JPH11334062A

JPH11334062A - インクジェットヘッド

Info

Publication number: JPH11334062A
Application number: JP14621598A
Authority: JP
Inventors: Masakatsu Hayashi; 政克林; Kenichi Satake; 健一佐武; Koichi Baba; 弘一馬場; Keisuke Sumita; 圭介住田; Junko Hatta; 順子八田; Seiji Tsuji; 辻　　清治; Masatake Hayashi; 昌毅林; Masayuki Fujishima; 正之藤島; Koji Kuramasu; 浩二倉増
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1998-05-27
Filing date: 1998-05-27
Publication date: 1999-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】とくに湿度上昇などの環境変化によって、上
下両電極間での短絡、絶縁性の低下などを生じるおそれ
がないために、各ノズルからのインクの吐出性能が常に
均一かつ良好で、良好な画像を形成できるインクジェッ
トヘッドを提供する。【解決手段】圧電膜３と上部電極４との間に、絶縁性
の短絡防止膜６を介装した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンタ用のインクジェットヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】いわゆるオンデマンド方式のインクジェ
ットプリンタにおいてインク滴の吐出に用いられるイン
クジェットヘッドは通常、１つの基板上に、複数の、イ
ンク滴吐出のためのノズルと、各ノズルにインクを供給
するための、圧電素子を備えた加圧室とを設けることで
構成される。

【０００３】具体的には、たとえば図３に示すように複
数の加圧室９１ａが配列された基板９１の、各加圧室９
１ａの直上に、少なくともその上面が導電性とされた振
動板９２を介して、各加圧室９１ａごとに独立した圧電
膜９３と上部電極９４とをこの順に積層するとともに、
上記基板９１の下面側に、各加圧室９１ａに対応する複
数のノズル９５ａが形成されたノズル板９５を積層する
ことにより、インクジェットヘッド９が構成される。

【０００４】かかるインクジェットヘッド９において
は、振動板９２の、導電性とされた上面を下部電極とし
て、この下部電極と、複数あるうちの任意の上部電極９
４との間に、印刷のデータに応じて電界を印加すると、
両電極間の圧電膜９３が撓んで、振動板９２を介して直
下の加圧室９１ａが加圧される。

【０００５】そしてこの加圧により、当該加圧室９１ａ
中にあらかじめ充てんされているインクの所定量が、連
通されたノズル９５ａからインク滴として吐出され、こ
の繰り返しによって印刷が行われる。

【０００６】上記のインクジェットヘッドおいては従
来、たとえばジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）などの、
圧電材料の焼結体を薄板状に研磨したチップを、振動板
９２上の、各加圧室９１ａの直上の位置に接着して圧電
膜９３を形成していた。

【０００７】しかし近時、インクジェットプリンタの高
速化に対応して、１つの基板９１上に形成するノズル９
５ａおよび加圧室９１ａの数が増加する傾向にあり、上
記のようにチップを１枚ずつ接着していたのでは、かか
る増加傾向に十分に対応できなくなりつつあった。

【０００８】そこでこれに対応するために、たとえば上
記圧電材料の粉末をペースト化したものを、スクリーン
印刷などの方法によって、振動板９２上の、各加圧室９
１ａの直上の位置に印刷したのち、およそ１０００〜１
２００℃の温度で焼結して圧電膜９３を形成する方法が
一般化しつつある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の方法
を採用するためには、とくに振動板９２として、上記の
ような高温での焼成に耐え、しかも圧電膜９３の撓みに
対応して十分に変形して加圧室９１ａを加圧するため
に、セラミックス製の、ごく薄い板材が必要であり、そ
れがノズル９５ａおよび加圧室９１ａの数を増加させる
上での妨げとなっていた。

【００１０】すなわち１つのインクジェットヘッド９上
に形成するノズル９５ａおよび加圧室９１ａの数を増加
させるためには、基板９１、および振動板９２を、これ
までよりも大面積化する必要がある。

【００１１】しかし、上記両者のうちとくに、上述した
ようにごく薄いセラミックス製の板材にて形成される振
動板９２は、大面積化すればするほどその製造が容易で
なく、製造の歩留りが低くなる上、取り扱いも決して容
易でなく、基板９１上に形成するまでの過程で割れたり
欠けたりしやすいために、その大面積化には自ずと限界
があり、それが前記のようにノズル９５ａおよび加圧室
９１ａの数を増加させる上での妨げとなっていたのであ
る。

【００１２】そこで発明者らは、圧電材料のもとになる各金属を含有する有機金属化
合物から形成したゾルペーストを、スクリーン印刷など
の方法によって振動板上に塗布、乾燥し、有機物を除去
するために仮焼成したのち、およそ４００〜９００℃の
温度で焼成して、いわゆるゾル−ゲル法、またはＭＯＤ
法（有機金属化合物の熱分解法）により圧電膜を形成す
る、あるいは振動板上に、反応性スパッタリング法、反応性真空
蒸着法、反応性イオンプレーティング法などの気相成長
法によって圧電膜を形成する、などの方法によって、こ
れまでよりも低温で、振動板上に圧電膜を形成すること
を検討した。

【００１３】かかる方法によれば振動板を、セラミック
スよりも割れにくいために大面積化、薄肉化が容易な金
属材料にて形成でき、振動板の大面積化の制限がなくな
るので、ノズルおよび加圧室の数を増加するための、イ
ンクジェットヘッドのさらなる大面積化が期待される。

【００１４】ところが発明者らが実際に、金属製の振動
板上に、前述したゾル−ゲル法によって圧電膜を形成し
てインクジェットヘッドを試作したところ、使用環境の
変化、とくに湿度上昇にともなって短絡が発生して、圧
電膜が全く撓み変形しなかったり、あるいは撓み変形の
量にばらつきが生じたりするなどして、各ノズルからの
インクの吐出性能に問題を生じるおそれのあることが明
らかとなった。

【００１５】そこでこの原因について、発明者らがさら
に検討したところ、前記ゾル−ゲル法や気相成長法によ
って形成された圧電膜は薄い上に、とくにゾル−ゲル法
で形成された圧電膜は、その仮焼成および焼成の工程
で、ゾルペースト中の有機物や溶媒などが除去された跡
がピンホールとして存在する、いわゆるポーラスな状態
となっているために、湿度が高くなると印加電圧に対し
て絶縁破壊を生じやすく、当該圧電膜を挟む上下両電極
間で、短絡やあるいは絶縁性の低下により、前記のよう
な種々の問題を生じることが判明した。

【００１６】本発明の目的は、とくに湿度上昇などの環
境変化によって、上下両電極間での短絡、絶縁性の低下
などを生じるおそれがないために、各ノズルからのイン
クの吐出性能が常に均一かつ良好で、良好な画像を形成
できるインクジェットヘッドを提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の、本発明のインクジェットヘッドは、複数の加圧室が
配列された基板上に、振動板を介して、圧電膜と、当該
圧電膜を挟む、少なくとも一方が加圧室ごとに分離形成
された上部電極および下部電極とを設けるとともに、上
記上部電極と圧電膜との間、および下部電極と圧電膜と
の間のうちの少なくとも一方に、絶縁性の短絡防止膜を
介在させたことを特徴とするものである。

【００１８】かかる本発明のインクジェットヘッドにお
いては、圧電膜と、上下両電極のうちの少なくとも一方
との間に、絶縁性の短絡防止膜を介在させているので、
とくに湿度の上昇などの環境変化によって圧電膜が絶縁
破壊するような状態となっても、上下両電極間の短絡、
絶縁性の低下などを生じるおそれがない。

【００１９】したがって本発明のインクジェットヘッド
によれば、インク各ノズルからのインクの吐出性能が、
環境変化に関係なく常に均一かつ良好となり、常に良好
な画像を形成することが可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に本発明のインクジェットヘ
ッドを、その実施の形態の一例を示す図面を参照しつつ
説明する。

【００２１】図１(a)(b)の例のインクジェットヘッドＨ
は、複数の加圧室１１が配列された基板１上に、当該基
板１上の全ての加圧室１１を覆う大きさに連続形成され
た、少なくともその上面が下部電極として機能するよう
に導電性とされた振動板２を介して、同じく基板１上の
全ての加圧室１１を覆う大きさに連続形成された圧電膜
３と、これも同じく基板１上の全ての加圧室１１を覆う
大きさに連続形成された絶縁性の短絡防止膜６と、各加
圧室１１ごとに分離形成された上部電極４とをこの順に
積層し、かつ上記基板１の下面側に、各加圧室１１に対
応する複数のノズル５１が形成されたノズル板５を積層
したものである。

【００２２】上記のうち複数の加圧室１１は、インクジ
ェットヘッドＨの全体の外観を示す図２において規則的
に配列された、複数の矩形状の上部電極４の下に、同様
に規則的に配列されている。なお図では、上部電極４
と、その下の加圧室１１とを、８列×１０桁の合計８０
か所に形成されているように、数を省略して記載してい
るが、実際のインクジェットヘッドＨにおいては、上部
電極４とその下の加圧室１１とは、たとえば１８列×５
７桁の合計１０２６か所など、もっと数多く形成され
る。

【００２３】上記各加圧室１１は、上部電極４よりも少
し大きい矩形状に形成されており、その長手方向の一端
側が、前記ノズル５１と接続されているとともに、他端
側が、基板１の上面に設けたインクの供給口１３から各
加圧室１１にインクを供給するための共通流路１２と接
続されている。

【００２４】基板１に、上記のような加圧室１１や共通
流路１２を形成するには、その寸法精度等を考慮して、
いわゆるフォトリソグラフ法を利用したエッチングなど
が採用される。

【００２５】具体的には、上記加圧室１１や共通流路１
２などが、図にみるように複雑に交差した形状に形成さ
れるため、フォトリソグラフ法を利用したエッチングな
どによって各部となる孔を形成した複数種の薄板を、所
定の順序で積層、一体化して、全体としての基板１を構
成するのが好ましい。

【００２６】基板１に形成する加圧室１１や共通流路１
２などの寸法、形状、あるいは基板１の厚みなどは、イ
ンクジェットヘッドＨの仕様にあわせて適宜、変更すれ
ばよい。

【００２７】ゾル−ゲル法などによる、振動板２上への
圧電膜３の形成工程は、当該振動板２が、後述するよう
に極めて薄い板材にて形成されるために、基板１上に振
動板２を積層して両者を一体化した後で行うのが好まし
く、それゆえかかる工程を採用する場合には、基板１と
して、振動板２を構成する金属材料や、あるいは圧電膜
３を構成する圧電材料と熱膨張率の近い材料を使用する
のが、振動板２のところで後述するように、当該振動板
２や圧電膜３に影響を及ぼさないために望ましい。上記
の材料としては、種々のセラミックス材料や、あるいは
以下に述べる、振動板２を構成するのと同様の、各種の
金属材料などが好適に使用される。とくに基板１と振動
板２とを一体化する工程の容易さなどを考慮すると、基
板１は、振動板２と同じ金属材料にて形成するのが好ま
しい。

【００２８】ただし、振動板２上に圧電膜３や上部電極
４を形成した後、当該振動板２を基板１上に積層、一体
化してもよく、その場合には、基板１の材料は、上記の
ものには限定されない。

【００２９】振動板２は、前述したように金属材料にて
形成するのが好ましい。

【００３０】金属材料の種類は限定されないが、圧電膜
３を、とくに前記のようにゾル−ゲル法によって形成す
る場合は、焼成によって振動板２上に形成された圧電膜
３、および振動板２自体に、焼成時、および焼成後の冷
却時に、熱膨張率の違いに基づいて大きな残留歪みが生
じて、圧電膜３の撓み変形の効率が著しく低下したり、
あるいは撓み変形の量にばらつきが生じたりしやすい。
圧電膜３となる圧電材料の薄膜の蒸着工程で、振動板２
の表面が、熱や、あるいは励起したプラズマイオンなど
に曝される気相成長法においても同様である。

【００３１】そこで、かかる残留歪みの問題を防止すべ
く、振動板２を構成する金属材料としては、圧電膜３を
構成する圧電材料と熱膨張率の近い材料を使用するのが
好ましい。

【００３２】たとえば前記ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺ
Ｔ）などの圧電材料と熱膨張率の近い、振動板２を構成
する金属材料としては、モリブデン、タングステン、タ
ンタル、チタン、白金、鉄、ニッケルなどの単体金属
や、あるいはＩＮＣＯ(International Nickel Company)
社のNi−Cr−Fe系合金「インコネル(Inconel) 」シリー
ズのうちインコネル６００（Ni：７２％以上、Cr：１４
〜１７％、Fe：６〜１０％）、インコネル６２５（Ni：
５８％以上、Cr：２０〜２３％、Fe：５％以上、Ｍｏ：
８〜１０％）などの合金があげられる。

【００３３】なお圧電膜３が、前述したゾル−ゲル法に
よって形成される場合は、振動板２が、その上に形成さ
れたゾルペーストの層とともに、前記のようにおよそ４
００〜９００℃の温度で焼成されるので、振動板２を構
成する金属材料としては、上記例示の各種単体金属、合
金の中でもとくに、かかる焼成温度に耐えうる耐熱性を
有するものが好ましい。

【００３４】耐熱性のない金属材料は、上記の焼成によ
って酸化劣化して、たとえば脆くかつ割れやすくなった
り、硬くなって圧電膜３の撓み変形の効率を低下させた
りする他、反りなどの形状劣化を生じるおそれもあるか
らである。

【００３５】上記ゾル−ゲル法による圧電膜３の形成工
程、とくに焼成工程に耐えうる耐熱性を有する金属材料
としては、前記例示の中でもとくにチタン、白金および
ニッケルなどがあげられる。

【００３６】ただし圧電膜３が、前述した気相成長法に
て形成される場合は、その加熱温度がおよそ３００℃以
下程度であるので、振動板２を構成する金属材料として
は、上記３種の金属材料だけでなく、その他の金属材料
がいずれも、好適に使用できる。

【００３７】振動板２の厚みはとくに限定されない。

【００３８】圧電膜３の撓み変形の効率を低下させない
ことを考慮すると、振動板２の厚みは薄ければ薄いほど
好ましく、たとえば金属加工上の限界である、厚みおよ
そ２μｍ程度の、延伸加工された金属板などを使用する
ことも、理論的には可能である。

【００３９】しかし、振動板２の厚みがあまりに薄すぎ
ると、とくにインクジェットヘッドＨが大面積化すれば
するほど、基板１上に貼りつけるまでの過程での取り扱
いが容易でなく、またとくに前述したゾル−ゲル法など
によって、振動板２の上に圧電膜３を形成する工程や、
さらにその上に上部電極４を形成する工程などにおいて
破損しやすくなって、製造の歩留りが低下するおそれが
ある。

【００４０】よって、かかる問題点を考慮すると、振動
板２の厚みはおよそ１０〜２００μｍ程度であるのが好
ましく、また上記取扱性などと、前述した圧電膜３の撓
み変形の効率を低下させないこととの兼ね合いを考慮す
ると、上記の範囲内でもとくに３０〜１００μｍ程度で
あるのがさらに好ましい。

【００４１】振動板２は、図の例の場合、下部電極を兼
ねるために、前述したように少なくともその表面が導電
性とされている必要がある。振動板２は金属材料にて形
成されるため、基本的に全て導電性を有しているが、圧
電膜３に印加される電界が微弱であることや、インクジ
ェットヘッドＨを長期間使用した際に導電性が低下して
動作不良を生じたりしないこと、などを考慮すると、圧
電膜３を形成する前の振動板２の表面に、下部電極とし
て機能する導電性の薄膜を形成しておくのが好ましい。

【００４２】かかる導電性の薄膜としては、たとえば金
や白金などの気相成長膜、湿式めっき膜、スクリーン印
刷法により形成した膜などが好ましく、とくに白金の薄
膜が、前記のように振動板２を構成する金属材料や、あ
るいは圧電膜３を構成する圧電材料と熱膨張率が近く、
たとえばゾル−ゲル法による圧電膜３の形成時などに、
当該圧電膜３や振動板２に影響せず、またそれ自身も、
これら圧電膜３や振動板２からの影響を受けないため
に、最も好適に採用される。

【００４３】振動板２上の圧電膜３は、前述したように
基板１上の全ての加圧室１１を覆う大きさに連続形成さ
れている。

【００４４】このように圧電膜３を、基板１上の全ての
加圧室１１を覆う大きさに連続形成した場合には、加圧
室１１の数や密度、配置などに関係なしに圧電膜３を形
成できるので、作業性が向上して、インクジェットヘッ
ドＨのさらなる多ノズル化、高密度化および微細化が可
能になるという利点がある。

【００４５】かかる圧電膜３は、前述したように、圧電材料のもとになる各金属を含有する有機金属化
合物から形成したゾルペーストを、スクリーン印刷など
の方法によって振動板２上に塗布、乾燥し、有機物を除
去するために仮焼成したのち、およそ４００〜９００℃
の温度で焼成して、いわゆるゾル−ゲル法、またはＭＯ
Ｄ法（有機金属化合物の熱分解法）によって、あるいは振動板２上に、反応性スパッタリング法、反応性蒸
着法などの気相成長法によって形成される。

【００４６】なお圧電膜３は、２か所以上の加圧室１１
を覆う複数の部分に分離形成してもよく、各加圧室１１
ごとに１か所ずつ完全に分離形成してもよい。

【００４７】ゾル−ゲル法によって圧電膜３を形成する
際に、当該圧電膜３を、上記のように分離形成するに
は、スクリーン印刷などの印刷方法を採用すればよい。
また気相成長法によって圧電膜３を形成する際には、振
動板２の、圧電膜３を形成しない部分をマスクすればよ
い。

【００４８】圧電膜３の厚みはとくに限定されないが、
とくに上記のように、２か所以上の、好ましくは基板１
上の全ての加圧室１１を覆う大きさに圧電膜３を連続形
成する場合は、当該圧電膜３の、１か所の加圧室１１に
対応した領域での撓みが、その周囲の加圧室１１に対応
した領域での圧電膜３の撓み変形特性に影響を及ぼす、
いわゆるクロストークが発生するのを防止することを考
慮して、圧電膜３の厚みは３０μｍ以下であるのが好ま
しく、とくに１〜５μｍ程度であるのがさらに好まし
い。

【００４９】圧電膜３を構成する圧電材料としては、前
述したＰＺＴを主要成分とするＰＺＴ系の材料の他、た
とえばマグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ）、ニッケルニ
オブ酸鉛（ＰＮＮ）、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガンニオブ
酸鉛、アンチモン鈴酸鉛、チタン酸鉛、チタン酸バリウ
ムなどを主要成分とする材料があげられる。また、これ
らの成分の２種以上を含む複合材料も使用できる。ま
た、上記ＰＺＴ系の圧電材料としてはＰＺＴそのものの
他、ＰＺＴにランタン、バリウム、ニオブ、亜鉛、ニッ
ケル、マンガンなどの酸化物の１種または２種以上を添
加したもの、たとえばＰＬＺＴなどがあげられる。

【００５０】圧電膜３上に形成される絶縁性の短絡防止
膜６は、図の例の場合、前述したように、圧電膜３と同
様に基板１上の全ての加圧室１１を覆う大きさに連続形
成されている。

【００５１】短絡防止膜６は種々の絶縁性の材料にて形
成できるが、とくに安定性などを考慮すると、絶縁性の
無機材料、とくに酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化
けい素などの金属酸化物にて形成されるのが好ましい。
また、前記ＰＺＴ系などの圧電材料も、短絡防止膜６を
形成しうる金属酸化物として使用できる。

【００５２】とくに短絡防止膜６を、以下で述べるよう
にゾル−ゲル法にて形成する場合は、焼成時に、圧電膜
３などの他部材との熱膨張係数の違いによって短絡防止
膜６に残留歪みが生じて、圧電膜３の撓み変形特性に影
響しないように、当該圧電膜３を形成する圧電材料と熱
膨張率が近い金属酸化物にて短絡防止膜６を形成するの
が好ましく、とくに圧電膜３に使用したのと同じ、ＰＺ
Ｔ系などの圧電材料にて短絡防止膜６を形成するのが好
ましい。

【００５３】かかる金属酸化物製の短絡防止膜６は、上
述したように、(a) 金属酸化物のもとになる金属を含有
する有機金属化合物から形成したゾルペーストを、圧電
膜３上に塗布、乾燥し、有機物を除去するために仮焼成
したのち、およそ４００〜９００℃の温度で焼成して、
いわゆるゾル−ゲル法、またはＭＯＤ法（有機金属化合
物の熱分解法）によって、あるいは(b) 圧電膜３上に、
反応性スパッタリング法、反応性蒸着法などの気相成長
法によって形成される。

【００５４】なお、上記(a) のゾル−ゲル法にて短絡防
止膜６を形成する場合は、ゾルペーストの塗布方法とし
て、印刷法よりも製膜が容易なスピンコート法、スプレ
ーコート法などを採用するとともに、ゾルペースト中に
添加される、製膜性向上のための増粘剤としての樹脂分
などの含量を、印刷法用のゾルペーストの場合よりも少
なくすることにより、前述したピンホールの発生を極
力、抑制してやるのが好ましい。

【００５５】たとえばスクリーン印刷用のゾルペースト
の場合は、通常、金属酸化物の有機溶媒溶液１００重量
部に対しておよそ２０〜３０重量部の割合で、エチルセ
ルロースなどの樹脂分（増粘剤）が配合されるが、スピ
ンコート法、スプレーコート法などの塗布法用のゾルペ
ーストにおいては、金属酸化物の有機溶媒溶液１００重
量部に対して、樹脂分を、およそ５０〜９０％減の、２
〜１５重量部程度とすることができ、その分だけ、ピン
ホールの発生を抑制することが可能となる。

【００５６】上記短絡防止膜６の厚みはとくに限定され
ないが、たとえば前記金属酸化物製の短絡防止膜６の場
合は、およそ０．２〜１．０μｍ程度であるのが好まし
い。

【００５７】短絡防止膜６の厚みが上記の範囲未満で
は、当該短絡防止膜６による、とくに湿度の上昇などの
環境変化によって上下両電極間での短絡、絶縁性の低下
などが生じるのを防止する効果が不十分となって、圧電
膜３の動作不良の問題を生じるおそれがある。また逆
に、短絡防止膜６の厚みが上記の範囲を超えた場合には
圧電膜３の撓み変形特性が阻害されて、やはり圧電膜３
の動作不良が生じるおそれがある。

【００５８】なお短絡防止膜６の厚みは、上述した種々
の効果の兼ね合いを考慮すると、上記の範囲内でもとく
に０．２〜０．５μｍ程度であるのが好ましく、０．２
〜０．３μｍ程度であるのがさらに好ましい。

【００５９】短絡防止膜６上に形成される上部電極４
は、たとえば金、銀、白金、銅などの導電性微粉末を含
有する導電性ペーストを、前記スクリーン印刷などの印
刷法によって、圧電膜３上の所定の位置に印刷したの
ち、さらに必要に応じて焼き付けて形成される他、マス
クを用いた気相成長法や湿式めっき法などによっても形
成することができる。

【００６０】かかる上部電極４は、インクジェットヘッ
ドＨの面方向において、対応する加圧室１１よりも少し
小さく形成されるのが好ましい。

【００６１】このように構成した場合には、上部電極４
によって規定される、圧電膜３の、電界の印加によって
撓みを生じる領域が、基板１の構造、とくに加圧室１１
を囲む周囲の部分からの影響を受けないので、上記領域
における圧電膜３の撓み変形特性が良好になるという利
点がある。

【００６２】上部電極４の厚みはとくに限定されない
が、圧電膜３の撓みを阻害せず、しかも圧電膜３に十分
な電界を印加するためには、およそ０．２〜４μｍ程度
であるのが好ましく、とくに０．２〜０．３μｍ程度で
あるのがさらに好ましい。

【００６３】上部電極４は、従来公知の種々の方法によ
って配線することができるが、やはり圧電膜３の撓み変
形特性などを考慮すると、たとえば金属製のスプリング
や、表面が導体化処理されたゴム製の微小球などの、導
電性でかつ弾性の部材を利用して、弾性的に配線するの
が好ましい。また、上部電極４の一部を、加圧室１１の
領域外に延長して、そこに配線のための接点を設けても
よい。

【００６４】基板１の、上記振動板２、圧電膜３、短絡
防止膜６および上部電極４が形成された側と反対側、す
なわち基板１の下面側に設けられる、複数のノズル５１
を備えたノズル板５としては、金属あるいはセラミック
スからなる種々の板体が使用できる。

【００６５】ノズル板５は通常、振動板２、圧電膜３お
よび上部電極４が形成された後の基板１と積層、一体化
されるため、振動板２などのように熱膨張率その他を考
慮して材料を選択する必要がなく、それよりもむしろ、
インクジェットプリンタの画質に直接に影響するノズル
５１の位置精度などを考慮して、できるだけ加工しやす
く、しかもインクによって腐食にくい材料を選択するの
が好ましい。かかる、ノズル板５に好適な材料として
は、たとえば前述した１８−８ステンレス鋼などがあげ
られる。

【００６６】上記ノズル板５に形成されるノズル５１の
寸法や配列などは、やはりインクジェットヘッドの仕様
にあわせて適宜、変更すればよく、たとえば印字ドット
数が６００〜７２０ｄｐｉ程度のインクジェットプリン
タ用の場合には、ノズル５１の直径が３０〜７０μｍ程
度、間隔が０．０７〜１．３ｍｍ程度に形成される。

【００６７】ノズル板５にノズル５１を形成するには、
その寸法精度等を考慮して、いわゆるフォトリソグラフ
法を利用したエッチングなどが採用される。

【００６８】なおこの例では、前記のように上部電極４
を、各加圧室１１ごとに分離形成しているが、振動板２
の表面に形成される下部電極を、各加圧室１１ごとに分
離形成して、上部電極４は、全ての加圧室１１を覆う大
きさに連続形成してもよい。

【００６９】また上下両電極をともに、各加圧室１１ご
とに分離形成してもよい。

【００７０】なお後２者の場合には、各下部電極間を絶
縁するために、振動板２と下部電極との間に絶縁層を形
成すればよい。

【００７１】また図の例では、圧電膜３を、基板１上の
全ての加圧室１１を覆う大きさに連続形成していたが、
前述したように、少なくとも２か所以上の加圧室１１を
覆う大きさに分離形成してもよい。この場合でも、各加
圧室１１ごとに独立した圧電膜を形成する場合に比べれ
ば、作業性はよい。また作業性はよくないが、各加圧室
１１ごとに独立した圧電膜を形成してもよい。

【００７２】さらに図の例では短絡防止膜６が、圧電膜
３と上部電極４との間に介装されていたが、圧電膜３と
下部電極との間に介装してもよく、この両方に介装して
もよい。

【００７３】また短絡防止膜６は、図の例では、前述し
たように基板１上の全ての加圧室１１を覆う大きさに連
続形成されていたが、当該短絡防止膜６が介装される上
下の層、すなわち圧電膜３と上部電極４、および／また
は下部電極と圧電膜３のうちのいずれかが、上記のよう
に分離形成される場合は、それにあわせて短絡防止膜６
も分離形成されていてもよい。

【００７４】しかしその場合は、上下両電極間での短絡
を確実に防止すべく、短絡防止膜６を、分離形成された
層よりも少し大きめに形成するのが望ましい。

【００７５】短絡防止膜６を分離形成するには、当該短
絡防止膜６が形成されない部分をマスクした上で、前述
したスピンコート法、スプレーコート法などの塗布法に
よって、ゾルペーストを塗布した後、焼成するか、ある
いは上記マスクをした上で、気相成長法によって金属酸
化物の薄膜を蒸着すればよい。

【００７６】その他、本発明の要旨を変更しない範囲
で、種々の変更を施すことができる。

【００７７】要するに、上部電極と圧電膜との間、およ
び下部電極と圧電膜との間のうちの少なくとも一方に、
絶縁性の短絡防止膜を介在させていれば、その他の構成
はとくに限定されないのである。

【００７８】

【実施例】以下に本発明を、実施例、比較例に基づいて
説明する。

【００７９】実施例１〈圧電膜用のゾルペーストの作製〉下記の溶液１〜３を
個別に作製し、混合して溶液４を調製した。

【００８０】（溶液１）Ｔｉ（Ｏ−ｎＢｕ）₄ アセチルアセトン２−メトキシエタノール（溶液２）Ｚｒ（Ｏ−ｎＢｕ）₄ アセチルアセトン２−メトキシエタノール（溶液３）酢酸鉛・３水和物モノエタノールアミン２−メトキシエタノールなお上記各成分の、溶液４における含有量は下記の通り
であった。

【００８１】（成分）（重量部）Ｔｉ（Ｏ−ｎＢｕ）₄ １２Ｚｒ（Ｏ−ｎＢｕ）₄ １５酢酸鉛・３水和物３１アセチルアセトン５２−メトキシエタノール２９モノエタノールアミン５ついで、１００重量部の溶液４に、増粘剤としてのエチ
ルセルロース２５重量部を混合して、圧電膜用のゾルペ
ーストを作製した。

【００８２】〈インクジェットヘッドの製造〉厚み３０
μｍのチタン（２９３Ｋにおけるα＝８．６×１０^-6／
Ｋ）製で、かつその表面に下部電極となる白金製の薄膜
が形成された振動板２上に、スクリーン印刷法によっ
て、上記のゾルペーストを、基板上の全ての加圧室を覆
う大きさに印刷し、乾燥したのち仮焼成した。この工程
を１０回、繰り返したのち、６００℃で１０時間、焼成
して厚み４μｍの圧電膜３を形成した。

【００８３】つぎにこの圧電膜３上に、前記圧電膜用の
ゾルペーストの製造工程中、１００重量部の溶液４に対
する、増粘剤としてのエチルセルロースの配合量を１０
重量部と少なくしたこと以外は同様にして作製した短絡
防止膜用のゾルペーストを、スピンコート法によって、
当該圧電膜３を全て覆うように塗布し、乾燥したのち仮
焼成した。

【００８４】上記の工程を１０回、繰り返したのち、６
００℃で１時間、焼成して厚み０．３μｍの短絡防止膜
６を形成した。

【００８５】つぎに、この短絡防止膜６上に、スクリー
ン印刷法によって、金の微粉末を含有する導電性ペース
トを印刷したのち焼き付けて、厚み０．３μｍの金製の
上部電極４を、各加圧室１１ごとに分離形成した。なお
上部電極４の、インクジェットヘッドＨの面方向の寸法
は、対応する加圧室１１よりも少し小さい、縦２ｍｍ、
横０．４ｍｍとした。

【００８６】そしてこの振動板２と圧電膜３と上部電極
４との積層体を、縦２ｍｍ、横０．５ｍｍの矩形状でか
つ深さ２００μｍの加圧室１１が１８列×５７桁の計１
０２６か所、配列された、それ自体の寸法が縦８０ｍ
ｍ、横９０ｍｍ、厚み１ｍｍである１８−８ステンレス
鋼製の基板１上に、接着剤によって固定するとともに、
当該基板１の下面側に、直径３０μｍのノズル５１が、
加圧室１１のピッチに合わせて計１０２６か所、配列さ
れたノズル板５を、同じく接着剤によって固定して、イ
ンクジェットヘッドを製造した。

【００８７】比較例１圧電膜３上に短絡防止膜６を形成しなかったこと以外は
実施例１と同様にして、インクジェットヘッドを製造し
た。

【００８８】上記実施例、比較例のインクジェットヘッ
ドの、下部電極と上部電極との間に２５Ｖの直流電界を
印加して、圧電膜の、両電極間に挟まれた部分を撓ませ
た。そして加圧室の中心位置における、圧電膜の垂直方
向の撓み量を、各加圧室ごとに、レーザードップラーメ
ータを用いて測定して、実施例、比較例ごとの撓み量の
最大値、最小値、および両者の差ΔＡを求めて、撓み量
のばらつきを求める試験と、短絡が発生して圧電膜が撓
まなかった加圧室の数の、全加圧室数に占める割合（短
絡率％）を計数する試験とを、湿度５０％ＲＨ、温度２
５℃の常温常湿環境下と、湿度８０％ＲＨ、温度３０℃
の高温高湿環境下で行って、その特性を評価した。

【００８９】結果を表１に示す。

【００９０】

【表１】上記表の結果より、圧電膜３と上部電極４との間に短絡
防止膜６を介装した実施例１のインクジェットヘッド
は、当該短絡防止膜６を介装しなかった比較例１に比べ
て、湿度上昇による圧電膜の短絡が生じず、かつ撓み量
のばらつきの増加もないことから、環境変化に強いこと
が確認された。

【００９１】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明によれば、
とくに湿度上昇などの環境変化によって、上下両電極間
での短絡、絶縁性の低下などを生じるおそれがないため
に、各ノズルからのインクの吐出性能が常に均一かつ良
好で、良好な画像を形成できるインクジェットヘッドを
提供できるという特有の作用効果を奏する。

【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、実施の形態
の一例を示す図であって、同図(a) はその要部を拡大し
た断面図、同図(b) は、図(a) と直交する方向の断面図
である。

【図２】上記例のインクジェットヘッドの外観を示す斜
視図である。

【図３】従来のインクジェットヘッドの拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

Ｈインクジェットヘッド１基板１１加圧室２振動板３圧電膜４上部電極６短絡防止膜

フロントページの続き (72)発明者住田圭介大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号三田工業株式会社内 (72)発明者八田順子大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号三田工業株式会社内 (72)発明者辻清治大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号三田工業株式会社内 (72)発明者林昌毅大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号三田工業株式会社内 (72)発明者藤島正之大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号三田工業株式会社内 (72)発明者倉増浩二大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号三田工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の加圧室が配列された基板上に、振動
板を介して、圧電膜と、当該圧電膜を挟む、少なくとも
一方が加圧室ごとに分離形成された上部電極および下部
電極とを設けたインクジェットヘッドであって、上部電
極と圧電膜との間、および下部電極と圧電膜との間のう
ちの少なくとも一方に、絶縁性の短絡防止膜を介在させ
たことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】圧電膜が、圧電材料のもとになる金属を含
有する有機金属化合物から形成したゾルペーストを、下
地上に塗布、乾燥し、有機物を除去するために仮焼成し
たのち焼成して形成されている請求項１記載のインクジ
ェットヘッド。
【請求項３】短絡防止膜が、金属酸化物にて形成されて
いる請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】短絡防止膜が、金属酸化物のもとになる金
属を含有する有機金属化合物から形成したゾルペースト
を、下地上に塗布、乾燥し、有機物を除去するために仮
焼成したのち焼成して形成されている請求項３記載のイ
ンクジェットヘッド。