JPH0499644A

JPH0499644A - インクジェットヘッドの製造方法

Info

Publication number: JPH0499644A
Application number: JP21840790A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Maruyama; 裕之丸山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1990-08-20
Filing date: 1990-08-20
Publication date: 1992-03-31

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】［産業上の利用分野］本発明はインクジェット記録に係わるもので、特にイン
ク中において圧電変換器を駆動させ、ノズル開口よりイ
ンクを吐出させて印字を行うインクジェットヘッドに関
する。

［従来の技術］従来、この種のインクジェットヘッドは、特公昭６０−
８９５３号等に提案されているように、複数のノズル開
口を有するノズル形成基板の背後に圧電変換器が位置し
ている。さらに、圧電変換器は、インクと直接接触して
おり、前記ノズル形成基板と概ね直交する方向に振動す
る。また、各ノズル間のインク流路が短い距離で通じて
いるため、インク滴の吐出効率及び安定性が高い。さら
に、インク中に気泡、ゴミ等の異物が混入した場合でも
これらの影響を受けることなく正常に動作を維持できる
という特徴を有している。

［発明が解決しようとする課題］しかし、前述の従来技術では、圧電変換器がインク中に
あるため、圧電変換器の電極層がインクと直接接触して
いる。従って、インクは電気的に絶縁物に限定されてし
まうという欠点があった。

又、絶縁性溶媒に顔料を分散させたインクの場合には、
電気泳動により圧電変換器の電極に顔料が付着してしま
い、インクの吐出性能を劣化させる、あるいは吐出不能
になってしまうという欠点があった。また、圧電変換器
は非常に小さいものとなるため、その形成方法は、大き
な圧電変換器を構成した後、カッティングを行い、所定
の大きさの圧電変換器を形成していた。従って、圧電変
換器の電極の絶縁方法は、大きな圧電変換器の電極面を
絶縁物で覆った後カッティングを行い、所定の大きさの
圧電変換器を形成していた。しかし、圧電変換器をカッ
ティングした後の端面においては、微小ながらも電極が
露出するため、電極の完全な＃ｌ！！縁は成されていな
かった。

［課題を解決するための手段〕本発明は、ノズル開口を有するノズル形成基板と、この
ノズル形成基板にある間隔をもって対向してインク中に
配置された圧電変換器とを備え、前記圧電変換器をイン
ク中で動作させ前記ノズル開口近傍のインクの圧力を高
めて前記ノズル開口よりインク滴を吐出させるインクジ
ェットヘッドの製造方法において、前記圧電変換器を、
下記の工程により製造することを特徴とする。

■圧電体上に、薄膜電極層を形成する工程。

■圧電体の片面に、金属板を接合する工程。

■金属板接合面と反対面の薄膜電極層をエツチングし、
薄膜電極パターンを形成する工程。

■薄膜電極パターン形成面上に、絶縁層を形成する工程
。

■前記接合物をカッティングし、圧電変換器を形成する
工程。

［作用］本発明の前記の構成によれば、圧電変換器の電極層は完
全に絶縁物に覆われることになり、インクには電圧が全
くかからない。従って、インクの電気泳動、電気分解が
発生せず、信頼性のある圧電変換器を構成できる。

［実施例］次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明のインクジェットヘッド要部の１実施例
を示す断面図であるが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。本発明のインクジェットヘッドは、複数本の
互いに平行に配置された棒状の圧電変換器】３と、前記
圧電変換器１３を接着剤によって固定するベース基板１
４と、圧電変換器１３と対向して配置されたノズル開口
１８を有するノズル形成基板１６と、圧電変換器１３に
動作電気信号を伝えるフレキシブル基板１７とによって
構成されている。この圧電変換器１３は、電圧印加によ
り変位してノズル開口近傍のインクの圧力を高めてノズ
ル開口１８よりインク滴を吐出させる。

第２図は本実施例の圧電変換器１３の断面図を示すもの
である。前記圧電変換器１３は、圧電体１３Ａと、圧電
体１３Ａの少なくとも片面に形成された少なくともＡｕ
薄層より成る薄膜電極層１３Ｃと、圧電体１３Ａの片面
に接合された金属板１３Ｂと、前記薄膜電極層１３Ｃを
覆うように形成された絶縁層１３Ｄとにより構成された
多層構造である。　　　本実施例では、前記圧電体１３
Ａに、チタン酸ジルコン酸鉛を使用しているが、この他
に、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯｉ）、ニオブ酸１ノ
チウム（ＬｉＮｂＯａ）、タンタル酸ｌノチウム（Ｌｉ
ＴａＯ２）等を使用しても良い。

前記金属板１３Ｂは、予め所定の合金組成比で形成され
たＦｅ−Ｎｉ合金板である。前記Ｆｅ−Ｎｉ合金板を使
用するのは、圧電変換器１３の梁部の、温度変化による
変動の改善を図るためである。

つまり、圧電体１３Ａの熱膨張係数と一致するようにＦ
ｅ−Ｎｉの合金組成比率を決めることで、バイメタル効
果による変動の低減が図られ、インク吐出特性を安定化
できるという効果を生じる。

前記薄１！！電極層１３Ｃは、エツチングにより、カッ
ティング後形成される圧電変換器１３の幅より狭く形成
されている。そして、前記薄ｘｉ電極層１３Ｃを覆って
絶縁層１３Ｄが形成されている。圧電体１３Ａは両面に
交流電界がかがることによって伸縮振動するが、金属板
１３Ｄが接合されていることによりたわみ振動に変換さ
れる。その結果、ノズル開口近傍のインクに圧力が加え
られ、ノズル開口よりインク滴が吐出する。

本発明によるインクジェットヘッドの製造方法の一例を
、圧電変換器１３の略製造工程を示す第３図（ａ）〜（
ｅ）により工程順に説明する。

（ａ）圧電体１３Ａの少なくとも片面に、Ｃｒｙ。

１μｍ、Ｎｊｏ、１．ｃｚｍ、Ａｕｇ、１μｍの順に蒸
着により薄膜電極層１３Ｃを形成する。薄膜電極層１３
Ｃの形成方法は、スパッタリング、メツキ等のＮ膜形成
方法であっても良い。本実施例では、ＫＭ電極層１３Ｃ
は、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕの順に積層した３層構造である。

これは、圧電体−Ａｕ間の密着力を高めるための構造で
ある。つまり、動作電気信号により圧電体１３Ａが変位
を繰り返しても、圧電変換器１３の電極となる薄膜電極
層１３Ｃが圧電体１３Ａから剥離等束じない構成であれ
ば良い。

（ｂ）前記圧電体の片面に、金属板１３Ｂを均一に薄膜
化した接着フィルムにより装着する。

金属板１３Ｂは、あらかじめ所定の合金組成比で形成さ
れ、所定の圧電変換器幅に加工されたＦｅ−Ｎｉ合金板
である。　　　　　　　　　　本実施例におけるインク
ジェットヘッドは、圧電体１３Ａの薄膜電極層１３Ｃと
その反対面にある金属板１３Ｂ間に電圧を印加して、圧
電体１３Ａを収縮させることにより、圧電変換器１３を
湾曲させインクを吐出させる。この時、圧電体１３Ａと
金属板１３Ｂとの間の接合層の厚さによって圧電体１３
Ａに印加される電界強度が変化する。つまり、接合層が
厚くなるほど圧電体１３Ａに加わる電界強度が減少し、
圧電変換器１３全体の電気−機械変換効率が低下してし
まう。このため、圧電体１３Ａと金属板１３Ｂとの間の
接合層の厚さは極力薄い層にする必要がある。禾実施例
のように均一薄膜化した接着フィルムにより接合すると
、圧電体１３Ａと金属板１３Ｂが接触するまで近接する
ことができ、圧電変換器１３全体の電気−機械変換効率
を低下させることがなくなる。

（ｃ）前記薄膜電極層１３Ｃを、フォトリソグラフィー
によりストライブ上にパターン形成する。

ただし、薄膜電極層１３Ｃの幅が、所定の圧電変換器の
幅より狭く形成されるようにパターン形成する。薄膜電
極層１３Ｃをエツチングし、所定の薄膜電極層１３Ｃを
形成する。

（ｄ）ストライブ状の薄膜電極層１３Ｃ側に、スパッタ
リングにより、５ｉｎ２絶縁層１３Ｄを形成する。絶縁
層１３Ｄは、ＳｉＮ、ＳｉＣ等無機絶縁材料を蒸着、ス
パッタリング、気相成長法などにより形成しても良い。

あるいは、ポリイミド等有機絶縁材料を、噴霧、デイピ
ング、印刷などを行うことにより形成しても良い。つま
り、電気的絶縁が可能となる材料、方法であればよい。

絶縁層１３Ｄは、第１図に示すごとく、圧電変換器１３
と平行な方向に形成されている制御電極１４Ｂ上におい
て露出されるように形成されている。

（ｅ）所定の幅にカッティングし、圧電変換器１３を形
成する。

上記のように形成された圧電変換器１３は、第１図に示
すごとく、ベース基板１４上の圧電変換器１３とほぼ直
交する圧電変換器の固定端管理層１４Ａと、圧電変換器
１３と平行な制御電極１４Ｂとの上に接着される。さら
に、ノズル形成基板１６が、圧電変換器１３の金属板１
３Ｂに接着される。上記の接着は、導電皮膜の施された
間隔規制粒子１９の分散された接着剤２０を使用して、
電気的かつ機械的に接着される。

上記のようにインクジェットヘッドを構成することによ
り、圧電変換器１３上の薄膜電極１３Ｃは、絶縁層１３
Ｄにより完全に覆われてしまうため、インクとは全く接
触せず、インクには全く電圧がかがらない。

第４図は本発明の印字記録装置の構成を示す一実施例で
ある。ガイド軸６．７によって案内されて記録螺体１の
幅方向（Ａ方向）に移動するキャリッジ８に搭載された
インクジェットヘッド９と記録媒体１を５方向に移動さ
せる紙送りローラー２．３とプラテン４とによって構成
されている。

［発明の効果〕本発明によれば、インクに全く電圧がかからないように
することが可能となり、インク中の粒子の電着、インク
の電気分解等が発生せず、かつインクの電気伝導度にか
かわらず使用できるインクジェットヘッドを提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例のインクジェットヘッド要部を示す断
面図、第２図は本発明の圧電変換器の断面図、第３図は
本発明による圧電変換器の略製造工程を示す工程図、第
４図は本発明のインクジェットヘッドを搭載した記録装
置の１実施例を示す図である。１　　・・・記録媒体２．３・・・送りローラー４　　・・・プラテン１３計−仝羨朽１３Ｃ−−−Ｉ障電種１１３Ｄ−−一続肩１第１図６、　Ａ　Ｂ　ＣＤ　Ａ　Ｂ７・・・ガイド軸・・・キャリッジ・・・インクジェットヘラ・・・圧電変換器・・・圧電体・・・金属板・・・薄膜電極層・・・絶縁層・・・ベース基板・・・固定端管理層・・・制御電極・・・ノズル形成基板・・・フレキシブル基板・・・ノズル開口・・・間隔規制粒子・・・接着剤以上

Claims

【特許請求の範囲】ノズル開口を有するノズル形成基板と、このノズル形成
基板にある間隔をもって対向してインク中に配置された
圧電変換器とを備え、前記圧電変換器をインク中で動作
させ前記ノズル開口近傍のインクの圧力を高めて前記ノ
ズル開口よりインク滴を吐出させるインクジェットヘッ
ドの製造方法において、前記圧電変換器を、下記の工程
により製造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。（１）圧電体上に、薄膜電極層を形成する工程。（２）圧電体の片面に、金属板を接合する工程。（３）金属板接合面と反対面の薄膜電極層をエッチング
し、薄膜電極パターンを形成する工程。（４）薄膜電極パターン形成面上に、絶縁層を形成する
工程。（５）前記接合物をカッティングし、圧電変換器を形成
する工程。