JPH10100403A

JPH10100403A - マイクロアクチュエーター形成法

Info

Publication number: JPH10100403A
Application number: JP8256481A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Sakamaki; 酒巻　　真一; Yukimi Takahashi; 由紀見高橋; Yorinobu Yamada; ▲頼▼信山田
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 1998-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】圧電式インクジェットヘッドにおいて、圧電
素子の密度を上げること。【解決手段】酸化物基板に段加工および膜付けを行う
事により、電極膜が形成された凸部を形成し、その凸部
上に凸版オフセット印刷により圧電材料を転写し、焼成
する事によりセラミックとし、異方性導電膜およびＦＰ
Ｃにより電気的に接続し分極処理を行う事により圧電素
子の高密度実装を行う。圧電素子間のバラツキが少な
く、凸部を有する部材の凸部のみに圧電素子を形成する
事が可能であり、その結果、圧電素子の高密度実装が実
現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録装置における記録ヘッドのアクチュエーター形成法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置は、電気信号に
基づき圧電素子が変位する事によってノズルからインク
を記録シートに吐出し、画像情報を記録する装置であ
る。

【０００３】従来のインクジェット記録装置の圧電素子
の形成法を詳しく説明する。ここでは、圧電部材として
一般的に普及しているＰＺＴについて言及する。ＰＺＴ
は通常、ＰｂＴｉＯ₃とＰｂＺｒ０₃の粉末を所定の割合
で混ぜ、バインダーを添加後、ドクターブレード等で所
定の厚さになるよう調節され、焼成後、セラミック板と
なる。つづいて、圧電素子の形成法を図４を用いて説明
する。前記セラミック板４１を基板４２に接着剤等で接
合後、金属膜４３をセラミック板上面部・側面部および
基板上部にスパッタ等で付け、セラミック板上部を研削
し、金属膜を前後に分割し、電極Ａ４４、電極Ｂ４５と
する。その後ダイシング等機械加工によってで所定の形
状に切断して、電極Ａと電極Ｂ間に電圧を印可する事に
よって分極処理を行い、圧電素子４６を形成する。更に
インクジェットヘッドの製造工程を図５を用いて説明す
る。（ａ）図は、インクジェトヘッドの側面図であり、
（ｂ）図は、インクジェトヘッドの斜視図であり、
（ｃ）図は振動板を圧電部材接合面から見た斜視図であ
る。前記圧電素子５１上に振動板５２、圧力室５３が形
成された液室５４およびノズル板５５を接合し、最後に
前記電極にＦＰＣ５６を配線する事でインクジェットヘ
ッドが作製される。（ｃ）図に示すように振動板５２に
は、圧電素子間の干渉および電気機械変換効率の向上を
目的とした凹部５６と凸部５７が形成されている場合が
多く、前記凸部５７に圧電素子が接合される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に，ダイシング等
による機械加工は、圧電素子の精密加工に向いていな
い。機械加工は、圧電素子を切断する際、加工応力によ
って圧電素子にマイクロクラック等の加工変質層を形成
しやすい。マイクロクラックがあると、高湿時水分がク
ラック内にトラップされ、絶縁抵抗値が低下し、変位量
が少なくなる。また、チッピング等の加工ミスも発生し
やすい。チッピングが起こると圧力を加える面積が小さ
くなり、変位力が小さくなる。また、圧電素子間のバラ
ツキも大きくなる。また、圧電素子は振動板と接着剤等
で接合される為、圧電素子に電界を印可する事によって
発生する圧力の一部が接着剤に吸収され、圧力が低下す
る。更にスクリーン印刷で接着剤を塗布する為、高密度
になってくると組立時の位置合わせが困難となり、接着
剤のはみ出しムラにより圧電素子間のバラツキが発生す
る。

【０００５】本発明の目的は、容易に高密度で高効率を
達成できるインクジェット記録装置用マイクロアクチュ
エーターを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は，電極膜が形成された酸化物基板上の電
極膜の一部または全てに、凸版オフセット印刷法により
圧電材料を転写し、焼成し、圧電部材上部に電極膜を形
成する事で、所定の形状の圧電素子を形成する事を特徴
としている。

【０００７】凸版オフセット印刷法により圧電材料を塗
布するので、スクリーン印刷法では不可能な５０μｍ以
下の線幅で高密度に塗布でき、圧電材料の塗布量の制御
が容易であり、バラツキも少ない。また、振動板に形成
された微細凸部にのみ圧電素子が形成でき、圧電素子間
の干渉も容易に防止できる。また、圧電材料が金属酸化
物の粉末とバインダーから構成されていると、１０００
℃〜１５００℃程度の焼成が必要であるが、金属アルコ
キシドから合成されていれば、７００℃程度の焼成で結
晶化し、基板材質の自由度が向上する。また、金属アル
コキシドから合成されている圧電材料にバインダーある
いは粉末を添加する事で、溶液の粘度を変化させ、容易
に圧電素子の膜厚を変更する事が可能となる。以上より
従来より格段に実装密度が高く且つ素子間干渉が少ない
インクジェット記録装置用マイクロアクチュエーターを
形成することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】

（実施例１）以下、本発明による実施例を図面に基ずい
て説明する。図１はマイクロアクチュエーターの形成工
程を示す斜視図であり，図２はインクジェットヘッドの
製造工程を示す斜視図であり、図３はインクジェットヘ
ッドの動作状態を示す圧力室断面図であり、（ａ）は圧
電素子の長手方向に垂直な断面、（ｂ）は圧電素子の長
手方向に平行な断面であり、（ｃ）は圧電素子の長手方
向に平行な断面における動作状態を示す図である。更
に、図６は、凸版オフセット印刷の塗布工程を示す図で
ある。まず、凸版オフセット印刷について、図６を用い
て説明する。第１ローラー６２上に塗布液６１を乗せ、
矢印方向に回転する事で第１ローラー上に接触している
ドクターブレード６３が余分な塗布液を掻き取り、第１
ローラー上に塗布液をむら無く広げる事ができる。更に
凸部を有する樹脂部材６４を取り付けた第２ローラー６
５を第１ローラーに押しつける事で、第１ローラー上に
広げられた塗布液を樹脂部材６４の凸部に転移する。そ
して、第２ローラー上に取り付けられた樹脂部材の凸部
に転移された塗布液は、テーブル６６に固定された部材
６７に第２ローラー上に取り付けた樹脂部材を押し当て
て、部材６７の凸部６８に塗布液を均一に転写する事が
できる。部材６７は振動板となる部材であり、振動板に
は、圧電素子間の干渉および電気機械変換効率の向上を
目的とした凹部と凸部が形成されている場合が多い。

【０００９】第１ローラーの表面全体に小孔を形成する
と、第１ローラー上での塗布液の膜厚が均一となり、第
２ローラー上の樹脂部材の凸部への転移量が安定し、部
材の凸部への塗布液量が安定になる。また、小孔の密度
によって、塗布液の膜厚は制御できる。また、塗布回数
を変化させる事で、膜厚を容易に制御できる。

【００１０】次に，マイクロアクチュエーターの形成工
程について図１を用いて説明する酸化物基板１１に段加
工を行った後、スパッタ等により電極膜１２を付ける。
その後前記段加工した部分と反対の部分にも段加工を施
す。また、凸版オフセット印刷により、凸部Ａ１３のみ
に圧電粉末とバインダーから構成された圧電材料を転写
し焼成してセラミック部材１４とする。また、更に段加
工した方向と垂直方向に溝加工を行い、多数の凸部Ｂ１
５を形成する。最後に凸部に異方性導電膜を介してＦＰ
Ｃを接続し、セラミック材料の上下に電圧を印可する事
により分極処理を行い、マイクロアクチュエーターを形
成する。

【００１１】基板は、圧電材料をセラミックスとする
為、焼成工程が必要であり、圧電材料が金属酸化物とバ
インダーから構成されている場合、１０００〜１５００
度程度に昇温しなければならず、金属・プラスチックス
では変形・剥離・消失等の不具合が生じ、酸化物であれ
ば、そのような問題は発生しない。また、凸版オフセッ
ト印刷の第２ローラーの樹脂部材に凹部を形成すれば、
その凹部には圧電材料が転移されない為、部材の凸部の
一部のみに圧電材料を転移でき、電極膜が露出している
部分の作製が可能であり、露出した電極膜から電気信号
線を引き出す事が可能となる。更に、部材に凸部がなく
ても、部材上に圧電材料のパターニングが可能となる。

【００１２】つづいて，インクジェットヘッドの製造工
程を図２を用いて説明する．図２はインクジェットヘッ
ドの製造工程を示す斜視図である。前記マイクロアクチ
ュエーターの酸化物基板２１の下部に圧力室２２、イン
ク供給口２３等いわゆるインク流路が形成された液室部
材２４を接合し、その下にインクの吐出口２５を有する
ノズル板２６を接合し、インクジェットヘッドが製造さ
れる。

【００１３】さらに、インクジェットヘッドの動作状態
を図３を用いて説明する。図３はインクジェットヘッド
の動作状態を示す圧力室断面図であり、（ａ）は圧電素
子の長手方向に垂直な断面、（ｂ）は圧電素子の長手方
向に平行な断面、（ｃ）は圧電素子の長手方向に平行な
断面における動作状態を示す図である。（ａ）に示すよ
うに圧電素子３１は、電極膜３２と、異方性導電膜３３
を介してＦＰＣ３４の電極パターンと電気的に接続さ
れ、振動板３５の凸部に接合されており、液室部材３６
の凹部およびノズル板３７のインク吐出口３８に対抗す
る位置に接合されている。また、（ｂ）に示すように振
動板３５の凸部のみに圧電素子３１が接合されており、
液室部材３６の凹部およびノズル板３７のインク吐出口
３８に対抗する位置に接合されている。ＦＰＣ３４を介
して電圧を圧電素子３１に印可すると、（ｃ）に示すよ
うに前記圧電素子が変位し、振動板３５を介して液室部
材３６の凹部に充填されているインクが加圧され、ノズ
ル板３７のインク吐出口３８からインク３９が吐出し、
図示していない用紙に所望の文字や画像を形成する事が
できる。

【００１４】（実施例２）前記圧電材料を圧電粉末では
なく、金属アルコキシドから構成すると、水と酸（例え
ば、塩酸）を添加し、適度に攪拌・還流を行う事で、ゾ
ルゲル反応を促進し、溶液の粘度を変化させる事がで
き、塗布膜厚を変化させる事ができる。また、実施例１
では、焼成温度は１０００〜１５００度必要であるが、
金属アルコキシドから圧電材料を作成すると、７００度
程度に低温化できる。実施例２は圧電材料が実施例１と
異なるのみでその他は同じなので、図面は省略した。

【００１５】また、実施例２にバインダー、あるいは圧
電粉末を添加する事により、圧電材料の粘度を変化さ
せ、塗布膜厚を変化させる事ができる。

【００１６】

【発明の効果】以上、部材に凸版オフセット印刷法を用
いて圧電材料を塗布する事によって圧電素子間のバラツ
キが少なく、高密度にマイクロアクチュエーターを形成
する事が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すマイクロアクチュ
エーター形成工程である。

【図２】本発明の第１の実施例を示すインクジェットヘ
ッドの製造工程である。

【図３】本発明の第１の実施例を示す圧力室断面図の動
作状態である。（ａ）は圧電素子の長手方向に垂直な断
面であり、（ｂ）は圧電素子の長手方向に平行な断面で
あり、（ｃ）は圧電素子の長手方向に平行な断面におけ
る動作状態を示す図である。

【図４】従来の実施例を示す圧電素子形成法である。

【図５】従来の実施例を示すインクジェットヘッドの製
造工程である．（ａ）は、インクジェットヘッドの側面
図であり、（ｂ）は、インクジェットヘッドの斜視図で
ある。（ｃ）図は振動板を圧電部材接合面から見た斜視
図である。

【図６】凸版オフセット印刷の塗布工程である。

【符号の説明】

１１、３４、４２基板１２、１８電極１３ポジ型ドライフィルムレジスト１４金属マスク１５凹部１６圧電材料１７ＰＺＴ２１マイクロアクチュエーター２２、３５、５３圧力室２３インク供給口２４、５４液室２５、３６吐出口２６、５５ノズル板２７、５６ＦＰＣ３１電気信号線ａ３２電気信号線ｂ３３分極方向３７インク４１セラミック板４３金属膜４４電極Ａ４５電極Ｂ４６、５１圧電素子５２振動板６１塗布液６２第１ローラー６３ドクターブレード６４樹脂部材６５第２ローラー６６テーブル６７部材６８凸部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極膜が形成された酸化物基板上の電極
膜の一部または全てに、凸版オフセット印刷法により圧
電材料を転写し、焼成し、圧電部材上部に電極膜を形成
する事で、所定の形状の圧電素子を形成する事を特徴と
するマイクロアクチュエーター形成法
【請求項２】前記酸化物基板に凹凸形状が形成されて
いる事を特徴とする請求項１記載のマイクロアクチュエ
ーター形成法。
【請求項３】前記圧電材料が金属アルコキシドから合
成されている溶液を用いる事を特徴とする請求項１記載
のマイクロアクチュエーター形成法。
【請求項４】前記圧電材料に圧電材料の粉末を添加し
た事を特徴とする請求項２記載のマイクロアクチュエー
ター形成法。
【請求項５】前記圧電材料にバインダーを添加したこ
とを特徴とする請求項２記載のマイクロアクチュエータ
ー形成法。