JPH11334061A

JPH11334061A - インクジェットヘッド

Info

Publication number: JPH11334061A
Application number: JP14621498A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Satake; 健一佐武; Masakatsu Hayashi; 政克林; Koichi Baba; 弘一馬場; Keisuke Sumita; 圭介住田; Junko Hatta; 順子八田; Seiji Tsuji; 辻　　清治; Masatake Hayashi; 昌毅林; Masayuki Fujishima; 正之藤島; Koji Kuramasu; 浩二倉増
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1998-05-27
Filing date: 1998-05-27
Publication date: 1999-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】とくに湿度上昇などの環境変化によって、圧
電膜の短絡、絶縁性の低下などを生じるおそれがないた
めに、各ノズルからのインクの吐出性能が常に均一かつ
良好で、良好な画像を形成できるインクジェットヘッド
を提供する。【解決手段】振動板２上に形成された圧電膜３を、絶
縁性でかつ可撓性を有する封止膜６で封止した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンタ用のインクジェットヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】いわゆるオンデマンド方式のインクジェ
ットプリンタにおいてインク滴の吐出に用いられるイン
クジェットヘッドは通常、１つの基板上に、複数の、イ
ンク滴吐出のためのノズルと、各ノズルにインクを供給
するための、圧電素子を備えた加圧室とを設けることで
構成される。

【０００３】具体的には、たとえば図４に示すように複
数の加圧室９１ａが配列された基板９１の、各加圧室９
１ａの直上に、少なくともその上面が導電性とされた振
動板９２を介して、各加圧室９１ａごとに独立した圧電
膜９３と上部電極９４とをこの順に積層するとともに、
上記基板９１の下面側に、各加圧室９１ａに対応する複
数のノズル９５ａが形成されたノズル板９５を積層する
ことにより、インクジェットヘッド９が構成される。

【０００４】かかるインクジェットヘッド９において
は、振動板９２の、導電性とされた上面を下部電極とし
て、この下部電極と、複数あるうちの任意の上部電極９
４との間に、印刷のデータに応じて電界を印加すると、
両電極間の圧電膜９３が撓んで、振動板９２を介して直
下の加圧室９１ａが加圧される。

【０００５】そしてこの加圧により、当該加圧室９１ａ
中にあらかじめ充てんされているインクの所定量が、連
通されたノズル９５ａからインク滴として吐出され、こ
の繰り返しによって印刷が行われる。

【０００６】上記のインクジェットヘッドおいては従
来、たとえばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）などの、
圧電材料の焼結体を薄板状に研磨したチップを、振動板
９２上の、各加圧室９１ａの直上の位置に接着して圧電
膜９３を形成していた。

【０００７】しかし近時、インクジェットプリンタの高
速化に対応して、１つの基板９１上に形成するノズル９
５ａおよび加圧室９１ａの数が増加する傾向にあり、上
記のようにチップを１枚ずつ接着していたのでは、かか
る増加傾向に十分に対応できなくなりつつあった。

【０００８】そこでこれに対応するために、たとえば上
記圧電材料の粉末をペースト化したものを、スクリーン
印刷などの方法によって、振動板９２上の、各加圧室９
１ａの直上の位置に印刷したのち、およそ１０００〜１
２００℃の温度で焼結して圧電膜９３を形成する方法が
一般化しつつある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の方法
を採用するためには、とくに振動板９２として、上記の
ような高温での焼成に耐え、しかも圧電膜９３の撓みに
対応して十分に変形して加圧室９１ａを加圧するため
に、セラミックス製の、ごく薄い板材が必要であり、そ
れがノズル９５ａおよび加圧室９１ａの数を増加させる
上での妨げとなっていた。

【００１０】すなわち１つのインクジェットヘッド９上
に形成するノズル９５ａおよび加圧室９１ａの数を増加
させるためには、基板９１、および振動板９２を、これ
までよりも大面積化する必要がある。

【００１１】しかし、上記両者のうちとくに、上述した
ようにごく薄いセラミックス製の板材にて形成される振
動板９２は、大面積化すればするほどその製造が容易で
なく、製造の歩留りが低くなる上、取り扱いも決して容
易でなく、基板９１上に形成するまでの過程で割れたり
欠けたりしやすいために、その大面積化には自ずと限界
があり、それが前記のようにノズル９５ａおよび加圧室
９１ａの数を増加させる上での妨げとなっていたのであ
る。

【００１２】そこで発明者らは、圧電材料のもとになる各金属を含有する有機金属化
合物から形成したゾルペーストを、スクリーン印刷など
の方法によって振動板上に塗布、乾燥し、有機物を除去
するために仮焼成したのち、およそ４００〜９００℃の
温度で焼成して、いわゆるゾル−ゲル法、またはＭＯＤ
法（有機金属化合物の熱分解法）により圧電膜を形成す
る、あるいは振動板上に、反応性スパッタリング法、反応性真空
蒸着法、反応性イオンプレーティング法などの気相成長
法によって圧電膜を形成する、などの方法によって、こ
れまでよりも低温で、振動板上に圧電膜を形成すること
を検討した。

【００１３】かかる方法によれば振動板を、セラミック
スよりも割れにくいために大面積化、薄肉化が容易な金
属材料にて形成でき、振動板の大面積化の制限がなくな
るので、ノズルおよび加圧室の数を増加するための、イ
ンクジェットヘッドのさらなる大面積化が期待される。

【００１４】ところが発明者らが実際に、金属製の振動
板上に、前述したゾル−ゲル法によって圧電膜を形成し
てインクジェットヘッドを試作したところ、使用環境の
変化、とくに湿度上昇にともなって圧電膜が短絡して全
く撓み変形しなかったり、あるいは撓み変形の量にばら
つきが生じたりするなどして、各ノズルからのインクの
吐出性能に問題を生じるおそれのあることが明らかとな
った。

【００１５】そこでこの原因について、発明者らがさら
に検討したところ、前記ゾル−ゲル法や気相成長法によ
って形成された圧電膜は薄い上に、とくにゾル−ゲル法
で形成された圧電膜は、その仮焼成および焼成の工程
で、ゾルペースト中の有機物や溶媒などが除去された跡
がピンホールとして存在する、いわゆるポーラスな状態
となっているために、湿度が高くなると印加電圧に対し
て絶縁破壊を生じやすく、短絡やあるいは絶縁性の低下
により、前記のような種々の問題を生じることが判明し
た。

【００１６】本発明の目的は、とくに湿度上昇などの環
境変化によって、圧電膜の短絡、絶縁性の低下などを生
じるおそれがないために、各ノズルからのインクの吐出
性能が常に均一かつ良好で、良好な画像を形成できるイ
ンクジェットヘッドを提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の、本発明のインクジェットヘッドは、複数の加圧室が
配列された基板上に、振動板を介して、圧電膜と、当該
圧電膜を挟む、少なくとも一方が加圧室ごとに分離形成
された上部電極および下部電極とを設けるとともに、振
動板上の少なくとも圧電膜を、絶縁性でかつ可撓性を有
する封止膜によって封止したことを特徴とするものであ
る。

【００１８】かかる本発明のインクジェットヘッドによ
れば、振動板上の圧電膜を、(a) 絶縁性を有するために
上部電極と下部電極との間で短絡を生じることがなく、
しかも(b) 可撓性を有するために圧電膜の撓み変形特性
に影響しない封止膜によって封止して、とくに湿度の上昇などの環境
変化から隔離、保護しているために、各ノズルからのイ
ンクの吐出性能が、環境変化に関係なく常に均一かつ良
好となり、常に良好な画像を形成することが可能とな
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に本発明のインクジェットヘ
ッドを、その実施の形態の一例を示す図面を参照しつつ
説明する。

【００２０】図１(a)(b)の例のインクジェットヘッドＨ
は、複数の加圧室１１が配列された基板１上に、当該基
板１上の全ての加圧室１１を覆う大きさに連続形成され
た、少なくともその上面が下部電極として機能するよう
に導電性とされた振動板２を介して、同じく基板１上の
全ての加圧室１１を覆う大きさに連続形成された圧電膜
３と、各加圧室１１ごとに分離形成された上部電極４と
をこの順に積層し、かつ上記基板１の下面側に、各加圧
室１１に対応する複数のノズル５１が形成されたノズル
板５を積層するとともに、上記各部のうち振動板２上の
圧電膜３と上部電極４とを、絶縁性でかつ可撓性を有す
る封止膜６によって封止したものである。

【００２１】上記のうち複数の加圧室１１は、インクジ
ェットヘッドＨの、封止膜６で封止する前の外観を示す
図３において規則的に配列された、複数の矩形状の上部
電極４の下に、同様に規則的に配列されている。なお図
では、上部電極４と、その下の加圧室１１とを、８列×
１０桁の合計８０か所に形成されているように、数を省
略して記載しているが、実際のインクジェットヘッドＨ
においては、上部電極４とその下の加圧室１１とは、た
とえば１８列×５７桁の合計１０２６か所など、もっと
数多く形成される。

【００２２】上記各加圧室１１は、上部電極４よりも少
し大きい矩形状に形成されており、その長手方向の一端
側が、前記ノズル５１と接続されているとともに、他端
側が、基板１の上面に設けたインクの供給口１３から各
加圧室１１にインクを供給するための共通流路１２と接
続されている。

【００２３】基板１に、上記のような加圧室１１や共通
流路１２を形成するには、その寸法精度等を考慮して、
いわゆるフォトリソグラフ法を利用したエッチングなど
が採用される。

【００２４】具体的には、上記加圧室１１や共通流路１
２などが、図にみるように複雑に交差した形状に形成さ
れるため、フォトリソグラフ法を利用したエッチングな
どによって各部となる孔を形成した複数種の薄板を、所
定の順序で積層、一体化して、全体としての基板１を構
成するのが好ましい。

【００２５】基板１に形成する加圧室１１や共通流路１
２などの寸法、形状、あるいは基板１の厚みなどは、イ
ンクジェットヘッドＨの仕様にあわせて適宜、変更すれ
ばよい。

【００２６】ゾル−ゲル法などによる、振動板２上への
圧電膜３の形成工程は、当該振動板２が、後述するよう
に極めて薄い板材にて形成されるために、基板１上に振
動板２を積層して両者を一体化した後で行うのが好まし
く、それゆえかかる工程を採用する場合には、基板１と
して、振動板２を構成する金属材料や、あるいは圧電膜
３を構成する圧電材料と熱膨張率の近い材料を使用する
のが、振動板２のところで後述するように、当該振動板
２や圧電膜３に影響を及ぼさないために望ましい。上記
の材料としては、種々のセラミックス材料や、あるいは
以下に述べる、振動板２を構成するのと同様の、各種の
金属材料などが好適に使用される。とくに基板１と振動
板２とを一体化する工程の容易さなどを考慮すると、基
板１は、振動板２と同じ金属材料にて形成するのが好ま
しい。

【００２７】ただし、振動板２上に圧電膜３や上部電極
４を形成した後、当該振動板２を基板１上に積層、一体
化してもよく、その場合には、基板１の材料は、上記の
ものには限定されない。

【００２８】振動板２は、前述したように金属材料にて
形成するのが好ましい。

【００２９】金属材料の種類は限定されないが、圧電膜
３を、とくに前記のようにゾル−ゲル法によって形成す
る場合は、焼成によって振動板２上に形成された圧電膜
３、および振動板２自体に、焼成時、および焼成後の冷
却時に、熱膨張率の違いに基づいて大きな残留歪みが生
じて、圧電膜３の撓み変形の効率が著しく低下したり、
あるいは撓み変形の量にばらつきが生じたりしやすい。
圧電膜３となる圧電材料の薄膜の蒸着工程で、振動板２
の表面が、熱や、あるいは励起したプラズマイオンなど
に曝される気相成長法においても同様である。

【００３０】そこで、かかる残留歪みの問題を防止すべ
く、振動板２を構成する金属材料としては、圧電膜３を
構成する圧電材料と熱膨張率の近い材料を使用するのが
好ましい。

【００３１】たとえば前記ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺ
Ｔ）などの圧電材料と熱膨張率の近い、振動板２を構成
する金属材料としては、モリブデン、タングステン、タ
ンタル、チタン、白金、鉄、ニッケルなどの単体金属
や、あるいはＩＮＣＯ(International Nickel Company)
社のNi−Cr−Fe系合金「インコネル(Inconel) 」シリー
ズのうちインコネル６００（Ni：７２％以上、Cr：１４
〜１７％、Fe：６〜１０％）、インコネル６２５（Ni：
５８％以上、Cr：２０〜２３％、Fe：５％以上、Ｍｏ：
８〜１０％）などの合金があげられる。

【００３２】なお圧電膜３が、前述したゾル−ゲル法に
よって形成される場合は、振動板２が、その上に形成さ
れたゾルペーストの層とともに、前記のようにおよそ４
００〜９００℃の温度で焼成されるので、振動板２を構
成する金属材料としては、上記例示の各種単体金属、合
金の中でもとくに、かかる焼成温度に耐えうる耐熱性を
有するものが好ましい。

【００３３】耐熱性のない金属材料は、上記の焼成によ
って酸化劣化して、たとえば脆くかつ割れやすくなった
り、硬くなって圧電膜３の撓み変形の効率を低下させた
りする他、反りなどの形状劣化を生じるおそれもあるか
らである。

【００３４】上記ゾル−ゲル法による圧電膜３の形成工
程、とくに焼成工程に耐えうる耐熱性を有する金属材料
としては、前記例示の中でもとくにチタン、白金および
ニッケルなどがあげられる。

【００３５】ただし圧電膜３が、前述した気相成長法に
て形成される場合は、その加熱温度がおよそ３００℃以
下程度であるので、振動板２を構成する金属材料として
は、上記３種の金属材料だけでなく、その他の金属材料
がいずれも、好適に使用できる。

【００３６】振動板２の厚みはとくに限定されない。

【００３７】圧電膜３の撓み変形の効率を低下させない
ことを考慮すると、振動板２の厚みは薄ければ薄いほど
好ましく、たとえば金属加工上の限界である、厚みおよ
そ２μｍ程度の、延伸加工された金属板などを使用する
ことも、理論的には可能である。

【００３８】しかし、振動板２の厚みがあまりに薄すぎ
ると、とくにインクジェットヘッドＨが大面積化すれば
するほど、基板１上に貼りつけるまでの過程での取り扱
いが容易でなく、またとくに前述したゾル−ゲル法など
によって、振動板２の上に圧電膜３を形成する工程や、
さらにその上に上部電極４を形成する工程などにおいて
破損しやすくなって、製造の歩留りが低下するおそれが
ある。

【００３９】よって、かかる問題点を考慮すると、振動
板２の厚みはおよそ１０〜２００μｍ程度であるのが好
ましく、また上記取扱性などと、前述した圧電膜３の撓
み変形の効率を低下させないこととの兼ね合いを考慮す
ると、上記の範囲内でもとくに３０〜１００μｍ程度で
あるのがさらに好ましい。

【００４０】振動板２は、図の例の場合、下部電極を兼
ねるために、前述したように少なくともその表面が導電
性とされている必要がある。振動板２は金属材料にて形
成されるため、基本的に全て導電性を有しているが、圧
電膜３に印加される電界が微弱であることや、インクジ
ェットヘッドＨを長期間使用した際に導電性が低下して
動作不良を生じたりしないこと、などを考慮すると、圧
電膜３を形成する前の振動板２の表面に、下部電極とし
て機能する導電性の薄膜を形成しておくのが好ましい。

【００４１】かかる導電性の薄膜としては、たとえば金
や白金などの気相成長膜、湿式めっき膜、スクリーン印
刷法により形成した膜などが好ましく、とくに白金の薄
膜が、前記のように振動板２を構成する金属材料や、あ
るいは圧電膜３を構成する圧電材料と熱膨張率が近く、
たとえばゾル−ゲル法による圧電膜３の形成時などに、
当該圧電膜３や振動板２に影響せず、またそれ自身も、
これら圧電膜３や振動板２からの影響を受けないため
に、最も好適に採用される。

【００４２】振動板２上の圧電膜３は、前述したように
基板１上の全ての加圧室１１を覆う大きさに連続形成さ
れている。

【００４３】このように圧電膜３を、基板１上の全ての
加圧室１１を覆う大きさに連続形成した場合には、加圧
室１１の数や密度、配置などに関係なしに圧電膜３を形
成できるので、作業性が向上して、インクジェットヘッ
ドＨのさらなる多ノズル化、高密度化および微細化が可
能になるという利点がある。

【００４４】かかる圧電膜３は、前述したように、圧電材料のもとになる各金属を含有する有機金属化
合物から形成したゾルペーストを、スクリーン印刷など
の方法によって振動板２上に塗布、乾燥し、有機物を除
去するために仮焼成したのち、およそ４００〜９００℃
の温度で焼成して、いわゆるゾル−ゲル法、またはＭＯ
Ｄ法（有機金属化合物の熱分解法）によって、あるいは振動板２上に、反応性スパッタリング法、反応性蒸
着法などの気相成長法によって形成される。

【００４５】なお圧電膜３は、２か所以上の加圧室１１
を覆う複数の部分に分離形成してもよく、各加圧室１１
ごとに１か所ずつ完全に分離形成してもよい。

【００４６】ゾル−ゲル法によって圧電膜３を形成する
際に、当該圧電膜３を、上記のように分離形成するに
は、スクリーン印刷などの印刷方法を採用すればよい。
また気相成長法によって圧電膜３を形成する際には、振
動板２の、圧電膜３を形成しない部分をマスクすればよ
い。さらに、圧電材料の焼結体を薄板状に研磨したチッ
プを貼りつけて圧電膜３を形成する場合には、いうまで
もなく、所定の大きさに分離形成された複数枚のチップ
を、所定の位置に順次、貼りつければよい。

【００４７】圧電膜３の厚みはとくに限定されないが、
とくに上記のように、２か所以上の、好ましくは基板１
上の全ての加圧室１１を覆う大きさに圧電膜３を連続形
成する場合は、当該圧電膜３の、１か所の加圧室１１に
対応した領域での撓みが、その周囲の加圧室１１に対応
した領域での圧電膜３の撓み変形特性に影響を及ぼす、
いわゆるクロストークが発生するのを防止することを考
慮して、圧電膜３の厚みは３０μｍ以下であるのが好ま
しく、とくに１〜５μｍ程度であるのがさらに好まし
い。

【００４８】圧電膜３を構成する圧電材料としては、前
述したＰＺＴを主要成分とするＰＺＴ系の材料の他、た
とえばマグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ）、ニッケルニ
オブ酸鉛（ＰＮＮ）、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガンニオブ
酸鉛、アンチモン鈴酸鉛、チタン酸鉛、チタン酸バリウ
ムなどを主要成分とする材料があげられる。また、これ
らの成分の２種以上を含む複合材料も使用できる。ま
た、上記ＰＺＴ系の圧電材料としてはＰＺＴそのものの
他、ＰＺＴにランタン、バリウム、ニオブ、亜鉛、ニッ
ケル、マンガンなどの酸化物の１種または２種以上を添
加したもの、たとえばＰＬＺＴなどがあげられる。

【００４９】圧電膜３上に形成される上部電極４は、た
とえば金、銀、白金、銅などの導電性微粉末を含有する
導電性ペーストを、前記スクリーン印刷などの印刷法に
よって、圧電膜３上の所定の位置に印刷したのち、さら
に必要に応じて焼き付けて形成される他、マスクを用い
た気相成長法や湿式めっき法などによっても形成するこ
とができる。

【００５０】かかる上部電極４は、インクジェットヘッ
ドＨの面方向において、対応する加圧室１１よりも少し
小さく形成されるのが好ましい。

【００５１】このように構成した場合には、上部電極４
によって規定される、圧電膜３の、電界の印加によって
撓みを生じる領域が、基板１の構造、とくに加圧室１１
を囲む周囲の部分からの影響を受けないので、上記領域
における圧電膜３の撓み変形特性が良好になるという利
点がある。

【００５２】上部電極４の厚みはとくに限定されない
が、圧電膜３の撓みを阻害せず、しかも圧電膜３に十分
な電界を印加するためには、およそ０．２〜４μｍ程度
であるのが好ましく、とくに０．２〜０．３μｍ程度で
あるのがさらに好ましい。

【００５３】振動板２上の圧電膜３と上部電極４とを封
止する封止膜６としては、前記のように絶縁性でかつ可
撓性を有する必要があることから、とくに樹脂製の封止
膜が好適に使用される。

【００５４】かかる封止膜６を構成する樹脂としては、
たとえばエポキシ樹脂系、ポリイミド樹脂系、シリコー
ン樹脂系などの、主に電子機器分野で封止材として広く
利用されている種々の樹脂を使用することができ、とく
に前述した絶縁性、可撓性や、あるいは耐候性、耐薬品
性、耐水性、耐湿性などを考慮するとシリコーン樹脂、
とくに空気中の湿気による縮合反応や、紫外線照射によ
るラジカル架橋反応を利用した、常温硬化型の電子部品
保護用シリコーン樹脂ワニスなどが好適に使用される。

【００５５】図１(a) に示すように封止膜６は、各上部
電極４に対応させて複数の通孔６１を備えており、かか
る通孔６１を通して、それぞれの上部電極４の一部が外
部に露出されて、外部の回路７１と電気的に接続される
ように構成される。

【００５６】このように複数の通孔６１を備えた封止膜
６は、たとえば当該封止膜６のもとになる、上述したシ
リコーン樹脂ワニスなどの、樹脂を含むペーストを、ス
クリーン印刷などの方法によって、振動板２上の圧電膜
３上、および上部電極４の、通孔６１が形成される部分
以外の他の部分を覆うように選択的に塗布、乾燥し、樹
脂を硬化させることによって形成される。

【００５７】上記の通孔６１を通して、上部電極４を、
外部の回路７１と電気的に接続する際には、圧電膜３の
撓み変形特性に影響が出ないようにするために、両者
を、弾性を有する導電性の接触部材を介して接続するの
が好ましい。

【００５８】かかる、弾性を有する導電性の接続部材と
しては、たとえば図２(a) に示すように、プリント基板
７０上に形成された回路７１上に形成した、ゴムなどの
弾性材料の小突起７２ａの表面に、メッキなどによっ
て、回路７１と電気的に接続された導電膜７２ｂを設け
たもの（図中符号７２）や、あるいは図示していないが
金属製のスプリングを利用したもの、柔軟な導電性接着
剤を利用したものなどがあげられる。

【００５９】そして図２(a) の例の場合は、上記の接続
部材７２を、図中白抜きの矢印で示すように、封止膜６
の通孔６１に挿入して、その先端を、当該通孔６１の部
分で露出した上部電極４に圧接させることで、上部電極
４が、回路７１と電気的に接続される。

【００６０】なお本発明においては、たとえば図２(b)
に示すように振動板２上の圧電膜３を封止膜６で封止し
た後、当該封止膜６上に、上部電極４を形成してもよ
い。

【００６１】この場合にも、上部電極４と外部の回路７
１とは、圧電膜３の撓み変形特性に影響が出ないように
するために、以上で説明した、弾性を有する導電性の接
触部材を介して、電気的に接続するのが好ましい。

【００６２】また、図示していないがたとえば上部電極
４と、外部の回路７１とを、柔軟な導電性接着剤などに
よって電気的に接続した後、両者の隙間に樹脂の封止材
を流し込んで、封止膜６を形成してもよい。

【００６３】封止膜６の厚みはとくに限定されないが、
たとえば前記シリコーン樹脂などの樹脂製の封止膜６の
場合は、およそ５〜３０μｍ程度であるのが好ましい。

【００６４】封止膜６の厚みが上記の範囲未満では、当
該封止膜６による、圧電膜３を環境変化から隔離、保護
する効果が不十分となって、とくに湿度上昇などの環境
変化によって、圧電膜３の短絡、絶縁性の低下と、それ
にともなう圧電膜３の動作不良の問題を生じるおそれが
ある。また逆に、封止膜６の厚みが上記の範囲を超えた
場合には、圧電膜３の撓み変形特性が阻害されて、やは
り圧電膜３の動作不良が生じるおそれがある。

【００６５】なお封止膜６の厚みは、上述した種々の効
果の兼ね合いを考慮すると、上記の範囲内でもとくに５
〜２０μｍ程度であるのが好ましく、１０〜２０μｍ程
度であるのがさらに好ましい。

【００６６】また、前述した図２(b) の構造において
は、封止膜６の厚みが、圧電膜３に印加される電界の大
きさに直接に影響するので、上述した各効果に加えて、
インクジェットヘッドＨの仕様、とくに上下両電極間に
印加される印加電圧値なども合わせ考慮して、封止膜６
の厚みを設定するのが好ましい。

【００６７】基板１の、上記振動板２、圧電膜３および
上部電極４が形成され、かつ封止膜６で封止された側と
反対側、すなわち基板１の下面側に設けられる、複数の
ノズル５１を備えたノズル板５としては、金属あるいは
セラミックスからなる種々の板体が使用できる。

【００６８】ノズル板５は通常、振動板２、圧電膜３お
よび上部電極４が形成された後の基板１と積層、一体化
されるため、振動板２などのように熱膨張率その他を考
慮して材料を選択する必要がなく、それよりもむしろ、
インクジェットプリンタの画質に直接に影響するノズル
５１の位置精度などを考慮して、できるだけ加工しやす
く、しかもインクによって腐食にくい材料を選択するの
が好ましい。かかる、ノズル板５に好適な材料として
は、たとえば前述した１８−８ステンレス鋼などがあげ
られる。

【００６９】上記ノズル板５に形成されるノズル５１の
寸法や配列などは、やはりインクジェットヘッドの仕様
にあわせて適宜、変更すればよく、たとえば印字ドット
数が６００〜７２０ｄｐｉ程度のインクジェットプリン
タ用の場合には、ノズル５１の直径が３０〜７０μｍ程
度、間隔が０．０７〜１．３ｍｍ程度に形成される。

【００７０】ノズル板５にノズル５１を形成するには、
その寸法精度等を考慮して、いわゆるフォトリソグラフ
法を利用したエッチングなどが採用される。

【００７１】なおこの例では、前記のように上部電極４
を、各加圧室１１ごとに分離形成しているが、振動板２
の表面に形成される下部電極を、各加圧室１１ごとに分
離形成して、上部電極４は、全ての加圧室１１を覆う大
きさに連続形成してもよい。

【００７２】また上下両電極をともに、各加圧室１１ご
とに分離形成してもよい。

【００７３】なお後２者の場合には、各下部電極間を絶
縁するために、振動板２と下部電極との間に絶縁層を形
成すればよい。

【００７４】また図の例では、圧電膜３を、基板１上の
全ての加圧室１１を覆う大きさに連続形成していたが、
前述したように、少なくとも２か所以上の加圧室１１を
覆う大きさに分離形成してもよい。この場合でも、各加
圧室１１ごとに独立した圧電膜を形成する場合に比べれ
ば、作業性はよい。また作業性はよくないが、各加圧室
１１ごとに独立した圧電膜を形成してもよい。そしてこ
れらの場合は封止膜６を、それぞれ独立した圧電膜を封
止すべく、各圧電膜ごとに分離形成してもよい要する
に、振動板上の少なくとも圧電膜を、絶縁性でかつ可撓
性を有する封止膜によって封止していれば、その他の構
成はとくに限定されないのである。

【００７５】

【実施例】以下に本発明を、実施例、比較例に基づいて
説明する。

【００７６】実施例１〈ゾル−ゲル法用のゾルペーストの作製〉下記の溶液１
〜３を個別に作製し、混合して溶液４を調製した。

【００７７】（溶液１）Ｔｉ（Ｏ−ｎＢｕ）₄ アセチルアセトン２−メトキシエタノール（溶液２）Ｚｒ（Ｏ−ｎＢｕ）₄ アセチルアセトン２−メトキシエタノール（溶液３）酢酸鉛・３水和物モノエタノールアミン２−メトキシエタノールなお上記各成分の、溶液４における含有量は下記の通り
であった。

【００７８】（成分）（重量部）Ｔｉ（Ｏ−ｎＢｕ）₄ １２Ｚｒ（Ｏ−ｎＢｕ）₄ １５酢酸鉛・３水和物３１アセチルアセトン５２−メトキシエタノール２９モノエタノールアミン５ついで、１００重量部の溶液４に、増粘剤としてのエチ
ルセルロース２５重量部を混合してゾルペーストを作製
した。

【００７９】〈インクジェットヘッドの製造〉厚み３０
μｍのチタン（２９３Ｋにおけるα＝８．６×１０^-6／
Ｋ）製で、かつその表面に下部電極となる白金製の薄膜
が形成された振動板２上に、スクリーン印刷法によっ
て、上記のゾルペーストを、基板上の全ての加圧室を覆
う大きさに印刷し、乾燥したのち仮焼成した。この工程
を１０回、繰り返したのち、６００℃で１０時間、焼成
して厚み４μｍの圧電膜３を形成した。

【００８０】つぎにこの圧電膜３上に、スクリーン印刷
法によって、金の微粉末を含有する導電性ペーストを印
刷したのち焼き付けて、厚み０．３μｍの金製の上部電
極４を、各加圧室１１ごとに分離形成した。なお上部電
極４の、インクジェットヘッドＨの面方向の寸法は、対
応する加圧室１１よりも少し小さい、縦２ｍｍ、横０．
４ｍｍとした。

【００８１】そしてこの振動板２と圧電膜３と上部電極
４との積層体を、縦２ｍｍ、横０．５ｍｍの矩形状でか
つ深さ２００μｍの加圧室１１が１８列×５７桁の計１
０２６か所、配列された、それ自体の寸法が縦８０ｍ
ｍ、横９０ｍｍ、厚み１ｍｍである１８−８ステンレス
鋼製の基板１上に、接着剤によって固定するとともに、
当該基板１の下面側に、直径３０μｍのノズル５１が、
加圧室１１のピッチに合わせて計１０２６か所、配列さ
れたノズル板５を、同じく接着剤によって固定した。

【００８２】そして振動板２上に、スクリーン印刷法に
よって、常温湿気硬化型の電子部品保護用シリコーン樹
脂ワニスを、圧電膜３を覆うように印刷したのち乾燥、
硬化させて、厚み２０μｍで、かつ各上部電極４に対応
する直径０．３ｍｍの複数の通孔６１を有する封止膜６
を形成して、インクジェットヘッドを製造した。

【００８３】比較例１振動板２上に封止膜６を形成しなかったこと以外は実施
例１と同様にして、インクジェットヘッドを製造した。

【００８４】上記実施例、比較例のインクジェットヘッ
ドの、下部電極と上部電極との間に２５Ｖの直流電界を
印加して、圧電膜の、両電極間に挟まれた部分を撓ませ
た。そして加圧室の中心位置における、圧電膜の垂直方
向の撓み量を、各加圧室ごとに、レーザードップラーメ
ータを用いて測定して、実施例、比較例ごとの撓み量の
最大値、最小値、および両者の差ΔＡを求めて、撓み量
のばらつきを求める試験と、短絡が発生して圧電膜が撓
まなかった加圧室の数の、全加圧室数に占める割合（短
絡率％）を計数する試験とを、湿度５０％ＲＨ、温度２
５℃の常温常湿環境下と、湿度８０％ＲＨ、温度３０℃
の高温高湿環境下で行って、その特性を評価した。

【００８５】結果を表１に示す。

【００８６】

【表１】上記表の結果より、振動板上の圧電膜を封止膜で封止し
た実施例１のインクジェットヘッドは、封止しなかった
比較例１に比べて、湿度上昇による圧電膜の短絡が生じ
ず、かつ撓み量のばらつきの増加もないことから、環境
変化に強いことが確認された。

【００８７】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明によれば、
とくに湿度上昇などの環境変化によって、圧電膜の短
絡、絶縁性の低下などを生じるおそれがないために、各
ノズルからのインクの吐出性能が常に均一かつ良好で、
良好な画像を形成できるインクジェットヘッドを提供で
きるという特有の作用効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェットヘッドの、実施の形態
の一例を示す図であって、同図(a) はその要部を拡大し
た断面図、同図(b) は、図(a) と直交する方向の断面図
である。

【図２】同図(a) は、図１(a)(b)の例のインクジェット
ヘッドの上部電極を、外部の回路と電気的に接続する構
造の一例を示す拡大断面図、同図(b) は、本発明のイン
クジェットヘッドの、他の例を示す拡大断面図である。

【図３】上記例のインクジェットヘッドの、封止膜で封
止する前の外観を示す斜視図である。

【図４】従来のインクジェットヘッドの拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

Ｈインクジェットヘッド１基板１１加圧室２振動板３圧電膜４上部電極６封止膜

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の加圧室が配列された基板上に、振動
板を介して、圧電膜と、当該圧電膜を挟む、少なくとも
一方が加圧室ごとに分離形成された上部電極および下部
電極とを設けたインクジェットヘッドであって、振動板
上の少なくとも圧電膜を、絶縁性でかつ可撓性を有する
封止膜によって封止したことを特徴とするインクジェッ
トヘッド。
【請求項２】圧電膜が、圧電材料のもとになる金属を含
有する有機金属化合物から形成したゾルペーストを、振
動板上に塗布、乾燥し、有機物を除去するために仮焼成
したのち焼成して形成されている請求項１記載のインク
ジェットヘッド。
【請求項３】封止膜が、シリコーン樹脂にて形成されて
いる請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】上部電極が、圧電膜とともに封止膜によっ
て封止され、かつその一部が、封止膜に設けた通孔を通
して外部に露出されているとともに、当該露出部分に、
弾性を有する導電性の接触部材を介して、外部の回路が
電気的に接続される請求項１記載のインクジェットヘッ
ド。
【請求項５】上部電極が封止膜上に露出、形成されてい
るとともに、この露出した上部電極に、弾性を有する導
電性の接触部材を介して、外部の回路が電気的に接続さ
れる請求項１記載のインクジェットヘッド。