JPH04263955A - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ドロップ・オン・デマ
ンド（ＤＯＤ）型のインクジェットヘッドの製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日その市場を大きく拡大しつつあるノ
ンインパクト・プリンターの内で、原理が最も単純で、
且つカラー印刷に好適なものとしてインクジェット・プ
リンターがある。歴史的には始めに連続噴射型が現れ、
間もなくドットを形成する時にのみインク液滴を吐出す
るいわゆるＤＯＤ型が中心となり現在に至っている。

【０００３】ＤＯＤ型としては特公昭５３−１２１３８
号に開示されているカイザー型、あるいは、特公昭６１
−５９９１４号に開示されているサーマルジェット型が
その代表的な方式として有る。このうち、前者は小型化
が難かしく、後者は高熱をインクに加える為にインクが
焦げ付くという、それぞれに非常に困難な問題を抱えて
いる。

【０００４】以上のような欠陥を同時に解決する新たな
方式として提案されたのが、特開昭６３−２５２７５０
号に開示されているせん断モード型である。本発明の理
解を容易にするために上記せん断モード型の従来例を詳
しく説明する。構造及び動作原理を図１１に示す。図１
１は部分断面構造図で、ガラスあるいはセラミックス等
の絶縁性基板１ａ上に隔壁９０ａ〜９４ａ、９０ｂ〜９
４ｂなどが接着層８により等間隔かつ平行に接着され、
インク室兼インク流路の細長い溝９０〜９４等が複数形
成されている。そして、複数の該溝の一方の端は共通の
インクだめよりインクが供給できるようにしてあり、他
方の端には小さなノズル穴９０ｎ〜９４ｎ等のあるノズ
ル板が接着されている。更に、前記隔壁はガラスあるい
はセラミックス等の蓋１ｂに接着される。ここで、隔壁
としては例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）の様な
圧電性素材を用い、隔壁を形成をする前に素材の状態で
、矢印７ａ、７ｂで示されるよう互いに逆方向になるよ
うに方向を揃えて分極しておく。また、隔壁の壁面全体
には電極９０ｃ〜９４ｃ等を形成する。ここで、たとえ
ば電極９２ｃに電極９１ｃ及び９３ｃに対し十分大きな
正の電位を与えるならば隔壁９２ａ、９２ｂ、９３ａ、
９３ｂは同図点線で示すようにせん断モードの変形をお
こす。インク室兼インク流路の溝９２の断面積は初期状
態から点線で示すように減少する。すなわち、溝内にイ
ンクを充填しておけば、この溝の体積減少によってイン
クの圧力は瞬間的に上昇し、インク滴がノズル穴９２ｎ
より飛び出す。

【０００５】溝の間隔を十分に小さくとるならば、サー
マルジェット型と同等の小型化が容易で、しかもカイザ
ー型と同様に高熱による問題が全くない。例えば、溝の
間隔を１２０ミクロンにすることで約２００ドット／イ
ンチのドット密度を実現できる。図１２はこのようにし
て構成されたインクジェットヘッドの分解斜視図、図１
３は外観図であり、特開昭６３−２５２７５０号におい
て開示されたものである。ここで、１０１は絶縁性基板
（図１１の１ａに相当する）、１０２はインク室兼イン
ク流路の細長い溝　　（図１１の９０〜９４に相当する
）、１０５は圧電性素材の隔壁（図１１の９１ａ〜９４
ａに相当する）、１００はノズル板、１０３はノズル穴
（図１１の９０ｎ〜９４ｎに相当する）、１０４はイン
ク滴である。また、８は絶縁性基板、圧電性素材を積層
している接着層である。

【０００６】ここで，前記隔壁９０ａ〜９４ａ、９０ｂ
〜９４ｂの形成は次のように行っている。即ち、図８に
示す様に、上下の絶縁セラミック基板１ａ、１ｂに分極
済みの圧電部材（ＰＺＴシート）２ａ、２ｂを各々接着
層８により貼合わせる工程、図９に示すようにダイアモ
ンドホイールにより隔壁９１ａ〜９４ａ、９１ｂ〜９４
ｂを残して溝加工を行う工程、図１０に示すようにマス
キングして行う電極９０ｃ〜９４ｃの蒸着工程、上下の
両部材の接着により図１１の溝９０〜９４を形成する工
程から成っており、最終的に図１１に示す断面構造にな
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】圧電部材を分極方向が
対称の形になるように積層することで電気機械変換効率
を高くできるが、一方接着部分が増加することで信頼性
の低下がある。接着の信頼性を向上するには比較的高温
での接着が望ましい。しかし、特性の良い圧電材は分極
特性の劣化する温度（キュウリー点）が低いので、信頼
性を犠牲にせざるを得ない。又、　　高印字品質のため
には溝ピッチを細密にする必要があるが、接着層の面積
が強度的に十分な量確保できないので溝ピッチの細密化
にも限界が生じてくる。更に、接着剤のはみ出し、流れ
出しの防止も溝ピッチの細密化と共に困難度が増大し、
製品の歩留りを悪くする。本発明は、かかる従来のヘッ
ドが持つ製造上の問題点を解決し、高い印字品質のイン
クジェットヘッドを提供せんとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明のせん断モード型のインクジェットヘッドの
製造方法は、基板上に複数の圧電部材を導電膜を介して
積層接合する工程と、前記導電膜に電圧を印加して前記
圧電部材を分極する工程と、前記積層された圧電部材に
隔壁で分離された溝を形成する工程と、前記溝の内面に
絶縁薄膜を形成した後に電極を形成する工程と、前記溝
の上に絶縁基板を接着してインク流路を形成する工程と
から成ることを特徴としている。

【０００９】

【作用】分極前の積層接合には、ＰＺＴの焼結温度の１
１００度迄の高温接合が可能で、接合後に分極するので
分極特性の劣化のない接合になる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明による実施例を図面に基づいて
説明する。図１〜図５は本発明によるせん断モード型イ
ンクジェットヘッドの製造方法の第１の実施例を示した
ものである。図１はＰＺＴシ−ト接着工程を示す部分断
面図で、絶縁セラミック基板３ａとＰＺＴシート４ａ、
４ｂを銀ペーストによる導電膜であるメタライズ層９ａ
、９ｂ、９ｃを介して焼付け接合する工程、図２は分極
工程を示す部分断面図で、メタライズ層９ａ、９ｃに電
源２００の負極を、メタライズ層９ｂに正極を接続して
所定の高電圧を印加して矢印２０１、２０２のように分
極する工程、図３はインク室兼インク流路となる溝２０
〜２４および隔壁２１ａ〜２４ａ、２１ｂ〜２４ｂ形成
する工程、図４は絶縁薄膜６０を蒸着した後、隔壁の上
面をマスキングして電極２０ｃ〜２４ｃを蒸着する工程
、図５は溝の上に絶縁セラミック基板３ｂを接着層５を
介して接着する工程を示している。以上の工程を経てイ
ンク室兼インク流路が仕上がる。ノズル板、インクイン
レット等を取り付けたインクジェットヘッドとしての組
立形態及び機能作用は従来例として前述したインクジェ
ットヘッド即ち図１１に示すものと同様であり、隔壁２
１ａ〜２４ａ、２１ｂ〜２４ｂを隔壁９１ａ〜９４ａ、
９１ｂ〜９４ｂに、溝２０〜２４を溝９０〜９４に、電
極２０ｃ〜２４ｃを電極９０ｃ〜９４ｃに、絶縁セラミ
ック基板３ａ、３ｂを絶縁性基板１ａ，１ｂに各々読み
換える事によって容易に類説出来るので詳説を省略する
。

【００１１】図６は本発明によるせん断モード型インク
ジェットヘッドの製造方法の第２の実施例の説明図であ
り、印字ヘッドの動作状況を示す部分断面構造を示して
いる。図１のＰＺＴシート４ａ、４ｂの接合の際に比重
の少なくて、しかも安定した絶縁性セラミック、シリコ
ンナイトライドを挟んで接着を行い、溝加工、組立等は
第１の実施例と同様に行う。分極されたＰＺＴよりなる
隔壁の上段３４ｂ、シリコンナイトライドにより成る隔
壁の中段３３ｃ、分極されたＰＺＴより成る隔壁の下段
３４ａと絶縁セラミック基板３３ａが導電膜３９ａ、３
９ｂ、３９ｃにより接合される。隔壁の上段３４ｂの上
面には分極の際の電極になる導電膜３９ｄがメタライズ
接合されている。絶縁層５０、電極４０ａ〜４４ａの順
に成膜した後接着層８０〜８３により絶縁セラミック基
板３３ｂに接合して溝４０〜４４が構成される。ノズル
４０ｎ〜４４ｎを備えることで前出のインクジェットヘ
ッドと同様にインクの吐出ができる。本実施例の製造方
法から成るインクジェットヘッドはシェアモードによる
隔壁の動作が第１の実施例と異なり点線で示す様な変位
を行わせることが出来て、最大変位の部分を比重の少な
いシリコンナイトライドで構成したので吐出効率がより
有利になる。

【００１２】図７は本発明によるせん断モード型インク
ジェットヘッドの製造方法の第３の実施例よりなる印字
ヘッドの動作状況を示す部分断面構造図であり、図１の
ＰＺＴシート４ａの厚さを大にし、絶縁セラミック基板
３ａを省き、分極のための導電膜９ａと９ｃを焼き付け
ない銀ペーストを用いて、分極後溶剤により拭き取る、
などの工夫によって実現した。２枚のＰＺＴシートを銀
ペーストにより焼付け接合して成る導電膜６９ｂ、焼付
け接合→分極→溝加工で隔壁の一部を成すＰＺＴ７０ｂ
〜７３ｂ、隔壁と溝の底部を成すに十分な厚みを有する
ＰＺＴシート６４ａ、絶縁層８０、電極７０ｃ〜７４ｃ
、接着層６５で接合された絶縁セラミック基板６３ａ、
インク流路となる溝７０〜７４で構成される。他の構造
及びインクジェットヘッドとしての動作に付いては前述
の実施例と同様である。

【００１３】

【発明の効果】以上、本発明の構造によれば、せん断モ
ード型インクジェットヘッドにおける一つの重大な課題
であった接着の信頼性を大幅に改善でき、接着の信頼性
向上により、溝ピッチの細密化により高密度ドット印字
が可能となり、その結果、プリンターとしての印字品質
を大巾に向上出来る。

【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第１の実施例
の接合工程を示す部分断面図である。

【図２】本発明のインクジェットヘッドの第１の実施例
の分極工程を示す部分断面図である。

【図３】本発明のインクジェットヘッドの第１の実施例
の溝加工工程を示す部分断面図である。

【図４】本発明のインクジェットヘッドの第１の実施例
の電極形成工程を示す部分断面図である。

【図５】本発明のインクジェットヘッドの第１の実施例
の絶縁基板接合工程を示す部分断面図である。

【図６】本発明のインクジェットヘッドの第２の実施例
を示す部分断面図である。

【図７】本発明のインクジェットヘッドの第３の実施例
を示す部分断面図である。

【図８】従来の製造方法のＰＺＴシート接着工程を示す
部分断面図である。

【図９】従来例の溝加工工程を示す部分断面図である。

【図１０】従来例の電極の成膜工程を示す部分断面図で
ある。

【図１１】従来の製造方法によるインクジェットヘッド
を示す部分断面構造図である。

【図１２】図１１のインクジェットヘッドの分解斜視図
である。

【図１３】図１１のインクジェットヘッドの外観図であ
る。

【符号の説明】

３ａ　　絶縁セラミック基板 ３ｂ　　絶縁セラミック基板 ４ａ　　ＰＺＴシート ４ｂ　　ＰＺＴシート ５　　接着層 ９ａ　　導電膜（メタライズ層） ９ｂ　　導電膜（メタライズ層） ９ｃ　　導電膜（メタライズ層） ２０　　溝 ２１　　溝 ２２　　溝 ２３　　溝 ２４　　溝 ２１ａ　　隔壁 ２２ａ　　隔壁 ２３ａ　　隔壁 ２４ａ　　隔壁 ２１ｂ　　隔壁 ２２ｂ　　隔壁 ２３ｂ　　隔壁 ２４ｂ　　隔壁 ２０ｃ　　電極 ２１ｃ　　電極 ２２ｃ　　電極 ２３ｃ　　電極 ２４ｃ　　電極 ４０ｎ　　ノズル穴 ４１ｎ　　ノズル穴 ４２ｎ　　ノズル穴 ４３ｎ　　ノズル穴 ４４ｎ　　ノズル穴 ６０　　絶縁層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基板上に複数の圧電部材を導電膜を介
   して積層接合する工程と、前記導電膜に電圧を印加して
   前記圧電部材を分極する工程と、前記積層された圧電部
   材に隔壁で分離された溝を形成する工程と、前記溝の内
   面に絶縁薄膜を形成した後に電極を形成する工程と、前
   記溝の上に絶縁基板を接着してインク流路を形成する工
   程とから成ることを特徴とするせん断モード型のインク
   ジェットヘッドの製造方法。
2. 【請求項２】　　圧電部材間に絶縁性セラミックを介在
   させて積層接合することを特徴とする請求項１記載のイ
   ンクジェットヘッドの製造方法。
3. 【請求項３】　　基板に圧電部材を用いるとともに、分
   極後、積層された圧電部材の外面の導電膜を溶剤により
   拭き取り、前記基板にも溝を形成することを特徴とする
   請求項１記載のインクジェットヘッドの製造方法。