JPH10315471A

JPH10315471A - インクジェットプリンタヘッド及びその製造方法

Info

Publication number: JPH10315471A
Application number: JP13324297A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Sakamoto; 孝一郎坂本; Ikuo Fujisawa; 郁夫藤沢
Original assignee: TEC CORP
Current assignee: TEC CORP
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 1998-12-02
Anticipated expiration: 2017-05-23
Also published as: JP3575728B2

Abstract

(57)【要約】【課題】溝加工の負担を軽減するとともに圧電部材の
消費量を少なくすることである。【解決手段】平板状で矩形状の圧電部材１７の一面に
前後に貫通する一定深さの多数の溝２１を平行に形成し
た圧電体アクチュエータ１８を形成し、この圧電体アク
チュエータ１８を前記溝２１に連通して共通液室２４を
形成する凹部２５が形成されたヘッド基板１９に固定
し、前記凹部２５を含む前記ヘッド基板１９の一面と前
記圧電体アクチュエータ１８の溝２１内とにそれぞれが
互いに分離されて平行に配列された電極層３６による導
電部２０を形成し、前記圧電体アクチュエータ１８と前
記ヘッド基板１９との一面に天板３２を固定して前記共
通液室２４とインク室３１とを形成するとともに前記圧
電体アクチュエータ１８と前記ヘッド基板１９との端面
に前記インク室３１に連通するインク吐出口３３が形成
されたノズル板３４を固定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電部材を用いた
オンデマンド方式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ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のインクジェットプリンタ等に利用
されているオンデマンド方式の印字ヘッドとして、電気
−熱変換素子である発熱素子を利用したバブルジェット
方式の印字ヘッドが普及している。この方式の印字ヘッ
ドを用いたインクジェットプリンタにおける印字方式
は、シリアル方式であり、これはパーソナル向けに低価
格で提供できることからパーソナル市場に受け入れられ
てそのプリンタ市場が拡大している。しかしながら、こ
の形式の印字ヘッドは、印字速度がシリアル方式のため
に遅く、所定の時間内に所定の印刷を行なう必要がある
ＯＡ機器としては難点がある。さらに、インク吐出が膜
沸騰現象を利用しているために、１素子当りの印加電力
を極めて多く必要とするため、多数の印字素子を備える
必要があるラインヘッド方式には不向きである。

【０００３】さらに、ピエゾ素子を利用した他の方式と
してインク供給部に接続されて並設された多数のインク
室の先端に、インク吐出口を有するノズル板を固定し、
インク室の圧力を高めてインク吐出口からインク滴を飛
翔させるようにしたインクジェットプリンタヘッドがあ
る。このようなインクジェットプリンタヘッドにおい
て、インク室のインク圧を高める方法としては、特開昭
６３−２４７０５１号公報に開示された技術がある。す
なわち、インク室の両側に配列された側壁の少なくとも
一部を圧電部材により形成し、その側壁の側面に電極を
形成し、この電極に電圧を印加することにより側壁を変
形させ、この時の印加電圧の極性により側壁の変形方向
を変えることにより、インク室の容積を拡張してインク
供給部からインクを吸引したり、インク室の容積を縮小
させて内部のインクをインク吐出口から吐出させるもの
である。このような形状のインクジェットプリンタヘッ
ドを製造する方法は、本出願人により特開平５−２６９
９９４号公報に開示されている。この製造方法により製
造されたインクジェットプリンタヘッドの構造を図３２
乃至図３５に基づいてその製造工程順に従って説明す
る。

【０００４】まず、図３３(ａ)に示すように、底板１と
下部基板２と圧電部材よりなる上部基板３とからなる三
層構造の基板４を形成する。前記底板１は、合成が高く
熱変形の少ないセラミックスやガラスを材料としてお
り、前記下部基板２は、エポキシ樹脂を主成分とする接
着剤を前記底板１の上に所定の厚さに塗布した後に硬化
させて形成する。そして、前記下部基板２の形成に際し
ては、接着剤を硬化させた後に研削加工を施すことによ
りその厚さの調整を行う。

【０００５】次に、前記基板４に対し、前記上部基板３
の表面から前記下部基板２の内部に達する複数の溝５を
所定の間隔をもって平行に切削加工する。この溝５の切
削加工により前記溝５の両側には側壁６が形成され、こ
れらの側壁６は、上部基板３の部分に形成された上部側
壁６ａと下部基板２の部分に形成された下部側壁６ｂと
よりなる。

【０００６】次に、前記基板４に対し、無電解メッキに
より電極７と配線パターン８とを形成する。この無電解
メッキの前処理として、キャタライジング・アクセラレ
ーティング処理を行う。キャタライジング処理は、塩化
パラジウム（ＰｄＣｌ₂ ）、塩化第一錫（ＳｎＣｌ
₂ ）、濃塩酸（ＨＣｌ）等からなるキャタリスト液に基
板４を浸漬させ、溝５の内面や上部基板３の表面にＰ
ｄ、Ｓｎの錯化物を吸着させる目的で行う。アクセレー
ティング処理は、キャタライズ処理で吸着された錯化物
を触媒化させる目的で行うもので、錯化物は触媒核とし
て金属化されたＰｄとなる。

【０００７】次いで、図３３(ｂ)に示すように、上部基
板３の表面にドライフィルム９を貼り付ける。その後
に、図３４(ａ)に示すレジスト用マスク１０をドライフ
ィルム９の上に載せて露光し、次いで、現像を行う。こ
れにより、図３４(ｂ)に示すように、圧電部材の表面に
おける電極７を形成する溝内面と、配線パターン８を形
成する配線パターン８部分以外の部分を覆ったパターン
レジスト膜１１を形成する。このパターンレジスト膜１
１の形成により、金属化されたＰｄが溝５の内面と配線
パターン８の部分とに露出する。

【０００８】次に、パターンレジスト膜１１を形成した
基板４をメッキ液に浸漬させて無電解メッキを行い、所
定の膜厚をもってメッキを析出させる。メッキ液は、ニ
ッケルを主成分とする。図３５(ａ)に示すように、溝内
面に電極７が形成され、配線パターン形成部には配線パ
ターン８が形成される。そして、図３５(ｂ)に示すよう
に、パターンレジスト膜１１を剥離することにより無電
解メッキが終了する。

【０００９】このようにして電極７が形成された基板４
に対し、図３２に示すように、溝５の上部を覆う状態で
天板１２を接着する。ついで、ノズル板１３を接着する
が、基板４と天板１２との先端の端面を平坦にするため
に、切断加工等の機械加工を行う。前記ノズル板１３
は、天板１２で溝５を覆うことにより形成されたインク
室１４に連通する複数のインク吐出口１５を備えたもの
であり、また、前記天板１２には、全ての前記インク室
１４に連通するインク供給管１６が設けられ、これによ
り、インクジェットプリンタヘッドが完成する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ピエゾ素子、すなわ
ち、圧電部材を用いて印字ヘッドを形成した前述の方式
のものにおいては、圧電部材に多数の溝をダイサー等の
機械加工で各ヘッド毎に切断加工しなければならず、そ
の加工工数が高くてコスト高になる欠点を有している。
また、ラインヘッドを構成しようとすれば、さらに多数
の溝加工が必要であり、高価なものとなってしまう。し
かも、圧電部材により共通液室を形成したり、配線パタ
ーンを形成する領域までも圧電部材を用いていることか
ら必要とする圧電部材の容積が大きく、高価な圧電部材
の使用量が多いために材料費の面からもコスト高になっ
てしまうものである。

【００１１】本発明はこのような点に鑑みなされたもの
で、溝を加工するための機械加工を簡略化することがで
き、しかも、圧電部材の使用量が少なくて良いインクジ
ェットプリンタヘッドを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
平板状で矩形状の圧電部材の一面に前後に貫通する一定
深さの多数の溝を平行に形成した圧電体アクチュエータ
を形成し、この圧電体アクチュエータを前記溝に連通し
て共通液室を形成する凹部を有するヘッド基板に固定
し、前記凹部を含む前記ヘッド基板の一面と前記圧電体
アクチュエータの溝内とにそれぞれが互いに分離されて
平行に配列された電極層による導電部を形成し、前記圧
電体アクチュエータと前記ヘッド基板との一面に天板を
固定して前記共通液室とインク室とを形成するとともに
前記圧電体アクチュエータと前記ヘッド基板との端面に
前記インク室に連通するインク吐出口が形成されたノズ
ル板を固定したものである。従って、圧電部材として
は、溝によるインク室を形成するための体積だけあれば
良いため、必要とする材料の量がきわめて少なくて良
く、また、圧電体アクチュエータの形成に当っては、面
積の大きな圧電部材に溝加工を行なってからこの溝と直
交する方向に圧電部材を切断して多数の圧電体アクチュ
エータを形成することができ、これにより、一度の溝加
工で多数の圧電体アクチュエータを形成することができ
るため、１個当りの溝加工の工数を低くすることができ
る。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、フォトエッチングプロセスにより導電部を
溝毎に分離した後に圧電体アクチュエータの共通液室側
の端面部に被着された電極層をレーザビームで切断分離
するようにしたものである。従って、共通液室が安価な
材料によるヘッド基板により形成することができるが、
この時に発生する電極層のつながりと云う弊害をレーザ
ビームの利用により多数の溝毎に分離して簡単に解決す
ることができる。

【００１４】請求項３記載の発明は、平板状で矩形状の
圧電部材の一面に前後に貫通する一定深さの多数の溝を
平行に形成した圧電体アクチュエータと、この圧電体ア
クチュエータが取り付けられる取付段部と前記溝に連通
して共通液室を形成する凹部とを有するヘッド基板と、
前記凹部を含む前記ヘッド基板の一面と前記圧電体アク
チュエータの溝内とにそれぞれが互いに分離されて平行
に配列された電極層による導電部と、前記圧電体アクチ
ュエータと前記ヘッド基板との一面に固定されて前記共
通液室とインク室とを形成する天板と、前記インク室に
連通するインク吐出口が形成されて前記圧電体アクチュ
エータと前記ヘッド基板との端面に固定されたノズル板
とよりなるものである。従って、高価な材料の圧電部材
はインク室を形成する部分だけで良く、ピエゾ効果を必
要としない共通液室の形成や、電極層による導電部の形
成は、安価な材料によるヘッド基板により行なうことが
できる。

【００１５】請求項４記載の発明は、平板状で矩形状の
圧電部材の一面に前後に貫通する一定深さの多数の溝を
平行に形成した圧電体アクチュエータを形成し、前記溝
を等間隔に配列した状態で複数個の前記圧電体アクチュ
エータを支持基板上に連設固定して長さの大きい圧電体
組立を形成し、この圧電体組立を前記溝に連通して共通
液室を形成する凹部を有するヘッド基板に固定し、前記
凹部を含む前記ヘッド基板の一面と前記圧電体組立の溝
内とにそれぞれが互いに分離されて平行に配列された電
極層による導電部を形成し、前記圧電体組立と前記ヘッ
ド基板との一面に天板を固定して前記共通液室とインク
室とを形成するとともに前記圧電体組立と前記ヘッド基
板との端面に前記インク室に連通するインク吐出口が形
成されたノズル板を固定したものである。従って、きわ
めて長い印字ヘッドを小さな圧電部材を用いて形成する
ことができ、必要とする数の印字素子を備えたラインヘ
ッド方式の印字ヘッドを安価に製造することができる。

【００１６】請求項５記載の発明は、平板状で矩形状の
圧電部材の一面に前後に貫通する一定深さの多数の溝を
平行に形成した複数個の圧電体アクチュエータを支持基
板上に連設固定して形成した長さの大きい圧電体組立
と、この圧電体組立が取り付けられる取付段部と前記溝
に連通して共通液室を形成する凹部を有するたヘッド基
板と、前記凹部を含む前記ヘッド基板の一面と前記圧電
体組立の溝内とにそれぞれが互いに分離されて平行に配
列された電極層による導電部と、前記圧電体組立と前記
ヘッド基板との一面に固定されて前記共通液室とインク
室とを形成する天板と、前記インク室に連通するインク
吐出口が形成されて前記圧電体組立と前記ヘッド基板と
の端面に固定されたノズル板とよりなるものである。従
って、小さな圧電部材を複数個用いて形成された長い印
字ヘッドにより、ラインヘッド方式で消費電力が少ない
状態で高速な印字を行なうことができるものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
乃至図２４に基づいて説明する。まず、図１に示すもの
は、圧電部材１７により形成された圧電体アクチュエー
タ１８がヘッド基板１９に接着により固定され、かつ、
導電部２０が形成されている状態である。前記圧電体ア
クチュエータ１８は互いに平行に形成された溝２１を有
しており、この溝２１の内部には前記導電部２０の一部
となる電極２２が形成されている。また、前記ヘッド基
板１９には、前記圧電体アクチュエータ１８が取り付け
られる取付段部２３と共通液室２４を形成するための凹
部２５とが形成されている。この凹部２５は、ヘッド基
板１９を平板形状として段部を形成する別部材を接着し
て前記圧電体アクチュエータ１８との間で形成するよう
にしてもよい。さらに、前記ヘッド基板１９に前記圧電
体アクチュエータ１８が固定された状態においては、前
記圧電体アクチュエータ１８の上面２６と前記ヘッド基
板１９の上面２７とは同一平面内に位置するように両者
の寸法が設定されている。そして、前記導電部２０は前
記電極２２から連続させて前記共通液室２４内と前記上
面２７とに連続しており、かつ、それぞれの溝２１毎に
独立して形成されており、前記ヘッド基板１９の上面２
７に位置する前記導電部２０は、外部回路に電気的接続
をするための接続部２８とされている。また、前記上面
２７には、外部回路を構成する駆動ＩＣ２９が固定され
ており、この駆動ＩＣ２９と前記接続部２８との間は、
ボンディングワイヤ３０により電気的に接続されてい
る。前記圧電体アクチュエータ１８と前記ヘッド基板１
９との上面２６，２７には、前記凹部２５と前記溝２１
とを覆って前記共通液室２４とインク室３１とを形成す
る天板３２が固定され、前記圧電体アクチュエータ１８
と前記ヘッド基板１９との端面には、前記インク室３１
にノズルとして作用するインク吐出口３３を開口させた
ノズル板３４が接着固定され、これにより、インクジェ
ットプリンタヘッド３５が構成されている。

【００１８】このようなインクジェットプリンタヘッド
３５の製造工程及びその完成品を図４乃至図１４に基づ
いて説明する。まず、図４に示すように、圧電部材１７
は、平板状で矩形状に形成される。例えば、厚さが１.
５ｍｍで一辺が５０ｍｍの正方形状の圧電部材１７が
形成される。その材質としては、ＰＺＴ材であり、Ｐｂ
ＴｉＯ₃−ＰｂＺｒＯ₃系の焼結体からなるセラミック材
で熱膨張係数が２〜４×１０~⁶／℃のものである。

【００１９】ついで、図５に示すように、前記圧電部材
１７の一面に前後に貫通する所定深さの溝２１が等間隔
で平行にダイサー等の加工機により形成される。例え
ば、１５０ｄｐｉのインクジェットプリンタヘッド３５
を得ようとすれば、前記溝２１のピッチは１７０μｍで
あり、溝幅が９０μｍであり、深さが３００μｍであ
る。

【００２０】このように溝２１が形成された圧電部材１
７は、図６に示すように、溝２１に直交する方向に所定
の幅寸法をもって切断加工されて分割される。例えば、
８ｍｍの幅の場合には、１枚の圧電部材１７から６個の
圧電体アクチュエータ１８が形成される。従って、１回
の溝加工により６個の圧電体アクチュエータ１８が形成
されるため、圧電体アクチュエータ１８の１個当りの溝
加工に要する加工工数の比率はきわめて小さいものとな
る。これは圧電体アクチュエータ１８の幅が小さくなれ
ば一層効果的であり、また、量産技術の向上に従って圧
電部材１７のサイズを大型化することができれば、さら
に、量産効果が増大する。

【００２１】次に、図７に示すように、ヘッド基板１９
に圧電体アクチュエータ１８が接着固定される。すなわ
ち、前記ヘッド基板１９は、パイレックスガラスにより
形成される。例えば、硬質ガラスである低膨張ホウケイ
酸ガラス（コーニング社、７７４０）が用いられる。こ
れは主成分が、ＳｉＯ₂８１％、Ｂ₂Ｏ₃１３％で熱膨張
係数は、３.２×１０~⁶／℃で、略ＰＺＴ材と同等であ
る。このようなパイレックスガラスが選択される理由
は、その材料が比較的安価であること、ＰＺＴ材による
圧電部材１７と熱膨張係数が略等しいこと、加工し易い
こと等である。また、インクジェットプリンタヘッド３
５として完成させた後には、ヘッド基板１９が透明であ
るということは、インクの充填状態を外部から観察し易
く、製造工程での欠陥検査も容易にできると云う効果を
有する。なお、ＰＺＴ材の熱膨張係数は、製造メーカに
よる組成により若干異なるが、略２〜４×１０~⁶／℃で
ある。そして、前記ヘッド基板１９には、前記圧電体ア
クチュエータ１８が取り付けられる取付段部２３と共通
液室２４を形成するための凹部２５とが形成されてい
る。

【００２２】前記ヘッド基板１９に前記圧電体アクチュ
エータ１８を固定した状態は、図８に示すものであり、
圧電体アクチュエータ１８の上面２６とヘッド基板１９
の上面２７とは同一平面内に位置し、かつ、溝２１の底
面と凹部２５の底面とが略同一面に位置するように各部
の寸法が定められている。

【００２３】このようにしてヘッド基板１９に圧電体ア
クチュエータ１８を接着固定した後に、図９に示すよう
に、その一面に無電解メッキ法やスパッタリング等の方
法で所定厚さの電極層３６を形成する。例えば、無電解
メッキ法の場合には、ニッケルが選択され、スパッタリ
ング法の場合には、アルミニュウムが選択される。そし
て、その厚さは、１〜４μｍである。

【００２４】ついで、前述の電極層３６を前述の電極２
２及び接続部２８としてパターニングするために、図１
０に示すように、通常知られているフォトエッチング工
程が実施される。すなわち、フォトレジスト剤３７が塗
布されるが、圧電体アクチュエータ１８には溝２１が存
するため、通常のスピンコートやロールコータ法を用い
ると溝２１部分や凹部２５部分に均一に塗布することが
困難であるため、図１１に示すように、容器３８内のレ
ジスト液３９に浸漬させて引き上げるディップ引上げ法
を採用する。このとき、図示のようにヘッド基板１９を
縦にして引き上げることによりフォトレジスト剤３７が
パターン形成面に均一に塗布される。但し、フォトレジ
スト剤３７の粘度や引き上げ速度にも依存するが、溝２
１部分は、８０μｍ程度の微小な幅寸法であるため、フ
ォトレジスト剤３７の表面張力によって溝２１の内部に
残留してしまうが、この溝２１部分の電極層３６は除去
しないので、全く問題はない。

【００２５】このようにフォトレジスト剤３７を塗布後
に、所定の条件でベーキングを行ない、その後に、図１
２に示すように、所定のパターン形状を有する露光マス
ク４０を用いて密着露光を行なう。この場合、ヘッド基
板１９に凹部２５が存するために、光学的段差がある
が、通常のインク滴を吐出する溝深さは、３００〜４０
０μｍ程度であるので、通常の光学系と光源とを有する
露光装置に用いれば、この程度の段差があっても５〜１
０μｍ程度の解像度を有するので、例えば、１５０〜３
００ｄｐｉ程度のノズルピッチに対応するリード電極パ
ターンの形成には何ら問題はない。

【００２６】所定の条件で露光後、現像、エッチング及
びレジスト剥離工程を経て図１３に示すように所定の電
極パターンが形成される。すなわち、互いに連通した電
極２２及び接続部２８による導電部２０が溝２１毎にそ
れぞれ独立分離されて形成される。

【００２７】ついで、図１４に示すように、圧電体アク
チュエータ１８とヘッド基板１９との上面２６，２７に
は、凹部２５と溝２１とを覆って共通液室２４とインク
室３１とを形成する天板３２が固定され、圧電体アクチ
ュエータ１８とヘッド基板１９との端面には、インク室
３１にノズルとして作用するインク吐出口３３を開口さ
せたノズル板３４が接着固定され、これにより、インク
ジェットプリンタヘッド３５が構成される。なお、天板
３２には共通液室２４に連通するインク供給管４１とイ
ンク排出管４２とが設けられている。また、特に図示し
ないが、共通液室２４の両側端部には、閉塞部材が固定
されるか、最初から仕切壁が存するように凹部２５が形
成されているものである。

【００２８】つぎに、前述のインクジェットプリンタヘ
ッド３５の製造方法における接着時の問題点と電極形成
時の問題点とを解決した手段を図１５〜図１７及び図１
８〜図２０に基づいて説明する。まず、図１５〜図１７
に示すものは、接着時の問題点及びその問題点を解決し
た手段を示すものである。図１５は、ヘッド基板１９に
圧電体アクチュエータ１８を接着した場合の部分を示す
ものであるが、接着剤４３の量が多い場合には、ヘッド
基板１９と圧電体アクチュエータ１８との接合面に図１
５及び図１６に示すように、接着剤４３の盛り上がり部
４４が形成されてしまう。この盛り上がり部４４の存在
は、インクの流体抵抗を増大させるものであり、しか
も、各部位において盛り上がり部４４の状態が相違する
ため、各インク吐出口１５からのインク吐出量が変動す
ると云う問題点を有する。この問題を解決するために、
図１７に示すように、ヘッド基板１９の取付段部２３の
コーナ部にテーパを形成して接着剤収納凹部４５を形成
する。この接着剤収納凹部４５の大きさは、溝２１の寸
法や接着条件に依存するものであるが、テーパ部分の寸
法として０.２ｍｍ程度が選択される。この場合、接着
剤４３の盛り上がりが少ない場合には、多少の段差が生
じ、また、リードパターンの接続がスムーズでなくなる
欠点があるが、メッキ法やスパッタ法等の電極層３６の
形成では、例えば、０.１〜０.３ｍｍ程度の凹みでは問
題はない。このように接着剤収納凹部４５を形成するこ
とにより、製造の管理幅を緩くすることができ、また、
インク滴の吐出のバラツキを低減することができる。

【００２９】次いで、インクジェットプリンタヘッド３
５の製造方法における電極形成時の問題点を解決した手
段を図１８〜図２０に基づいて説明する。電極層３６を
所定のパターニングをもって除去する工程を終了した場
合に、図１８に示すように、溝２１を形成している側壁
４６の端面部分に電極層３６の除去不良が生じ易い。こ
れは、露光時にこの部分には照射光が当りにくいためで
ある。これにより、隣合う電極２２が導通してしまうた
めにこの部分は完全に分離しなければならない。このよ
うな不良の発生を解消するためには、図１９に示すよう
に、ヘッド基板１９を傾けてレーザビームでこの基部を
照射することにより、図２０に示すように電極層３６を
分離する。この電極層３６の分離は、例えば、ＹＡＧレ
ーザを用いてパルス発振させ、１０〜２０ｍＪ／Ｐでパ
ルス幅５〜１０ｎｓ程度の出力の連続したパルスビーム
で切断することができる。

【００３０】前述の実施の形態においては、溝２１部の
電極２２に印加される電圧が、図２１に示す状態である
場合には、隣接する側壁４６の先端部分が移動するよう
に変形し、この側壁４６の変形に基づくインク室３１の
容積変化によりインク吐出口３３からインク滴が吐出す
る。そのため、圧電体アクチュエータ１８と天板３２と
を固定する接着剤は、側壁４６の先端部分の変形を許容
できるように、ゴム系の弾性のある接着剤であることが
必要である。

【００３１】つぎに、本発明の実施の形態の変形例を図
２２〜図２４に基づいて説明する。前述の実施の形態に
おける圧電体アクチュエータ１８は、一枚のもので形成
されていたものであるが、本変形例では、二枚の圧電部
材１７を接着して一枚の圧電体アクチュエータ１８と
し、かつ、それぞれの圧電部材１７で分極方向を逆にし
たものである。そのため、図２４に示すように、溝２１
部の電極２２に電圧を印加すると、側壁４６の中間部、
すなわち、二枚の圧電部材１７の接着部分が移動するよ
うに変形する。そのため、側壁４６の先端部と天板３２
との接着部分を強固に固定的に接着してもその駆動が可
能になる。

【００３２】本発明の第二の実施の形態を図２５乃至図
３１に基づいて説明する。本実施の形態においては、基
本的には第一の実施の形態と同様であるため、同一部分
は同一符号を用いてその説明も省略するが、前述の圧電
体アクチュエータ１８に変えて圧電体組立４７を用い、
これにより、長手方向の寸法がきわめて長いラインプリ
ンタヘッドを形成しているものである。すなわち、全体
的な形状は、後述する圧電体組立４７がヘッド基板１９
に固定され、このヘッド基板１９がヘッド固定台４８に
固定されているとともに、このヘッド固定台４８には、
駆動ＩＣ２９、回路部品４９、コネクタ５０を備えた回
路基板５１が固定されているものである。

【００３３】しかして、図２７に示すように、例えば、
幅方向４０ｍｍ、長さ方向５５ｍｍで厚さ２ｍｍの正方
形状の４枚の圧電部材１７とパイレックスガラス等によ
り形成された細長い支持基板５２とを準備する。そし
て、図２８に示すように、支持基板５２の一面に圧電部
材１７をそれぞれ密着させて連設状態に固定する。

【００３４】ついで、図２９に示すように、一定の間隔
で多数の溝２１を機械加工により形成する。この場合、
各圧電部材１７の接合境界部が溝２１部分に位置するよ
うに、それぞれの圧電部材１７の寸法を管理する。この
状態は、図３０に拡大して示す。例えば、１５０ｄｐｉ
の印字密度に対応する溝ピッチを１６９μｍとし、か
つ、溝幅を８０μｍ、深さを４００μｍでダイサーを用
いて加工を行なう。そして、印字幅を８.５インチとす
ると、１枚当りの印字幅は、８.５／４＝２.１２５イン
チで３１９個／枚の溝２１を形成することになる。例え
ば、１枚当り３２０個の溝２１を形成するとすると、３
２０×１６９μｍ＝５４０.８９ｍｍとなり、この数値
を考慮して圧電部材１７の長さを設定して各圧電部材１
７の接合境界部が溝２１部分に位置するようにする。こ
のように溝２１を形成した後に、図３１に示すように、
溝２１と直交する方向に切断して、例えば４個の圧電体
組立４７を形成する。

【００３５】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、平板状で矩形状
の圧電材料の一面に前後に貫通する一定深さの多数の溝
を平行に形成した圧電体アクチュエータを形成し、この
圧電体アクチュエータを前記溝に連通して共通液室を形
成する凹部を有するヘッド基板に固定し、前記凹部を含
む前記ヘッド基板の一面と前記圧電体アクチュエータの
溝内とにそれぞれが互いに分離されて平行に配列された
電極層による導電部を形成し、前記圧電体アクチュエー
タと前記ヘッド基板との一面に天板を固定して前記共通
液室とインク室とを形成するとともに前記圧電体アクチ
ュエータと前記ヘッド基板との端面に前記インク室に連
通するインク吐出口が形成されたノズル板を固定したの
で、圧電部材としては、溝によるインク室を形成するた
めの体積だけあれば良いため、必要とする材料の量がき
わめて少なくて良く、また、圧電体アクチュエータの形
成に当っては、面積の大きな圧電部材に溝加工を行なっ
てからこの溝と直交する方向に圧電部材を切断して多数
の圧電体アクチュエータを形成することができ、これに
より、一度の溝加工で多数の圧電体アクチュエータを形
成することができるため、１個当りの溝加工の工数を低
くすることができると云う効果を有する。

【００３６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、フォトエッチングプロセスにより導電部を
溝毎に分離した後に圧電体アクチュエータの共通液室側
の端面部に被着された電極層をレーザビームで切断分離
するようにしたので、共通液室が安価な材料によるヘッ
ド基板により形成することができるが、この時に発生す
る電極層のつながりと云う弊害をレーザビームの利用に
より多数の溝毎に分離して簡単に解決することができる
と云う効果を有する。

【００３７】請求項３記載の発明は、平板状で矩形状の
圧電材料の一面に前後に貫通する一定深さの多数の溝を
平行に形成した圧電体アクチュエータと、この圧電体ア
クチュエータが取り付けられる取付段部と前記溝に連通
して共通液室を形成する凹部とを有するヘッド基板と、
前記凹部を含む前記ヘッド基板の一面と前記圧電体アク
チュエータの溝内とにそれぞれが互いに分離されて平行
に配列された電極層による導電部と、前記圧電体アクチ
ュエータと前記ヘッド基板との一面に固定されて前記共
通液室とインク室とを形成する天板と、前記インク室に
連通するインク吐出口が形成されて前記圧電体アクチュ
エータと前記ヘッド基板との端面に固定されたノズル板
とよりなるので、高価な材料の圧電部材はインク室を形
成する部分だけで良く、ピエゾ効果を必要としない共通
液室の形成や、電極層による導電部の形成は、安価な材
料によるヘッド基板により行なうことができると云う効
果を有する。

【００３８】請求項４記載の発明は、平板状で矩形状の
圧電材料の一面に前後に貫通する一定深さの多数の溝を
平行に形成した圧電体アクチュエータを形成し、前記溝
を等間隔に配列した状態で複数個の前記圧電体アクチュ
エータを支持基板上に連設固定して長さの大きい圧電体
組立を形成し、この圧電体組立を前記溝に連通して共通
液室を形成する凹部を有するヘッド基板に固定し、前記
凹部を含む前記ヘッド基板の一面と前記圧電体組立の溝
内とにそれぞれが互いに分離されて平行に配列された電
極層による導電部を形成し、前記圧電体組立と前記ヘッ
ド基板との一面に天板を固定して前記共通液室とインク
室とを形成するとともに前記圧電体組立と前記ヘッド基
板との端面に前記インク室に連通するインク吐出口が形
成されたノズル板を固定したので、きわめて長い印字ヘ
ッドを小さな圧電部材を用いて形成することができ、必
要とする数の印字素子を備えたラインヘッド方式の印字
ヘッドを安価に製造することができると云う効果を有す
る。

【００３９】請求項５記載の発明は、平板状で矩形状の
圧電材料の一面に前後に貫通する一定深さの多数の溝を
平行に形成した複数個の圧電体アクチュエータを支持基
板上に連設固定して形成した長さの大きい圧電体組立
と、この圧電体組立が取り付けられる取付段部と前記溝
に連通して共通液室を形成する凹部とを有するヘッド基
板と、前記凹部を含む前記ヘッド基板の一面と前記圧電
体組立の溝内とにそれぞれが互いに分離されて平行に配
列された電極層による導電部と、前記圧電体組立と前記
ヘッド基板との一面に固定されて前記共通液室とインク
室とを形成する天板と、前記インク室に連通するインク
吐出口が形成されて前記圧電体組立と前記ヘッド基板と
の端面に固定されたノズル板とよりなるので、小さな圧
電部材を複数個用いて形成された長い印字ヘッドによ
り、ラインヘッド方式で消費電力が少ない状態で高速な
印字を行なうことができると云う効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第一の形態を示すもので、ヘッ
ド基板に圧電体アクチュエータを接着固定した状態の斜
視図である。

【図２】圧電体アクチュエータの正面図である。

【図３】インクジェットプリンタヘッドの縦断側面図で
ある。

【図４】圧電部材の斜視図である。

【図５】圧電部材の一面に溝加工をした状態の斜視図で
ある。

【図６】溝加工後に切断して圧電体アクチュエータを形
成した状態の斜視図である。

【図７】ヘッド基板と圧電体アクチュエータとの関係を
示す分解斜視図である。

【図８】ヘッド基板に圧電体アクチュエータを接着固定
した状態の側面図である。

【図９】電極層を形成した状態を示すもので、(ａ)は側
面図、(ｂ)は正面図である。

【図１０】レジスト膜を塗布した状態を示すもので、
(ａ)は側面図、(ｂ)は正面図である。

【図１１】ディップ引き上げによりレジスト塗布を行な
っている状態の側面図である。

【図１２】露光マスクを用いて密着露光している状態の
側面図である。

【図１３】パターニングされた導電部が形成された状態
の斜視図である。

【図１４】完成したインクジェットプリンタヘッドを示
す斜視図である。

【図１５】ヘッド基板に圧電体アクチュエータを接着し
た時の接着剤の状態を示す部分断面図である。

【図１６】その部分の斜視図である。

【図１７】接着剤収納凹部を形成した状態の部分断面図
である。

【図１８】電極膜形成時の不良状態を示す一部の斜視図
である。

【図１９】電極膜の一部を除去する作業状態を示す側面
図である。

【図２０】電極膜を分離した状態の一部の斜視図であ
る。

【図２１】電極への電圧印加により側壁が変形した状態
を示す一部の縦断正面図である。

【図２２】本発明の第一の実施の形態の変形例を示すも
ので、分極方向を逆にした二枚の圧電部材により形成し
た圧電体アクチュエータの正面図である。

【図２３】その圧電体アクチュエータをヘッド基板に接
着固定した状態の側面図である。

【図２４】電極への電圧印加により側壁が変形した状態
を示す一部の縦断正面図である。

【図２５】本発明の第二の実施の形態を示す一部を切り
欠いた斜視図である。

【図２６】その縦断側面図である。

【図２７】複数個の圧電部材と一枚の支持基板との関係
を示す分解斜視図である。

【図２８】複数個の圧電部材を一枚の支持基板に接着固
定した状態の斜視図である。

【図２９】溝を形成した状態の斜視図である。

【図３０】圧電部材の接合部と溝との関係を示す部分斜
視図である。

【図３１】溝加工後に切断して圧電体組立を形成した状
態の斜視図である。

【図３２】従来の完成したインクジェットプリンタヘッ
ドの斜視図である。

【図３３】従来のインクジェットプリンタヘッドの製造
過程を示すもので、(ａ)は基板に対して溝加工を施した
状態の斜視図、(ｂ)はドライフィルムを貼り付けた状態
の斜視図である。

【図３４】従来のインクジェットプリンタヘッドの製造
過程を示すもので、(ａ)は基板とレジスト用マスクの斜
視図、(ｂ)は基板の表面にパターンレジスト膜を形成し
た状態の斜視図である。

【図３５】従来のインクジェットプリンタヘッドの製造
過程を示すもので、(ａ)は無電解メッキにより配線パタ
ーンと電極とを形成した状態の斜視図、(ｂ)はパターン
レジスト膜を剥離した状態の斜視図である。

【符号の説明】

１７圧電部材１８圧電体アクチュエータ１９ヘッド基板２０導電部２１溝２３取付段部２４共通液室２５凹部３１インク室３２天板３３インク吐出口３４ノズル板３６電極層４７圧電体組立５２支持基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平板状で矩形状の圧電部材の一面に前後
に貫通する一定深さの多数の溝を平行に形成した圧電体
アクチュエータを形成し、この圧電体アクチュエータを
前記溝に連通して共通液室を形成する凹部を有するヘッ
ド基板に固定し、前記凹部を含む前記ヘッド基板の一面
と前記圧電体アクチュエータの溝内とにそれぞれが互い
に分離されて平行に配列された電極層による導電部を形
成し、前記圧電体アクチュエータと前記ヘッド基板との
一面に天板を固定して前記共通液室とインク室とを形成
するとともに前記圧電体アクチュエータと前記ヘッド基
板との端面に前記インク室に連通するインク吐出口が形
成されたノズル板を固定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。
【請求項２】フォトエッチングプロセスにより導電部
を溝毎に分離した後に圧電体アクチュエータの共通液室
側の端面部に被着された電極層をレーザビームで切断分
離するようにしたことを特徴とする請求項１記載のイン
クジェットプリンタヘッドの製造方法。
【請求項３】平板状で矩形状の圧電部材の一面に前後
に貫通する一定深さの多数の溝を平行に形成した圧電体
アクチュエータと、この圧電体アクチュエータが取り付
けられる取付段部と前記溝に連通して共通液室を形成す
る凹部とを有するヘッド基板と、前記凹部を含む前記ヘ
ッド基板の一面と前記圧電体アクチュエータの溝内とに
それぞれが互いに分離されて平行に配列された電極層に
よる導電部と、前記圧電体アクチュエータと前記ヘッド
基板との一面に固定されて前記共通液室とインク室とを
形成する天板と、前記インク室に連通するインク吐出口
が形成されて前記圧電体アクチュエータと前記ヘッド基
板との端面に固定されたノズル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。
【請求項４】平板状で矩形状の圧電部材の一面に前後
に貫通する一定深さの多数の溝を平行に形成した圧電体
アクチュエータを形成し、前記溝を等間隔に配列した状
態で複数個の前記圧電体アクチュエータを支持基板上に
連設固定して長さの大きい圧電体組立を形成し、この圧
電体組立を前記溝に連通して共通液室を形成する凹部を
有するヘッド基板に固定し、前記凹部を含む前記ヘッド
基板の一面と前記圧電体組立の溝内とにそれぞれが互い
に分離されて平行に配列された電極層による導電部を形
成し、前記圧電体組立と前記ヘッド基板との一面に天板
を固定して前記共通液室とインク室とを形成するととも
に前記圧電体組立と前記ヘッド基板との端面に前記イン
ク室に連通するインク吐出口が形成されたノズル板を固
定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。
【請求項５】平板状で矩形状の圧電部材の一面に前後
に貫通する一定深さの多数の溝を平行に形成した複数個
の圧電体アクチュエータを支持基板上に連設固定して形
成した長さの大きい圧電体組立と、この圧電体組立が取
り付けられる取付段部と前記溝に連通して共通液室を形
成する凹部とを有するヘッド基板と、前記凹部を含む前
記ヘッド基板の一面と前記圧電体組立の溝内とにそれぞ
れが互いに分離されて平行に配列された電極層による導
電部と、前記圧電体組立と前記ヘッド基板との一面に固
定されて前記共通液室とインク室とを形成する天板と、
前記インク室に連通するインク吐出口が形成されて前記
圧電体組立と前記ヘッド基板との端面に固定されたノズ
ル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。