JPH11334071A - 印刷装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】隔壁の破損等の欠陥を低減でき、製造歩留りが
向上すると共に、隔壁駆動領域が必要最小限の溝の長さ
で高精度に確保でき、インクジェットヘッドの小型化と
材料コストの低減が可能となり、要求されている印字、
画像等のより高精細化が容易で耐久性に優れ、かつ量産
に適したインクジェットヘッドから成るインク噴射装置
を具備した印刷装置及びその製造方法を提供する。 【解決手段】インク加圧室２を構成する基板３と、平行
な複数の溝４を形成する隔壁５と、溝４の開放端側に接
合したノズル孔６を穿設したノズル板１３とを主要部と
するインクジェットヘッド１であり、隔壁５は基部の厚
さ７が頂部の厚さ８より大である断面形状を成し、隔壁
５は隔壁形成用組成物から成るペースト１４を印刷積層
法で、又は隔壁形成用組成物１７の層をサンドブラスト
法で成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微細なノズル孔か
らインクを液滴として噴射して印字、画像等を形成する
印刷用の各種プリンターや記録計、ファクシミリ、ある
いは捺染分野や窯業分野で文様形成等に適用されるイン
ク噴射装置等に用いられる高精度かつ軽量小型のインク
ジェットヘッドを有する印刷装置及びその製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、マルチメディアの浸透に伴い、印
版が不要で少量多品種の用途に適した小型軽量の各種情
報の印刷用インターフェイスとして、従来のインパクト
方式の印字装置に代わって、インク噴射装置や熱転写装
置等を利用したノンインパクト方式の各種印刷装置が開
発され、これらの利用範囲が各種産業分野に拡大してい
る。

【０００３】かかるノンインパクト方式の印刷装置のな
かでも、前記インク噴射装置は、多階調化やカラー化が
容易で、ランニングコストが低いことから将来性が注目
されている。

【０００４】前記インク噴射装置には、複数のノズル孔
を有するノズル板と、インクの液滴を噴射させるための
圧力を発生させるインク加圧室を主要な構成部品とする
インクジェットヘッドが用いられており、該インクジェ
ットヘッドは、一般的には、前記ノズル板と、該ノズル
板のノズル孔からインクの液滴を色毎に個別に噴射させ
るために基板に隔壁を設けて溝を形成したインク加圧室
と、該インク加圧室を密閉する蓋の役割を有する上部基
板等から構成されている。

【０００５】又、前記インクジェットヘッドにおいて、
インク加圧室に圧力を発生させてインクの液滴を噴射す
る方式としては、必要なインクの液滴だけを噴射するド
ロップ・オン・デマンド型が主流になっており、具体的
には、カイザー型やサーマルジェット型が代表的な方式
として採用されている。

【０００６】前記カイザー型は、隔壁で複数の平行な溝
を形成したインク加圧室を密閉する上部基板の少なくと
も一部に薄壁を設け、該薄壁を圧電素子等で変形させて
インク加圧室の溝の容積を変化させ、インク加圧室に内
圧を発生させてインクを液滴として噴射させるものであ
る。

【０００７】又、前記サーマルジェット型は、前記イン
ク加圧室内の一部に発熱体を設け、該インク加圧室内の
インクを沸騰させた際の体積膨張を利用して内圧を発生
させ、該インクを液滴として噴射させるものである。

【０００８】しかしながら、前記カイザー型は、上部基
板の表面に更に圧電素子等を設ける必要があることか
ら、インクジェットヘッドとしては小型化が困難であ
り、又、前記サーマルジェット型は、インクに高熱を加
えるためインク自体に耐熱性が要求され、インクの選択
領域を狭めたり、インクを熱膨張させるために時間を要
することから、応答性が劣る等の問題があった。

【０００９】そこで、前記問題を解決するために、図５
に示すような圧電材料から成る基板３１上に平行に多数
配置した溝３２を形成する隔壁３３と、隔壁３３の側面
に形成された電極３４と、隔壁３３の頂部に接合され、
溝３２を密閉する上部基板３５とから成るインク加圧室
３６と、インク加圧室３６の溝３２の開放端側に、溝３
２と対応したノズル孔３７を有するノズル板３８を接合
した構造を成すインクジェットヘッドから成る剪断モー
ド型のインク噴射装置が提案されている。

【００１０】この提案では、電極３４に駆動電圧を印加
し、圧電材料の剪断モード変形を利用してインク加圧室
３６の溝３２を形成する隔壁３３を歪み変形させて溝３
２の容積を変化させることにより、溝３２中のインクを
加圧し、溝３２に連通したノズル孔３７から、インクの
液滴を噴射するものである（特開平７−２７６６４８号
公報参照）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前記提案の剪断モード
型のインク噴射装置を構成するインクジェットヘッド
は、従来のカイザー型やサーマルジェット型のように、
上部基板表面に圧電素子等を設置させる必要がなく、
又、インクに耐熱性が要求されることもないことから、
小型化が可能となり、しかも応答性に優れ、高速の印刷
が可能となる等、注目に値するものであった。

【００１２】しかしながら、剪断モード型のインク噴射
装置では、インクジェットヘッドのインク加圧室の溝を
形成するのに、所要枚数重ねた薄い円盤状のダイヤモン
ドブレード等の切削具を回転しながら圧電材料から成る
基板を切削して溝を成形しているため、得られた溝の端
部３９は、前記円盤状の切削具の曲率を転写した形状を
成している。

【００１３】従って、所望の噴射性能を得るためには、
隔壁を歪み変形させてインク加圧室に十分な内圧を発生
させることが必要となり、十分な隔壁駆動領域を確保し
なければならないことから、前記未切削分を考慮して溝
を長く設ける必要があり、インクジェットヘッド自体が
大きくなると共に、材料コストが増加するという課題が
あった。

【００１４】又、前記基板に溝を形成するに際しては、
前述のような薄い円盤状のダイヤモンドブレード等の切
削具を用いた加工方法では、切削条件が非常に難しく、
送り速度、切り込み量、回転数等が適合しないと、ダイ
ヤモンドブレード等の切削具自体がチッピングを起こし
たりする等の種々の課題や、近年の印字、画像等のより
高精細度化の要求に伴い、高精度かつ軽量小型化を実現
すべく前記基板の溝間の隔壁が薄くなる傾向があるもの
の、切削ツールによる加工では、隔壁の幅に対する隔壁
の高さの比が大きくなると隔壁が大きく欠けてしまって
加工が非常に困難となり、切削具の断面形状が矩形を呈
するために溝も矩形となり、隔壁の歪み変形時に隔壁基
部に応力が集中して隔壁が破損する恐れがあるという課
題があり、決して、量産に適した加工とは言い難いとい
う課題があった。

【００１５】

【発明の目的】本発明は前記課題を解決するために成さ
れたもので、その目的は、基板の溝幅が切削具の厚さに
依存したり、溝の深さが切削具の切り込み量に依存した
りせず、従来の切削ツールで生じる未切削部分を解消で
き、しかも、隔壁の破損等の欠陥を低減でき、製造歩留
りが向上すると共に、隔壁駆動領域が必要最小限の溝の
長さで高精度に確保でき、インクジェットヘッドの小型
化と材料コストの低減が可能となり、要求されている印
字、画像等のより高精細化が容易で耐久性に優れ、かつ
量産に適したインクジェットヘッドから成るインク噴射
装置を具備した印刷装置及びその製造方法を提供するこ
とにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
に鑑み鋭意検討した結果、剪断モード型のインク噴射装
置において、圧電性を有する材料から成る隔壁の基部を
頂部よりも断面形状で太くすることによって、隔壁基部
への応力集中を緩和でき、稼働中の隔壁の破損を防止で
き、しかも、前記隔壁を印刷成形法やサンドブラスト法
で成形することにより、従来の加工法では解消できなか
った不必要な曲率を有する未切削部分を不要として隔壁
駆動領域を拡大することができ、インク加圧室を構成す
る溝の長さを必要最小限とすることができることを見い
だし、本発明に至った。

【００１７】即ち、本発明の印刷装置は、圧電性を有す
る材料から成る隔壁でインク加圧室を構成する基板に平
行な複数の溝を形成し、隔壁の圧電性を有する材料の剪
断モードにより該隔壁を歪み変形させて溝の容積を変化
させ、溝の一端に設けたノズル孔から該溝に供給された
インクを液滴として噴射するインクジェットヘッドをイ
ンク噴射装置として具備した印刷装置であって、前記隔
壁の基部の厚さが頂部の厚さより大であることを特徴と
するものである。

【００１８】とりわけ、前記隔壁の断面は、隔壁の基部
が１〜７６°の角度θを有するテーパー形状を成すもの
であることが、又、前記隔壁の基部が、基板と曲面を成
していることが最も好ましいものである。

【００１９】又、本発明の印刷装置の製造方法は、圧電
性を有する隔壁形成用組成物から成るペーストを用いて
インク加圧室を構成する基板上に、印刷成形法で該基板
からの高さ及び印刷幅を調整しながら所定高さまで塗布
を繰り返して積層し、頂部の厚さより基部の厚さの方が
大となる隔壁積層体を成形して複数の溝を平行に形成し
た後、該隔壁積層体を前記基板と共に所定寸法に切断
し、脱バインダー処理に続いて焼成一体化した後、隔壁
の側面に電極を形成し、次いで隔壁頂部に上部基板を接
合すると共に、溝の開放端側にノズル孔を穿設したノズ
ル板を接合してインク噴射装置を構成するインクジェッ
トヘッドを形成することを特徴とするものである。

【００２０】他の本発明の印刷装置の製造方法は、圧電
性を有する隔壁形成用組成物をインク加圧室を構成する
基板上に所定高さに設けた後、平行な複数の溝形状を形
成したレジストパターンを用いサンドブラスト法で、隔
壁の形状及び厚さに応じて適宜選択した砥粒を用いて研
掃し、頂部の厚さより基部の厚さの方が大となる隔壁成
形体を成形した後、該隔壁成形体を前記基板と共に所定
寸法に切断し、脱バインダー処理に続いて焼成一体化し
た後、隔壁の側面に電極を形成し、次いで隔壁頂部に上
部基板を接合すると共に、溝の開放端側にノズル孔を穿
設したノズル板を接合してインク噴射装置を構成するイ
ンクジェットヘッドを形成することを特徴とするもので
ある。

【００２１】

【作用】本発明の印刷装置及びその製造方法によれば、
隔壁の厚さを頂部より基部を大とすることにより、隔壁
基部への隔壁の歪み変形に伴う応力集中を緩和し、隔壁
の破損を防止するように作用する。

【００２２】又、印刷成形法やサンドブラスト法によ
り、従来の切削にて基板の溝を形成した場合に見られた
溝端部の切削具の曲率を転写した形状を有する未研削部
分を生ずることがないため、剪断モードによる隔壁駆動
領域が拡大され、同一のインク噴射特性を得るには溝を
従来よりも短くでき、インクジェットヘッド自体が小型
軽量化され、材料コストも低減できると共に、かかるイ
ンクジェットヘッドから成るインク噴射装置の組み込み
時の専有面積も大幅に低減され、その結果、印刷装置自
体の小型化にも寄与する。

【００２３】更に、インクジェットヘッドが小型軽量化
されることにより、インクジェットヘッドの移動速度の
高速化、位置決め精度の向上にも寄与することになる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の印刷装置及びその
製造方法について、図面に基づき詳細に説明する。

【００２５】図１は、本発明の印刷装置を構成するイン
ク噴射装置に用いられるインクジェットヘッドの溝方向
に対して直角方向の要部を示す断面図である。

【００２６】図において、１はインク加圧室２を構成す
る基板３と、平行な複数の溝４を形成する隔壁５と、溝
４の開放端側に接合したノズル孔６を穿設したノズル板
１３とを主要部とするインクジェットヘッドであり、隔
壁５は基部の厚さ７が頂部の厚さ８より大である断面形
状を成すものである。

【００２７】従って、隔壁５の断面形状は、頂部から基
部にかけて全体がテーパー形状９であっても良く、本発
明の印刷装置を構成するインク噴射装置に用いられる他
のインクジェットヘッドの溝方向に対して直角方向の要
部の断面を示す図２又は図３のように、隔壁５の基部が
円弧状や楕円状に曲面１０を成して基板３と密着させた
り、あるいは隔壁５の基部側の一部がテーパー形状９を
成して基板３と密着させたりして、隔壁５の基部の厚さ
７が頂部の厚さ８より大である断面形状を成すようにす
れば良く、その断面形状は特に限定するものではない。

【００２８】更に、インクジェットヘッド１には、隔壁
５の頂部にインク室（不図示）に連結する上部基板１１
が接合され、隔壁５の側面には、駆動電圧印加用の電極
１２が形成されており、ノズル孔６はノズル板１３に溝
４と対応して列状に穿設されている。

【００２９】本発明の印刷装置において、前記隔壁５の
基部の厚さ７が頂部の厚さ８より大である断面形状を成
すようにして、圧電材料から成る隔壁５に駆動電圧が印
加されて剪断モード変形を繰り返しても、隔壁５に歪み
変形に伴う応力集中を生じないようにすれば、いかなる
形状形態でも良いことは先に詳述した。

【００３０】特に、その断面形状をテーパー形状９とす
る場合には、隔壁５の基部が成すテーパー面と基板３に
対する垂線とで形成する角度θが、この部分への応力集
中を効果的に緩和して隔壁５の歪み変形の繰り返しに長
期間、耐えるためと、焼成一体化の際にクラック等の欠
陥を生じないようにするためには、１〜７６°の範囲内
であることが最適である。

【００３１】又、同様に隔壁５の基部の断面形状は、応
力緩和効果と隔壁５の歪み変形の変位量を確保するため
には、隔壁５の最小厚さの１／４〜１／２の曲率を有す
る曲面１０であることが最も望ましい。

【００３２】次に、本発明の印刷装置の製造方法を、該
印刷装置の要部を成すインク噴射装置を構成するインク
ジェットヘッドの製造工程を示す図４に基づき詳述す
る。

【００３３】図４において、１は基板３と一体化した複
数の平行な溝４を形成する隔壁５の頂部に接合した上部
基板１１と、溝４の開放端側に接合したノズル孔６を穿
設したノズル板１３とから成るインクジェットヘッドで
ある。

【００３４】先ず、基板３を用意するが、この基板材料
は隔壁５と同一の圧電性を有する材料は勿論、隔壁５と
焼結後に一体化できるものであれば特に限定するもので
はなく、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス
やジルコニア等を用いることができる。

【００３５】本発明の印刷装置の製造方法としては、先
ず、前記基板３上に圧電性を有する材料及びバインダ
ー、各種有機添加物を混合した隔壁形成用組成物から成
るペースト１４を印刷製版２１を用いて印刷成形１５し
て印刷装置の要部を成すインク噴射装置を構成するイン
クジェットヘッド１の隔壁５を成形する方法がある。

【００３６】その際、隔壁５の基部に相当する印刷製版
２１は隔壁５の厚さが大きくなる様に設定し、隔壁５の
頂部に相当する印刷製版２１はその厚さが小さくなるよ
うに設定することにより、印刷、乾燥を繰り返して積層
することにより、隔壁５の頂部の厚さ８より基部の厚さ
７を大きくした断面形状を有する隔壁積層体１６を成形
することができる。

【００３７】前記印刷成形法としては、転写法やスクリ
ーン印刷法をはじめ、公知の方法がいずれも適用可能で
あるが、とりわけ製版の作り易さ及びコストの面から
は、スクリーン印刷法が最適である。

【００３８】又、前記隔壁形成用組成物から成るペース
ト１４に含有されるバインダー溶液には、他に分散剤や
増粘剤等の各種添加剤を添加することもできる。

【００３９】一方、本発明の印刷装置の他の製造方法と
して、先ず、前記基板３上に圧電性を有する材料、及び
樹脂、溶剤等から成るバインダー溶液を混合した隔壁形
成用組成物１７を、ドクターブレード法やロールコータ
ー法等、公知の方法にて溝４の深さ、即ち隔壁５の高さ
を考慮して厚さを制御しながら均一塗布して乾燥させる
か、あるいは、圧電性を有する材料及び樹脂等から成る
シート状のフィルムを前記基板３に貼り付けても良い。

【００４０】次に、感光性フィルムをその上に貼付後、
該感光性フィルム表面に隔壁形状のパターンを載置し、
紫外線下で露光後、現像して所定形状のレジストパター
ン１８を形成する。

【００４１】その後、サンドブラスト装置に前記レジス
トパターン１８ともども設置し、隔壁の形状、寸法等に
応じて適宜選択した砥粒を吹き付けるサンドブラスト加
工１９を行い、溝４を選択的に削り取って、隔壁５の基
部の厚さ７が頂部の厚さ８より大である断面形状を有す
る隔壁成形体２０を成形した後、レジストパターン１８
を剥離液にて除去する。

【００４２】又、サンドブラスト加工１９を基板３が露
出する前に停止すると、溝４の底部に丸みを有する形状
とすることができ、隔壁５の基部の厚さ７を結果的に頂
部の厚さ８より大とすることができる。

【００４３】尚、前記砥粒は、公知の材料が適用可能で
あり、例えば、窒化珪素（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）や炭化珪素（Ｓ
ｉＣ）等を好適に使用することができる。

【００４４】かくして得られた隔壁積層体１６あるいは
隔壁成形体２０を焼成収縮代や、切削代又は研削代等を
考慮して所定寸法に切断した後、公知の脱バインダー処
理を施してから焼成して基板３と一体化し、複数の平行
な溝４を有するインク加圧室構成部材を作製することが
できる。

【００４５】又、必要に応じて引き出し電極用のわずか
な空間を溝４の端部に機械加工にて形成することもでき
る。

【００４６】尚、脱バインダー処理後あるいは焼成一体
化後に、ワイヤーソーやダイヤモンドディスク等により
前記所定寸法に切り出しても良いことは言うまでもな
い。

【００４７】更に、本発明で用いることができる圧電性
を有する材料としては、特に限定するものではなく、圧
電すべり効果や圧電縦効果、圧電横効果等の各種圧電モ
ードを利用できるものであればいずれでも良いが、なか
でもチタン酸ジルコン酸鉛系のセラミック材料が最適で
ある。

【００４８】その後、前記いずれの印刷装置の製造方法
においても、隔壁の頂端部から基部方向に分極処理を行
い、基板と一体化した複数の平行な溝を有するインク加
圧室構成部材を作製した後、隔壁側面の少なくとも一部
及び溝の端部に設けたわずかな空間に、駆動電圧印加用
の電極１２と引き出し電極を、例えば、スパッタリング
法やめっき法、蒸着法、イオンプレーティング法、又は
ＣＶＤ法等により形成する。

【００４９】かかる電極１２に適用できる材料として
は、特に限定するものではないが、銅、銀、金、白金、
タングステン、ニッケル等の金属材料や、ペロブスカイ
ト系の導電性セラミックス材料等が好適に使用すること
ができる。

【００５０】他方、前記ノズル板１３は、レーザー等で
所定寸法に穿孔してノズル孔６を形成したもので、その
材料としては、各種プラスチックや金属、セラミックス
等のいかなる材料をも使用することができる。

【００５１】具体的には、例えば、ポリエチレンテレフ
タレートやポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエー
テルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネイ
ト、酢酸セルロース等のプラスチック、あるいはステン
レス鋼やクロムモリブデン鋼、アルミニウム等の金属、
もしくはアルミナやジルコニア、チタン酸ジルコン酸鉛
等のセラミックスが挙げられるが、特に、加工のし易さ
の観点からは、ポリエチレンテレフタレートやポリイミ
ドから成るプラスチック板が好適である。

【００５２】かくして得られた部材をそれぞれエポキシ
系接着剤等で接着して組み立てることにより、本発明の
印刷装置を構成するインク噴射装置の剪断モード型のイ
ンクジェットヘッドが得られる。

【００５３】尚、本発明の印刷装置では、噴射させるイ
ンクとしては顔料又は／及び染料と、水やアルコール等
の水系の溶剤、あるいはヘキサンやトルエン等の非水系
の溶剤を主成分としたもの等、いずれにも適用可能であ
る。

【００５４】

【実施例】次に、本発明の印刷装置及びその製造方法に
ついて、以下のようにして評価した。

【００５５】（実施例１）先ず、厚さ約３００μｍのチ
タン酸ジルコン酸鉛系セラミック基板上に、チタン酸ジ
ルコン酸鉛系セラミック粉末と有機バインダー、可塑
剤、溶剤、分散剤とから成るペーストを用いて、隔壁の
厚さに該当する幅を７０μｍに設定した印刷製版により
隔壁形状にスクリーン印刷した。

【００５６】その後、４回の乾燥、印刷を繰り返した
後、隔壁の厚さに該当する幅をそれぞれ６０μｍ、５０
μｍ、４０μｍに設定した印刷製版を順次用いて、各５
回、印刷と乾燥を繰り返して積層し、かつ最上層は引き
出し電極用のわずかな空間を有するような製版パターン
でスクリーン印刷して厚さ約５００μｍの隔壁積層体を
有する基板を作製した。

【００５７】その後、ダイヤモンドディスクを用いて前
記隔壁積層体の焼成収縮を考慮しながら、該隔壁積層体
を所定寸法で切断した。

【００５８】次いで、４５０℃の温度で脱バインダー処
理を行い、続いて１２００℃の温度で焼成して一体化
し、インク加圧室構成部材を作製した。

【００５９】その後、隔壁の分極処理を施し、更に隔壁
の側面の上部半分と溝の引き出し電極相当部にスパッタ
リング法により金電極を形成した。

【００６０】一方、厚さ約３００μｍのチタン酸ジルコ
ン酸鉛系セラミック板に機械加工によりインク室連結用
の穴を形成して上部基板を作製した。

【００６１】又、ポリイミド製のプラスチック板にレー
ザーでノズル孔を穿孔してノズル板を作製した。

【００６２】かくして得られた各部材を、エポキシ系接
着剤で接着して組み上げ、剪断モード型のインクジェッ
トヘッドを作製した。

【００６３】隔壁断面形状の評価は、同様に作製したも
のを破断し、走査線型電子顕微鏡でその断面を観察し、
隔壁の頂部の厚さは隔壁の先端から隔壁基部に向かって
１５μｍの位置の厚さを測定し、また、隔壁の基部の厚
さは溝の最底部から１５μｍの位置の隔壁の厚さを測定
した。

【００６４】その結果、評価用のインクジェットヘッド
は、外形寸法が厚さ１ｍｍ、奥行き５６ｍｍ、幅１２ｍ
ｍから成り、インク加圧室の隔壁は、頂部の厚さが４５
μｍ、基部の厚さが７０μｍ、高さが４００μｍのやや
階段上の段差を有する角度θが約２°の疑似テーパー形
状の断面を示し、又、インク加圧室の溝の端部は溝底部
からほぼ垂直に形成されており、溝の端部で長さ２ｍｍ
の引き出し電極相当部と１０ｍｍの溝部の長さを有し、
溝のピッチは１４０μｍであった。

【００６５】一方、インク液滴の噴射実験では、隔壁駆
動領域が十分に確保できてインク液滴も十分に噴射で
き、印加電圧１１０Ｖで２０ｋＨｚ、５００時間の耐久
吐出試験においても、隔壁が破損する等の欠陥も認めら
れず、良好な噴出特性を有し、しかも、高精細度化が可
能な小型のインクジェットヘッドが得られていることが
確認できた。

【００６６】（実施例２）実施例１において、隔壁の厚
さに相当する幅が８０μｍの印刷製版で３回印刷積層
し、その後、同じく６０μｍの印刷製版で１５回印刷積
層する以外は、実施例１と同様にして評価用の剪断モー
ド型のインクジェットヘッドを作製した。

【００６７】インク加圧室の溝は、最大深さが３８０μ
ｍで溝の底部が印刷ダレによりＵ字形状を呈し、又、該
溝を形成する隔壁の頂部の厚さは約６０μｍ、基部の厚
さが８２μｍで、隔壁の基部は溝底部と半径約２０μｍ
の曲面を形成しており、溝の端部で長さ２ｍｍの引き出
し電極相当部と１０ｍｍの溝部の長さを有し、溝のピッ
チは１４０μｍであった。

【００６８】一方、インク液滴の噴射実験では、隔壁駆
動領域が十分に確保できてインク液滴も十分に噴射で
き、実施例１と同様の耐久吐出試験においても、実施例
１と同じ結果が得られていることが確認できた。

【００６９】（実施例３）先ず、厚さ約３００μｍのチ
タン酸ジルコン酸鉛系セラミック基板上に、チタン酸ジ
ルコン酸鉛系セラミック粉末と有機バインダー、溶剤、
分散剤とから成る隔壁形成用組成物をドクターブレード
法により塗布した後、乾燥させて厚さ約５００μｍの隔
壁形成用組成物の層を有する基板を得た。

【００７０】次に、感光性フィルムを前記隔壁形成用組
成物の層上に貼付後、更にその表面に隔壁の厚さに該当
する幅が５０μｍ、ピッチが１４０μｍのネガパターン
を載置し、紫外線下で露光後、０．２ｗｔ％の炭酸ナト
リウム溶液で現像してレジストパターンを形成した。

【００７１】その後、サンドブラスト装置に取りつけ
て、＃８００の炭化珪素砥粒をエアー噴出圧力５ｋｇｆ
／ｃｍ² で吹き付けて、サンドブラスト加工を行い、隔
壁間の溝に相当する部分を基板に達するまで選択的に削
り取って、隔壁の頂部から基部にかけてテーパー形状を
有する隔壁を成形した。

【００７２】次いで、前記レジストパターンを剥離液に
て除去した後、４５０℃の温度で脱バインダー処理を行
い、続いて１２００℃の温度で焼成して一体化し、イン
ク加圧室構成部材を作製した後、引き出し電極用のわず
かな空間を溝の端部にスライシング加工にて形成した。

【００７３】その後、隔壁の分極処理を施し、更に隔壁
の側面の上部半分と溝の引き出し電極相当部にスパッタ
リング法により金電極を形成した。

【００７４】次に、上部基板とノズル孔を穿孔したノズ
ル板は、実施例１と同じものを採用し、各部材を、エポ
キシ系接着剤で接着して組み上げ、剪断モード型のイン
クジェットヘッドを作製した。

【００７５】隔壁断面形状の評価は、実施例１と同様に
して測定したところ、評価用のインクジェットヘッド
は、外形寸法が厚さ１ｍｍ、奥行き５６ｍｍ、幅１２ｍ
ｍから成り、インク加圧室の隔壁は、頂部の厚さが４５
μｍ、基部の厚さが６９μｍ、高さが４００μｍ、角度
θが約５°のテーパー形状の断面を成し、インク加圧室
の溝の端部も溝底部から隔壁同様テーパー状に形成され
ており、溝の端部で長さ２ｍｍの引き出し電極相当部と
１０ｍｍの溝部の長さを有し、溝のピッチは１４０μｍ
となっていた。

【００７６】また、インク液滴の噴射実験でも、隔壁駆
動領域が十分に確保できてインク液滴も十分に噴射で
き、実施例１と同様の耐久吐出試験においても、実施例
１と同じ結果が得られていることが確認できた。

【００７７】（実施例４）実施例３において、サンドブ
ラスト加工を基板に達する前に中断する以外は、実施例
３と同様にして剪断モード型のインクジェットヘッドを
作製した。

【００７８】その結果、得られた評価用のインクジェッ
トヘッドは、外形寸法が厚さ１ｍｍ、奥行き５６ｍｍ、
幅１２ｍｍから成り、インク加圧室の溝は、最大深さが
３８０μｍで溝の底部がＵ字形状を呈し、又、該溝を形
成する隔壁の頂部の厚さは４８μｍ、基部の厚さが７４
μｍで、隔壁の基部は溝底部と約３３μｍの半径を有す
る曲面を形成しており、溝の端部で長さ２ｍｍの引き出
し電極相当部と１０ｍｍの溝部の長さを有し、溝のピッ
チは１４０μｍであった。

【００７９】また、インク液滴の噴射実験では、隔壁駆
動領域が十分に確保できてインク液滴も十分に噴射で
き、実施例１と同様の耐久吐出試験においても、実施例
１と同じ結果が得られていることが確認できた。

【００８０】（比較例１）先ず、外形寸法で厚さ１ｍ
ｍ、奥行き５６ｍｍ、幅１２ｍｍのチタン酸ジルコン酸
鉛から成る基板に、ブレードの厚さが８０μｍのダイヤ
モンドブレードを用いてダイシング法により溝を切削加
工してインク加圧室部材を作製し、隔壁に分極処理を施
した後、隔壁側面の上部半分と溝の引き出し電極相当部
にスパッタリング法により金電極を形成した。

【００８１】一方、厚さ約３００μｍのチタン酸ジルコ
ン酸鉛基板にインク室連結用の穴を研削により穿孔して
上部基板を作製した。

【００８２】他方、ポリイミド製のプラスチック板にレ
ーザーでノズル穴を穿孔してノズル板を作製した。

【００８３】次いで、エポキシ系接着剤で前記各部材を
接着して組み上げ、剪断モード型のインクジェットヘッ
ドを作製した。

【００８４】その結果、得られたインクジェットヘッド
は、外形寸法が厚さ１ｍｍ、奥行き５６ｍｍ、幅１２ｍ
ｍから成り、インク加圧室の溝は、溝幅が８５μｍ、溝
の深さが４００μｍの矩形断面を有すると共に、溝の端
部は、ダイヤモンドブレードの曲率を転写した円弧形状
を成しており、又、該溝を形成する隔壁の頂部及び基部
の厚さは約８５μｍであり、溝の端部で長さ２ｍｍの引
き出し電極相当部を有し、溝部の長さは１０ｍｍ、溝の
底部の長さは７ｍｍ、未切削部分長さは３ｍｍもあり、
溝のピッチは１５０μｍであった。

【００８５】従って、インク液滴の噴射実験では、隔壁
駆動領域が十分に確保できず、得られた印字は極めて粗
いピッチであり、その上、スライシング加工の振動、ブ
レ等により隔壁の一部欠損が１２ヵ所、隔壁の基部から
の破損が５ヵ所認められ、欠陥のないインクジェットヘ
ッドが得られていないだけでなく、隔壁の歪み変形によ
り、実施例１と同様の耐久吐出試験を行ったところ、約
１／４の隔壁において破損が認められ、噴出特性の劣化
が著しく、耐久性に極めて乏しいものであることが分か
った。

【００８６】以上の結果からも明らかなように、比較例
では、スライシング加工時のダイヤモンドブレード等の
ツール形状に依存する未切削部分が生じるために十分な
隔壁駆動領域を確保できず、従ってインク液滴を十分に
噴出できず、高精細なピッチの隔壁を成形せんとする
と、隔壁自体に欠損や破損を生じたりするのに対して、
本発明では、いずれも溝の全長が確保でき、小型のイン
クジェットヘッド自体を形成できるだけでなく、噴出特
性及び耐久性に優れ、かつ高精度化できることが分か
る。

【００８７】又、本発明では、隔壁駆動領域を十分に確
保でき、インク液滴を十分な圧力で噴射できることか
ら、例えば、ラインプリンターヘッドの如き、長いヘッ
ドを容易に作製できる。

【００８８】尚、本発明は前記詳述した実施例に何等限
定されるものではない。

【００８９】

【発明の効果】叙上の如く、本発明の印刷装置及びその
製造方法によれば、隔壁の基部の厚さを頂部の厚さより
大とすることにより、隔壁基部への隔壁の歪み変形に伴
う応力集中を緩和できるため、隔壁の破損を防止して耐
久性を大いに向上させることができ、その上、印刷成形
法やサンドブラスト法により隔壁あるいは溝を成形する
ため、従来のような溝端部に切削ツールの曲率を転写し
た形状を有する未研削部分を生ずることがなく、剪断モ
ードによる隔壁駆動領域が拡大され、同一のインク噴射
特性を得るには溝を従来よりも短くできてインクジェッ
トヘッド自体が小型軽量化でき、インクジェットヘッド
の移動速度の高速化、位置決め精度の向上にも寄与す
る。

【００９０】更に、本発明では、インクジェットヘッド
自体が小型軽量化できることから、材料コストも低減で
き、その上、積層数を調整することにより、インクジェ
ットヘッドを移動させる必要のない耐久性に優れた長尺
のラインプリンターヘッドも簡単に製造することがで
き、高速、高解像度の印刷も可能となる。

【００９１】しかも、かかるインクジェットヘッドから
成るインク噴射装置の組み込み時の専有面積も大幅に低
減され、引いては印刷装置自体の小型化が実現でき、各
種用途の印刷装置として幅広く適用可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の印刷装置を構成するインク噴射装置に
用いられるインクジェットヘッドの溝方向に対して直角
方向の要部を示す断面図である。

【図２】本発明の印刷装置を構成するインク噴射装置に
用いられる他のインクジェットヘッドの溝方向に対して
直角方向の要部を示す断面図である。

【図３】本発明の印刷装置を構成するインク噴射装置に
用いられる他のインクジェットヘッドの溝方向に対して
直角方向の要部を示す断面図である。

【図４】本発明の印刷装置の製造方法を説明するため
の、印刷装置の要部を成すインク噴射装置を構成するイ
ンクジェットヘッドの製造工程を示す図である。

【図５】従来の印刷装置を構成するインク噴射装置に用
いられる一部破断したインクジェットヘッドの構造を示
す斜視図である。

【符号の説明】

１ インクジェットヘッド ２ インク加圧室 ３ 基板 ４ 溝 ５ 隔壁 ６ ノズル孔 ７ 基部の厚さ ８ 頂部の厚さ ９ テーパー形状 １０ 曲面 １１ 上部基板 １２ 電極 １３ ノズル板 １４ 隔壁形成用組成物から成るペースト １５ 印刷成形 １６ 隔壁積層体 １７ 隔壁形成用組成物 １８ レジストパターン １９ サンドブラスト加工 ２０ 隔壁成形体 θ 角度

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インク加圧室を構成する基板に平行な複数
   の溝を形成する隔壁が、圧電性を有する材料から成り、
   該圧電性を有する材料の剪断モードにより隔壁を歪み変
   形させて溝の容積を変化させ、該溝に供給されたインク
   を溝の一端に設けたノズル孔から液滴として噴射するイ
   ンクジェットヘッドをインク噴射装置として具備した印
   刷装置であって、前記隔壁はその頂部の厚さより基部の
   厚さの方が大であることを特徴とする印刷装置。
2. 【請求項２】前記隔壁の断面は、該隔壁の基部が１〜７
   ６°の角度θを有するテーパー形状を成すことを特徴と
   する請求項１に記載の印刷装置。
3. 【請求項３】前記隔壁の基部は、基板と曲面を成すこと
   を特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の
   印刷装置。
4. 【請求項４】インク加圧室を構成する基板上に、圧電性
   を有する隔壁形成用組成物から成るペーストを印刷成形
   して前記基板からの高さ及び印刷幅を調整しながら塗布
   して所定高さまで積層し、頂部の厚さより基部の厚さの
   方が大となる隔壁積層体を成形することにより平行な複
   数の溝を形成した後、得られた隔壁積層体を前記基板と
   共に所定寸法に切断し、次いで脱バインダー処理後、焼
   成一体化し、その後、隔壁の側面に電極を形成し、次い
   で隔壁頂部に上部基板を接合すると共に、溝の開放端側
   にノズル孔を穿設したノズル板を接合してインク噴射装
   置を構成するインクジェットヘッドを形成することを特
   徴とする印刷装置の製造方法。
5. 【請求項５】インク加圧室を構成する基板上に、圧電性
   を有する隔壁形成用組成物を所定高さに設けた後、平行
   な複数の溝形状を形成したレジストパターンを用い、隔
   壁の形状及び厚さに応じて適宜選択した砥粒を用いてサ
   ンドブラスト加工し、頂部の厚さより基部の厚さの方が
   大となる隔壁成形体を研掃成形した後、得られた隔壁成
   形体を前記基板と共に所定寸法に切断し、次いで脱バイ
   ンダー処理後、焼成一体化し、その後、隔壁の側面に電
   極を形成し、次いで隔壁頂部に上部基板を接合すると共
   に、溝の開放端側にノズル孔を穿設したノズル板を接合
   してインク噴射装置を構成するインクジェットヘッドを
   形成することを特徴とする印刷装置の製造方法。