JPH11314372A - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents
インクジェットヘッドの製造方法Info
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- JPH11314372A JPH11314372A JP9485199A JP9485199A JPH11314372A JP H11314372 A JPH11314372 A JP H11314372A JP 9485199 A JP9485199 A JP 9485199A JP 9485199 A JP9485199 A JP 9485199A JP H11314372 A JPH11314372 A JP H11314372A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】製造コストを大幅に削減することができ、しか
も高精度で小型化が可能なインクジェットヘッドの製造
方法を提供すること。 【解決手段】シリコン単結晶ウェハ１に、インクに吐出
圧力を加えるための圧力室２とそれに連なるインク流路
３とを形成し、圧力室２に面する壁面の裏側に圧電材料
を含有する圧電体ペーストを印刷した後加熱、焼成して
圧電体層９を形成する。
も高精度で小型化が可能なインクジェットヘッドの製造
方法を提供すること。 【解決手段】シリコン単結晶ウェハ１に、インクに吐出
圧力を加えるための圧力室２とそれに連なるインク流路
３とを形成し、圧力室２に面する壁面の裏側に圧電材料
を含有する圧電体ペーストを印刷した後加熱、焼成して
圧電体層９を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、インク滴を吐出
させて記録を行うためのインクジェットヘッドの製造方
法に関する。
させて記録を行うためのインクジェットヘッドの製造方
法に関する。
【０００２】インクジェット記録方式は、構造が簡単で
カラー化がし易く、騒音も無いなどの特長があり、今後
の記録方式の主流として期待されている。
カラー化がし易く、騒音も無いなどの特長があり、今後
の記録方式の主流として期待されている。
【０００３】
【従来の技術】インクジェットヘッドからインク滴を吐
出させるには、圧力室に面して設けられた振動板を振動
させて、圧力室内のインクに吐出圧力を与えるようにし
ている。
出させるには、圧力室に面して設けられた振動板を振動
させて、圧力室内のインクに吐出圧力を与えるようにし
ている。
【０００４】振動板を振動させるのは一般に圧電素子で
あり、圧力室の位置に対応して振動板の表面に密着して
設けられている。そのような圧電素子は、従来は、振動
板とは別に独立して圧力室の大きさに対応する大きさに
形成された後、一つ一つ振動板の表面に接着されてい
た。
あり、圧力室の位置に対応して振動板の表面に密着して
設けられている。そのような圧電素子は、従来は、振動
板とは別に独立して圧力室の大きさに対応する大きさに
形成された後、一つ一つ振動板の表面に接着されてい
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、インクジェッ
トヘッドにはインク吐出ノズルの数と同数の圧電素子を
取り付ける必要があるので、圧電素子を一つ一つ振動板
に密着するのは大変手間がかかり、ヘッドの製造コスト
を押し上げてしまう。
トヘッドにはインク吐出ノズルの数と同数の圧電素子を
取り付ける必要があるので、圧電素子を一つ一つ振動板
に密着するのは大変手間がかかり、ヘッドの製造コスト
を押し上げてしまう。
【０００６】また、ヘッドを小型化するためには圧力室
を高密度に配置しなければならないので、それに合わせ
て圧電素子を小さく形成しなければならず、それに伴っ
て厚さも薄くする必要がある。
を高密度に配置しなければならないので、それに合わせ
て圧電素子を小さく形成しなければならず、それに伴っ
て厚さも薄くする必要がある。
【０００７】しかし、圧電素子をあまり小さく、薄く形
成すると（例えば、大きさでは１×１mm以下、厚さでは
０．１mm以下）組み立て時などに取り扱うのが困難にな
ってしまうので、圧電素子をあまり小さくすることがで
きず、それがヘッド小型化のネックになっていた。
成すると（例えば、大きさでは１×１mm以下、厚さでは
０．１mm以下）組み立て時などに取り扱うのが困難にな
ってしまうので、圧電素子をあまり小さくすることがで
きず、それがヘッド小型化のネックになっていた。
【０００８】そこで本発明は、製造コストを大幅に削減
することができ、しかも高精度で小型化が可能なインク
ジェットヘッドの製造方法を提供することを目的とす
る。
することができ、しかも高精度で小型化が可能なインク
ジェットヘッドの製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、シリ
コン単結晶ウェハに、インクに吐出圧力を加えるための
圧力室とそれに連なるインク流路とを形成し、上記圧力
室に面する壁面の裏側に圧電材料を含有する圧電体ペー
ストを印刷した後加熱、焼成して圧電体層を形成するこ
とを特徴とする。
め、本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、シリ
コン単結晶ウェハに、インクに吐出圧力を加えるための
圧力室とそれに連なるインク流路とを形成し、上記圧力
室に面する壁面の裏側に圧電材料を含有する圧電体ペー
ストを印刷した後加熱、焼成して圧電体層を形成するこ
とを特徴とする。
【００１０】なお、上記圧力室及び上記インク流路が、
上記シリコン単結晶ウェハにエッチング加工によって形
成されてもよい。また、一枚のシリコン単結晶ウェハに
上記圧力室が複数設けられて、それに対応して上記圧電
体層が複数印刷、焼成され、その後上記シリコン単結晶
ウェハが一つのインクジェットヘッド単位に分割されて
もよい。
上記シリコン単結晶ウェハにエッチング加工によって形
成されてもよい。また、一枚のシリコン単結晶ウェハに
上記圧力室が複数設けられて、それに対応して上記圧電
体層が複数印刷、焼成され、その後上記シリコン単結晶
ウェハが一つのインクジェットヘッド単位に分割されて
もよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施例を
説明する。図１ないし図１１は、本発明の第１の実施例
を示しており、まず、図２に示されるように、例えば厚
さ０．５mmのシリコン単結晶ウェハ１に、エッチングに
よって圧力室２とインク流路３とを各々所定の深さに形
成する。
説明する。図１ないし図１１は、本発明の第１の実施例
を示しており、まず、図２に示されるように、例えば厚
さ０．５mmのシリコン単結晶ウェハ１に、エッチングに
よって圧力室２とインク流路３とを各々所定の深さに形
成する。
【００１２】図２は一つの圧力室２について図示してあ
るが、図３に示されるように、一枚のシリコン単結晶ウ
ェハ１は、多数のインクジェットヘッド４をまとめて形
成する大きさであり、その一つのインクジェットヘッド
４の一部分Ａを示す図４に示されるように、各インクジ
ェットヘッド４に多数の（例えば６４個の）圧力室２…
が配列されている。
るが、図３に示されるように、一枚のシリコン単結晶ウ
ェハ１は、多数のインクジェットヘッド４をまとめて形
成する大きさであり、その一つのインクジェットヘッド
４の一部分Ａを示す図４に示されるように、各インクジ
ェットヘッド４に多数の（例えば６４個の）圧力室２…
が配列されている。
【００１３】次に、図５に示されるように、シリコン単
結晶ウェハ１を、圧力室２が形成されているのと反対側
の表面から、例えば厚さ０．１mmに研削する。これによ
って、圧力室２の背側の部分が、所定厚さ（例えば０．
０２〜０．０２５mm）の振動板５に形成される。
結晶ウェハ１を、圧力室２が形成されているのと反対側
の表面から、例えば厚さ０．１mmに研削する。これによ
って、圧力室２の背側の部分が、所定厚さ（例えば０．
０２〜０．０２５mm）の振動板５に形成される。
【００１４】次に、図６に示されるように、エッチング
によってノズル孔６が貫通形成されたシリコン単結晶ウ
ェハからなるノズル板７を、圧力室２の表面を塞ぐよう
にシリコン単結晶ウェハ１に接合する。
によってノズル孔６が貫通形成されたシリコン単結晶ウ
ェハからなるノズル板７を、圧力室２の表面を塞ぐよう
にシリコン単結晶ウェハ１に接合する。
【００１５】この接合は、接合面を完全に密着させて真
空中で例えば１１００℃で３０分間加熱することによっ
て接合面が一体化する、いわゆる直接接合によって行う
ことができる。
空中で例えば１１００℃で３０分間加熱することによっ
て接合面が一体化する、いわゆる直接接合によって行う
ことができる。
【００１６】ノズル孔６と圧力室２の位置関係は図７に
示されるとおりであり、各圧力室２の端部近くにノズル
孔６が位置するように、シリコン単結晶ウェハ１とノズ
ル板７とが組み合わせられる。
示されるとおりであり、各圧力室２の端部近くにノズル
孔６が位置するように、シリコン単結晶ウェハ１とノズ
ル板７とが組み合わせられる。
【００１７】次に、図８に示されるように、シリコン単
結晶ウェハ１の圧力室２と反対側の表面、即ち振動板５
の表面全面に、例えば銀及びパラジウムの粉末とそれら
を結合させるためのバインダと有機溶媒とを混合して粘
度を例えば２０００ｃＰに調整した導電ペーストを、例
えばスクリーン印刷法によって厚さ５μｍに印刷し、乾
燥後、電気炉で例えば１０００℃の高温で２時間加熱し
て、下部電極層８を焼成する。
結晶ウェハ１の圧力室２と反対側の表面、即ち振動板５
の表面全面に、例えば銀及びパラジウムの粉末とそれら
を結合させるためのバインダと有機溶媒とを混合して粘
度を例えば２０００ｃＰに調整した導電ペーストを、例
えばスクリーン印刷法によって厚さ５μｍに印刷し、乾
燥後、電気炉で例えば１０００℃の高温で２時間加熱し
て、下部電極層８を焼成する。
【００１８】シリコン単結晶ウェハ１は１２００℃程度
の高温までは溶解されず、歪みも発生しないので、上記
のような焼成時の熱処理に対しては充分に耐えることが
できる。
の高温までは溶解されず、歪みも発生しないので、上記
のような焼成時の熱処理に対しては充分に耐えることが
できる。
【００１９】次に、その下部電極層８の表面に、例えば
酸化鉛と酸化ジルコニウムと酸化チタンとからなる圧電
微粉末（ＰＺＴ）とそれら粉末どうしを結合させるため
のバインダと有機溶媒とを混合して粘度を３０００ｃＰ
に調整した圧電体ペーストを、スクリーン印刷によって
厚さ３０μｍで印刷する。
酸化鉛と酸化ジルコニウムと酸化チタンとからなる圧電
微粉末（ＰＺＴ）とそれら粉末どうしを結合させるため
のバインダと有機溶媒とを混合して粘度を３０００ｃＰ
に調整した圧電体ペーストを、スクリーン印刷によって
厚さ３０μｍで印刷する。
【００２０】なお、スクリーン印刷で圧電体層９を形成
する場合、その厚さは５〜１００μｍの範囲が適してお
り、電極層８，１０としては、１〜１０μｍの厚さで形
成することができる。電極層８，１０及び圧電体層９を
焼成する温度は、使用する材料により変わるが、４００
〜１５００℃の範囲が使用される。
する場合、その厚さは５〜１００μｍの範囲が適してお
り、電極層８，１０としては、１〜１０μｍの厚さで形
成することができる。電極層８，１０及び圧電体層９を
焼成する温度は、使用する材料により変わるが、４００
〜１５００℃の範囲が使用される。
【００２１】なお圧電体ペーストの材料としては、チタ
ン酸バリュウム系セラミックや、ペロブスカイト構造の
化合物を加えたＰＭＮ−ＰＴ、又はＰＮＮ−ＰＴＰＺな
どの材料を用いることもできる。
ン酸バリュウム系セラミックや、ペロブスカイト構造の
化合物を加えたＰＭＮ−ＰＴ、又はＰＮＮ−ＰＴＰＺな
どの材料を用いることもできる。
【００２２】スクリーン印刷は、図９に略示されるよう
に、印刷パターンが形成されたスクリーン２１をシリコ
ン単結晶ウェハ１の表面に配置して、その上に導電ペー
スト又は圧電体ペースト２２を塗り、スキージ２３を押
さえ付けながら移動させることによって行われる。
に、印刷パターンが形成されたスクリーン２１をシリコ
ン単結晶ウェハ１の表面に配置して、その上に導電ペー
スト又は圧電体ペースト２２を塗り、スキージ２３を押
さえ付けながら移動させることによって行われる。
【００２３】このとき、圧電体ペースト２２の印刷は、
圧力室２と位置及び大きさを合わせて行う。そして、印
刷された圧電体ペースト２２が乾燥したら、電気炉で例
えば１０００℃の高温で２時間加熱し、圧電体ペースト
２２から有機溶媒などを焼散させる。
圧力室２と位置及び大きさを合わせて行う。そして、印
刷された圧電体ペースト２２が乾燥したら、電気炉で例
えば１０００℃の高温で２時間加熱し、圧電体ペースト
２２から有機溶媒などを焼散させる。
【００２４】これによって、図１０及び図１１に示され
るように、振動板５の表面に、各圧力室２と位置及び大
きさを合わせて圧電体層９が焼成される。このようにし
て圧電体層９が焼成されたら、最後に、図１２に示され
るように、圧電体層９の表面に上部電極層１０を厚さ３
μｍで印刷、焼成する。上部電極層１０の材質及び焼成
条件等は下部電極層８と同じでよい。
るように、振動板５の表面に、各圧力室２と位置及び大
きさを合わせて圧電体層９が焼成される。このようにし
て圧電体層９が焼成されたら、最後に、図１２に示され
るように、圧電体層９の表面に上部電極層１０を厚さ３
μｍで印刷、焼成する。上部電極層１０の材質及び焼成
条件等は下部電極層８と同じでよい。
【００２５】このように、本発明においては、振動板５
の表面に、電極層８及び圧電体層９を直接印刷によって
形成するので、製造性にすぐれ、厚み、寸法、形状も所
望のものを高い信頼性で形成することができる。
の表面に、電極層８及び圧電体層９を直接印刷によって
形成するので、製造性にすぐれ、厚み、寸法、形状も所
望のものを高い信頼性で形成することができる。
【００２６】このようにして振動板５の表面に圧電体層
９及び上下電極層８，１０が形成されたら、全体を図３
に示される一つ毎のインクジェットヘッド４に分割切断
する。
９及び上下電極層８，１０が形成されたら、全体を図３
に示される一つ毎のインクジェットヘッド４に分割切断
する。
【００２７】このようにして形成されたインクジェット
ヘッドにおいては、インクをインク流路３から圧力室２
内に満たして、上下両電極８，１０間に電圧を印加する
ことによって圧電体層９が変形し、それによって振動板
５が振動して圧力室２内のインクに吐出圧力が加わり、
圧力室２内のインクがノズル孔６からインク滴となって
吐出して記録が行われる。
ヘッドにおいては、インクをインク流路３から圧力室２
内に満たして、上下両電極８，１０間に電圧を印加する
ことによって圧電体層９が変形し、それによって振動板
５が振動して圧力室２内のインクに吐出圧力が加わり、
圧力室２内のインクがノズル孔６からインク滴となって
吐出して記録が行われる。
【００２８】本発明では、印刷の版の厚みを制御するこ
とによって、圧電体層９の厚みを２〜２００μｍの範囲
で自由に形成できる。したがって、圧電体層９の厚みを
振動板５の厚みに対して最も好ましい厚さにして、粒子
化効率が高く、低い駆動電圧で粒子をノズルから噴射す
ることができる。
とによって、圧電体層９の厚みを２〜２００μｍの範囲
で自由に形成できる。したがって、圧電体層９の厚みを
振動板５の厚みに対して最も好ましい厚さにして、粒子
化効率が高く、低い駆動電圧で粒子をノズルから噴射す
ることができる。
【００２９】また、振動板５と電極層８、電極層８と圧
電体層９が印刷、焼成により直接接合されるので、従来
のような接着層が無く、粒子化の効率をさらに高くする
ことができる。
電体層９が印刷、焼成により直接接合されるので、従来
のような接着層が無く、粒子化の効率をさらに高くする
ことができる。
【００３０】図１２及び図１３は、本発明の第２の実施
例を示しており、ノズル板７として感光性ガラスを用
い、また、下部電極層８は、白金をスパッタリングで蒸
着して形成したものである。
例を示しており、ノズル板７として感光性ガラスを用
い、また、下部電極層８は、白金をスパッタリングで蒸
着して形成したものである。
【００３１】この場合、感光性ガラスは、圧電体層９の
焼成温度に耐えられないので、図１２に示されるよう
に、シリコン単結晶ウェハ１に対してノズル板７を取り
付ける前に圧電体層９及び上部電極層１０の印刷と焼成
を行い、その後で、図１３に示されるようにノズル板７
をシリコン単結晶ウェハ１に接着する。
焼成温度に耐えられないので、図１２に示されるよう
に、シリコン単結晶ウェハ１に対してノズル板７を取り
付ける前に圧電体層９及び上部電極層１０の印刷と焼成
を行い、その後で、図１３に示されるようにノズル板７
をシリコン単結晶ウェハ１に接着する。
【００３２】なお、本発明は上記の各実施例に限定され
るものではなく、例えば印刷については、スクリーン印
刷以外の、凸版や凹版その他どのような印刷方法を用い
てもよい。
るものではなく、例えば印刷については、スクリーン印
刷以外の、凸版や凹版その他どのような印刷方法を用い
てもよい。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、振動板の表面に圧電体
層が印刷、焼成によって形成されるので、組み立て工数
が削減されて大幅なコストダウンが達成される。しかも
圧電体層を印刷技術における限界まで小さく薄く高密度
に形成することが可能なので、インクジェットヘッドを
格段に小型化することができる。
層が印刷、焼成によって形成されるので、組み立て工数
が削減されて大幅なコストダウンが達成される。しかも
圧電体層を印刷技術における限界まで小さく薄く高密度
に形成することが可能なので、インクジェットヘッドを
格段に小型化することができる。
【００３４】さらに、本発明においては、インクジェッ
トヘッドを印刷、焼成する素材としてシリコン単結晶ウ
ェハを用いたことにより、熱膨張率が小さいので、焼成
温度が高くても圧電体に割れや変形等が発生し難く、ま
た、シリコン単結晶ウェハは半導体で大きなサイズ（例
えば直径３００ｍｍ）まで扱われるので一枚から多数の
インクジェットヘッドを製造することができ、しかも平
面の凹凸が少なくて高い寸法精度を得ることができる。
トヘッドを印刷、焼成する素材としてシリコン単結晶ウ
ェハを用いたことにより、熱膨張率が小さいので、焼成
温度が高くても圧電体に割れや変形等が発生し難く、ま
た、シリコン単結晶ウェハは半導体で大きなサイズ（例
えば直径３００ｍｍ）まで扱われるので一枚から多数の
インクジェットヘッドを製造することができ、しかも平
面の凹凸が少なくて高い寸法精度を得ることができる。
【００３５】また、シリコン単結晶ウェハは、異方性エ
ッチングや研削等を利用して振動板として薄い膜状のも
のを均一に形成することができ、ダイシング等で切断す
る際にはバリ等が発生し難い等の特性からも、精度の高
いインクジェットヘッドを製造することができる。
ッチングや研削等を利用して振動板として薄い膜状のも
のを均一に形成することができ、ダイシング等で切断す
る際にはバリ等が発生し難い等の特性からも、精度の高
いインクジェットヘッドを製造することができる。
【図１】第１の実施例の製造工程を示す正面部分断面図
である。
である。
【図２】第１の実施例の製造工程を示す正面部分断面図
である。
である。
【図３】第１の実施例の製造工程を示す全体平面図であ
る。
る。
【図４】第１の実施例の製造工程を示す平面断面図であ
る。
る。
【図５】第１の実施例の製造工程を示す正面部分断面図
である。
である。
【図６】第１の実施例の製造工程を示す正面部分断面図
である。
である。
【図７】第１の実施例の製造工程を示す平面図である。
【図８】第１の実施例の製造工程を示す正面部分断面図
である。
である。
【図９】第１の実施例の製造工程を示す側面略示図であ
る。
る。
【図１０】第１の実施例の製造工程を示す平面図であ
る。
る。
【図１１】第１の実施例の製造工程を示す正面部分断面
図である。
図である。
【図１２】第２の実施例の製造工程を示す正面部分断面
図である。
図である。
【図１３】第２の実施例の製造工程を示す正面部分断面
図である。
図である。
１ シリコン単結晶ウェハ ２ 圧力室 ３ インク流路 ５ 振動板 ９ 圧電体層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 修 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 塚田 峰春 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 肥田 勝春 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】シリコン単結晶ウェハに、インクに吐出圧
力を加えるための圧力室とそれに連なるインク流路とを
形成し、上記圧力室に面する壁面の裏側に圧電材料を含
有する圧電体ペーストを印刷した後加熱、焼成して圧電
体層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２】上記圧力室及び上記インク流路が、上記シ
リコン単結晶ウェハにエッチング加工によって形成され
る請求項１記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項３】一枚のシリコン単結晶ウェハに上記圧力室
が複数設けられて、それに対応して上記圧電体層が複数
印刷、焼成され、その後上記シリコン単結晶ウェハが一
つのインクジェットヘッド単位に分割される請求項１又
は２記載のインクジェットヘッドの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9485199A JP3253598B2 (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | インクジェットヘッドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9485199A JP3253598B2 (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | インクジェットヘッドの製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29993A Division JP2948429B2 (ja) | 1993-01-05 | 1993-01-05 | インクジェットヘッドの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11314372A true JPH11314372A (ja) | 1999-11-16 |
| JP3253598B2 JP3253598B2 (ja) | 2002-02-04 |
Family
ID=14121542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9485199A Expired - Fee Related JP3253598B2 (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | インクジェットヘッドの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3253598B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101030068B1 (ko) | 2002-07-08 | 2011-04-19 | 니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤 | 질화물 반도체 소자의 제조방법 및 질화물 반도체 소자 |
| JP6804574B2 (ja) | 2019-01-22 | 2020-12-23 | Ｄｏｗａメタルテック株式会社 | 複合めっき材およびその製造方法 |
-
1999
- 1999-04-01 JP JP9485199A patent/JP3253598B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3253598B2 (ja) | 2002-02-04 |
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