JPH1128822A

JPH1128822A - 流路用部材及びその製造方法並びにこれを用いた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: JPH1128822A
Application number: JP1974098A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Kishino; 敏和岸野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 1999-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な工程で、高密度、高精度の流路用部材１
０を得る。【解決手段】セラミックス、ガラス、シリコン等からな
る平板１１の一面に、セラミックス、ガラス、シリコン
等の粉体を凹部を有する成形型で成形して成る隔壁１２
を同一方向に整列させて接合一体化し、各隔壁１２の間
を流路１３として流路用部材１０を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンタヘッドや小型ポンプ等の液体の微小な流路を有す
る流路用部材及びその製造方法に関し、特にこれを用い
たインクジェットプリンタヘッドとその製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、マルチメディアの発達とともに、
パソコンの需要も増加の一途をたどり、パソコンの記録
メディアの一つであるプリンターの性能もより高密度、
高精細が求められるようになってきた。特に、従来のド
ット方式に代わって登場したインクジェット方式は、よ
り静かで、より高精細、高密度に印刷されるように改良
され、現在ではプリンターの主流を占めるに至ってい
る。

【０００３】このインクジェット方式は、圧電材料を使
用してインクをノズルより吐出する方法、熱によりイン
ク内に気泡を発生させてインクを吐出させる方法等が提
案されている。これらの方法は、いずれも、プリンター
ヘッド内にインクを導入し、流路を通ってインクを供給
し、インク吐出口よりインクを吐出するものである。上
記の熱による方式のインクジェットプリンタヘッドを図
１に示すように、平板１１に複数の隔壁１２を備え、各
隔壁１２間を流路１３としてなる流路用部材１０に、各
流路１３を覆うように基板２０を接合して構成される。
各流路１３の一方端はインク吐出口１４となり、他方端
はインク供給孔１５を備えたインク室１６と連通する。
また、基板２０の各流路１３に対応する位置には、発熱
体２１及びこれに通電するための導体、即ち電極２２が
備えられている。

【０００４】そして、図２に示すように、流路１３にイ
ンク３０を充填した状態で発熱体２１に通電し発熱させ
れば、インク３０内に気泡３２が発生し、この気泡３２
が体積膨張する際の力でインク滴３１をインク吐出口１
４から吐出することができる。

【０００５】ところで、近年、インクジェットプリンタ
は、高精細化、高密度化が要求され、上記インクジェッ
トプリンタヘッド１を構成する流路用部材１０において
は、隔壁１２及び流路１３の幅を数十μｍ程度に狭くす
ることが求められている。

【０００６】このような微細な流路１３を有する流路用
部材１０を製造する方法としては、平板１１上の隔壁１
２となる部分にマスキングを形成した上でサンドブラス
トにより流路１３となる溝を加工する方法、平板１１上
にスクリーン印刷を何度も施して隔壁１２を形成する方
法、あるいは平板１１上の隔壁１２となる部分に感光性
樹脂を塗布し、フォトリソグラフィーにより流路１３と
なる溝を形成する方法等が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記サ
ンドブラスト法では、粉体を吹きつけながら溝を掘り流
路１３を形成していくことから、粉体の吹きつけ力、角
度等を一定としておく必要があり、流路１３の内面を所
定形状に高精度に加工することが困難であった。また、
スクリーン印刷法では、何度も印刷をする必要があるた
め、隔壁１２がいびつな形状になってしまうという問題
があった。さらに、フォトリソグラフィー法は、光の照
射角度、時間等により隔壁の直角度や深さ等に微妙な差
が生じ、高精度に流路１３を形成することが困難であっ
た。

【０００８】また、これらの方法で得られた流路用部材
１０は、いずれも流路１３の内面を滑らかな面とするこ
とが困難であった。

【０００９】以上のように、いずれの方法も流路１３を
高精度に形成することが困難であり、その内面を滑らか
な面とすることができなかった。その結果、流路１３内
のインク３０の流れに乱れが生じ、吐出量、吐出力、応
答性等の点でばらつきが生じやすいという課題があっ
た。

【００１０】さらに、従来のインクジェットプリンタヘ
ッドには、各流路１３に対応する基板２０上に形成され
た発熱体２１及び電極２２が、流路１３内を流れるイン
ク３０との摩擦によって摩耗するため、樹脂やガラスな
どの保護層（不図示）で覆ってあるのであるが、流路用
部材１０を製作したあと別途保護層を形成しなければな
らず、製造工程が増えるとともに、保護層が不均一にな
りやすく、各流路１３の容積にばらつきが発生するなど
の課題もあった。

【００１１】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、インクジェットプリンタヘッド等
に使用される流路用部材を高精度、高密度でかつ耐久性
良く、簡易に作製することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、セラ
ミックス、ガラス、シリコン等からなる平板の一面に、
セラミックス、ガラス、シリコン等の粉体を凹部を有す
る成形型で成形して成る複数の隔壁を同一方向に整列さ
せて接合一体化し、各隔壁の間を流路室として流路用部
材を構成したことを特徴とする。

【００１３】また、本発明は、セラミックス、ガラス、
シリコン等の粉体と溶媒及び有機性添加物から成るバイ
ンダーとの混合物を、隔壁用の複数の凹部を有する成形
型中に充填した後、この混合物をセラミックス、ガラ
ス、シリコン等からなる平板の一面に同一方向に整列さ
せて接合し一体化する工程から流路用部材を製造するこ
とを特徴とする。

【００１４】さらに、本発明は、上記流路用部材におけ
る隔壁の上面に基板を接合して流路を覆うとともに、各
流路内に発熱体を備え、該発熱体の熱により流路中のイ
ンクに気泡を発生させてインクを吐出させるようにして
インクジェットプリンタヘッドを構成したことを特徴と
する。

【００１５】また、本発明は、上記インクジェットプリ
ンタヘッドにおける流路内の発熱体が、隔壁と一体的に
形成された保護膜により覆われていることを特徴とす
る。

【００１６】そして、本発明は、セラミックス、ガラ
ス、シリコン等の粉体と溶媒及び有機性添加物から成る
バインダーとの混合物を、同一方向に整列させた隔壁用
の複数の凹部とこれらの凹部と連通する大きな凹部を有
する成形型中に充填した後、この混合物と、セラミック
ス、ガラス、シリコン等からなる平板とを両者の間に発
熱体を介在させた状態で接合し一体化することにより各
隔壁の間を流路とする流路用部材を製作する工程と、該
流路用部材の隔壁の上面に基板を接合して流路を覆う工
程とから発熱体を保護膜で覆ったインクジェットプリン
タヘッドを製造することを特徴とする。

【００１７】即ち、本発明によれば、予め用意した隔壁
用の凹部を有する成形型に隔壁用材料の混合物を充填
し、この混合物を平板の一面に接合一体化して同一方向
に整列する隔壁とすることによって、上記成形型の形状
がそのまま平板上に転写されることになる。そのため、
予め成形型を高密度、高精度に作製しておけば、容易に
隔壁を高密度、高精度に形成することが可能となるので
ある。

【００１８】しかも、予め成形型の表面を滑らかにして
おけば、成形された隔壁の表面も滑らかになり、滑らか
な内面を有する流路を得ることができる。

【００１９】また、本発明によれば、成形型に隔壁用の
複数の凹部とこれらの凹部に連通する大きな凹部を予め
形成しておき、この成形型に隔壁用材料の混合物を充填
し、この混合物を、発熱体を設けた平板に接合一体化す
ることによって、発熱体を隔壁と同一の材料からなる保
護膜によって覆うことができるため、インクの流れに伴
う発熱体の摩耗を防ぐことができることは勿論のこと、
隔壁の形成と同時に保護膜を一体的に形成することがで
き、製造工程を減らすことができるとともに、保護膜を
精度良く形成できるため、流路の容積にばらつきが少な
いインクジェットプリンタヘッドを得ることができる。

【００２０】なお、ここで隔壁と平板を接合一体化する
とは、上記凹部を有する成形型中に混合物を充填し、平
板に密着し固化させた後、離型し焼成する工程や、成形
型に混合物を充填し固化させた後に離形し、その後平板
と密着して焼成する工程や、成形型に混合物を充填し、
固化した後に離形して焼成し、平板に接着または熱圧着
する工程等を含むものである。その他、一般的なガラス
やセラミックスの接合方法を使用することも可能であ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の流路用部材をイン
クジェットプリンタヘッドに適用した実施形態を説明す
る。

【００２２】図１に示すように、ガラス、セラミック
ス、シリコン等の一種からなる平板１１にガラス、セラ
ミックス、シリコン等の一種からなる複数の隔壁１２を
接合一体化し、各隔壁１２間を流路１３として流路用部
材１０を構成する。この流路用部材１０に対し、各隔壁
１２の上面に基板２０を接合して流路１３を覆い、各流
路１３の一方端はインク吐出口１４として、他方端はイ
ンク供給孔１５を備えたインク室１６と連通してインク
ジェットプリンタヘッド１を構成る。また、基板２０の
各流路１３に対応する位置には、発熱体２１及びこれに
通電するための電極２２が備えられている。

【００２３】そして、図２に示すように、インク室１６
を経由して流路１３にインク３０を充填した状態で発熱
体２１に通電し発熱させれば、インク３０内に気泡３２
が発生し、この気泡３２が体積膨張する際の力でインク
滴３１をインク吐出口１４から吐出することができる。

【００２４】そして、詳細を後述するように、上記隔壁
１２は成形型を用いて成形した後、平板１１に接合一体
化したものであるため、高密度、高精度に形成すること
ができ、極めて高性能のインクジェットプリンタヘッド
１とすることができる。

【００２５】次に、本発明の流路用部材１０の製造方法
を説明する。

【００２６】まず、図３（ａ）に示すように、隔壁１２
の形状に合致した凹部１９ａを有する成形型１９を用意
し、この成形型１９の凹部１９ａに、隔壁１２を成す材
質としてセラミックス、ガラス、シリコン等の粉末と溶
媒及び有機性添加物のバインダーとの混合物１２’を充
填する。

【００２７】一方、セラミックス、ガラス、シリコン等
から成る平板１１を別に用意し、この平板１１に上記混
合物１２’の成形体を接合一体化し、隔壁１２を形成す
るが、具体的には以下のように製造する。

【００２８】まず、上記成形型１９に充填した混合物１
２’の表面に平板１１を押し当てて加圧接着し、混合物
１２’を反応硬化するか又は乾燥して固化させる。その
後、図３（ｂ）に上下を反転させて示すように、成形型
１９を離型することによって、平板１１上に混合物１
２’の成形体からなる隔壁１２を転写する。最後に全体
を脱バインダー処理した後、同時焼成して一体化するこ
とにより、図１に示す流路用部材１０を製造することが
できる。

【００２９】また他の方法としては、成形型１９に充填
した混合物１２’を反応硬化又は乾燥固化した後、成形
型１９から離型し、混合物１２’の成形体を平板１１に
固着する。最後に全体を脱バインダー処理した後、同時
焼成して一体化することによっても微細溝を有する流路
用部材１０を得ることができる。

【００３０】さらに他の方法としては、成形型１９に充
填した混合物１２’を反応硬化又は乾燥固化した後、成
形型１９から離型し、脱バインダー処理した後でこの成
形体を平板１１に接着する。最後に全体を同時焼成して
一体化することによっても微細溝を有する流路用部材１
０を得ることができる。

【００３１】あるいは、成形型１９に充填した混合物１
２’を反応硬化又は乾燥固化した後、成形型１９から離
型し、脱バインダー処理して焼成した後でこの焼結体を
平板１１に接着、熱圧着又は同時焼成により接合するこ
とによっても微細溝を有する流路用部材１０を得ること
ができる。

【００３２】即ち、平板１１に混合物１２’の成形体を
接合するのは、互いの部材が未焼成体、脱バインダー状
態、焼結体のいずれの段階であっても良い。

【００３３】このような本発明の製造方法によれば、簡
単に隔壁１２を形成できるため製造工程を極めて簡略化
できる。しかも、隔壁１２及びその間の空間である流路
１３は成形型１９の凹部１９ａの形状が転写されるた
め、凹部１９ａを所定の形状に精密加工しておけば、所
定の隔壁１２を容易に形成することができる。

【００３４】また、このようにして得られた流路用部材
１３の表面粗さは成形型１９の表面粗さの度合いがその
まま転写される。したがって、予め成形型１９の表面粗
さ（Ｒ_max）を小さくしておけば、得られた流路用部材
１３の表面粗さ（Ｒ_max）は０．０１〜０．８μｍとす
ることができ、良好にインク３０を送ることができる。
なお、ここで流路用部材１３の表面粗さ（Ｒ_max）を
０．０１〜０．８μｍとしたのは、０．０１μｍ未満に
することは極めて困難であり、一方０．８μｍを超える
とインク３０の流れが乱れて、吐出量等や応答性にばら
つきが生じやすくなるためである。

【００３５】さらに、図３の例では隔壁１２の側面が平
板１１に対して垂直であるような形状を示したが、隔壁
１２が次第に肉薄状となるように、側面を斜面状又は曲
面状とすることもできる。

【００３６】ここで、平板１１及び隔壁１２を成すセラ
ミックス粉体としては、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、ジル
コニア（ＺｒＯ₂）等の酸化物系セラミックスや、窒化
珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭
化珪素（ＳｉＣ）等の非酸化物系セラミックス等、ある
いはアパタイト（Ｃａ₅（ＰＯ₄）₃（Ｆ，Ｃｌ，Ｏ
Ｈ））等のいずれをも用いることができ、これらのセラ
ミックス粉体には各種焼結助剤を所望量添加することが
できる。

【００３７】上記焼結助剤としては、アルミナ粉末には
シリカ（ＳｉＯ₂）、カルシア（ＣａＯ）、イットリア
（Ｙ₂Ｏ₃）及びマグネシア（ＭｇＯ）等を、ジルコニ
ア粉末にはイットリア（Ｙ₂Ｏ₃）やセリウム（Ｃ
ｅ）、ディスプロシウム（Ｄｙ）、イッテルビウム（Ｙ
ｂ）等の希土類元素の酸化物を、また窒化珪素粉末には
イットリア（Ｙ₂Ｏ₃）とアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等
を、窒化アルミニウム粉末には周期律表第３ａ族元素酸
化物（ＲＥ₂Ｏ₃）等を、炭化珪素粉末にはホウ素
（Ｂ）とカーボン（Ｃ）等を所望量添加することができ
る。

【００３８】また、平板１１及び隔壁１２をなすガラス
粉体としては、ケイ酸塩を主成分とし、鉛（Ｐｂ）、硫
黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、明礬等の一種以上を含有し
た各種ガラスを用いることができる。

【００３９】さらに、平板１１及び隔壁１２をシリコン
粉末から形成することもできる。あるいは、平板１１及
び隔壁１２を上記各材料の複合粉体から形成したり、上
記と同様の特性を持った他の粉体で形成することもでき
る。

【００４０】なお、これらセラミックス、ガラス、シリ
コン等の粉体の粒径は、数十ミクロンからサブミクロン
のものが好適に用いることができ、具体的には０．２〜
１０μｍ、好ましくは０．２〜５μｍの範囲のものが良
い。

【００４１】さらに、これらのセラミックス、ガラス、
シリコンの粉末に添加する有機性添加物としては、尿素
樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹
脂、エボナイト、ポリシロキ酸シリケート等が挙げられ
る。そしてこれらの有機性添加物を反応硬化させる手段
としては、加熱硬化、紫外線照射硬化、Ｘ線照射硬化等
がある。なお、作業上、装置上の点からは加熱硬化が最
適であって、とりわけポットライフの点からは不飽和ポ
リエステル樹脂が好適である。

【００４２】前記有機性添加物の含有量は、セラミック
ス、ガラス、シリコン等の粉体と焼結助剤等との混合物
の流動性及び成形性を維持するためには、粘性が高くな
らないようにする必要があり、一方、硬化時には十分な
保形性を有していることが望ましい。このような点か
ら、有機性添加物の含有量は、セラミックス、ガラス、
シリコン等の粉体１００重量部に対して０．５重量部以
上で、かつ硬化による成形体の収縮という点からは３５
重量部以下がより望ましく、なかでも焼成時の収縮を考
慮すると、１〜１５重量部が最も好適である。

【００４３】また、混合物１２’中に加えられる溶媒と
は、前記有機性添加物を相溶するものであれば特に限定
するものではなく、例えば、トルエン、キシレン、ベン
ゼン、フタル酸エステル等の芳香族溶剤や、ヘキサノー
ル、オクタノール、デカノール、オキシアルコール等の
高級アルコール類、あるいは酢酸エステル、グリセライ
ド等のエステル類を用いることができる。

【００４４】とりわけ、前記フタル酸エステル、オキシ
アルコール等は好適に使用でき、更に、溶媒を緩やかに
揮発させるために、前記溶媒を２種類以上併用すること
も可能である。

【００４５】また、前記溶媒の含有量は、成形性の点か
らは成形体の保形性を維持するために、セラミックス、
ガラス、シリコン等の粉体１００重量部に対して０．１
重量部以上必要であり、一方セラミックス、ガラス、シ
リコン等の粉体と有機性添加物の混合物の粘性を低くす
ることが望ましいことからは３５重量部以下がより望ま
しく、乾燥時と焼成時の収縮を考慮すると１〜１５重量
部であることが最も望ましい。

【００４６】なお、本発明における成形型１９は、有機
性添加物を硬化させる時に何ら支障無きものであれば良
く、材質は特に限定されないが、例えば金属や樹脂、あ
るいはゴム等が使用でき、必要ならば離型性向上や磨耗
防止のために、表面被覆等の表面処理を行ってもよい。

【００４７】また、上記平板１１は、セラミックス、ガ
ラス、シリコン等の未焼成のグリーンシートあるいは焼
結体であり、例えば各種セラミックグリーンシートや各
種ガラス基板、磁器基板等を用い、隔壁１２と同じ材質
または熱膨張率が近似した材質を用いる。なお、ガラス
基板としては、例えばソーダライムガラスやその歪み点
を向上するために無機フィラーを分散させた物など比較
的安価なガラスを使用できる。

【００４８】また、前記混合物１２’と平板１１とを圧
着する際の接着性向上のために、シランカップリング剤
やチタネートカップリング剤、アルミネートカップリン
グ剤等の各種カップリング剤を使用することができ、な
かでも反応性が高いことからシランカップリング剤が好
適である。

【００４９】さらに、混合物１２’と平板１１との圧着
は、均一に圧力を加えるという点からは静水圧の装置を
用いるのが望ましく、加圧条件としては、成形型１９を
変形させない圧力範囲となり、該圧力範囲は成形型１９
の強度に左右されるが、例えばシリコンゴム製の成形型
１９を用いた場合、約１００ｇ／ｃｍ²程度の加圧条件
で行うのが望ましい。

【００５０】また、混合物１２’において、セラミック
ス又はガラス粉体の分散性の向上のために、例えば、ポ
リエチレングリコールエーテル、アルギルスルホン酸
塩、ポリカルボン酸塩、アルキルアンモニウム塩等の界
面活性剤を添加してもよく、その含有量としては分散性
の向上及び熱分解性の点から、セラミックス又はガラス
粉体１００重量部に対して０．０５〜５重量部が望まし
い。

【００５１】さらに、混合物１２’中のバインダーには
硬化反応促進剤または重合開始剤等と称される硬化触媒
を添加することができる。前記硬化触媒としては、有機
過酸化物やアゾ化合物を使用することができ、例えば、
ケトンパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パー
オキシケタール、パーオキシエステル、ハイドロパーオ
キサイド、パーオキシカーボネート、ｔ−ブチルパーオ
キシ−２−エチルヘキサノエート、ビス（４−ｔ−ブチ
ルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネート、ジクミ
ルパーオキサイド等の有機過酸化物や、アゾビス、イソ
ブチロニトリル等のアゾ化合物が挙げられるまた、図１
に示すインクジェットプリンタヘッド１を構成する平板
２０の材質としては、流路用部材１０と同様にセラミッ
クス、ガラス、シリコン等を用い、この基板２０と流路
用部材１０との間は、樹脂や低融点ガラスを用いたり、
あるいは熱により接合する。

【００５２】さらに、基板２０に備える電極２２として
はＷ，Ｍｏ，Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｐｄ，Ｐｔ、Ａｕ，Ｎ
ｉ，Ｃｒ等の金属もしくはこれらの２種以上を組み合わ
せたものを用いる。

【００５３】なお、上記実施形態では基板２０側に発熱
体２１を備えたが、流路用部材１０側に発熱体２１を備
えることもできる。あるいは、これらの流路用部材１０
を複数個積み重ねることもできる。

【００５４】次に、本発明の他のインクジェットプリン
タへッドについて説明する。

【００５５】図４（ｄ）に示すインクジェットプリンタ
へッド３１は、流路用部材１０側に発熱体２１を備えた
ものであり、流路１３に対応する平板１１に発熱体２１
とこれに通電するための電極２２を備えている。また、
この発熱体２１及び電極２２上には隔壁１２と一体的に
形成され、同一の材料からなる保護膜３３を設けてあ
り、該保護膜３３が流路１３の底面を構成するようにな
っている。

【００５６】このように、流路１３に配置された発熱体
２１及び電極２２を隔壁１２と一体的に形成された保護
膜３３で覆うことにより、インク３０の流れに伴う発熱
体２１や電極２２の摩耗を防ぐことができる。

【００５７】また、このようなインクジェットプリンタ
へッド３１を製造する方法としては、図４（ａ）に示す
ように、基本的には図３のように流路用部材１０を形成
すれば良いのであるが、成形型２９として同一方向に整
列させた隔壁用の複数の凹部２９ａとこれらの凹部２９
ａと連通する大きな凹部２９ｂを有するものを使用す
る。そして、この成形型２９の凹部２９ａ、２９ｂに、
隔壁１２及び保護膜３３を成す材質としてセラミック
ス、ガラス、シリコン等の粉末と溶媒及び有機性添加物
のバインダーとの混合物１２’を充填する。

【００５８】一方、図４（ｂ）に示すように、セラミッ
クス、ガラス、シリコン等から成る平板１１を別に用意
し、この平板１１の流路１３に対応する位置に発熱体２
１と電極２２を敷設したものを上記混合物１２’の成形
体と接合一体化することにより、発熱体２１が隔壁１２
と一体的に形成された保護膜３３で被覆された流路用部
材１０を形成する。なお、平板１１に混合物１２’の成
形体を接合するには、互いの部材が未焼成体、脱バイン
ダー状態、焼結体のいずれの段階であっても良く、混合
物１２’の成形体と平板１１とを接合一体化する方法と
しては、図３と同様の方法により行えば良い。

【００５９】この方法によれば、隔壁１２と保護膜３３
は、成形型２９の凹部２９ａ、２９ｂの形状がそのまま
転写されるため、凹部２９ａ、２９ｂを所定の形状に精
密加工しておけば、所定の寸法精度に形成された隔壁１
２と保護膜３３を容易に形成することができ、流路１３
の容積にばらつきのない流路用部材１０を得ることがで
きるとともに、隔壁１２の形成と同時に保護膜３３を一
体的に形成することができるため、製造工程を簡略化す
ることができる。

【００６０】そして、図４（ｃ）に示すように、上記流
路用部材１０の隔壁１２の上面に基板２０を接合すれ
ば、図４（ｄ）に示すインクジェットプリンタへッド３
１を効率良く製造することができる。なお、このインク
ジェットプリンタへッド３１においては、基板２０をセ
ラミックス、ガラス、シリコン以外に樹脂や金属により
形成することも可能である。

【００６１】以上のように、上記実施形態では、流路１
３の一方端をインク吐出口１４とした例を持って説明し
たが、図１においては平板１１に、図４（ｄ）において
は基板２０にそれぞれ各流路１３に対応するノズル孔を
設けてインク吐出口１４としたタイプのインクジェット
プリンタへッドにも適用できることは言うまでもない。
また、流路１３中に発熱体２１を備え、熱により気泡を
発生させる方式のインクジェットプリンタヘッド１に適
用した例を示したが、圧電方式のインクジェットプリン
タヘッドにおけるインクの流路、あるいは上記気泡発生
方式と圧電方式の複合型のインクジェットプリンタヘッ
ドにおけるインクの流路、さらには他の方式の流路とし
て本発明の流路用部材を用いることもできる。

【００６２】さらに、本発明の流路用部材は、インクジ
ェットプリンタヘッドに限らず、小型ポンプやエアーポ
ンプによる真空吸引盤用部材等のさまざまな用途に使用
することができる。

【００６３】

【実施例】実施例１図１に示す本発明の流路用部材１０を試作した。隔壁１
２を成すセラミック粉体として、平均粒径が０．２〜５
μｍのアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、ジルコニア（Ｚｒ
Ｏ₂）、窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）及び窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）を各主成分とし、前記公知の焼結助剤をそれ
ぞれ必要に応じて添加した。これらのセラミック粉体１
００重量部に対し、表１に示すようなバインダー組成物
をそれぞれ添加混合してセラミック成形用組成物を調整
して混合物１２’とした。なお、表１に示すバインダー
組成物の種類は、表２に示した通りである。

【００６４】

【表１】

【００６５】

【表２】

【００６６】このようにして得られた混合物１２’を真
空脱泡した後、図３（ａ）に示すように、シリコン樹脂
で作製した成形型１９の凹部１９ａに注入充填した。

【００６７】その後、成形型１９に充填した混合物１
２’の表面に、混合物１２’と同系のセラミック焼結体
からなる平板１１を載置し、この平板１１を成形型１９
とともに１００ｇ／ｃｍ²の圧力で加圧しながら加熱炉
に収容し、１００℃の温度で４５分間保持して加熱硬化
させた。

【００６８】硬化完了後、図３（ｂ）に示すように、成
形型１９から平板１１と密着した隔壁１２を離型し、こ
の成形体を１２０℃で５時間乾燥し、次いで窒素雰囲気
中、２５０℃で３時間保持した後、５００℃に昇温して
１２時間保持し、脱バインダーを行った。その後、アル
ミナを主成分とするものは、大気中、１６００℃で２時
間保持、ジルコニアを主成分とするものは、大気中、１
４５０℃で２時間保持、窒化珪素を主成分とするもの
は、窒素雰囲気中、１６５０℃で１０時間保持、窒化ア
ルミニウムを主成分とするものは、窒素雰囲気中、１８
００℃で３時間保持して、焼成一体化し、図１に示す本
発明の流路用部材１０を得た。

【００６９】なお、流路用部材１０の隔壁１２の幅は５
０μｍ、流路１３の幅は１００μｍとした。

【００７０】一方、流路用部材１０と同じ材質で基板２
０を形成し、この基板２０上に発熱体２１を備えた後、
ガラスによって流路用部材１０と接合し、インクジェッ
トプリンタヘッド１を作製した。このインクジェットプ
リンタヘッド１を実機に搭載して使用試験を行ったとこ
ろ、良好に使用でることが確認された。

【００７１】実施例２次に、本発明実施例として、前述の表１中Ｎｏ．３の材
料を用い、成形型１９の表面粗さの異なるものを用いる
ことによって、表面粗さの異なる流路用部材１０を作製
した。

【００７２】一方、比較例として、同じ材質、寸法で、
サンドブラスト法、スクリーン印刷法により流路用部材
を作製した。

【００７３】これらの流路用部材１０を用いて上述した
ようにインクジェットプリンタヘッド１を作製し、実機
に搭載して使用試験を行った。それぞれ、インクを吐出
する際の噴出力（インクの飛ぶ距離）、インク量の均一
性、及び応答性について評価した。

【００７４】結果は表３に示すように、本発明の流路用
部材において、表面粗さ（Ｒ_max）を０．８μｍ以下と
すれば、非常に特性を高くできることがわかる。

【００７５】

【表３】

【００７６】また、平板１１、隔壁１２の材質として
は、上述したセラミックスに限らず、その他のセラミッ
クスや、各種ガラス、あるいはシリコン等を用いても同
様の効果を得られることを確認した。

【００７７】実施例３次に、本発明の他の実施例として、アルミナセラミック
スからなる平板１１を用い、この平板１１上の各流路１
３に対応する位置に、タングステンからなる発熱体２１
とニッケルからなる電極２２をそれぞれスクリ−ン印刷
法にて敷設したあと、図４（ａ）に示すように、成形型
２９の凹部２９ａ、２９ｂに、平均粒径が０．２〜５μ
ｍのアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を主成分とし、表１、２に
示すような割合でバインダー組成物をそれぞれ添加混合
したセラミック成形用組成物を注入充填し、成形型２９
に充填した混合物１２’の表面に、発熱体２１と電極２
２を設けた平板１１を載置し、この平板１１を成形型２
９とともに１００ｇ／ｃｍ²の圧力で加圧しながら加熱
炉に収容し、１００℃の温度で４５分間保持して加熱硬
化させた。

【００７８】しかるのち、成形型２９から平板１１と密
着した隔壁１２及び保護膜３３を離型し、この成形体を
１２０℃で５時間乾燥し、次いで窒素雰囲気中、２５０
℃で３時間保持した後、５００℃に昇温して１２時間保
持し、脱バインダーを行った。その後、大気中、１６０
０℃で２時間保持して、焼成一体化し、図３（ｂ）に示
す流路用部材１０を得た。なお、流路用部材１０の隔壁
１２の幅は５０μｍ、流路１３の幅は１００μｍとし
た。

【００７９】そして、アルミナセラミックスからなる基
板２０を流路用部材１０の隔壁１２の上面にガラス接合
してインクジェットプリンタヘッド３１を作製し、この
インクジェットプリンタヘッド３１を実機に搭載して使
用試験を行ったところ、良好に使用でき、さらには発熱
体の摩耗がなく耐久性に優れることが確認された。

【００８０】

【発明の効果】叙上の如く、本発明によれば、セラミッ
クス、ガラス、シリコン等からなる平板の一面に、セラ
ミックス、ガラス、シリコン等の粉体を凹部を有する成
形型で成形して成る隔壁を同一方向に整列させて接合一
体化し、各隔壁の間を流路としたことによって、簡単な
工程で、高密度、高精度の流路用部材を得ることができ
る。

【００８１】また、本発明によれば、セラミックス、ガ
ラス、シリコン等の粉体と溶媒及び有機性添加物から成
るバインダーとの混合物を、隔壁用の凹部を有する成形
型中に充填した後、この混合物をセラミックス、ガラ
ス、シリコン等からなる平板の一面に接合し一体化する
工程から流路用部材を製造することによって、上記成形
型の形状がそのまま平板上に転写れるため、予め成形型
を高密度、高精度に作製しておけば、容易に隔壁を高密
度、高精度に形成することが可能となる。

【００８２】従って、本発明によれば、高密度、高精度
の流路用部材を極めて簡単な工程で製作することがで
き、例えば、この流路用部材の隔壁の上面に基板を接合
するとともに、流路内に発熱体を設けることにより、熱
によってインクを吐出するタイプのインクジェットプリ
ンタヘッドを製作することができるなど、様々な用途に
好適に使用することができる。

【００８３】特に、上記熱によってインクを吐出するタ
イプのインクジェットプリンタヘッドにおいて、隔壁と
一体的に形成された保護膜で発熱体を覆うことにより、
インクの流れに伴う摩擦によって発熱体が摩耗すること
を防ぐことができるため、耐久性をさらに高めることが
できるとともに、前記成形型に予め保護膜に対応する凹
部を形成しておくことにより、前記方法でもって隔壁と
保護膜とを一体的に形成することができ、作業性を高め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流路用部材を用いたインクジェットプ
リンタヘッドの概略分解斜視図である。

【図２】図１のインクジェットプリンタヘッドの吐出口
近傍の縦断面図である。

【図３】（ａ）（ｂ）は本発明の流路用部材の製造方法
を説明するための断面図である。

【図４】（ａ）〜（ｄ）は本発明の流路用部材を用いた
他のインクジェットプリンタヘッドの製造方法を説明す
るための断面図である。

【符号の説明】

１，３１：インクジェットプリンタヘッド１０：流路用部材１１：平板１２：隔壁１３：流路１４：インク吐出口１５：インク供給孔１６：インク室１９，２９：成形型１９ａ，２９ａ，２９ｂ：凹部２０：基板２１：発熱体２２：電極３０：インク３１：インク滴３２：気泡３３：保護膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックス、ガラス、シリコン等からな
る平板の一面に、セラミックス、ガラス、シリコン等の
粉体を凹部を有する成形型で成形して成る複数の隔壁を
同一方向に整列させて接合一体化し、各隔壁の間を流路
としてなる流路用部材。
【請求項２】セラミックス、ガラス、シリコン等の粉体
と溶媒及び有機性添加物から成るバインダーとの混合物
を、隔壁用の複数の凹部を有する成形型中に充填した
後、この混合物をセラミックス、ガラス、シリコン等か
らなる平板の一面に同一方向に整列させて接合し一体化
する工程からなる流路用部材の製造方法。
【請求項３】請求項１に記載の流路用部材における隔壁
の上面に基板を接合して流路を覆うとともに、各流路内
に発熱体を備え、該発熱体の熱により流路中のインクに
気泡を発生させてインクを吐出させるようにしたインク
ジェットプリンタヘッド。
【請求項４】請求項３に記載のインクジェットプリンタ
ヘッドにおける流路内の発熱体が、隔壁と一体的に形成
された保護膜によって被覆されてなるインクジェットプ
リンタヘッド。
【請求項５】セラミックス、ガラス、シリコン等の粉体
と溶媒及び有機性添加物から成るバインダーとの混合物
を、同一方向に整列させた隔壁用の複数の凹部とこれら
の凹部と連通する大きな凹部を有する成形型中に充填し
た後、この混合物と、セラミックス、ガラス、シリコン
等からなる平板とを両者の間に発熱体を介在させた状態
で接合し一体化することにより各隔壁の間を流路とする
流路用部材を製作する工程と、該流路用部材の隔壁の上
面に基板を接合して流路を覆う工程とからなる請求項４
に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。