JPH11334088A - インクジェット記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

インクジェット記録ヘッドの製造方法

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JPH11334088A
JPH11334088A JP16301898A JP16301898A JPH11334088A JP H11334088 A JPH11334088 A JP H11334088A JP 16301898 A JP16301898 A JP 16301898A JP 16301898 A JP16301898 A JP 16301898A JP H11334088 A JPH11334088 A JP H11334088A
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JP
Japan
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piezoelectric element
jet recording
ink jet
recording head
electrode
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Application number
JP16301898A
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English (en)
Inventor
Takeshi Matsubara
健 松原
Yujiro Kitade
雄二郎 北出
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】幅広の圧電素子を振動板に接合してから、この
圧電素子を加圧室に合わせて細分化するインクジェット
記録ヘッドにおいて、細分化加工により圧電素子に発生
する残留応力やマイクロクラックを除去する。 【解決手段】振動板5に圧電素子6を接合したら〔図1
(A)〕、圧電素子6をダイシング加工により溝9を入
れて加圧室3ごとに細分化し〔図1(B)〕、その後に
圧電素子6を所定の厚さに研磨し〔図1(C)〕、最後
にマスク10を介して圧電素子上面に電極8を形成する
〔図1(D)〕。圧電素子6を細分化した後に研磨する
ことで、ダイシング加工により圧電素子6に生じた残留
応力やマイクロクラックをその後の研磨工程で取り除
き、圧電素子の寿命を延ばすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、プリンタに用い
られるインクジェット記録ヘッドに関し、特にアクチュ
エータとしての圧電素子の加工工程に関する。
【0002】
【従来の技術】図3はインクジェット記録ヘッドの構成
の一例を示すもので、(A)は横断面図、(B)は平面
図、(C)は縦断面図である。図3において、基板1の
上面に絞り部2、加圧室3、ノズル部4からなる溝状の
インク流路が互いに平行に複数列形成され、この基板1
にはインク流路を覆うように振動板5が接合されてい
る。そして、図示しないが導電被膜が施された振動板5
の上面には、各加圧室3に対応して圧電素子6が接着層
7を介して接合され、また圧電素子6の上面には電極8
が形成されている。
【0003】このようなインクジェット記録ヘッドは、
絞り部2が図示しないチューブを介してインク供給源に
接続され、圧電素子6の上下面間に図4に示すような電
圧信号が印加されることにより、圧電素子6の収縮で振
動板5が加圧室3の内側に変位し、それによる加圧室3
の容積減少でノズル部4からインクを液滴状に噴射す
る。圧電素子6の変形量は電界強度に比例するため、圧
電素子6を薄くするほど、より低電圧で駆動することが
可能になる。
【0004】図5は上記圧電素子1の従来の加工工程を
示すものである。図5において、振動板5の上面に厚さ
が 100〜200 μm程度で、横幅が各加圧室3に渡る幅広
の圧電素子6を接合した後〔図5(A)〕、研磨により
圧電素子1を20〜30μmに薄くする〔図5(B)〕。次
いで、圧電素子6の上面に電極8を形成した後〔図5
(C)〕、圧電素子6を隣接する加圧室3間にダイシン
グソーで溝9を入れることにより、各加圧室3ごとに細
分化する〔図5(D)〕。
【0005】上述したように、従来は振動板に接合した
幅広の圧電素子を研磨により薄く加工し、その後にダイ
シングソーにより細分化している。ところが、このよう
な従来方法はダイシング時に残留応力や目に見えないマ
イクロクラックが圧電素子に発生し、このような圧電素
子は変形を繰り返すうちに割れや欠損を生じるなど駆動
寿命の上で問題があった。そこで、この発明の課題は、
加工工程に工夫を講じ、圧電素子の寿命信頼性を高める
ことにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】従来は圧電素子を薄く研
磨加工した後、ダイシングにより細分化していたのに対
し、この発明は、圧電素子を細分化した後に薄く加工す
るものである。すなわち、この発明は、加圧室を有する
インク流路を複数列形成した基板上に振動板を接合した
後、この振動板の上面に前記各加圧室に渡る圧電素子を
接着し、次いでこの圧電素子を隣接する前記加圧室間に
ダイシングやレーザ加工により溝を入れて細分化し、そ
の後、前記圧電素子を研磨あるいはエッチングして所定
の厚さに形成するものとする。
【0007】本発明者らは、溝を入れて細分化した圧電
素子について、残留応力やマイクロクラックの発生状況
を微細に観察したところ、これらの欠陥はほとんどが溝
に隣接する圧電素子の上部のエッジ部分、つまり図5
(D)にP部として示す部分に生じていることが判明し
た。従って、細分化後に圧電素子を薄くすればこの部分
が取り除かれ、細分化後の圧電素子に欠陥部が残らなく
なる。
【0008】この発明においては圧電素子の上面の電極
は圧電素子が細分化された状態で形成することになる
が、それは細分化された圧電素子の各々に対応する貫通
穴を有するマスクを前記振動板の上方に配置し、前記貫
通穴を介して前記圧電素子の上面に塗布又は蒸着により
電極を形成し、あるいは前記圧電素子を細分化した溝に
樹脂を埋め込んだ後、前記圧電素子の上面に蒸着又はめ
っきにより電極を形成し、次いで前記樹脂を除去するこ
とにより可能である。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図1及び図2に基づいてこ
の発明の実施の形態を説明する。なお、従来例と対応す
る部分には同一の符号を用い、特に同一構成部分につい
ては適宜説明を省略する。図1は第1の実施の形態の加
工工程を示すものである。図1(A)において、シリコ
ンからなる基板1に加圧室3などを有するインク流路を
フォトリソグラフィとエッチングとにより形成したら、
その上面にシリコンと熱膨張係数の近い硼珪酸ガラスの
振動板5を静電接合し、次いでその上面を研磨して 100
μm以下の所定の厚さとする。続いて、振動板5の上面
に金属酸化膜(Indium Tin Oxide)の導電性被膜を形成
した後、その上に厚さ 150μm程度の幅広の圧電素子6
を各加圧室3に渡るように接着する。
【0010】次に、図1(B)に示すように、ダイシン
グソーあるいはレーザー加工機により隣接する加圧室3
間に溝9を入れて圧電素子6を加圧室3の幅に合わせて
細分化する。その後、図1(C)に示すように、圧電素
子3を研磨あるいはエッチングにより、 100μm以下の
所定の厚さにする。最後に、図1(D)に示すように、
細分化された圧電素子6の各々に対応する貫通穴10a
を有するマスク10を振動板5の上方に配置し、貫通穴
10aを介して圧電素子6の上面に塗布又は蒸着によ
り、Cr、Ni及びAuをそれぞれ 0.1μm、0.25μm
及び 0.2μmずつ順次成膜し、電極8を形成する。
【0011】図2は電極形成方法が第1の実施の形態と
異なる第2の実施の形態の加工工程を示すもので、図2
(A)〜(C)は第1の実施の形態と同じである。すな
わち、電極形成を行う図2(D)において、溝9に後か
ら除去可能な樹脂、例えば水溶生の樹脂11を充填し、
紫外線照射により硬化させる。溝9以外にはみ出した樹
脂11は水洗あるいはエッチングにより除去する。次い
で、その上から全面に蒸着又はめっきにより、上記と同
様の電極8を形成する。その後、全体を水中で超音波洗
浄すると、溝9内の硬化樹脂11が溶解するとともに、
溝9を橋絡している電極形成用の金属膜も超音波の衝撃
により除去され、図2(E)に示すように圧電素子6の
上面のみに電極8が残る。
【0012】
【発明の効果】以上の通り、この発明によれば、細分化
加工により残留応力やマイクロクラックが生じた圧電素
子のエッジ部分がその後の工程で取り除かれるので、圧
電素子を健全な素子材のみで構成でき、その寿命信頼性
が大幅に向上する。また、使用途中における割れや欠損
が生じにくくなることから、圧電素子の厚さを従来より
も薄くして、圧電素子に作用する電界強度をより高める
ことができるので、その分、加圧室を小形化して多ノズ
ルでコンパクトなインクジェット記録ヘッドを製作する
ことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態を示す圧電素子の加工工
程図で、(A)は接合工程、(B)は細分化工程、
(C)は研磨工程、(D)は電極形成工程である。
【図2】この発明の異なる実施の形態を示す圧電素子の
加工工程図で、(A)は接合工程、(B)は細分化工
程、(C)は研磨工程、(D)は樹脂の充填及び電極形
成工程、(E)は樹脂の除去工程である。
【図3】インクジェット記録ヘッドの構成の一例を示
し、(A)は横断面図、(B)は平面図図、(C)は横
断面図である。
【図4】図3のインクジェット記録ヘッドに印加する電
気信号の一例を示す波形図である。
【図5】従来方法を示す圧電素子の加工工程図で、
(A)は接合工程、(B)は研磨工程、(C)は細分化
工程、(D)は電極形成工程である。
【符号の説明】
1 基板 3 加圧室 5 振動板 6 圧電素子 8 電極 9 溝 10 マスク 10a 貫通穴 11 樹脂

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加圧室を有するインク流路を複数列形成し
    た基板上に振動板を接合した後、この振動板の上面に前
    記各加圧室に渡る圧電素子を接着し、次いでこの圧電素
    子を隣接する前記加圧室間に溝を入れて細分化し、その
    後、前記圧電素子を所定の厚さに形成することを特徴と
    するインクジェット記録ヘッドの製造方法。
  2. 【請求項2】細分化された前記圧電素子の各々に対応す
    る貫通穴を有するマスクを前記振動板の上方に配置し、
    前記貫通穴を介して前記圧電素子の上面に電極を形成す
    ることを特徴とする請求項1記載のインクジェット記録
    ヘッドの製造方法。
  3. 【請求項3】前記圧電素子を細分化した前記溝に樹脂を
    埋め込んだ後、前記圧電素子の上面に電極を形成し、次
    いで前記樹脂を除去することを特徴とする請求項1記載
    のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
JP16301898A 1998-05-27 1998-05-27 インクジェット記録ヘッドの製造方法 Pending JPH11334088A (ja)

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