さ０．２μｍのニッケル１５０をスパッタ法で成
膜し、この上にフォトレジストを塗布し（図示しな
い）、形成すべき上部電極膜８（図１参照）の形状に対
応したパターニングをイオンミリング等の方法で行う。
次に、表面に例えば厚さ０．５μｍの二酸化シリコン１
６０をスパッタ法で成膜し、この上にフォトレジストを
塗布し（図示しない）、形成すべき圧電素子駆動電極１
３ａ（図１参照）の形状に対応したパターニングをＲＩ
Ｅ（反応性イオンエッチング）等の方法で行う。
えば厚さ０．２μｍのニッケル１５０をスパッタ法で成
膜し、この上にフォトレジストを塗布し（図示しな
い）、形成すべき上部電極膜８（図１参照）の形状に対
応したパターニングをイオンミリング等の方法で行う。
次に、表面に例えば厚さ０．５μｍの二酸化シリコン１
６０をスパッタ法で成膜し、この上にフォトレジストを
塗布し（図示しない）、形成すべき圧電素子駆動電極１
３ａ（図１参照）の形状に対応したパターニングをＲＩ
Ｅ（反応性イオンエッチング）等の方法で行う。
【００４５】次に、図８（ｅ）に示すように、この状態
のポリイミド基板１００の裏面をダイヤフラム１（図１
参照）の形状に対応したメタルマスクあるいはフォトレ
ジストでマスクし、エキシマレーザーでエッチングす
る。エッチングは、ニッケルとポリイミドのエッチング
の選択性によりニッケルでストップする。これで圧力発
生器が完成する。
のポリイミド基板１００の裏面をダイヤフラム１（図１
参照）の形状に対応したメタルマスクあるいはフォトレ
ジストでマスクし、エキシマレーザーでエッチングす
る。エッチングは、ニッケルとポリイミドのエッチング
の選択性によりニッケルでストップする。これで圧力発
生器が完成する。
【００４６】最後に、図８（ｆ）に示すように、ノズ
ル、圧力室及びインク供給口を形成したノズルプレート
１７０を接合してインクジェットヘッドが完成する。
ル、圧力室及びインク供給口を形成したノズルプレート
１７０を接合してインクジェットヘッドが完成する。
【００４７】このようなインクジェットヘッドの製造方
法では、ほぼ薄膜形成法のみでインクジェットヘッドを
製造できるため、機械加工や組み立て作業が必要なく、
集積度の高いインクジェットヘッドを高精度に製造する
ことが可能となる。
法では、ほぼ薄膜形成法のみでインクジェットヘッドを
製造できるため、機械加工や組み立て作業が必要なく、
集積度の高いインクジェットヘッドを高精度に製造する
ことが可能となる。
【００４８】（第２の実施の形態）図６および図７は、
本発明の第２の実施の形態のインクジェットヘッドの構
成を示す主要断面図である。図６は、待機状態にある場
合のインクジェットヘッドの状態を示し、図７は、記録
状態にあるインクジェットヘッドの状態を示している。
ここで、図１，図２と同一部分には同一符号を付してい
る。
本発明の第２の実施の形態のインクジェットヘッドの構
成を示す主要断面図である。図６は、待機状態にある場
合のインクジェットヘッドの状態を示し、図７は、記録
状態にあるインクジェットヘッドの状態を示している。
ここで、図１，図２と同一部分には同一符号を付してい
る。
【００４９】本実施の形態のインクジェットヘッド１
は、圧力発生部材であるダイヤフラム２、及び、ノズル
プレート１０，ノズル１１，インク供給口１２，圧電素
子駆動電極１３ａ，１３ｂ，圧電素子駆動電源１４によ
り構成される。
は、圧力発生部材であるダイヤフラム２、及び、ノズル
プレート１０，ノズル１１，インク供給口１２，圧電素
子駆動電極１３ａ，１３ｂ，圧電素子駆動電源１４によ
り構成される。
【００５０】ダイヤフラム２は、延性弾性部材１８を中
心に対称の構造になっており、その両面にチタン薄膜
５，圧電性部材６，下部圧電性部材１７，第１の絶縁膜
７，上部電極膜８，第２の絶縁膜９が形成された構成と
なっている。圧電性部材６，下部圧電性部材１７は予め
矢印方向に分極されている。このダイヤフラム２の構造
以外は第１の実施の形態と同じである。
心に対称の構造になっており、その両面にチタン薄膜
５，圧電性部材６，下部圧電性部材１７，第１の絶縁膜
７，上部電極膜８，第２の絶縁膜９が形成された構成と
なっている。圧電性部材６，下部圧電性部材１７は予め
矢印方向に分極されている。このダイヤフラム２の構造
以外は第１の実施の形態と同じである。
【００５１】ただし、両方の圧電素子駆動電極１３ａは
いずれも電源１４により電圧が印加可能である。電極１
３ｂは接地状態とされている。
いずれも電源１４により電圧が印加可能である。電極１
３ｂは接地状態とされている。
【００５２】次に、図６および図７を用いて本発明のイ
ンクジェットヘッドの動作について説明する。図７に示
すように電極１３ａに電源１４により電圧を印加する
と、圧電性部材６の分極方向と電界方向が同じなので、
圧電性部材６は厚さ方向に伸び、長手方向（半径方向）
に縮もうとする。また、下部圧電性部材１７の分極方向
と電界方向は異なるので、下部圧電性部材１７は厚さ方
向に縮み、長手方向（半径方向）に伸びようとする。し
たがって、ダイヤフラム２は図５における点線で示すよ
うに、ノズルプレート１０の方向へ変形をする。このた
め、圧力室のインク１６の圧力が上昇し、インク１６が
ノズル１１を通じて外部へ押し出され、インクジェット
ヘッド１の外部にインク滴が形成され吐出する。このイ
ンク滴の吐出によりプリント面への印字が行われる。
ンクジェットヘッドの動作について説明する。図７に示
すように電極１３ａに電源１４により電圧を印加する
と、圧電性部材６の分極方向と電界方向が同じなので、
圧電性部材６は厚さ方向に伸び、長手方向（半径方向）
に縮もうとする。また、下部圧電性部材１７の分極方向
と電界方向は異なるので、下部圧電性部材１７は厚さ方
向に縮み、長手方向（半径方向）に伸びようとする。し
たがって、ダイヤフラム２は図５における点線で示すよ
うに、ノズルプレート１０の方向へ変形をする。このた
め、圧力室のインク１６の圧力が上昇し、インク１６が
ノズル１１を通じて外部へ押し出され、インクジェット
ヘッド１の外部にインク滴が形成され吐出する。このイ
ンク滴の吐出によりプリント面への印字が行われる。
【００５３】次に、電極１３ａ，１３ｂの電圧印可を断
つと、ダイヤフラム２は図６の待機状態に戻る。
つと、ダイヤフラム２は図６の待機状態に戻る。
【００５４】第１の実施の形態と比較すると、下部圧電
性部材１７も伸縮に寄与するため、同じ電界強度の場
合、第２の実施の形態のほうが吐出速度が速くなり、同
じ吐出速度の場合、高集積化が可能である。
性部材１７も伸縮に寄与するため、同じ電界強度の場
合、第２の実施の形態のほうが吐出速度が速くなり、同
じ吐出速度の場合、高集積化が可能である。
【００５５】圧電性部材６，下部圧電性部材１７は、水
熱法で成膜することができる。このとき、延性弾性部材
１８の両面に、チタン薄膜５を成膜しているので、チタ
ン薄膜５の両面に一括して、圧電性部材６及び下部圧電
性部材１７を成膜することができる。圧電性部材６及び
下部圧電性部材１７は、いずれも延性弾性部材１８の方
向に分極しているので、下部圧電性部材１７のみ成膜後
に分極方向を反転する処理が必要である。
熱法で成膜することができる。このとき、延性弾性部材
１８の両面に、チタン薄膜５を成膜しているので、チタ
ン薄膜５の両面に一括して、圧電性部材６及び下部圧電
性部材１７を成膜することができる。圧電性部材６及び
下部圧電性部材１７は、いずれも延性弾性部材１８の方
向に分極しているので、下部圧電性部材１７のみ成膜後
に分極方向を反転する処理が必要である。
【００５６】延性弾性部材１８は、チタン薄膜５と導通
が取れ、かつ、弾性率が高いニッケル等の金属材料で構
成する。
が取れ、かつ、弾性率が高いニッケル等の金属材料で構
成する。
【００５７】また、ダイヤフラム２は、脆性材料である
ＰＺＴだけでなくニッケル等の延性材料を挟んだ積層構
造になっているので、疲労破壊に強くヘッドの寿命が長
くなる。
ＰＺＴだけでなくニッケル等の延性材料を挟んだ積層構
造になっているので、疲労破壊に強くヘッドの寿命が長
くなる。
【００５８】次に、このインクジェットヘッドの製造方
法の一例について、図９を用いて工程順に説明する。こ
こで、図８と同一部分については同一符号を付してい
る。
法の一例について、図９を用いて工程順に説明する。こ
こで、図８と同一部分については同一符号を付してい
る。
【００５９】まず、図９（ａ）に示すように、厚さ２０
μｍのニッケル基板２００の表裏両面に、厚さ１μｍの
チタン１２０をスパッタ法で成膜し、この上にフォトレ
ジストを塗布し（図示しない）、形成すべき圧電性部材
の形状に対応したパターニングをイオンミリング等の方
法で行う。
μｍのニッケル基板２００の表裏両面に、厚さ１μｍの
チタン１２０をスパッタ法で成膜し、この上にフォトレ
ジストを塗布し（図示しない）、形成すべき圧電性部材
の形状に対応したパターニングをイオンミリング等の方
法で行う。
【００６０】次に、図９（ｂ）に示すように、この状態
のニッケル基板２００を、前記の水熱処理をし、両面の
チタン１２０の表面に所定の厚さ（例えば３０μｍ）の
ＰＺＴを成膜する。ＰＺＴ１３０は、予め圧電素子の形
状にパターニングしたチタン１２０の上のみに成長する
ので、ＰＺＴ１３０の成膜後のパターニングは不要であ
る。
のニッケル基板２００を、前記の水熱処理をし、両面の
チタン１２０の表面に所定の厚さ（例えば３０μｍ）の
ＰＺＴを成膜する。ＰＺＴ１３０は、予め圧電素子の形
状にパターニングしたチタン１２０の上のみに成長する
ので、ＰＺＴ１３０の成膜後のパターニングは不要であ
る。
【００６１】次に、図９（ｃ）に示すように、両面の表
面に例えば厚さ０．５μｍの二酸化シリコン１４０をス
パッタ法で成膜し、この上にフォトレジストを塗布し
（図示しない）、形成すべき圧電素子駆動電極１３ｂ
（図６参照）の形状に対応したパターニングをＲＩＥ
（反応性イオンエッチング）等の方法で行う。
面に例えば厚さ０．５μｍの二酸化シリコン１４０をス
パッタ法で成膜し、この上にフォトレジストを塗布し
（図示しない）、形成すべき圧電素子駆動電極１３ｂ
（図６参照）の形状に対応したパターニングをＲＩＥ
（反応性イオンエッチング）等の方法で行う。
【００６２】次に図９（ｄ）に示すように、両面の表面
に例えば厚さ０．２μｍのニッケル１５０をスパッタ法
で成膜し、この上にフォトレジストを塗布し（図示しな
い）、形成すべき上部電極膜８（図６参照）の形状に対
応したパターニングをイオンミリング等の方法で行う。
に例えば厚さ０．２μｍのニッケル１５０をスパッタ法
で成膜し、この上にフォトレジストを塗布し（図示しな
い）、形成すべき上部電極膜８（図６参照）の形状に対
応したパターニングをイオンミリング等の方法で行う。
【００６３】次に、図９（ｅ）に示すように、両面の表
面に例えば厚さ０．５μｍの二酸化シリコン１６０をス
パッタ法で成膜し、この上にフォトレジストを塗布し
（図示しない）、形成すべき圧電素子駆動電極１３ａ
（図６参照）の形状に対応したパターニングをＲＩＥ
（反応性イオンエッチング）等の方法で行う。これで圧
力発生器が完成する。
面に例えば厚さ０．５μｍの二酸化シリコン１６０をス
パッタ法で成膜し、この上にフォトレジストを塗布し
（図示しない）、形成すべき圧電素子駆動電極１３ａ
（図６参照）の形状に対応したパターニングをＲＩＥ
（反応性イオンエッチング）等の方法で行う。これで圧
力発生器が完成する。
【００６４】最後に、図９（ｆ）に示すように、ノズ
ル、圧力室及びインク供給口を形成したノズルプレート
１７０を接合してインクジェットヘッドが完成する。
ル、圧力室及びインク供給口を形成したノズルプレート
１７０を接合してインクジェットヘッドが完成する。
【００６５】このような製造方法によれば、機械加工や
精密な組み立て作業が必要なく、ほぼ薄膜形成法のみで
インクジェットヘッドの製造が行えるため、高集積度の
インクジェットヘッドを高精度に製造することが可能と
なる。
精密な組み立て作業が必要なく、ほぼ薄膜形成法のみで
インクジェットヘッドの製造が行えるため、高集積度の
インクジェットヘッドを高精度に製造することが可能と
なる。
【００６６】
【発明の効果】本発明のインクジェットヘッドは、薄膜
型の圧電性部材と弾性部材とを用いているため、厚み寸
法や外形寸法において大幅な小型化が可能となる。これ
により、インクジェットヘッドの高密度化が可能とな
り、繊細かつ高速の印字が可能となる。しかも、従来の
バブルジェットに比べて長寿命となる。
型の圧電性部材と弾性部材とを用いているため、厚み寸
法や外形寸法において大幅な小型化が可能となる。これ
により、インクジェットヘッドの高密度化が可能とな
り、繊細かつ高速の印字が可能となる。しかも、従来の
バブルジェットに比べて長寿命となる。
【００６７】特に、ダイヤフラムの半径、弾性部材、圧
電性部材の寸法を最適化することにより、さらに高密度
化が可能となり、繊細かつ高速の印字が可能となる。
電性部材の寸法を最適化することにより、さらに高密度
化が可能となり、繊細かつ高速の印字が可能となる。
【００６８】また、薄膜型の圧電性部材、延性弾性部
材、薄膜型の圧電性部材の３層構造とすることにより、
インクの吐出速度を大きくし、さらに高密度化が可能と
なり、繊細かつ高速の印字が可能となる。また、圧電性
部材だけでなくニッケル等の延性材料を挟んだ積層構造
になっているので、疲労破壊に強くヘッドの寿命が長く
なる。
材、薄膜型の圧電性部材の３層構造とすることにより、
インクの吐出速度を大きくし、さらに高密度化が可能と
なり、繊細かつ高速の印字が可能となる。また、圧電性
部材だけでなくニッケル等の延性材料を挟んだ積層構造
になっているので、疲労破壊に強くヘッドの寿命が長く
なる。
【００６９】また、本発明の製造方法では、半導体プロ
セスにより製造するので、従来のような煩雑な機械加工
と組み立て作業を省略できるようになり、低コスト化が
可能となる。しかも、圧電性部材を水熱法により成膜し
ているので、圧電性部材の成膜温度が低く、素子へのダ
メージを軽減できるとともに、圧電素子のパターニング
と分極処理を省略できるようになる等、むだを省けてコ
スト低減に貢献できる。
セスにより製造するので、従来のような煩雑な機械加工
と組み立て作業を省略できるようになり、低コスト化が
可能となる。しかも、圧電性部材を水熱法により成膜し
ているので、圧電性部材の成膜温度が低く、素子へのダ
メージを軽減できるとともに、圧電素子のパターニング
と分極処理を省略できるようになる等、むだを省けてコ
スト低減に貢献できる。
【図１】第１の実施の形態のインクジェットヘッドの待
機中の状態を示す主要断面図である。
機中の状態を示す主要断面図である。
【図２】第１の実施の形態のインクジェットヘッドの記
録時の状態を示す主要断面図である。
録時の状態を示す主要断面図である。
【図３】第１の実施の形態のインクジェットヘッドの平
面図である。
面図である。
【図４】第１の実施の形態のインクジェットヘッドのイ
ンク滴の吐出速度の計算結果（ｒ＝２５０μｍ）を示す
図である。
ンク滴の吐出速度の計算結果（ｒ＝２５０μｍ）を示す
図である。
【図５】第１の実施の形態のインクジェットヘッドのイ
ンク滴の吐出速度の計算結果（ｒ＝２００μｍ）を示す
図である。
ンク滴の吐出速度の計算結果（ｒ＝２００μｍ）を示す
図である。
【図６】第２の実施の形態のインクジェットヘッドの待
機中の状態を示す主要断面図である。
機中の状態を示す主要断面図である。
【図７】第２の実施の形態２のインクジェットヘッドの
記録時の状態を示す主要断面図である。
記録時の状態を示す主要断面図である。
【図８】図１のインクジェットヘッドの製造方法の一例
を説明する工程図である。
を説明する工程図である。
【図９】図２のインクジェットヘッドの製造方法の一例
を説明する工程図である。
を説明する工程図である。
【図１０】従来のインクジェットヘッドの構造を表す図
である。
である。
【図１１】従来のインクジェットヘッドの記録原理を説
明する図である。
明する図である。
【図１２】従来の他のインクジェットヘッドの構造を表
す図である。
す図である。
【図１３】従来の更に他のインクジェットヘッドの構造
を表す図である。
を表す図である。
１ インクジェットヘッド ２ ダイヤフラム ３ 基板 ４ 弾性部材 ５ チタン薄膜 ６ 圧電性部材 ７ 第１の絶縁膜 ８ 上部電極膜 ９ 第２の絶縁膜 １０ ノズルプレート １１ ノズル１１ １２ インク供給口 １３ａ，１３ｂ 圧電素子駆動電極 １４ 圧電素子駆動電源 １５ 圧力室 １６ インク １７ 下部圧電性部材 １８ 延性弾性部材
フロントページの続き (72)発明者 阿部 新吾 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 乾 哲也 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 インクの充填された圧力室と、該圧力室
内に配置され圧電性部材の変位により変形するダイヤフ
ラムと、前記圧力室内からインクを吐出させる吐出口を
有し、前記ダイヤフラムの変形により、前記吐出口から
インクを吐出させるインクジェットヘッドにおいて、 前記ダイヤフラムは、前記圧電性部材と弾性部材が積層
されて形成されており、 前記弾性部材のヤング率Ｙ1が１５０ＧＰａ≦Ｙ1≦２５
０ＧＰａ、前記圧電性部材のヤング率Ｙ2が３０ＧＰａ
≦Ｙ2≦１７０ＧＰａであり、 前記ダイヤフラムの半径をｒ（ｍ），前記弾性部材の厚
さをｔ1（ｍ），前記圧電性部材の厚さをｔ2（ｍ）とし
たときに、ｔ1＝Ｄ・πｒ2（２０≦Ｄ≦２００）であ
り、かつ、０．２≦ｔ1／ｔ2≦２．０であることを特徴
とするインクジェットヘッド。 - 【請求項２】 インクの充填された圧力室と、該圧力室
内に配置され圧電性部材の変位により変形するダイヤフ
ラムと、前記圧力室内からインクを吐出させる吐出口を
有し、前記ダイヤフラムの変形により、前記吐出口から
インクを吐出させるインクジェットヘッドにおいて、 前記ダイヤフラムは、 電圧の印加により厚さ方向に伸び長手方向に縮むよう設
定された第１の圧電性部材と、延性弾性部材と、電圧の
印加により厚さ方向に縮み長手方向に伸びるよう設定さ
れた第２の圧電性部材と、が積層されたものであること
を特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項３】 請求項１また請求項２に記載のインクジ
ェットヘッドの製造方法であって、 前記圧電性部材を水熱法により積層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４】 請求項１に記載のインクジェットヘッド
の製造方法であって、 基板の表面上に、前記弾性部材を形成する工程と、 前記弾性部材の上に所定のパターンを持つチタン薄膜を
成膜する工程と、 水熱法により前記チタン薄膜の上にのみ前記圧電性部材
を成膜する工程と、 前記圧電性部材の上に第１の絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜の上に所定のパターンを持つの電極層を形成
する工程と、 前記電極層上に第２の絶縁膜を形成する工程と、 前記基板の裏面を前記ダイヤフラムに対応する形状にエ
ッチングする工程と、 前記基板に、前記吐出口を有し前記圧力室を構成するノ
ズルプレートを接合する工程と、を有することを特徴と
するインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項５】 請求項２に記載のインクジェットヘッド
の製造方法であって、 延性弾性部材からなる基板の表裏両面上に所定のパター
ンを持つチタン薄膜を成膜する工程と、 水熱法により前記両面のチタン薄膜の上にのみ圧電性部
材を成膜する工程と、 前記両面の圧電性部材の上に第１の絶縁膜を形成する工
程と、 前記両面の第１の絶縁膜の上に所定のパターンを持つ電
極層を形成する工程と、 前記両面の電極層上に第２の絶縁膜を形成する工程と、 前記基板に、前記吐出口を有し前記圧力室を構成するノ
ズルプレートを接合する工程と、を有することを特徴と
するインクジェットヘッドの製造方法。
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|---|---|---|---|---|
| JP2008258197A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-23 | Fujifilm Corp | 圧電素子製造方法及び液体吐出ヘッド製造方法 |
| JP2009218360A (ja) * | 2008-03-10 | 2009-09-24 | Fujifilm Corp | 圧電素子の製造方法及び液体吐出ヘッドの製造方法 |
| JP2009231299A (ja) * | 2008-03-19 | 2009-10-08 | Fujifilm Corp | 圧電素子構造体の製造方法および圧電素子構造体 |
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- 1996-04-24 JP JP10282196A patent/JP3238069B2/ja not_active Expired - Fee Related
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