WO1994001284A1

WO1994001284A1 - Tete a jet d'encre

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Publication number: WO1994001284A1
Application number: PCT/JP1993/000921
Authority: WO
Inventors: Keisuke Kigawa; Tomoo Ikeda; Masayasu Uga; Takayuki Nagashima; Hisato Hiraishi
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1992-07-03
Filing date: 1993-07-05
Publication date: 1994-01-20
Anticipated expiration: 1995-01-03
Also published as: EP0647525B1; DE69321349D1; EP0647525A1; US5719606A; EP0647525A4; DE69321349T2

Description

明細

インクジトへッド

技術分野

この発明は、ドロップ ' オン ' デマンド（DOD) 型のィンクジエツトへッドに関するもので、詳しくは圧電型のィンクジヱットへッドに関するものである。

背景技術

市場を拡大しつつあるノンィンパクト ' プリンターのうち、原理が単純で、力ラー印刷にも好適なのがインクジェット ·プリンターである。そのうちでも、ドット形成時にのみィンク滴を吐出するいわゆる DOD型が主流といえる。

代表的な DOD型としては特公昭 53 - 12138に開示されているカイザー型、あるいは、特公昭 61— 59914に開示されているサーマルジェット型がある。

このうち、前者は小型化が難しく、後者は高熱をインクに加えるためにインクが焦げつくというそれぞれに非常に困難な問題を抱えている。

以上のような欠陥を同時に解決する方式として、圧電体の細片を用いる構造で、特開昭 59 一 159358に開示された伸縮モード型や、特開昭 63 - 252750に開示されたせん断モ一ド型が提案されている。

このうち従来例の説明として、第 14図及び第 15図の断面図を用いてせん断モード型について簡単に述べる。

まず、圧力室 laは圧電体基板 1に溝を形成し、これを平板状の上蓋 2で覆うことで構成する。該溝 1の内壁には駆動電極 4を設け、前記圧電体基板 1の一部である隔壁 lcに該駆動電極 4を介して電圧を印加し、該壁 lcを変形させる。

圧電体基板 1の分極を該基板から上蓋 2の方向にしておくと、電圧による電界が矢印方向のときに、破線のようなせん断的な変形を生ずる。ここで、変形後の壁の状態は壁の変形を分かりやすく示すために誇張して書いてある。

そして該変形により圧力室 laの体積を減少させ内部に充填したィンクを加圧することで、該圧力室に対応して設けたノズル孔ょりィンク滴を吐出させ、印字を行なうものである。

DOD型のィンクジヱット ' プリンタ一では、一般的に電導性のある水性ィンクを用いる。

そのため、第 15図に示す絶縁膜を形成していないせん断モード型では駆動電極 4とインクとが直に接して隣接する駆動電極どうしが短絡したり、インクそのものが電気分解を起したりすることから、それらの対策としてインクと駆動電極間に第 14図のように絶縁膜 6を施す必要がある。

次に、駆動電極 4に電圧を印加するために、外部の駆動回路と駆動電極 4とを電気的に接続する必要があるが、インクジヱット ' プリンターでは高密度の印字を行なうので前記圧力室の配置も、概ね 100 μ m前後のピッチと非常に細かいものになる。

したがって、へッドからの配線の引き出しには困難が伴う。

例えば、特開昭 63 - 252750には、駆動電極と IC (半導体集積回路）間及び IC から外部への配線のために、圧電体基板の上面に導電性のパターンを形成する方法が開示されている。

また、特開平 4一 182133には圧力室の溝の延長上の端部に浅い接続溝を設け、該接続溝内の電極と駆動回路を有する回路基板の電極とを、銅箔線で接合する方法が開示されている。

駆動電極 4は、そのどこか（一般には、インク吐出側と反対側の端部）で、前記の ICまたは銅箔線等と電気的な接続をとるための実装処理を行なう。そのため、該実装処理を行なう部分では、通常、該駆動電極は導電性の表面が露出していなくてはならない。

その対策として従来は、ィンクに接しない部分には絶縁膜をつけないようにするか、もしくは一度つけた絶縁膜を剥してから配線処理を行なう方法がと.られていた。しかしながら、実装処理部にのみ絶縁膜をつけないようにするには、その部分に予めマスク処理を行なわなくてはならず、処理工程が複雑になる。

また、絶縁膜 6はィンクの浸透による短絡を防ぐという目的からして、駆動電極 4とは十分に強い密着性を有するべく形成されているものであり、該絶縁膜形成後にこれを部分的に剥すという方法も実施は甚だ困難である。しかも絶縁膜 6を部分的に形成しない構造を達成したとしても、絶縁膜の端部を起点として、絶縁膜と駆動電極との界面にインクの浸透が起こり易くなつたり、さらには、該界面での剥離という問題にまで発展しかねないものである。

外部の駆動回路との接続に関して、前記特開昭 63 - 252750の方法により圧電体基板上に導電性のパターンを形成することは、

( 1 ) 圧電体は酸及びアルカリに極めて弱く、金属薄膜をフォトリソグラフィの手法によりエッチングしてパターニングすることは極めて難しい、

( 2 ) 圧電体は熱による分極の劣化が起こり易く、導電べ—ストの厚膜印刷の後に焼成する工程は実施し難い、

という理由で、その実用化には重大な問題があるといえる。

一方、特開平 4 一 182133の方法では、前述したように概ね 100 m前後のピツチを前提としたときに、銅箔線は極めて弱くかつ細い形状にせざるを得ず、変形や破損する可能性が大きい。さらに一個のへッドに使用する銅箔線の本数は数十本から百数十本で、これら全ての銅箔線を破損しないで圧電体基板に設けた前記接続溝に合わせこみ、接合するには大変な注意と労力を必要とする。

この結果、作業効率が低下し、大幅なコストアップを招来するものである。さらに従来のせん断モード型においては、その圧力室の変形に際して次のような問題がある。

そのせん断モ一ドを利用したインクジエツトへッドの従来の技術については特開昭 63— 252750に記載されている。

この構造及び動作原理を第 16図、第 17図、第 19図をもとに説明する。

第 19図は、せん断モードを利用したインクジヱッ卜へッドの分解斜視図であり、 PZT (チタン酸ジルコン酸鉛）のような圧電体 28上に細長い溝を平行に多数形成している。そして、溝間に残った隔壁 48ab、 48bc等の上面部と、ガラス、セラミック、あるいはプラスチック等の蓋 2とを弾性部材 3により柔軟に接着する。この結果、溝はインクが充填される圧力室 38a、 38b、 38cとなる。

圧力室 38a、 38b、 38cの一方の端は共通のインク溜めによりインクが供給できるようにしてあり（図示せず）、他方の端には小さなノズル 5のあるノズル板 7が接着される。

ここで、圧電体 28は隔壁 48ab、 48bc等も含めて矢印 8で示されるように（あるいは逆方向に）一方向に揃えて分極しておく。

溝の内面には電極 18a、 18b、 18c等を形成する。

第 16図は、このせん断モ一ドを利用したィンクジヱッ卜へッドの非駆動時の断面構造図である。

ここで第 16図の電極 18aに電極 18bに対し十分大きな正の電位を与えるならば、第 17図のように隔壁 48abはその隔壁内での電気力線 58abと圧電体の分極方向とが直交することによりせん断モードの変形を起こす。

同様のことを隔壁 48bcについても行なえば、圧力室 38bの断面積は初期状態の第 16図から第 17図のように減少する。すなわち、圧力室 38b内にィンクを充填しておけば、この溝の体積減少によってインクの圧力は瞬間的に上昇し、インク滴がノズルより吐出する。

従来のせん断モードを使用したインクジヱットへッドは圧力室 38a、 38b、 38c 等の底面の断面形状が直線であつた。

純粋なせん断モードの変形を起こすためには、隔壁 48abの両側面の電極 18a、 18b間の電界は隔壁 48a b中のみに集中することが好ましい。

しかしながら、実際には隔壁 48abと圧力室 38aの下の部分に電界が漏れることによって電気力線 68abが生じる。

同様に隔壁 48bcと圧力室 38bcの下の部分にも電界が漏れることによって電気力線 68bcが生じる。そして、圧力室 38bの底部付近においては、これら電気力線 68ab、 68bcが圧力室 38a、 38bの下の部分での圧電体の分極方向とほぼ平行で同方向を向くため、この方向での伸び変形が起こり、一点鎖線で示したように圧力室 38bの底部が持ち上げられる。

一方、圧力室 38aの底部付近においては電気力線 68abと圧電体の分極方向とがほぼ平行で逆方向となり、この方向での縮み変形が起こり、一点鎖線で示したように該底部が窪むような変形となる。

このような変形を回転という。

第 18図を用いてこの回転の様子を簡単に説明すると、隔壁 78aのみを駆動させたとき圧電体 28は二点鎖線で示したように変形し、隔壁 78aとは違う周囲の隔壁 78b, 78c等も変形させることが分かる。

さて、このような回転は隔壁 48abと隔壁 48bcとのせん断モードの変形を打ち消すような方向に作用するため、インクジヱットへッドとしての吐出力を低下させる。

しかし、一方では圧力室 38bの底部が隆起することで、圧力室の断面積を減少させ、前記吐出力を増加させる効果も見込める。

この収支を明らかにするため、本発明者らはレーザー計測による隔壁 78aの変位量測定を行なった。実験は、隔壁の上面に微小な鏡を接着し、隔壁の両側の電極に印加する電圧を変化させながら、鏡に照射したレーザー光により鏡の移動量を測定し、隔壁の変形量に換算するものである。

その結果によれば、仮想的なせん断モードだけの場合に対して、第 17図での圧力室 38bの体積変化量は約 2 3とかなり小さくなつていた。この結果、インクの吐出力が大幅に減少し、ィンク滴の吐出速度が低下するという問題が発生するのである。

この吐出速度の低下は、インク滴の吐出方向の不安定さを誘発し、印字したド .ッ卜の位置ズレを引き起こすばかりでなく、ノズル付近で高粘度化したインクを吐出できなくなり印字ドッ卜抜けという致命的な欠陥にもつながるのである。本発明の目的は、第 1に前記実装処理部における絶縁膜の問題を解決し、第 2に前記外部回路との接続問題を解決して、信頼性が高く、高性能でかつ小型で、しかも低コストのインクジヱットへッドを供給することにある。

さらに、本発明の第 3の目的はへッド駆動時の圧電体の回転作用が軽減され、高信頼かつ高品質の印字を得る事ができるインクジヱットへッドを提供することにある。発明の開示

前記第 1の課題を解決するため、本発明のインクジヱットへッドでは圧力室の駆動電極上の他に実装処理部の駆動電極上にも絶縁膜を形成し、かっこれを残存させるとともに、該絶縁膜よりも硬度が高く、粒径が該絶縁膜よりも大きい導電粒を含む電気的接合部材により、 ICあるいは外部電極との電気的接続を行なうものである。

これにより、駆動電極上に絶縁膜を存在させたままで、外部電極と駆動電極との電気的接続ができる。このとき、前記導電粒が該絶縁膜よりも硬くかつ該膜厚よりも大きいため、導電粒は該絶縁膜を破り前記駆動電極に達するとともに、絶縁膜から頭を出して外部電極とも接触する。このため、該導電粒を介して駆動電極と外部電極とが導通する。

この場合、特に重要な効果として上げられることは、駆動電極上に絶縁膜を残すことにより、例えば該実装部でィンクの付着や結露等の好ましからざる状況が発生しても、駆動電極間の短絡による種々の不良発生を防止でき、へッドの信頼性を非常に向上させられることである。この場合、後の第 1図で分かるように、前記導電粒の周囲も前記電気的接合部材を構成する接着性絶縁部材により電気的に保護され、該導電粒の部分での信頼性上の問題は生じない。また、絶縁膜除去のため工程的な前記困難性が無くなることは勿論である。

また、前記第 2の課題を解決するため、本発明では前記第 1の課題を解決した手段においてフィルムに形成したパターン電極を外部電極として用い、該パターン電極を前記圧電体基板の一端に設けた接続溝に合致させて実装するものである。そして、このパターン電極の厚さを前記接続溝の深さよりも 10 / m以上大きくすることを特徴としている。

これにより、接続溝とパターン電極とを嵌め合い的な構造にして実装することにより、

( 1 ) 外部電極と圧電体基板との接着強度が上がる、

(2) 導電粒を含む電気的接合部材で細密ピッチでの実装をした場合に問題となる隣接電極間での短絡発生の確率を著しく低減できる、

(3) 駆動電極と外部電極との間の位置ズレ不良を低減できる、という信頼性及び歩留まり上の種々の利点がある。さらに、パターン電極付きのフィルムを用いることから、前記銅箔線の使用時における線の曲がり等に起因する不良もほぼ完全に除去し得るものである。

さらに第 3の目的を達成するために、従来ィンク室である圧力室の断面形状が分極方向に対し直角であつたのに対し、本発明は圧力室の溝の底面の断面形状が分極方向に対して直角ではないある斜面を含む線分で形成される。

すなわち、圧力室の底部が凹部であることを特徴とし、その凹部の凹面形状が一つには少なくとも二本の線で結んだ線分で形成されているものであり、一つには一本の傾いた直線で結んだ線分で形成されているものであり、また一つには一本の曲線で結んだ線分で形成されていることを特徴とするような構成となつているものである。なお、この際圧力室の底部の形状は必ずしも対象である必要はない。

これにより、従来の好ましからざる効果である圧電体の圧力室底部の漏れ電界による回転の作用を、圧力室となる溝の底面の断面形状が分極に対して直角ではないある斜面を含む線分で構成することにより抑制し得ることになる。

圧力室の底部をそのような形状にしたとき、底部の電気力線の方向は、斜面と直角の方向を向き圧電体の分極方向に対してある角度を持つ。このとき、電気力線は分極方向に直角な成分と平行な成分とに分けられ、直角方向の成分は純粋なせん断モ— ドの変形を起こすような作用をし、平行の方向の成分は回転を誘発する。従来例では、圧力室底部の電気力線は全て分極方向と平行であるため、漏れ電界は全て回転を誘発する成分として働いていたが、本発明では圧力室の漏れ電界はせん断モード起こす成分としても働き、回転の作用も軽減される。この作用により、隔壁の変形量が確保されることで、インク吐出性能の良いインクジヱットプリン卜へッドが得られるものである。

図面の簡単な説明

第 1図は、本発明による第 1のィンクジヱッ卜へッドの実装処理部の側面図であり、第 2図はその分解斜視図である。第 3図は、本発明の第 2のインクジエツトへッドの実装処理部の分解斜視図であり、第 4図はその実装処理部の断面図であり、第 5図はその特性を説明するための図である。

第 6図〜第 8図は、本発明によるインクジエツトへッドの圧力室に関する実施例で、第 6図は非駆動時の断面図、第 7図は駆動時の断面図、第 8図は壁の一部の拡大図である。

第 9図〜第 11図は、本発明によるィンクジヱットへッドの圧力室に関する他の実施例で、第 9図は非駆動時の断面図、第 10図は駆動時の断面図、第 11図は壁の一部の拡大図である。

第 12図は、本発明によるィンクジヱッ卜へッドの圧力室に関する他の実施例の非駆動時の断面図である。

第 13図は、本発明によるインクジヱットへッドの圧力室に関する他の実施例の非駆動時の断面図である。

第 14図は、従来のせん断モードのィンクジヱットへッドの圧力室の断面図である。

第 15図は、絶縁膜を有しない従来のせん断モードのィンクジヱットへッドの圧力室の断面図であり、第 16図〜第 19図は、せん断モードを利用した従来のィンクジエツトへッドを示すもので、第 16図は非駆動時の断面構造図、第 17図は駆動時の断面図、第 18図は圧電体の壁を駆動させたときの壁及びその周りの壁の変形の状態を示した図であり、第 19図は分解斜視図である。

発明を実施するための最良の形態

実施例 1

本発明を添付図面に従ってより詳細に説明する。

第 2図は、本発明のインクジヱットへッドの分解斜視図である。

板状の圧電体基板 1に圧力室 l aとなる長方形の断面形状をしている第 1の溝及び該溝と交差し'、該溝にィンクを.供給するためのィンク供給路 10となる第 2の溝とがあり、該第 1の溝の内壁には駆動電極 4を形成する。また駆動電極 4はインク供給路 10の先まで伸びて、へッドの後端部（B部）で浅い接続溝 35となり、ここで外部電極 9と実装接続される。

このとき該ィンク供給路 10と該接続溝 35との間は、シール部材等によりィンクが流出しないような処理を施す。

そして、上蓋 2を接着して前記第 1の溝を圧力室 laとなし、へッドの前端部には該圧力室に対応してノズル孔 5が配置されるようにノズル板 7を接着して取り付ける。

こうして製作されたへッドにィンク供給路 10より導入されたィンクは、外部電極 9よりの信号に対応して圧力室 l aの圧力を変化させることで、ノズル孔 5よりインク滴として吐出される。

なお、二点鎖線で表わされた A部での断面は従来例の第 14図と同じである。第 1図は第 2図のへッド後端部（B部）の拡大図で、本発明を詳細に説明するための側面図である。

本実施例では、駆動電極 4上に絶縁膜 6が形成され、さらに外部電極 9が導電粒 11を含む電気的接合部材 12により機械的かつ電気的に接合される。

具体的な構成としては、 PZT (チタン酸ジルコン酸鉛）の圧電体基板 1上に駆動電極 4として膜厚 0.3 mの金膜をスパッタ法で形成する。続いて絶縁膜 6として膜厚 5 mポリパラキシリレンを化学蒸着法で形成する。

ポリパラキシリレンはロックゥェル硬さ R80 (ASTM— D— 785)、鉛筆硬度 Hと柔らかい膜である。そして、金メツキ銅箔よりなる外部電極 9と駆動電極 4 とは、平均粒径 7 mの導電粒 11を含む電気的接合部材 12により電気的に接合される。

なお、該接合部材はエポキシ系樹脂を結合体とし、導電粒 11として硬い金属である Ni粒が分散されたものである。

実装工程としては、外部電極 9の上からの熱圧着により前記結合体を硬化させて機械的結合を達成し、加圧時に硬い導電粒 11がこれに比べて非常に柔らかい絶縁膜 6を破り、電気的接合も達成される。

導電粒 11の平均粒径を 7 / mに固定し、ポリパラキシレン膜の厚さを変えて、電気的接合の確実さを調べた。結果を表 1に示す。

不良率は、駆動電極と外部電極との間の抵抗の測定値が 1 Ωを越えた場合を不良とし、 1へッド当たり 50個の圧力室を有するサンプルを各膜厚毎に 5個用意して求めた。

〈表 1〉

導電粒 11の粒径 dが絶縁膜 6の膜厚 tよりも大きいことが、電気的接合を確保する上で重要な条件であることが明らかである。

導電粒 11が絶縁膜 6を突き破り、絶縁膜の両側に導電粒が頭を出すため、駆動電極 4と外部電極 9とが導通するものと考えられる。

なお、インクと駆動電極 4との絶縁性をポリパラキシリレンで確保するためには、該絶縁膜を 1 m以上、好ましくは 3 m以上とする必要があり、必然的に dも 1 m以上、好ましくは 3〃 m以上でなくてはならない。

高分子系で比較的柔らかい絶縁膜としては、この他に塗布法によるポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、シリコン樹脂等が、また、プラズマ重合法によるポリエチレン、ポリスチレン等がある。

一方、比較的硬い絶縁膜として Niとほぼ同程度の硬度である酸化シリコン膜を約 2 ^ m形成した。

この場合、表 1に相当する不良率が 5 %となり、 Ni粒が絶縁膜を十分に突き破れない場合があることが判明した。

ただし、前記のポリパラキシリレン膜上に酸化シリコン膜を形成した場合にはこのようなことはなく、柔らかい膜と併用すれば、その性質が支配的になるといえる。

これまでの本発明の実施例で示したことは、特開昭 59— 159358に開示された伸縮モード型の場合にも、蓋体内面上の絶縁を施した電極に対して適用できることが明らかである。

また特開昭 63— 252750に開示された ICとの接続の場合にも、 ICに形成したバンプと圧電体基板上の電極との間に適用可能なことは容易に類推できるであろラ

実施例 2

第 3図は、本発明の異なる実施例を示す斜視図で、第 2図の B部に対応する部分である。

圧電体基板 1の後端部では圧力室 laから続く溝が、浅い接続溝 35になるよう加ェされており、該接続溝 35内には駆動電極 4とその上に絶縁膜 6とが形成されている。この部分については、第 2図と同様である。

一方、外部電極がフイルム 39上にパターン電極 49を有するフレキシブル配線であることが本発明の重要な点である。

第 4図は第 3図に示したィンクジェットへッドの接続溝付近の拡大断面図である。

パターン電極 4 9は接続溝 3 5とはめ合い的に配設され、該電極と駆動電極 4 とが導電粒 1 1により電気的接続を得ることは前述の通りである。

導電粒を含む電気的接合部材 1 2を硬化させるための熱圧着工程では、加熱したツールでフィルム 3 9の上から一括して加圧加熱する。この時、フイルム 3 9 の下面の前記パターン電極の無い部分と圧電体基板面との隙間にも該接合部材が満たされて硬化する。このため、該パターン電極付きフィルムと圧電体基板 1 との間の機械的接合強度は大幅に強化される。

特に、液晶パネルなどで、平坦な電極面との接合が行われる場合と比べて、本発明の構成に於いては該パターン電極間での前記隙間の体積が非常に小さく、効果的に前記接合部材 1 2で満たされるという利点がある。

また、導電粒 1 1を含んだ電気的接合部材 1 2は、厚さ方向の導電性が得られる代わりに平面方向は絶縁性を発現する、いわゆる異方導電性部材であるが、本発明の構成によれば、隣接する電極間が立体的な溝形状により離間されるために、微細ピッチになつた場合でも、該平面方向での絶縁性発現性能が向上する。さらに、はめ合い的構造であるため、パターン電極 4 9と接続溝 3 5との間の相対的な位置合わせが容易となる。

さらにまた、第 2図での外部電極 9と比較して、フィルム 3 9によりパターン電極 4 9が固定されるため、多数の配線用電極が安定して扱える。

パターン電極 4 9の厚み D 1 と、接続溝 3 5の深さ D 2との差が、実装処理の確実さに与える影響を調べた。

その結果を図 5に示す。

横軸を種々の構成での D 1 一 D 2の値、縦軸を導通不良率とした。該導通不良率の測定は前述の表 1 と同様である。

この結果により、 D 1 — D 2の値が 1 0 m以上、すなわち前記パターン電極 4 9の厚さを前記接続溝 3 5の溝の深さより少なくとも 1 0 m以上大きくすると、良好な電気的接合が達成されることが明らかである。

実施例 3

次に本発明によるインクジヱッ卜へッドの圧力室に関する実施例を第 6図により説明する。

第 6図は、従来例の第 1 6図に対応する図である。ここでは、インク吐出に係わる圧力室 3 0 a、 3 0 b、 3 0 cがそれぞれ第 1 6図での圧力室 3 8 a、 3 8 b、 3 8 cに対応するもので、各圧力室の端部にノズル 5が設けられているのも第 1 6 図と同じである。

この実施例において従来例と最も異なる点は、圧力室 3 0 a、 3 0 b、 3 0 c の底部に凹部 7 0を設けている点である。

第 6図は、圧力室底部の凹部 7 0の断面形状が少なくとも二つの線で結んで形成されており、特に二本の線分がともに直線であり、左右がほぼ対称な形状を有する。

ここで、圧力室の内面には、それぞれ電極 4 a、 4 b、 4 c等を形成しておく。第 7図は、この実施例の作用を説明するための従来例の第 1 7に対応する図である。

ここで電極 4bに対して十分大きな正の電位を電極 4aに与えるならば、隔壁 40ab 内での電気力線 50abが圧電体の分極方向に対し直交するように形成され、第 17 図の場合と同様に隔壁 40bcはせん断モードの変形を起こす。これら隔壁 40ab、 40bcのせん断モード変形により、ィンク吐出に係わる圧力室 30bの断面積（圧力室 30bの流路体積）が減少し、インクがノズル 5より飛び出すことは第 17図での説明と同様である。

さてここで、本発明の効果である圧電体の圧力室底部の回転の抑制作用について説明する。

せん断モードによる隔壁の変形を打ち消すように働く回転は、圧電体 1の底部への漏れ電界により生ずることを第 17図を用いて説明した。

ここで再び第 7図を用いてこの実施例に関して漏れ電界について説明する。本実施例において、漏れ電界によって生じる電気力線は、電気力線 60ab、 60bc 等のように圧力室 30aの底部の右側の斜面（圧電体の分極方向と直角でないある方向を持つ面）から、圧力室 30bの底部の左側の斜面に向かう曲線になる。

ここでこの作用を圧力室底部の拡大図である第 8図を用いて説明する。

第 7図に示した電気力線 60abの終点の方向を方向べクトル Aで表わす。

この方向べクトル Aは、べクトル Xとべクトル Yとの二方向の成分に分けることができる。

べクトル Xは、圧電体の分極方向と直交する方向のべクトル成分である。

このため、べクトル Xは純粋にせん断モードを助ける方向に働く。一方、べクトル Yは圧電体の分極方向と平行なべクトル成分である。このため、べクトル Y は回転を誘発する方向に働く。

溝の底面の断面形状が第 16図、第 17図のように一つの直線で結んだ線で形成されているときは、電気力線の終点の方向べクトルはべクトル Yの方向の成分のみであり、べクトル Xに相当する成分はない。

以上、本発明の実施例と従来例とを比較すると、溝の底部の断面形状が少なくとも二本の線で結んだ線分で形成されているときは、電圧を加えたときに発生する電気力線が溝底部に及ぼす力は二方向に分散され、溝の底部の断面形状が一本の直線で結んだ線で構成されている場合よりも回転を誘発する成分 Yの値は全体として小さくなる。一方、ここでは電気力線 60abの終点で説明したが、始点についても同様である。

また、圧電体 1の圧力室の底部がほぼ左右対称であるとき、電極 4aと 4bとの間の漏れ電界による影響の一つである回転は、圧力室 30aについている電極 4aの右半分によって影響される漏れ電界によるものである。

というのも、電極 4aの左半分によって影響される漏れ電界としての要素は、電極 4aの左半分と電極 4bとが作る電気力線の長さが非常に長くなり、電極 4aの右半分の影響と比較して無視できるものとなるためである。

このため、漏れ電界の影響する範囲が、従来の圧力室底部が直線であるものに対し本発明のものでは 2/3程少なくなる。

実施例 4

第 9図は従来例の第 1 6図に対応する図であり、本発明によるインジヱッへッドの他の実施例を示したものである。

ここでは、ィンク吐出に係わる圧力室 3 2 a、 3 2 b、 3 2 c、がそれぞれ第 1 6図でのィンク室 3 8 a、 3 8 b、 3 8 cに対応するもので、各圧力室の端部にノズル 5が設けられているのは第 1 6図と同じである。

この実施例において従来例と最も異なる点はインク室 3 2 a、 3 2 b , 3 2 c の底部に凹部 7 2を設けている点である。

第 9図は圧力室の底部の凹部 7 2の断面形状が一本の傾いた直線で構成されており、そのため、左右が非対称な形状となっている。

第 1 0図はこの実施例の作用を説明するための従来例の第 1 7図に対応する図である。

本発明の効果である圧電体のィンク室底部の回転の抑制作用について説明する。まず、せん断モードによる隔壁の変形を打ち消すように働く回転を、第 1 0図を用いて説明する。

漏れ電界によつて生じる電気力線は、電気力線 6 2 a b、 6 2 b c等のように圧電体の分極方向とほぼ直角な面から、ある角度を持つ面に向かう（もしくはその逆）曲線になる。

さらに、その作用を圧力室底部の拡大図である第 1 1図を用いて説明する。第 1 0図に示した電気力線 6 2 a bの内の終点でのべクトルを方向べクトル B (第 1 1図) で表わす。'

この方向べクトル Bは、べクトル Uとべクトル Vとの二方向の成分に分けることができる。

べクトル Uは、圧電体の分極方向と直交する方向のべクトル成分である。このため、べクトル Uは純粋にせん断モ一ドを助ける方向に働く。

一方、べクトル Vは圧電体の分極方向と平行な方向のべクトル成分である。このため、べクトル Vは回転を誘発する方向に働く。

溝の底面の断面形状が、一本の傾きの無い直線で結んだ線で構成されているときは（第 1 6図、第 1 7図）、電気力線の終点での方向べクトルはべクトル Vの方向の成分のみであり、べクトル Uに相当する成分はない。

この実施例と従来例とを比較すると、溝の底部の断面形状が一本の傾いた直線で結んだ線で構成されているときは、電圧を加えたときに発生する電気力線が溝底部に及ぼす力は二方向に分散され、溝の底面の断面形状が一本の傾きの無い直線で形成されている場合よりも、回転を誘発する成分 Yの値は全体として小さくなる。

すなわち本実施例においても、第 6図〜第 8図に示した実施例の場合と同じ効果が得られる。終点におけるべクトル成分は、分極方向に対しほぼ直角の成分となるため、純粋にせん断モードの変形を起こす。

次に、圧電体 2 2中の圧力室の底部の非対称性について説明する。

第 1 0図に示すように圧力室が一本の傾いた直線で形成された底部を有する場合、圧力室 3 2 aの右側は直線であるため、純粋なせん断モードの変形を起こす成分が非常に大きい。

したがって、回転の成分はほとんどが左側のみであり、全体で考えた場合回転の成分は小さく抑えられる。

以上から、圧力室底部の形状は必ずしも対称でなくても良い。

実施例 5

第 1 2図は従来例の第 1 6図に対応する図であり、本発明によるインクジヱットへッドの圧力室に関する他の実施例の構成を示したものである。

ここでは、ィンク吐出に係わるィンク室 3 4が第 1 6図でのィンク室 3 8 a、 3 8 b、 3 8 c等に対応するもので、各ィンク室の端部にノズル 5が設けられているのは第 1 6図と同じである。本発明のこの実施例において従来例と最も異なる点は圧力室 3 4の底部に凹部 7 4を設けている点である。

第 1 2図の場合は、圧力室の底部の凹部 7 4の凹面形状が、少なくとも二本の線で結んだ線分で形成されており、特に二本の曲面と一本の直線から形成される形状を有する実施例の一例として挙げている。

溝の底部に曲面を有しているため、電極 1 4に電圧をかけてできる曲線上の電気力線の方向は曲線の法線方向となり、その電気力線の方向べクトルは分極方向に水平方向成分をもっているため、実施例 3 (第 6図〜第 8図）と同じ効果が得られる。

ここで、ィンク室の底部の曲面部において濡れ電界は、圧力室 3 4の底部に向かうに従って、徐々に回転作用が働くようになり、これは純粋にせ断モードの変形作用の働く点が圧力室底部の凹部の中でも上の方にくるため、スムーズなせん断モード変形を起こすという別の効果がある。また、本実施例に於いても実施例 4 (第 9図〜第 1 1図）で述べたように左右対称でなくても良い。

実施例 6

第 1 3図は従来例の第 1 6図に対応する図であり、本発明によるインクジェッ卜へッドの圧力室に関する他の実施例を示したものである。

ここでは、インク吐出に係わる圧力室 3 6が第 1 6図でのィンク室 3 8 a、 3 8 b、 3 8 c等に対応するもので、各圧力室の端部にノズル 5が設けられている点は第 1 6図と同じである。

この実施例に於いて従来例と最も異なる点は圧力室 3 6の底部に凹部 7 6を設けている点である。

この実施例では、溝の底部の凹部 7 6の凹面形状が一つの曲線で結んだ線で形成されている。 .

実施例 5と違うところは直線を含まないことだけであり、同様に実施例 3と同じ効果が得られる。

さらに、実施例 4及び 5で述べたと同じように左右対称でなくても良い。産業上の利用可能性

上記のごとく本発明によれば、外部電極との実装処理部に於て、インクジエツトへッド側の電極上に絶縁膜を形成した状態で電気的接続を達成することができる。

この結果、該実装工程が簡略化されるばかりでなく、絶縁膜を全面的に残す事により、ィンクなどの付着による短絡などの問題を解決し信頼性の高いィンクジエツトへッドが得られる。

さらに、パターン電極付きフィルムを用いることにより、より微細ピッチのへッドへの適応が可能となり、インクジエツトへッドの小型化、高信頼化、低価格化が達成できるものである。

上記のごとく本発明によれば、電極上の絶縁膜を必要のない部分はマスキング処理等により絶縁膜をつけないようにするか、もしくは絶縁膜をつけた後に剥すといった工程を省くことができ配線処理が簡略化できる。

また絶縁膜を剥すときに取り除ききれないといったことがなくなるために、実装の信頼性が著しく向上する。

次に、本発明によるィンクジヱットプリントへッドは、ィンク室兼圧力室となる溝の底面の断面形状が、分極方向に対して垂直ではないある斜面を含む線分で構成される。

正確にいえば、インク室の底部に凹部を有し、その底部の凹部の凹面形状が、一つには、少なくとも二本の線で形成されているものであり、一つには、一本の傾いた直線で形成されているものであり、また、一つには、一つの曲線で形成されている。

このため底部の電気力線の方向は、斜面に対し法線方向であり圧電体の分極方向に対して角度をもつので、電気力線は分極方向に対し垂直方向成分と平行な成分とに分けられ、垂直方向成分は純粋なせん断モードの変形を起こすし、平行方向成分は回転を誘発する。

しかし、圧力室の底面の断面形状が一つの直線で結ばれている従来技術に対し、本発明は回転の作用を軽減でき、よりせん断モードの効果が得られる。

このことにより、ィンクの吐出力の低下が減少しィンク滴の吐出速度が低下するという課題が解決され、さらにはノズル付近での粘产，十ノ

できるようになる汀 Iての问坫度化したインクをも吐出

Claims

1.圧電体を溝加工して形成したィンクを吐出するための圧力室と、該圧力室の内面に設けた駆動電極と該駆動電極上に形成された絶縁膜とを有し、かつ絶縁膜の一部が前記ィンクと接触する構造であるィンクジヱットプリンタ用のインクジエツトへッドにおいて、前記駆動請電極と外部電極との電気的接続が、導電粒を含む電気的接合部材を介し該導電粒が該絶縁膜を貫通して配設されることによりなの

されることを特徴とするインクジエツトへッド。

2. 電気的接合部材が、絶縁膜の膜厚よりも大きな粒径で、かつ硬度が該絶縁膜囲

よりも高い導電粒を含むことを特徴とする請求の範囲第 1項記載のィンクジエツ卜へッド。

3. 絶縁膜がポリパラキシリレン膜であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載のインクジエツ卜へッド。

4.駆動電極が圧電体で形成された圧力室の内壁の一部に形成されたことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のィンクジヱッ卜へッド。

5.圧電体基板を溝加工して形成された圧力室が、外部電極との接合部において該溝の深さが浅い接続溝となった構造であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載のインクジエツ卜へッド。

6. 外部電極がフィルム上にパターン電極を有する構造であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載のィンクジヱットへッド。

7. パターン電極の厚さが、接続溝の深さよりも 10 m以上厚いことを特徴とする請求の範囲第 6項記載のインクジヱッ卜へッド。

8.圧電体を溝加工して形成したィンクを吐出するための圧力室と、該圧力室の内面に設けた駆動電極と該駆動電極上に形成された絶縁膜とを有し、かつ絶縁膜の一部が前記ィンクと接触する構造であるィンクジヱットプリンタ用のインクジエツトへッドにおいて、駆動電極上の絶縁膜と外部電極との間に、該絶縁膜の膜厚よりも大きな粒径で、かつ硬度が絶縁膜よりも高い導電粒を含む電気的接合部材を配し、外部電極上より加熱状態で加圧する手段を講じることにより、導電粒が絶縁膜を貫通して、駆動電極と外部電極との電気的接続を得ることを特徴とするインクジヱットへッドの製造方法。

9.平板の圧電体の上面に細長い溝を平行に複数形成し、電極を前記溝の側面及. び底面に設け、前記溝の上に蓋をして形成された空間をィンク室を兼ねる圧力室となして、前記電極に電圧を印加して、前記溝の両側の壁を駆動させ、インクをノズルから吐出させるインクジヱットへッドにおいて、前記溝の底部に凹部を設けていることを特徴とするィンクジエツトへッド。

10.溝の底面の断面形状が少なくとも二本の線で結んだ線分で構成されていることを特徴とする請求の範囲第 9項記載のィンクジヱッ卜へッド。

11.溝の底面の断面形状が一本の傾いた直線で結んだ線分で構成されていることを特徴とする請求の範囲第 9項記載のィンクジヱッ卜へッド。

12.溝の底面の断面形状が一本の曲線で結んだ線分で構成されていることを特徴とする請求の範囲第 9項記載のィンクジヱットへッド。