JPH11348297A

JPH11348297A - インクジェットヘッドの製造方法

Info

Publication number: JPH11348297A
Application number: JP15560798A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyoshi Fujii; 光美藤井; Taeko Murai; 妙子村井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-06-04
Filing date: 1998-06-04
Publication date: 1999-12-21

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストで集積度の高い圧力発生ユニットが
得られない。【解決手段】ＰＺＴ材料の微粒子３１をガス中に混合
してエアロゾル状態にし、このエアロゾル状態にした微
粒子３１をノズルから噴射するエアロゾル式プリンティ
ング法によって下部電極１６上に圧電材料の微粒子から
なる圧電膜１７を成膜する。

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ヘッ
ドの製造方法に関し、電気機械変換素子を用いるインク
ジェットヘッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、プリンタ、ファクシミリ、複写
装置等に用いられるインクジェット記録装置の記録ヘッ
ドを構成するインクジェットヘッドとして、インク滴を
吐出する複数のノズル孔と、各ノズル孔に対応するイン
ク液室（「加圧室」或いは「加圧液室」ともいう。）
と、このインク液室内のインクを加圧する圧電素子等の
電気機械変換素子のエネルギー発生手段を備え、エネル
ギー発生手段を記録信号に応じて駆動することで所要の
インク液室内のインクを加圧してノズル孔からインク滴
を噴射させるものである。

【０００３】このようなインクジェットヘッドとして、
従来、例えば特開平７−１４８９１号公報に記載されて
いるように、ノズルを形成する連通路基板と、圧力室を
形成する圧力室形成基板と、圧力室形成基板の一面を封
止する振動板と、この振動板上に形成した下部電極、圧
電素子及び上部電極を順次積層したものが知られてい
る。この場合、下部電極上に圧電素子に圧電素子を印刷
法で積層し、この上に上部電極を積層して一体焼成して
形成し、下部電極の幅を圧力室の幅よりも狭く形成し、
圧電素子の幅を下部電極の幅よりも大きく構成してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電素
子を印刷法によって形成する場合には、インクジェット
ヘッドの圧電素子幅に比べてその厚さが十分に薄くない
ため、圧電素子の外側部分の精度が非常に悪く、高密度
化が困難である。たとえば、実装密度は約２８０〜４２
０μｍである。そのため、例えば６００ｄpｉの印字解
像度で印字するとき、ヘッドそのもの解像度が概略１０
０ｄｐｉであることからヘッドを６回走査して１行分の
印字ができることになる。その結果、高速印字を行うこ
とができない。

【０００５】また、振動板の変形特性が不均一であるた
め、同じ印字パルスを圧電素子に印加しても、ノズル毎
にインク滴噴射速度及びインク吐出量が大きく異なるこ
とになる。

【０００６】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、低コストで集積度の高い圧力発生ユニットを得る
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１のインクジェットヘッドの製造方法は、複
数の圧力室と、各圧力室の一面を封止する振動板と、こ
の振動板の外面に前記各圧力室に対応して配置した複数
の電気機械変換素子を備えたインクジェットヘッドの製
造方法において、電気機械変換材料の微粒子をガス中に
混合してエアロゾル状態にし、このエアロゾル状態の電
気機械変換材料の微粒子をノズルから噴射して前記振動
板上に成膜する構成とした。

【０００８】請求項２のインクジェットヘッドの製造方
法は、上記請求項１のインクジェットヘッドの製造方法
において、前記振動板上に下部電極を形成し、この下部
電極上に前記電気機械変換材料を成膜し、この電機機械
変換材料の膜上に上部電極を形成する構成とした。

【０００９】請求項３のインクジェットヘッドの製造方
法は、上記請求項１又は２のインクジェットヘッドの製
造方法において、前記ノズルの先端形状は各電気機械変
換素子の幅と略一致し、前記振動板を移動させて各電気
機械変換素子を形成する構成とした。

【００１０】請求項４のインクジェットヘッドの製造方
法は、上記請求項１又は２のインクジェットヘッドの製
造方法において、前記振動板上に成膜した電気機械変換
素子材料からなる膜をレーザーによって各電気機械変換
素子に分割する構成とした。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。図１は本発明を適用したイン
クジェットヘッドの一例を示す外観斜視図、図２は同ヘ
ッドの要部断面図、図３は同ヘッドの分解斜視図であ
る。

【００１２】このインクジェットヘッドは、３個の圧力
発生ユニット１と、流路ユニット２とを備えている。駆
動ユニット１は、複数の圧力室１１を形成する圧力室形
成基板１２を、圧力室１１への連通路１４ａ、１４ｂを
形成した連通路形成基板１３上に積層し、更にこの圧力
室形成基板１２の上側に圧力室１１の一面を封止する振
動板１５を積層し、この振動板１５上に下部電極１６、
圧電膜（圧電素子）１７及び上部電極１８を順次積層し
ている。

【００１３】流路ユニット２は、ノズル形成基板２１、
インク流路形成基板２２，２３を順次積層してなり、内
部へインクを供給するためのインク供給口２４と、イン
ク供給口２４から供給されたインクをリザーブするリザ
ーバ室２５と、このリザーバ室２５内のインクを圧力室
１１に供給するための流体抵抗部を兼ねたインク供給路
２６と、インク滴２７を吐出するノズル２８と、圧力室
１１とノズル２８とを連通するノズル連通路２９とを形
成している。

【００１４】そして、これらの圧力発生ユニット１と流
路ユニット２とは接着剤で接合している。このユニット
接合は、例えば、スクリーン印刷によってペースト状接
着剤を塗布し、熱硬化させて行う。

【００１５】このインクジェットヘッドにおいては、上
部電極（共通電極となる）１８と下部電極１６との間に
選択的に電圧を印加することによって、選択的に圧電膜
１７に歪が生起されて振動板１５を伴って破線図示のよ
うに変形し、圧力室１１内の圧力が上昇し、ノズル２８
からインク滴２７が吐出される。

【００１６】次に、このインクジェットヘッドの製造工
程について図４乃至図６を参照して説明する。なお、図
４は製造工程を説明する説明図、図５は同工程の説明に
供する平面図、図６は同工程の説明に供する説明図であ
る。

【００１７】先ず、図４（ａ）に示すように厚さ数十μ
ｍのシリコンウエハーからなる基板３０上に、厚さ０．
３μｍのＴi層を挟んで最上層は厚さ０．３μｍのＮi層
で構成した下部電極１６を形成する。この下部電極１６
は図５にも示すように各圧力室１１に対応した箇所に個
別的に形成する。

【００１８】そして、図４（ｂ）に示すように電気機械
変換材料であるＰＺＴ材料の微粒子３１をガス中に混合
してエアロゾル状態にし、このエアロゾル状態にした微
粒子３１をノズルから噴射するエアロゾル式プリンティ
ング法によって個別的な下部電極１６上に圧電材料の微
粒子からなる圧電膜１７を成膜し、同図（ｃ）に示すよ
うに熱処理を施す。

【００１９】そして、同図（ｄ）に示すように圧電膜１
７上に共通電極となる上部電極１８を形成する。次い
で、同図（ｅ）に示すように基板３０と圧力室形成基板
１２及び連通路基板１３とを接着して圧力発生ユニット
１を形成する。

【００２０】ここで、エアロゾル式プリンティング法に
よる圧電素子形成について図６を参照して説明すると、
堆積室３２内には加熱源３３で加熱される加熱ステージ
を内蔵した基板ホルダ３４をＸ−Ｙ方向に移動可能に配
置し、この基板ホルダジ３４に数ｍｍの間隔で対向して
ノズル３５を配置する。なお、堆積室３２にはバルブ３
７を介して真空ポンプ３６を接続している。また、ノズ
ル３５は搬送管３８を介して混合容器３９に連通させ、
この混合容器３９にはＰＺＴ微粒子４１を収納すると共
に、内部にガス導入弁４０を介してエアー（ガス）を導
入できるようにしている。

【００２１】そこで、上述した下部電極１６を形成した
基板３０を基板ホルダ３４上にセットし、堆積室３２の
真空ポンプ３６を作動させてバルブ３７を開いて真空引
きを行ない、ガス導入弁４０を開くと、混合容器３９内
に空気が吸い込まれてＰＺＴ微粒子４１が舞上がってエ
アロゾル状態になり、圧力差で搬送管３８を介してノズ
ル３５から基板３０上に噴射されてＰＺＴ微粒子４１が
堆積する。ここで、基板ホルダ３４をＸ−Ｙ方向に移動
することによっ微細なパターンで圧電膜（圧電素子）１
７を成膜することができる。その後、加熱源３３を作動
させて基板３０を加熱する（例えば７５０°×１時間）
ことによって圧電膜１７に熱処理を施す。

【００２２】この場合、微粒子を噴射するノズル３５の
先端形状は個別的な圧電膜１７の幅と略一致させること
で、基板ホルダ３４をＸ−Ｙ方向に移動させることによ
って、各圧電膜１７のパターンを形成できる。

【００２３】このように、エアロゾル式ジェットプリン
ティング法は、広範囲の膜厚が得られ、成膜速度が速
く、乾式成膜であるので他の部分への汚染が少なく、微
細パターン厚膜がエッチングなしに得られ、綿密な膜が
得られる。そこで、電気機械変換材料の微粒子をガス中
に混合してエアロゾル状態にし、このエアロゾル状態の
電気機械変換材料の微粒子をノズルから噴射して振動板
上に成膜することで電機機械変換素子を構成することに
よって、広範囲の膜厚が得られ、成膜速度が速く、綿密
な膜が得られる結果、１つの基板に大きい圧電厚膜を形
成でき、低コストで集積度の高い圧力発生ユニットを得
ることができる。

【００２４】また、ノズルの先端形状を各電気機械変換
素子の幅と略一致させ、基板を移動させて各電気機械変
換素子を形成することによって、圧力発生ユニットにお
ける実装密度を向上することができる。

【００２５】次に本発明の他の実施形態について図７を
も参照して説明する。この実施形態においては、エアロ
ゾル式ジェットプリンティング法によって下部電極１６
を形成した基板３０上に一様な長方形状の圧電膜４２を
形成する。そして、これに熱処理（７５０°×１時間）
を施した後、圧電膜１７上に上部電極１８を形成する。

【００２６】そこで、これを基板ホルダ４３上にセット
し、レーザー光源４４からの射出レーザー光４５をミラ
ー４６及びレンズ４７を介して照射し、基板３０をＸ−
Ｙ方向に移動させながら、レーザー光４５によって圧電
膜４２に分割溝４８を形成して各圧力室に対応する個別
的な圧電膜１７に分割する。

【００２７】このように、基板上に成膜した電気機械変
換素子材料からなる膜をレーザーによって各電気機械変
換素子に分割することによって、低コストで圧力発生ユ
ニットを形成することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１のインク
ジェットヘッドの製造方法によれば、電気機械変換材料
の微粒子をガス中に混合してエアロゾル状態にし、この
エアロゾル状態の電気機械変換材料の微粒子をノズルか
ら噴射して振動板上に成膜する構成としたので、広範囲
の膜厚が得られ、成膜速度が速く、綿密な膜が得られる
結果、１つの基板に大きい圧電厚膜を形成でき、低コス
トで集積度の高い圧力発生ユニットを得ることができ
る。

【００２９】請求項２のインクジェットヘッドの製造方
法によれば、上記請求項１のインクジェットヘッドの製
造方法において、振動板上に下部電極を形成し、この下
部電極上に電気機械変換材料を成膜し、この電機機械変
換材料の膜上に上部電極を形成する構成としたので、広
範囲の膜厚が得られ、成膜速度が速く、綿密な膜が得ら
れる結果、１つの基板に大きい圧電厚膜を形成でき、低
コストで集積度の高い圧力発生ユニットを得ることがで
きる。

【００３０】請求項３のインクジェットヘッドの製造方
法によれば、上記請求項１又は２のインクジェットヘッ
ドの製造方法において、ノズルの先端形状は各電気機械
変換素子の幅と略一致し、基板を移動させて各電気機械
変換素子を形成する構成としたので、圧力発生ユニット
における実装密度を向上することができる。

【００３１】請求項４のインクジェットヘッドの製造方
法によれば、上記請求項１又は２のインクジェットヘッ
ドの製造方法において、基板上に成膜した電気機械変換
素子材料からなる膜をレーザーによって各電気機械変換
素子に分割する構成としたので、。低コストで圧力発生
ユニットを形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したインクジェットヘッドの一例
を示す外観斜視図

【図２】同ヘッドの要部断面図

【図３】同ヘッドの分解斜視図

【図４】同インクジェットヘッドの製造工程を説明する
説明図

【図５】同工程の説明に供する平面図

【図６】同工程の説明に供する説明図

【図７】同インクジェットヘッドの製造工程の他の例の
説明に供する斜視説明図

【符号の説明】

１…圧力発生ユニット、２…流路ユニット、１１…ノズ
ルカバー、１２…圧力室形成基板、１３…連通路形成基
板、１４ａ、１４ｂ…連通路、１５…振動板、１６…下
部電極、１７…圧電膜（圧電素子）、１８…上部電極、
２１…ノズル基板、２２、２３…インク流路形成基板、
２４…インク供給口、２５…リザーバ室、２６…インク
供給路、２８…ノズル、２９…ノズル連通路、３０…基
板、３１…ＰＺＴ微粒子、３２…堆積室、３４…基板ホ
ルダ、３５…ノズル、３９…混合容器、４１…ＰＺＴ微
粒子、４２…圧電膜、４３…基板ホルダ、４４…レーザ
ー光源、４８…分割溝。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の圧力室と、各圧力室の一面を封止
する振動板と、この振動板の外面に前記各圧力室に対応
して配置した複数の電気機械変換素子を備えるインクジ
ェットヘッドの製造方法において、電気機械変換材料の
微粒子をガス中に混合してエアロゾル状態にし、このエ
アロゾル状態の電気機械変換材料の微粒子をノズルから
噴射して前記振動板上に成膜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２】請求項１に記載のインクジェットヘッド
の製造方法において、前記振動板上に下部電極を形成
し、この下部電極上に前記電気機械変換材料を成膜し、
この電機機械変換材料の膜上に上部電極を形成すること
を特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項３】請求項１又は２に記載のインクジェット
ヘッドの製造方法において、前記ノズルの先端形状は各
電気機械変換素子の幅と略一致し、前記基板を移動させ
て各電気機械変換素子を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又は２に記載のインクジェット
ヘッドの製造方法において、前記基板上に成膜した電気
機械変換素子材料からなる膜をレーザーによって各電気
機械変換素子に分割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。