JP3502743B2

JP3502743B2 - 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: JP3502743B2
Application number: JP13323997A
Authority: JP
Inventors: 孝一郎坂本
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 2004-03-02
Anticipated expiration: 2017-05-23
Also published as: JPH10315469A

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。

【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】また、他の形式のインクジェットプリンタ
の印字ヘッドとしてピエゾ素子を用いたものも実用化さ
れ、前述のバブルジェット方式の印字ヘッドと同様に広
く普及している。この方式の印字ヘッドもシリアル方式
が主流であり、前述の場合と同様にパーソナル用に利用
されているものである。

【０００４】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２３
乃至図２６に基づいてその製造工程順に従って説明す
る。

【０００５】まず、図２４(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。

【０００６】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。

【０００７】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。

【０００８】次いで、図２４(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２５(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２５(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。

【０００９】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２６(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２６(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。

【００１０】このようにして電極７が形成された基板４
に対し、図２３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。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前述のような従来例に
おいては、圧電部材により形成された上部基板３に共通
液室部位やリード端子配線部位を形成するスペースが必
要であり、その幅方向の寸法が大きなものである。しか
しながら、圧電部材は、その材料費がきわめて高いもの
であり、必要とする容積が大きいことはコストアップの
原因になる。特に、インクジェットプリンタヘッドをラ
インヘッド型に形成する場合には、印字素子の数が多
く、全体形状が長尺になるため、高価になってしまう。
しかも、圧電部材の比誘電率は２０００程度と非常に大
きく、従来の構造ではリード端子配線部位までが圧電部
材により形成されているため、駆動の際の消費電力が大
きくなってしまうと云う問題がある。

【００１２】また、Ａ４サイズの印字が可能なラインヘ
ッドを製作するには、約８インチ以上の長さの圧電部材
を必要とする。通常、用いられる圧電部材は、ＰｂＴｉ
Ｏ₃−ＰｂＺｒＯ₃ 系の組成を有する焼結体からなるセ
ラミックス材であり、この材料で前述の大きさにするた
めには、大型の焼結炉が必要であり、しかも、均一な性
能を得ることは困難である。特に、焼成時の反りや変形
が生じ易く、必要とする平面度を備えた圧電体基板を得
ることは困難である。

【００１３】本発明の目的は、高価な圧電部材の使用量
が少なくてよく、また、製造し易い適切なサイズの圧電
材料の使用で長尺のラインヘッドを形成することを可能
とすることである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
絶縁基板の一面に高さ方向に分極された直方体形状の多
数の圧電体アクチュエータを所定間隔をおいて互いの間
に溝状の空間を形成して配設し、これらの溝状の空間の
内面から前記絶縁基板の一面にかけて連通する各空間毎
に独立した電極パターンを形成し、前記溝状の空間の一
面に天板を固定するとともに前面にインク吐出口を備え
たノズル板を固定して前記溝状の空間を共通液室に連通
したインク室としたものである。従って、高価な圧電材
料は、インク室を形成する圧電体アクチュエータの部分
だけであり、その必要とする容積は小さくて安価であ
り、駆動時の消費電力も少なくてよく、また、製造し易
い適切なサイズの圧電材料を複数個組み合わせて使用す
ることにより、反りや変形のない状態で長尺のラインヘ
ッドを形成することも容易なものである。

【００１５】請求項２記載の発明は、絶縁基板の一面に
圧電体アクチュエータの端面と所定間隔をおいて固定さ
れた支柱部材とこの支柱部材及び前記圧電体アクチュエ
ータに固定された天板とにより共通液室を形成したもの
である。従って、インク室へのインクの供給を容易に行
なうことができる。請求項３記載の発明は、請求項１又
は２記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前
記圧電体アクチュエータは、前記絶縁基板上に接着され
た圧電体基板が溝形成加工されて形成されている。請求
項４記載の発明は、請求項３記載のインクジェットプリ
ンタヘッドにおいて、前記圧電体基板の溝加工深さは、
前記圧電体基板の厚さ寸法より微少量だけ深い。請求項
５記載の発明は、請求項３記載のインクジェットプリン
タヘッドにおいて、複数個の前記圧電体基板を１枚の前
記絶縁基板に連続させて接着固定し、前記圧電体基板の
接合部の位置がその圧電体基板を切断した時の溝状の空
間部分に位置するように設定した。

【００１６】請求項６記載の発明は、絶縁基板の一面に
高さ方向に分極された板状の圧電体基板を固定し、前記
絶縁基板の一部を浅く切断しながら前記圧電体基板を所
定間隔をおいて切断することにより互いの間に溝状の空
間を形成する直方体形状の多数の圧電体アクチュエータ
を形成し、これらの溝状の空間の内面から前記絶縁基板
の一面にかけて連通する各空間毎に独立した電極パター
ンを形成し、前記溝状の空間の一面に天板を固定すると
ともに前面にインク吐出口を備えたノズル板を固定して
前記溝状の空間を共通液室に連通したインク室とした。
従って、互いに所定の間隔をおいて配設される直方体形
状の多数の圧電体アクチュエータを板状の圧電体基板か
ら簡単に形成することができ、必要最小限の圧電部材の
使用量で任意長さのラインヘッド型のインクジェットプ
リンタヘッドを形成することができる。

【００１７】請求項７記載の発明は、圧電体アクチュエ
ータを備えた絶縁基板の一面の全面にメッキ法あるいは
スパッタリングにより電極層を形成し、この電極層の上
にディップ引き上げ法によりフォトレジスト層を形成
し、フォトエッチング工程により所定形状の電極パター
ンを形成し、前記圧電体アクチュエータの共通液室側の
電極層を機械加工により除去するようにした。従って、
電極パターンの形成をフォトエッチング工程を利用する
ことにより簡単に行なうことができ、この時に除去する
ことができない圧電体アクチュエータの共通液室側の電
極層を簡単な機械加工で除去することができて生産性を
高めることができる。請求項８記載の発明は、請求項６
記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法におい
て、複数個の前記圧電体基板を１枚の前記絶縁基板に連
続させて接着固定し、前記圧電体基板の接合部の位置が
その圧電体基板を切断した時の溝状の空間部分に位置す
るように設定した。

【００１８】

【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１７に基づいて説明する。図１はヘッド組立１７
の全体を示すものである。まず、ヘッド固定台１８の上
面には、インクジェットプリンタヘッド１９と回路基板
２０とが接着固定されている。前記インクジェットプリ
ンタヘッド１９は、図２及び図３に示すように、例え
ば、ガラス等よりなる絶縁基板２１の上面に圧電部材に
より形成された直方体形状の多数の圧電体アクチュエー
タ２２と支柱部材２３とが両者間に共通液室２４が形成
されるように所定距離離間させて固定され、これらの圧
電体アクチュエータ２２と支柱部材２３との上面に天板
２５が接着固定されると共に前面には多数のインク吐出
口２６を備えたノズル板２７が接着固定されて形成され
ている。そして、前記圧電体アクチュエータ２２は、図
４に示すように、分極方向を逆向きにして積層された上
部基板２８と下部基板２９とよりなるものであり、これ
らの圧電体アクチュエータ２２の所定間隔をおいて互い
の間に形成された溝状の空間３０には電極３１が形成さ
れて前記共通液室２４に連通するインク室３２とされて
いる。前記電極３１は、図５に示すように、前記絶縁基
板２１上にパターン化されて引き出され、前記支柱部材
２３の外側部分において、前記インク室３２のそれぞれ
に接続された接続部３３に連通して電極パターン３４と
して形成されている。また、前記インクジェットプリン
タヘッド１９の両側には、図２に示すように、前記共通
液室２４の両側端を閉塞する側板３５が固定され、さら
に、前記天板２５には、前記共通液室２４に連通するイ
ンク供給管３６とインク排出管３７とが取り付けられて
いる。

【００１９】ついで、前記回路基板２０には、図１に示
すように、駆動ＩＣ３８と回路部品３９とコネクタ４０
とが取り付けられ、これらの駆動ＩＣ３８と回路部品３
９とコネクタ４０は、前記回路基板２０上でパターン配
線されている。そして、前記接続部３３と前記駆動ＩＣ
３８とは、ワイヤボンデングによりワイヤ４１で接続さ
れ、この接続部分はポッテイング樹脂４２により覆われ
ている。

【００２０】ついで、図６乃至図１７に基づいてインク
ジェットプリンタヘッド１９を作成するプロセスを説明
する。まず、図６(ａ)において、圧電体アクチュエータ
２２を構成するための圧電体基板４３と絶縁基板２１と
が示されている。この圧電体基板４３は、図６(ｂ)に示
すように、同一厚さの上部基板２８と下部基板２９とを
互いに分極方向が対向するようにして接着剤により接着
固定したものである。例えば、加工寸法は、幅１１ｍ
ｍ、厚み０.４ｍｍ(２層) 、長さ１００ｍｍであり、厚
さ方向の両面は、研磨加工により平坦化されている。前
記絶縁基板２１は、例えばガラス基板が用いられる。好
ましくは、圧電体基板４３と同等の熱膨張係数を有する
材料がよい。これは、後で行なわれる接着工程等で加熱
処理を行なうときに熱膨張係数が異なると、絶縁基板２
１が反ったり、変形したりするからである。特に、イン
クジェットプリンタヘッド１９のような寸法精度の高い
ものが要求されるものには必要な要件である。圧電体基
板４３の材料となるＰＺＴ材は、細かい組成等で多少の
幅があるが、熱膨張係数は、２〜４×１０~⁶／℃であ
り、通常の材料に比べて小さい。これと同等な材料とし
ては、硬質ガラスがある。また、硬質ガラスは加工がし
易く、材料価格が安価であり、かつ、透明であるので、
インクの充填状態が観察でき、工程の欠陥検査や実際の
使用時のメンテナンス等にも好適である。寸法として
は、幅５０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ１.１ｍｍに加
工されている。

【００２１】次に、図７に示すように、圧電体基板４３
は、絶縁基板２１に接着される。接着剤としては、例え
ば、加熱硬化型のエポキシ樹脂が用いられる、好ましく
は、所定量のフィラーを混合することにより接着剤の熱
膨張係数が低減され、接着時の熱歪み等の発生が低減で
き、精度のよい接着を行なうことができる。この場合、
圧電体基板４３となるＰＺＴ材が分極されているため、
キューリー点温度以下で処理することは勿論である。

【００２２】図８に示すように、絶縁基板２１上に接着
された圧電体基板４３は、幅方向に所定のピッチ及び
幅、深さで、ダイサー等により溝形成加工され、直方体
形状の多数の圧電体アクチュエータ２２が所定の間隔を
おいて独立的に形成される。プリントヘッドの印字密度
が１５０ｄｐｉの時は、溝ピッチとして１７０μｍが選
ばれる。溝幅は、８０μｍで加工される。加工深さにつ
いては、図８(ｄ)に示すように、圧電体基板４３の切り
残りが発生しないように、図８(ｂ)に示すように、圧電
体基板４３の厚さ寸法よりもΔｄだけ深く切り込む。こ
の切込み深さΔｄは、後述するプロセスにおける切削精
度に依存するが、通常使用されているダイサー等の精度
から、２０〜３０μｍ程度が好適である。この状態は、
図８(ｃ)に立体的に示されている。

【００２３】図９乃至図１２は、電極パターン３４を形
成するプロセスを示すものである。まず、図９に示すよ
うに、圧電体基板４３が接着固定された絶縁基板２１の
上面全体に電極層４４が形成される。この電極層４４を
形成する方法は種々のものがある。

【００２４】まず、第１の方法としては、Ｎｉの無電解
メッキにより厚さ２μｍの電極層４４が形成される。Ｎ
ｉのメッキ層は、密着性が比較的弱いため、絶縁基板２
１がガラス面の時、予め、ガラス面をフッ酸で粗すか、
機械的にサンドブラストかホーニング処理を施すと密着
性が向上するため、このような処理をした方がよい。そ
の後、電極端子部の外部回路との接続にワイヤボンデン
グを用いる時には、その上層にアルミニュウムをスパッ
タリング等により、例えば、０.８μｍの厚さに形成す
る。あるいは、電極パターン形成後、金メッキ等により
端子部を処理してもよい。

【００２５】第２の方法としては、アルミニュウム層を
スパッタリングにより形成することである。この時の問
題点としては、溝状の空間３０の深さが深いとき、底部
への成膜が困難になり、空間３０以外の部位をかなり厚
く成膜する必要がある。例えば、溝幅が８０μｍで深さ
が４００μｍの時、空間３０部分以外の部位に４μｍ成
膜したとき、溝状の空間３０部分の底部は、０.３〜０.
５μｍ程度しか成膜できない。しかしながら、実用上
は、電気的に導通すれば機能するので、この状態でも特
に差し支えはない。

【００２６】次に、図１０に示すように、電極パターン
３４を形成するためにフォトエッチングプロセスが採用
される。通常、半導体プロセス等では、ＰＥＰ（フォト
・エングレービグ・プロセス）と称されるもので、所
謂、写真食刻法である。まず、フォトレジスト剤４５を
パターン形成面に塗布する。通常の平坦な絶縁基板２１
では、スピンコート法やロールコート法等で塗布が行な
われるが、本実施の形態のように、溝状の空間３０を有
し、また、凹凸の絶縁基板２１では、そのような方法は
実施できない。そこで、図１１(ｂ)に示すように、容器
４６内のフォトレジスト剤４５に絶縁基板２１のパター
ン形成面を下向きにしてデップ引き上げ法を用いて塗布
する。フォトレジスト剤４５の粘度と引き上げ速度とに
より塗布厚さが決まるが、例えば、粘度が３０ｃｐで、
引き上げ速度が１ｃｍ／分の時、約１.５〜２μｍのフ
ォトレジスト層４７が形成される。この場合、溝状の空
間３０部分は、フォトレジスト剤４５の表面張力によ
り、図１０(ｂ)に示すように内部に溜ってしまうが、本
実施の形態の場合には、溝状の空間３０部分の電極層４
４を除去しないので、ポジ型のフォトレジスト剤４５を
用いれば全く問題はない。その後、公知の技術を用いて
プリ・ベーキングを行ない、フォトレジスト層４７を硬
化させる。

【００２７】その後、図１１(ａ)に示すように、所定の
パターンが形成された露光マスク４８を用いてフォトレ
ジスト層４７を感光させる。この場合、パターン形成面
のうち、絶縁基板２１の上面と圧電体基板４３の上面と
では、０.４ｍｍの段差が存するが、例えば、大日本ス
クリーン製型式ＭＡＰ１２００を用いて露光したとこ
ろ、パターン解像度が＋／−１０μｍ程度の解像度を有
する結果が得られたので、パターン幅１００μｍ程度で
は問題はなかった。また、特に、露光光源として平行光
を有する装置を用いれば、一層容易に実施することがで
きる。このような露光を行なった後に、所定のエッチン
グ液により電極層４４をエッチングし、所定の電極パタ
ーン３４を形成後、フォトレジスト層４７を除去し、フ
ォトエッチング工程が完了し、図１２(ａ)に示す状態の
ものが得られる。この時、図１２(ｂ)に示すように、圧
電体基板４３の端部の側壁には、露光光が十分に照射さ
れないため、所望の露光ができず、フォトレジスト層４
７を除去できない問題があるが、この対策については、
後述する。

【００２８】このようにして電極パターン３４が形成さ
れた後、図１３に示すように、圧電体基板４３と所定寸
法離間させて支柱部材２３が接着固定される。この支柱
部材２３の材料としては、絶縁基板２１と同様な熱膨張
係数を持っているものが望ましく、硬質ガラスが好適で
ある。

【００２９】次に、図１４に示すように、支柱部材２３
と圧電体基板４３との上面が同一平面になるように修正
する。

【００３０】さらに、前述のように、圧電体基板４３の
端部の側壁に形成された電極層４４を完全に除去するた
めに、図１５に示すように、ダイサー等により圧電体基
板４３の一部を切削除去する。この時、電極パターン３
４の電極層４４を損傷しないように加工する。

【００３１】このように加工してから、図１６に示すよ
うに、天板２５を接着し、その後に、圧電体基板４３の
中央を切断して１枚の絶縁基板２１から２個のインクジ
ェットプリンタヘッド１９用部材を形成することができ
る。これに図１７に示すようなノズル板２７を接着固定
すれば、インクジェットプリンタヘッド１９が完成す
る。

【００３２】次に、図１８に示すものは、本実施の形態
の変形例を示すもので、図１８(ａ)は予め完成品と同様
な寸法に絶縁基板２１を形成し、この絶縁基板２１の一
側縁部に必要長さに形成された圧電体基板４３を接着固
定したものである。その後の加工は、前述の図６乃至図
１７に示すように行なわれる。また、図１８(ｂ)に示す
ものは、絶縁基板２１の幅寸法を４個のインクジェット
プリンタヘッド１９を形成するに十分な幅広のものとし
て準備し、その表面に前述の場合に比べれば２倍の長さ
を有する圧電体基板４３を接着固定し、前記絶縁基板２
１を４等分に切断して４個のインクジェットプリンタヘ
ッド１９を得ることができる素材を得るようにしたもの
である。

【００３３】本発明の第二の実施の形態を図１９及び図
２０に基づいて説明する。本実施の形態は、長さの短い
圧電体基板４３により長さの大きなラインヘッド型のイ
ンクジェットプリンタヘッド１９を形成することができ
るものである。すなわち、２個の圧電体基板４３を１枚
の絶縁基板２１に連続させて接着固定するものであり、
特に、圧電体基板４３の接合部４９の位置がその圧電体
基板４３を切断した時の溝状の空間３０部分に位置する
ように設定する。そのため、図２０(ａ)のように２枚の
圧電体基板４３を密着させて接合した場合、その接合部
４９が溝状の空間３０部分に位置するようにすれば、仕
上げられた圧電体アクチュエータ２２は、全幅にわたっ
て形成された長い圧電体基板４３を用いた場合と全く同
様な状態で形成される。そのため、図示のものでは、２
枚の圧電体基板４３を用いた状態であるが、実施に当っ
ては、さらに多数枚の圧電体基板４３を組み合わせて使
用することが可能である。

【００３４】なお、前記各実施の形態においては、圧電
体基板４３としては、図４に示すように、上部基板２８
と下部基板２９とを積層した二層構造のものを用いる前
提で説明したが、一層構造のものであってもよい。例え
ば、図２１(ａ)及び図２１(ｂ)に示すものは、二層構造
の圧電体基板４３の場合であり、図２１(ａ)と図２１
(ｂ)とでは、電極３１に印加する電圧の極性が異なるも
のであるが、両者の分極方向が相違しているため、圧電
体アクチュエータ２２の変形方向は同方向である。ま
た、図２２に示す圧電体基板４３は一層構造のものであ
り、電圧を印加することにより、圧電体アクチュエータ
２２の変形は、その上端が移動するように行なわれる。
そのため、この場合には、天板２５との接着部の接着剤
が、例えば、ゴム系の弾性接着剤５０であることが必要
である。

【００３５】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、絶縁基板の一面
に高さ方向に分極された直方体形状の多数の圧電体アク
チュエータを所定間隔をおいて互いの間に溝状の空間を
形成して配設し、これらの溝状の空間の内面から前記絶
縁基板の一面にかけて連通する各空間毎に独立した電極
パターンを形成し、前記溝状の空間の一面に天板を固定
するとともに前面にインク吐出口を備えたノズル板を固
定して前記溝状の空間を共通液室に連通したインク室と
したので、高価な圧電材料は、インク室を形成する圧電
体アクチュエータの部分だけであり、その必要とする容
積は小さくて安価であり、駆動時の消費電力も少なくて
よく、また、製造し易い適切なサイズの圧電材料を複数
個組み合わせて使用することにより、反りや変形のない
状態で長尺のラインヘッドを形成することも容易である
と云う効果を有する。

【００３６】請求項２記載の発明は、絶縁基板の一面に
圧電体アクチュエータの端面と所定間隔をおいて固定さ
れた支柱部材とこの支柱部材及び前記圧電体アクチュエ
ータに固定された天板とにより共通液室を形成したの
で、インク室へのインクの供給を容易に行なうことがで
きると云う効果を有する。

【００３７】請求項６記載の発明は、絶縁基板の一面に
高さ方向に分極された板状の圧電体基板を固定し、前記
絶縁基板の一部を浅く切断しながら前記圧電体基板を所
定間隔をおいて切断することにより互いの間に溝状の空
間を形成する直方体形状の多数の圧電体アクチュエータ
を形成し、これらの溝状の空間の内面から前記絶縁基板
の一面にかけて連通する各空間毎に独立した電極パター
ンを形成し、前記溝状の空間の一面に天板を固定すると
ともに前面にインク吐出口を備えたノズル板を固定して
前記溝状の空間を共通液室に連通したインク室としたの
で、互いに所定の間隔をおいて配設される直方体形状の
多数の圧電体アクチュエータを板状の圧電体基板から簡
単に形成することができ、必要最小限の圧電部材の使用
量で任意長さのラインヘッド型のインクジェットプリン
タヘッドを形成することができると云う効果を有する。

【００３８】請求項７記載の発明は、圧電体アクチュエ
ータを備えた絶縁基板の一面の全面にメッキ法あるいは
スパッタリングにより電極層を形成し、この電極層の上
にディップ引き上げ法によりフォトレジスト層を形成
し、フォトエッチング工程により所定形状の電極パター
ンを形成し、前記圧電体アクチュエータの共通液室側の
電極層を機械加工により除去するようにしたので、電極
パターンの形成をフォトエッチング工程を利用すること
により簡単に行なうことができ、この時に除去すること
ができない圧電体アクチュエータの共通液室側の電極層
を簡単な機械加工で除去することができて生産性を高め
る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】本発明の第一の実施の形態を示すヘッド組立の
縦断側面図である。

【図２】インクジェットプリンタヘッドの一部を切り欠
いた斜視図である。

【図３】その縦断側面図である。

【図４】一部の縦断正面図である。

【図５】一部の斜視図である。

【図６】絶縁基板と圧電体基板とを示すもので、(ａ)は
分解斜視図、(ｂ)は圧電体基板の一部の正面図である。

【図７】絶縁基板に圧電体基板を接着固定した状態の斜
視図である。

【図８】圧電体基板を加工して溝を形成した状態を示す
もので、(ａ)は斜視図、(ｂ)は一部の縦断側面図、(ｃ)
は一部の斜視図、(ｄ)は切り残りがあった場合の縦断正
面図である。

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

【図１０】レジスト層を形成した状態を示すもので、
(ａ)は縦断側面図、(ｂ)は縦断正面図である。

【図１１】露光マスクを用いて露光している状態を示す
もので、(ａ)は露光時の縦断側面図、(ｂ)はフォトレジ
スト剤からデップ引き上げを行なっている状態を示す縦
断側面図である。

【図１２】リード配線パターンを形成した状態を示すも
ので、(ａ)はその斜視図、(ｂ)は一部の縦断側面図であ
る。

【図１３】絶縁基板に支柱部材を接着固定した状態の側
面図である。

【図１４】上面を修正加工した状態の側面図である。

【図１５】圧電体基板の端面を機械加工すべき状態を示
すもので、(ａ)は側面図、(ｂ)は一部の縦断側面図であ
る。

【図１６】天板接着後に二分割した状態を示す側面図で
ある。

【図１７】インクジェットプリンタヘッドの縦断側面図
である。

【図１８】本実施の形態の変形例を示すもので、(ａ)は
１個のインクジェットプリンタヘッドを形成するための
縦断側面図、(ｂ)は４個のインクジェットプリンタヘッ
ドを形成するための縦断側面図である。

【図１９】本発明の第二の実施の形態を示す斜視図であ
る。

【図２０】その中央部分の縦断正面図であり、(ａ)は溝
加工前の縦断正面図、(ｂ)は溝加工後の縦断正面図であ
る。

【図２１】２枚の圧電体基板を積層した場合の圧電体ア
クチュエータの変形状態を示すもので、(ａ)は分極方向
を互いに対向する方向とした場合の一部の縦断正面図、
(ｂ)は分極方向を互いに離反する方向とした場合の一部
の縦断正面図である。

【図２２】１枚の圧電体基板による圧電体アクチュエー
タの変形状態を示す一部の縦断正面図である。

【図２３】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２４】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２５】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２６】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】

２１絶縁基板２２圧電体アクチュエータ２３支柱部材２４共通液室２５天板２６インク吐出口２７ノズル板３０溝状の空間３２インク室３４電極パターン４３圧電体基板４４電極層４７フォトレジスト層４９接合部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁基板の一面に高さ方向に分極された
直方体形状の多数の圧電体アクチュエータを所定間隔を
おいて互いの間に溝状の空間を形成して配設し、これら
の溝状の空間の内面から前記絶縁基板の一面にかけて連
通する各空間毎に独立した電極パターンを形成し、前記
溝状の空間の一面に天板を固定するとともに前面にイン
ク吐出口を備えたノズル板を固定して前記溝状の空間を
共通液室に連通したインク室とした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２】絶縁基板の一面に圧電体アクチュエータ
の端面と所定間隔をおいて固定された支柱部材とこの支
柱部材及び前記圧電体アクチュエータに固定された天板
とにより共通液室を形成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。
【請求項３】前記圧電体アクチュエータは、前記絶縁
基板上に接着された圧電体基板が溝形成加工されて形成
されていることを特徴とする請求項１又は２記載のイン
クジェットプリンタヘッド。
【請求項４】前記圧電体基板の溝加工深さは、前記圧
電体基板の厚さ寸法より微少量だけ深いことを特徴とす
る請求項３記載のインクジェットプリンタヘッド。
【請求項５】複数個の前記圧電体基板を１枚の前記絶
縁基板に連続させて接着固定し、前記圧電体基板の接合
部の位置がその圧電体基板を切断した時の溝状の空間部
分に位置するように設定したことを特徴とする請求項３
記載のインクジェットプリンタヘッド。
【請求項６】絶縁基板の一面に高さ方向に分極された
板状の圧電体基板を固定し、前記絶縁基板の一部を浅く
切断しながら前記圧電体基板を所定間隔をおいて切断す
ることにより互いの間に溝状の空間を形成する直方体形
状の多数の圧電体アクチュエータを形成し、これらの溝
状の空間の内面から前記絶縁基板の一面にかけて連通す
る各空間毎に独立した電極パターンを形成し、前記溝状
の空間の一面に天板を固定するとともに前面にインク吐
出口を備えたノズル板を固定して前記溝状の空間を共通
液室に連通したインク室と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７】圧電体アクチュエータを備えた絶縁基板
の一面の全面にメッキ法あるいはスパッタリングにより
電極層を形成し、この電極層の上にディップ引き上げ法
によりフォトレジスト層を形成し、フォトエッチング工
程により所定形状の電極パターンを形成し、前記圧電体
アクチュエータの共通液室側の電極層を機械加工により
除去するようにしたことを特徴とする請求項６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８】複数個の前記圧電体基板を１枚の前記絶
縁基板に連続させて接着固定し、前記圧電体基板の接合
部の位置がその圧電体基板を切断した時の溝状の空間部
分に位置するように設定したことを特徴とする請求項６
記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。