(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極に電圧を印加して、インク室を構成する空間形状を変形させて、インクをノズル孔から吐出させるインクジェットヘッドであって、
前記インク室が相対する分極性を付与した圧電性材料基板と、別途に相対する非圧電性材料基板とで囲まれて形成されており、
更に前記圧電性材料基板は、圧電性材料からなる２層が積層され、その積層面が前記非圧電性材料基板と略平行に積層されてなり、この圧電性材料からなる層の分極方向が相反するように構成され、
前記圧電性材料基板及び前期非圧電性材料基盤のインク室に面する面に電極を設け、
前記圧電性材料基板は、圧電性材料からなる２層の積層方向の長さを互いに異ならせることによってその積層面を含む仮想平面がノズル孔を横切るようにしたことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記相対する分極性を付与した圧電性材料基板のそれぞれの基板の前記インク室に面する面と、前記相対する非圧電性材料基板のうちのいずれか１つの非圧電性材料基板の前記インク室に面する面に電極を設けたことを特徴とする請求項１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記インク室は、多段に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記圧電性材料基板は、平面形状または曲面形状であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記圧電性材料基板が、少なくとも１層の非圧電性材料からなる層を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記圧電性材料基板が、非金属材料であることを特徴とする請求項１乃至請求項5のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記非圧電性材料基板が、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、シリコン、窒化シリコン、シリコンカーバイド、石英の少なくとも１つから選ばれることを特徴とする請求項１乃至請求項5のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記非圧電性材料基板と前記圧電性材料基板との間の接着表面の表面粗さは、１．０μｍ以下であることを特徴とする請求項6または請求項7に記載のインクジェットヘッド。
【請求項９】
前記２層の圧電性材料を有する圧電性材料基板の圧電性材料間の接着表面の表面粗さは、１．０μｍ以下であることを特徴とする請求項6または請求項7に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１０】
前記非圧電性材料基板と前記圧電性材料基板との間の接着表面は、プラズマ処理またはＵＶ処理されていることを特徴とする請求項6乃至請求項9のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１１】
前記２層の圧電性材料を有する圧電性材料基板の圧電性材料間の接着表面は、プラズマ処理またはＵＶ処理されていることを特徴とする請求項6乃至請求項9のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１２】
前記請求項１乃至請求項１1のいずれかに記載のインクジェットヘッドを備えることを特徴とするインクジェットヘッドプリンタ。
【請求項１３】
電極に電圧を印加して、インク室を構成する空間形状を変形させて、インクをノズル孔から吐出させるインクインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記インク室が相対する分極性を付与した圧電性材料基板と、別途に相対する非圧電性材料基板とで囲んで形成し、前記圧電性材料基板に電極を設け、
更に前記圧電性材料基板は、２層の圧電性材料からなり、その積層面が前記非圧電性材料基板と略平行に積層され、この圧電性材料からなる層の分極方向が相反し、
前記圧電性材料基板は、圧電性材料からなる２層の積層方向の長さを互いに異ならせることによってその積層面を含む仮想平面がノズル孔を横切るようにした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１４】
前記インク室を、２層の圧電性材料基板を非圧電性材料基板に貼り合わせ、この貼り合わせた後圧電性材料基板に溝加工し、もう一枚の非圧電性材料基板を前記圧電性材料基板に貼り合わせて成形することを特徴とする請求項１3に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１５】
前記インク室を、溝加工した２層の圧電性材料基板を１枚の非圧電性材料基板に貼り合わせ、もう１枚の非圧電性材料基板を前記圧電性材料基板に貼り合わせて成形することを特徴とする請求項１3に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１６】
前記非圧電性材料基板に、電極を設けることを特徴とする請求項１3乃至請求項１5のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１７】
前記インク室は、多段に形成することを特徴とする請求項１3乃至請求項１6のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１８】
前記圧電性材料基板は、平面形状または曲面形状であることを特徴とする請求項１3乃至請求項１7のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１９】
前記圧電性材料基板が、少なくとも１層の非圧電性材料からなる層を有することを特徴とする請求項１3乃至請求項１8のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２０】
前記圧電性材料基板が、非金属材料であることを特徴とする請求項１3乃至請求項19のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２１】
前記非圧電性材料基板が、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、シリコン、窒化シリコン、シリコンカーバイド、石英の少なくとも１つから選ばれることを特徴とする請求項１3乃至請求項19のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２２】
前記非圧電性材料基板と前記圧電性材料基板との間の接着表面の表面粗さは、１．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１3乃至請求項２1のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２３】
前記２層の圧電性材料を有する圧電性材料基板の圧電性材料間の接着表面の表面粗さは、１．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１3乃至請求項２1のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２４】
前記非圧電性材料基板と前記圧電性材料基板との間の接着表面は、プラズマ処理またはＵＶ処理されていることを特徴とする請求項１3乃至請求項２3のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２５】
前記２層の圧電性材料を有する圧電性材料基板の圧電性材料間の接着表面は、プラズマ処理またはＵＶ処理されていることを特徴とする請求項１3乃至請求項２3のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極に電圧を印加して、インク室を構成する空間形状を変形させて、インクをノズル孔から吐出させるインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドプリンタ並びにインクジェットヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット方式の印字装置には、電極に電圧を印加してインク室を区画する隔壁を変形させてインクをノズル孔から吐出するものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のインクジェットヘッドで、高速で、しかも高画質の画像記録を行なおうとすると、多数のノズル孔をライン状に有するインクジェットヘッドが要望される。このような多ノズルをライン状に有するインクジェットヘッドは、実用的な見地から、駆動効率が高く、軽量、安価で、加工性が良好でしかも強度の高いものが望まれている。
【０００４】
また、分極した圧電性セラミックスは製造上長さに制限があるため、分極した圧電性セラミックス隔壁によって区画された複数のインク室を形成し、この複数のインク室を有する分極した圧電性セラミックスを非圧電性セラミックス基板上に並べて接着することが行われるが、複数の分極した圧電性セラミックスの接続では、接続部においてインク室の間隔を一定に位置合わせすることが困難であり、高精度なインクジェットヘッドを得ることが難しい。
【０００５】
また、インク室を変形させてインクを吐出させるシェアモード型のインクジェットヘッドで、高速で、しかも高画質の画像記録を行うために好ましいシェブロン型のインクジェットヘッドが知られているが、従来のシェブロン型の作り方では、圧電性セラミックス基板上に複数の溝を有する分極した圧電性セラミックスを重ねて並べて配置して隔壁によって区画された複数のインク室を有するインクジェットヘッドを製造することになり、２枚の圧電性セラミックスを位置合わせして製造することが困難であり、高精度なインクジェットヘッドを得ることが難しい。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、高速で、しかも高画質の画像記録を行うことが可能で、かつ電極を設ける作業が容易で低コストで高精度なインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドプリンタ並びにインクジェットヘッドの製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、本発明は、以下のように構成した。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、『電極に電圧を印加して、インク室を構成する空間形状を変形させて、インクをノズル孔から吐出させるインクジェットヘッドであって、
前記インク室が相対する分極性を付与した圧電性材料基板と、別途に相対する非圧電性材料基板とで囲まれて形成されており、
更に前記圧電性材料基板は、圧電性材料からなる２層が積層され、その積層面が前記非圧電性材料基板と略平行に積層されてなり、この圧電性材料からなる層の分極方向が相反するように構成され、
前記圧電性材料基板及び前期非圧電性材料基盤のインク室に面する面に電極を設け、
前記圧電性材料基板は、圧電性材料からなる２層の積層方向の長さを互いに異ならせることによってその積層面を含む仮想平面がノズル孔を横切るようにしたことを特徴とするインクジェットヘッド。』である。
【０００９】
この請求項１に記載の発明によれば、インク室が相対する分極性を付与した圧電性材料基板と、別途に相対する非圧電性材料基板とで囲まれて形成されており、さらに圧電性材料基板は、圧電性材料からなる２層が積層されてなり、その積層面が非圧電性材料基板と略平行に積層されてなり、この圧電性材料からなる層の分極方向が相反するように構成され、圧電性材料基板及び非圧電性材料基板のインク室に面する面に電極を設けるから、非圧電性材料基板には電極を設けないようにして圧電性材料基板のみに電極を設ける場合に比べて電極を設ける作業が容易で低コストであり、圧電性材料基板を低電圧で駆動可能で、しかも圧電性材料基板の変形量が大きく、高効率駆動であり、さらに多ノイズに対応可能であるとともに、高周波駆動可能で小液滴多階調吐出可能であることで、高速で、しかも高画質の画像記録を行うことができる。
また、圧電性材料基板は、圧電性材料からなる２層の積層方向の長さを互いに異ならせることによってその積層面を含む仮想平面がノズル孔を横切るようにしたことで、インク室を構成する空間形状をノズル孔の位置に応じて変形させることができ、より効率的にノズル孔からインクを吐出させることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、『前記相対する分極性を付与した圧電性材料基板のそれぞれの基板の前記インク室に面する面と、前記相対する非圧電性材料基板のうちのいずれか１つの非圧電性材料基板の前記インク室に面する面に電極を設けたことを特徴とする請求項１項に記載のインクジェットヘッド。』である。
【００１１】
この請求項２に記載の発明によれば、相対する分極性を付与した圧電性材料基板のそれぞれの基板のインク室に面する面と、相対する非圧電性材料基板のうちのいずれか１つの非圧電性材料基板のインク室に面する面に電極を設けるから、非圧電性材料基板には電極を設けないようにして圧電性材料基板のみに電極を設ける場合に比べて電極を設ける作業が容易で低コストであり、圧電性材料基板を低電圧で駆動可能で、しかも圧電性材料基板の変形量が大きく、高効率駆動であり、さらに多ノイズに対応可能であるとともに、高周波駆動可能で小液滴多階調吐出可能であることで、高速で、しかも高画質の画像記録を行うことができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、『前記インク室は、多段に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェットヘッド。』である。
この請求項３に記載の発明によれば、多段のインク室により多ノイズ化され、より高速で、高画質の画像記録を行うことができ解像度が向上する。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、『前記圧電性材料基板は、平面形状または曲面形状であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。』である。
【００１４】
この請求項４に記載の発明によれば、圧電性材料基板が平面形状で低コストであり、または曲面形状でよりインク室を構成する空間形状の変形量が大きく、高速で、高画質の画像記録を行うことができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、『前記圧電性材料基板が、少なくとも１層の非圧電性材料からなる層を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。』である。
【００１８】
この請求項５に記載の発明によれば、圧電性材料基板が、少なくとも１層の非圧電性材料からなる層を有することで、インク室を構成する空間形状を種々に変形させて、インクを効率的にノズル孔から吐出させることができる。
【００２４】
請求項6に記載の発明は、『前記圧電性材料基板が、非金属材料であることを特徴とする請求項１乃至請求項5のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。』である。
【００２５】
この請求項6に記載の発明によれば、圧電性材料基板が非金属材料であり、インク室の隔壁を確実に変形させることができる。
【００２６】
請求項7に記載の発明は、『前記非圧電性材料基板が、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、シリコン、窒化シリコン、シリコンカーバイド、石英の少なくとも１つから選ばれることを特徴とする請求項１乃至請求項5のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。』である。
【００２７】
この請求項7に記載の発明によれば、非圧電性材料基板が、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、シリコン、窒化シリコン、シリコンカーバイド、石英の少なくとも１つから選ばれることで、インク室の隔壁を変形させても圧電性材料基板を確実に支持することができる。
【００２８】
請求項8に記載の発明は、『前記非圧電性材料基板と前記圧電性材料基板との間の接着表面の表面粗さは、１．０μｍ以下であることを特徴とする請求項6または請求項7に記載のインクジェットヘッド。』である。
【００２９】
この請求項8に記載の発明によれば、非圧電性材料基板と圧電性材料基板との間の接着面の表面粗さを、１．０μｍ以下とすることで、接着面の凹部に柔軟性の高分子接着剤（例えばエポキシ樹脂）の入り込みを防止することにより、実効的に接着面の膜厚を最小にとどめ、圧電性材料基板の駆動力が低下し、感度低下、電圧上昇を引き起こすことがないようにすることができる。
【００３０】
請求項9に記載の発明は、『前記２層の圧電性材料を有する圧電性材料基板の圧電性材料間の接着表面の表面粗さは、１．０μｍ以下であることを特徴とする請求項6または請求項7に記載のインクジェットヘッド。』である。
【００３１】
この請求項9に記載の発明によれば、２層の圧電性材料を有する圧電性材料基板間の接着面の表面粗さを、１．０μｍ以下とすることで、接着面の凹部に柔軟性の高分子接着剤（例えばエポキシ樹脂）の入り込みを防止することにより、実効的に接着面の膜厚を最小にとどめ、圧電性材料基板の駆動力が低下し、感度低下、電圧上昇を引き起こすことがないようにすることができる。
【００３２】
請求項１0に記載の発明は、『前記非圧電性材料基板と前記圧電性材料基板との間の接着表面は、プラズマ処理またはＵＶ処理されていることを特徴とする請求項6乃至請求項9のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。』である。
【００３３】
この請求項１0に記載の発明によれば、非圧電性材料基板と前記圧電性材料基板との間の接着表面をプラズマ処理及びＵＶ処理することにより、有機物汚染を洗浄除去でき、表面全体への接着剤のぬれ性を向上させ、微小な泡残り等の接着不良を排除でき、それにより圧電性材料基板の駆動不良をなくすことができる。
請求項１1に記載の発明は、『前記２層の圧電性材料を有する圧電性材料基板の圧電性材料間の接着表面は、プラズマ処理またはＵＶ処理されていることを特徴とする請求項6乃至請求項9のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。』である。
【００３４】
この請求項１1に記載の発明によれば、２層の圧電性材料を有する圧電性材料基板の圧電性材料間の接着表面をプラズマ処理及びＵＶ処理をすることにより、有機物汚染を洗浄除去でき、表面全体への接着剤のぬれ性を向上させ、微小な泡残り等の接着不良を排除でき、それにより、圧電性材料基板の駆動不良をなくすことができる。
【００３５】
請求項１2に記載の発明は、『前記請求項１乃至請求項１1のいずれかに記載のインクジェットヘッドを備えることを特徴とするインクジェットヘッドプリンタ。』である。
【００３６】
この請求項１2に記載の発明によれば、高速で、しかも高画質の画像記録を行うことが可能である。
【００３７】
請求項１3に記載の発明は、『電極に電圧を印加して、インク室を構成する空間形状を変形させて、インクをノズル孔から吐出させるインクインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記インク室が相対する分極性を付与した圧電性材料基板と、別途に相対する非圧電性材料基板とで囲んで形成し、前記圧電性材料基板に電極を設け、
更に前記圧電性材料基板は、２層の圧電性材料からなり、その積層面が前記非圧電性材料基板と略平行に積層され、この圧電性材料からなる層の分極方向が相反し、
前記圧電性材料基板は、圧電性材料からなる２層の積層方向の長さを互いに異ならせることによってその積層面を含む仮想平面がノズル孔を横切るようにしたことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。』である。
【００３８】
この請求項１3に記載の発明によれば、インク室が相対する分極性を付与した圧電性材料基板と、別途に相対する非圧電性材料基板とで囲んで形成し、圧電性材料基板に電極を設け、さらに圧電性材料基板は、少なくとも２層の圧電性材料からなり、その積層面が非圧電性材料基板と略平行に積層され、この圧電性材料からなる層の分極方向が相反するから、低コストで、圧電性材料基板を低電圧で駆動可能で、しかも圧電性材料基板の変形量が大きく、高効率駆動であり、さらに多ノイズに対応可能であるとともに、高周波駆動可能で小液滴多諧調吐出可能であることで、高速で、しかも高画質の画像記録を行うインクジェットヘッドを製造することができる。
また、圧電性材料基板は、圧電性材料からなる２層の積層方向の長さを互いに異ならせることによってその積層面を含む仮想平面がノズル孔を横切るようにしたことで、インク室を構成する空間形状をノズル孔の位置に応じて変形させ、より効率的にノズル孔からインクを吐出させることが可能なインクジェットヘッドを製造することができる。
【００３９】
請求項１4に記載の発明は、『前記インク室を、２層の圧電性材料基板を非圧電性材料基板に貼り合わせ、この貼り合わせた後圧電性材料基板に溝加工し、もう一枚の非圧電性材料基板を前記圧電性材料基板に貼り合わせて成形することを特徴とする請求項１3に記載のインクジェットヘッドの製造方法。』である。
【００４０】
この請求項１4に記載の発明によれば、インク室を、少なくとも２層の圧電性材料基板を非圧電性材料基板に貼り合わせ、この貼り合わせた後圧電性材料基板に溝加工し、もう一枚の非圧電性材料基板を圧電性材料基板に貼り合わせて成形することで、インク室を低コストで、かつインク室の位置合わせが容易で高精度に形成することができる。
【００４１】
請求項１5に記載の発明は、『前記インク室を、溝加工した２層の圧電性材料基板を１枚の非圧電性材料基板に貼り合わせ、もう１枚の非圧電性材料基板を前記圧電性材料基板に貼り合わせて成形することを特徴とする請求項１3に記載のインクジェットヘッドの製造方法。』である。
【００４２】
この請求項１5に記載の発明によれば、インク室を溝加工した２層の圧電性材料基板を１枚の非圧電性材料基板に貼り合わせ、もう１枚の非圧電性材料基板を圧電性材料基板に貼り合わせて成形することで、インク室を低コストで、かつインク室の位置合わせが容易で高精度に形成することができる。
【００４３】
請求項１6に記載の発明は、『前記非圧電性材料基板に、電極を設けることを特徴とする請求項１3乃至請求項１5のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。』である。
【００４４】
この請求項１6に記載の発明によれば、非圧電性材料基板に電極を設けることで、圧電性材料基板の電極への電気的接続が非圧電性材料基板の電極を介して行うことができ、外部の電源との電気的接続が容易で、作業性も向上する。
【００４５】
請求項１7に記載の発明は、『前記インク室は、多段に形成することを特徴とする請求項１3乃至請求項１6のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。』である。
【００４６】
この請求項１7に記載の発明によれば、多段のインク室を形成することで、多ノズル化され、より高速で、高画質の画像記録を行うことができる解像度が向上するインクジェットヘッドを製造することができる。
【００４７】
請求項１8に記載の発明は、『前記圧電性材料基板は、平面形状または曲面形状であることを特徴とする請求項１3乃至請求項１6のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。』である。
【００４８】
この請求項１8に記載の発明によれば、圧電性材料基板が平面形状で低コストで、または曲面形状でよりインク室を構成する空間形状の変形量が大きく、高速で、高画質の画像記録を行なうインクジェットヘッドを製造することができる。
【００５１】
請求項19に記載の発明は、『前記圧電性材料基板が、少なくとも１層の非圧電性材料からなる層を有することを特徴とする請求項１3乃至請求項１8のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。』である。
【００５２】
この請求項19に記載の発明によれば、圧電性材料基板が、少なくとも１層の非圧電性材料からなる層を有することで、インク室を構成する空間形状を種々に変形させて、インクを効率的にノズル孔から吐出させることが可能なインクジェットヘッドを製造することができる。
【００５９】
請求項２0に記載の発明は、『前記圧電性材料基板が、非金属材料であることを特徴とする請求項１3乃至請求項19のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。』である。
【００６０】
この請求項２0に記載の発明によれば、圧電性材料基板が非金属材料であり、インク室の隔壁を確実に変形させることができるインクジェットヘッドを製造することができる。
【００６１】
請求項２1に記載の発明は、『前記非圧電性材料基板が、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、シリコン、窒化シリコン、シリコンカーバイド、石英の少なくとも１つから選ばれることを特徴とする請求項１3乃至請求項19のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。』である。
【００６２】
この請求項２1に記載の発明によれば、非圧電性材料基板が、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、シリコン、窒化シリコン、シリコンカーバイド、石英の少なくとも１つから選ばれることで、インク室の隔壁を変形させても圧電性材料基板を確実に支持可能なインクジェットヘッドを製造することができる。
【００６３】
請求項２2に記載の発明は、『前記非圧電性材料基板と前記圧電性材料基板との間の接着表面の表面粗さは、１．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１3乃至請求項２1のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。』である。
【００６４】
この請求項２2に記載の発明によれば、非圧電性材料基板と圧電性材料基板との間の接着表面の表面粗さは、１．０μｍ以下であり、接着面の凹部に柔軟性の高分子接着剤（例えばエポキシ樹脂）の入り込みを防止することにより、実効的に接着面の膜厚を最小にとどめ、圧電性材料基板の駆動力が低下し、感度低下、電圧上昇を引き起こすことがないようにすることが可能なインクジェットヘッドを製造することができる。
【００６５】
請求項２3に記載の発明は、『前記少なくとも２層の圧電性材料を有する圧電性材料基板の圧電性材料間の接着表面の表面粗さは、１．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１3乃至請求項２1のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。』である。
【００６６】
この請求項２3に記載の発明によれば、少なくとも２層の圧電性材料を有する圧電性材料基板の圧電性材料間の接着表面の表面粗さは、１．０μｍ以下であり、接着面の凹部に柔軟性の高分子接着剤（例えばエポキシ樹脂）の入り込みを防止することにより、実効的に接着面の膜厚を最小にとどめ、圧電性材料基板の駆動力が低下し、感度低下、電圧上昇を引き起こすことがないようにすることが可能なインクジェットヘッドを製造することができる。
【００６７】
請求項２4に記載の発明は、『前記非圧電性材料基板と前記圧電性材料基板との間の接着表面は、プラズマ処理またはＵＶ処理されていることを特徴とする請求項１3乃至請求項２3のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。』である。
【００６８】
この請求項２4に記載の発明によれば、非圧電性材料基板と前記圧電性材料基板との間の接着表面をプラズマ処理及びＵＶ処理をすることにより、有機物汚染を洗浄除去でき、表面全体への接着剤のぬれ性を向上させ、微小な泡残り等の接着不良を排除でき、それにより、圧電性材料基板の駆動不良をなくすことができる。
【００６９】
請求項２5に記載の発明は、『前記２層の圧電性材料を有する圧電性材料基板の圧電性材料間の接着表面は、プラズマ処理またはＵＶ処理されていることを特徴とする請求項１3乃至請求項２3のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。』である。
【００７０】
この請求項２5に記載の発明によれば、２層の圧電性材料を有する圧電性材料基板の圧電性材料間の接着表面をプラズマ処理およびＵＶ処理をすることにより、有機物汚染を洗浄除去でき、表面全体への接着剤のぬれ性を向上させ、微小な泡残り等の接着不良を排除でき、それにより、圧電性材料基板の駆動不良をなくすことができる。
【００７１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドプリンタ並びにインクジェットヘッドの製造方法の実施の形態を挙げて説明するが、この発明の態様はこれに限定されない。
【００７２】
図１乃至図１１はインクジェットヘッドを示し、図１は斜視図、図２は正面図、図３は断面図である。
この実施形態のインクジェットヘッド１０１は、インクジェットヘッドプリンタに備えられ、電極に電圧を印加して、インク室１０２を構成する空間形状を変形させて、インクをノズル孔１０８から吐出させる。このインクジェットヘッド１０１は、インク室１０２が相対する２層の分極性を付与した圧電性材料基板１０３、１０３と、別途に相対する非圧電性材料基板１０４、１０４とで囲まれて形成されている。この圧電性材料基板１０３、１０３は、２層１０３ａ、１０３ｂの圧電性材料からなり、その積層面が非圧電性材料基板１０４、１０４を略平行に積層され、この圧電性材料からなる層１０３ａ、１０３ｂの分極方向が相反するように構成されている。圧電性材料基板とは、実質的に圧電性材料からなる基板を言う。実質的とは、該基板の９０％以上、好ましくは９５％以上が圧電性材料であることを言う。また、非圧電性材料基板とは、実質的に非圧電性材料からなる基板を言う。実質的にとは、該基板の９０％以上、好ましくは９５％が、非圧電性材料であることを言う。分極方向とは、電界をかけた際に分極する方向であり、圧電性材料にあらかじめ分極処理を施すことにより、決まるものである。また、圧電性材料基板１０３、１０３の２層１０３ａ、１０３ｂが貼り合わせて形成され、この層の貼り合わせ方法として、例えば接着（熱硬化、熱可塑、熱ＵＶ硬化）、溶着、膜成長等がある。
【００７３】
圧電性材料基板１０３、１０３には、裏表の両面に電極１０５、１０６が設けられ、一方の非圧電性材料基板１０４の内側面にも電極１０５が設けられている。電極１０５、１０６は、蒸着、スパッタリング、あるいはメッキ等によって圧電性材料基板１０３、１０３に設けられ、蒸着、スパッタリングによれば、高純度、かつ高機能膜に形成でき、メッキでは安価で、細部に形成することができる。電極１０５、１０６となる金属は、金、銀、アルミニウム、パラジウム、ニッケル、タンタル、チタンを用いることができ、特に、電気的特性、加工性の点から、金、アルミニウムが良く、メッキ、蒸着、スパッタリングで形成される。
【００７４】
インク室を形成する一方の非圧電性材料基板１０４に電極１０５を設けることができ、これにより圧電性材料基板１０３、１０３の電極１０５、１０６への電気的接続が非圧電性材料基板１０４の電極を介して行うことができ、外部の電源との電気的接続が容易で、作業性も向上する。インク室を形成する相対する非圧電性材料基板１０４、１０４のいずれにも電極を設けることができる。
【００７５】
このインクジェットヘッド１０１には、図３に示すようにインク供給口１０７よりインクがインク室１０２に供給され、インク供給口１０７はノズル孔１０８と対向する位置に形成されている。
【００７６】
このようにインク室１０２が相対する分極性を付与した圧電性材料基板１０３、１０３と、別途に相対する非圧電性材料基板１０４、１０４とで囲まれて形成されており、さらに圧電性材料基板１０３、１０３は、圧電性材料からなる２層１０３ａ、１０３ｂが積層され、その積層面が非圧電性材料基板１０４、１０４と略平行に積層されてなり、この圧電性材料からなる層１０３ａ、１０３ｂの分極方向が相反するように構成され、圧電性材料基板１０３、１０３及び一方の非圧電性材料基板１０４のインク室１０２に面する面に電極１０５を設けるから、非圧電性材料基板１０４には電極１０５を設けないようにして圧電性材料基板１０３、１０３のみに電極１０５を設ける場合に比べて電極１０５を設ける作業が容易で低コストであり、圧電性材料基板１０３、１０３を低電圧で駆動可能である。しかも圧電性材料基板１０３、１０３の変形量が大きく、高効率駆動であり、さらに多ノイズに対応可能であるとともに、高周波駆動可能で小液滴多階調吐出可能であることで、高速で、しかも高画質の画像記録を行うことができる。
【００７７】
このインク室１０２は、図４に示すように、２層１０３ａ、１０３ｂの圧電性材料を有する圧電性材料基板１０３を非圧電性材料基板１０４に貼り合わせ（図４（ａ））、この貼り合わせた後圧電性材料基板１０３に溝１９０を加工し（図４（ｂ））、この溝加工した圧電性材料基板１０３に別途に別の非圧電性材料基板１０４を貼り合わせて形成する（図４（ｃ））。圧電性材料基板１０３及び非圧電性材料基板１０４のインク室１２０に面する面には、別途に別の非圧電性材料基板１０４を貼り合わせる前に電極１０５を設ける。
【００７８】
このように２層１０３ａ、１０３ｂの圧電性材料を有する圧電性材料基板１０３を非圧電性材料基板１０４に貼り合わせ、この貼り合わせた後溝加工することで、インク室１０２を低コストで、かつインク室の位置合わせが容易で高精度に形成することができる。このように非圧電性材料基板１０４上に圧電性基板１０３の一部を残して形成したものも、本発明のインクジェットヘッドのインク室を構成する圧電性材料基板に該当し、本発明のインクジェットヘッドの一態様を成すものである。
【００７９】
この発明のインクジェットヘッドの製造では、圧電性材料基板１０３を非圧電性材料基板１０４に重ねて設けた後に、この圧電性材料基板１０３に溝１９０を設けて、インク室１０２を形成するが、この溝１９０を設ける際、溝１９０は非圧電性材料基板１０４が、露出する溝１９０をつくっても良いし、少し非圧電性材料基板１０４上に圧電性材料基板１０３の一部を残して形成しても良い。
【００８０】
また、インク室１０２は、図５に示すように、２層１０３ａ、１０３ｂの圧電性材料を有する圧電性材料基板１０３を非圧電性材料基板１０４に貼り合わせ（図５（ａ））、この貼り合わせた後、別途に別の非圧電性材料基板１０４を貼り合わせて形成することもできる（図５（ｂ））。
【００８１】
このように一方の非圧電性材料基板１０４、２層１０３ａ、１０３ｂの圧電性材料を有する圧電性材料基板１０３、別の非圧電性材料基板１０４を順に貼り合わせることで、インク室１０２を低コストで形成でき、かつ組み付け性がよい。この実施の形態でも、圧電性材料基板１０３及び非圧電性材料基板１０４のインク室１２０に面する面には、別途に別の非圧電性材料基板１０４を貼り合わせる前に電極１０５を設ける。
【００８２】
また、インクジェットヘッド１０１は、図６に示すように、インク室１０２を多段に形成することができ、多段のインク室１０２により多ノズル化され、より高速で、高画質の画像記録を行うことができ解像度が向上する。図６（ａ）の実施の形態では、１段目に空気室１２０の両側にインク室１０２が形成され、２段目でも同様に空気室１２０の両側にインク室１０２が形成され、インク室１０２が１段目と２段目で同じ位置に対応して形成されている。
【００８３】
図６（ｂ）の実施の形態では、１段目に空気室１２０の間にインク室１２０が形成され、２段目では空気室１２０の両側にインク室１０２が形成され、１段目のインク室１０２には２段目の空気室１２０が対応して形成され、１段目の空気室１２０には２段目のインク室１０２が対応して形成されており、より解像度が向上する。
【００８４】
空気室１２０は、インク室１０２とは隔離されたインクの入らない部屋で、この両側にインク室１０２を設ける場合、両側の隔壁が独立して駆動し、両側のインク室１０２がインクを射出することを可能とし、高速駆動に対応が可能となる。
【００８５】
また、インクジェットヘッド１０１は、図１乃至図６に示すように圧電性材料基板１０３は、平面形状に形成されるが、図７に示すように、曲面形状に形成することができる。図１乃至図６に示すように圧電性材料基板１０３が平面形状の場合には、低コストであり、また図７に示すように曲面形状の場合には、図７（ａ）に示す状態から図７（ｂ）に示す状態に変形し、平面形状の場合に比べてよりインク室１２０を構成する空間形状の変形量が大きくなり、高速で、高画質の画像記録を行うことができる。
【００８６】
さらに、インクジェットヘッド１０１は、図８に示すように、圧電性材料基板１０３、１０３は２層１０３ａ、１０３ｂの積層方向の長さＬ１、Ｌ２が異なるように形成することができる。このように２層１０３ａ、１０３ｂの積層方向の長さＬ１、Ｌ２が異なることで、インク室１０２を構成する空間形状をノズル孔１０８の位置に応じて変形させることができ、より効率的にノズル孔１０８からインクを吐出させることができる。
【００８７】
また、インクジェットヘッド１０１は、図９乃至図１１に示すように構成することができる。図９のインクジェットヘッド１０１は、２枚の圧電性材料基板１０３、１０３は、それぞれ３層１０３ｅ、１０３ｆ、１０３ｇを有し、層１０３ｅと層１０３ｇは圧電性非金属無機材料からなり、層１０３ｆは非圧電性非金属無機材料からなり、図９（ａ）に示すように層１０３ｅと層１０３ｇは分極方向が矢印で示すように相反しており、図９（ｂ）に示すように変形する。層１０３ｆは、非圧電性非金属無機材料に限定されることなく、圧電性非金属無機材料、あるいは有機材料でもよい。
【００８８】
図１０のインクジェットヘッド１０１は、２枚の圧電性材料基板１０３、１０３は、それぞれ４層１０３ｈ、１０３ｉ、１０３ｊ、１０３ｋを有し、各層１０３ｈ、１０３ｉ、１０３ｊ、１０３ｋは圧電性非金属無機材料からなり、図１０（ａ）に示すように分極方向が矢印で示すように相反しており、図１０（ｂ）に示すように変形する。層１０３ｉ、１０３ｊは、圧電性非金属無機材料に限定されることなく、非圧電性非金属無機材料、あるいは有機材料でもよい。
【００８９】
図１１のインクジェットヘッド１０１は、２枚の圧電性材料基板１０３、１０３は、それぞれ４層１０３ｌ、１０３ｍ、１０３ｎ、１０３ｏを有し、各層１０３ｌ、１０３ｍ、１０３ｎ、１０３ｏは圧電性非金属無機材料からなり、図１０（ａ）に示すように分極方向が矢印で示すように相反しており、図１１（ｂ）に示すように変形する。層１０３ｍ、１０３ｎは、圧電性非金属無機材料に限定されることなく、非圧電性非金属無機材料、あるいは有機材料でもよい。
【００９０】
このように図９乃至図１１の実施形態では、２枚の圧電性材料基板１０３、１０３は、３層以上有し、この３層以上のうちの中側の層が圧電性非金属無機材料、非圧電性非金属無機材料、有機材料のいずれかであり、インク室１０２を構成する空間形状を種々に変形させて、インクをノズル孔から吐出させることができる。
【００９１】
図１２は多ノズル型のインクジェットヘッドを示す図であり、図１２（ａ）は非圧電性材料基板に圧電性材料基板を接着した状態を示し、図１２（ｂ）は圧電性材料基板に溝加工した状態を示し、図１２（ｃ）はインク室と空気室とを形成した状態を示している。
【００９２】
この実施の形態のインクジェットヘッド１は、非圧電性材料基板２上に、分極方向が相反する２層積層した圧電性材料基板３を端面を突合せて複数並べて設け（図１２（ａ））、この接着した後、２層を通して溝３ａを所定間隔で複数形成し（図１２（ｂ））、別途に別の非圧電性材料基板８を圧電性材料基板３に接着することで、２層積層の隔壁３ｂで区画された複数のインク室４と空気室５を交互に備える。
【００９３】
このように複数の分極した圧電性材料基板３を並べて配置する際に、この圧電性材料基板３の端面を突合せた接続部２０（接続部とは、圧電性材料基板を並べて配置する際のつなぎ目のことである。）に溝３ａを形成することが好ましく、この場合接続部２０にわずかな隙間があってもより一層位置精度が低下することなくインク室４と空気室５を形成することができる。この実施の形態では、非圧電性材料基板２、８は、１枚を示しているが、複数枚であっても良い。
【００９４】
その後、インク室４と空気室５とを区画する隔壁３ｂのインク室及び空気室に面する面の全面に電極６、７を設け、非圧電性材料基板２のインク室４に面する面に電極６を設ける。その後非圧電性材料基板８を隔壁３ｂに接着してインク室４を空気室５を形成し、インク室４の一方側にはノズル孔９が形成されたノズルプレートが貼られ、他方側にインク供給口１０が形成される（１２（ｃ））。
【００９５】
図１３は多ノズル型のインクジェットヘッドを示す断面図、図１４は多ノズル型のインクジェットヘッドの駆動状態を示し、図１４（ａ）は変形前の状態を示し、図１４（ｂ）はインク室の変形状態を示し、図１４（ｃ）は変形後の状態を示す図である。
【００９６】
このインクジェットヘッド１には、インク供給口１０よりインクがインク室に供給され、インク供給口１０はノズル孔９と対向する位置に形成されている。このインクジェットヘッド１の電極６、７に電圧を印加すると、インク室を区画する隔壁３ｂが変形して、インク室４内のインクがノズル孔９から吐出する。
【００９７】
このようにインクジェットヘッド１は、非圧電性材料基板２上に、分極方向が相反する２層の圧電性材料基板３を積層して設け、この２層の積層の圧電性材料基板３に溝を所定間隔で複数形成して２層積層の隔壁３ｂによって区画された複数のインク室４を備えており、分極した圧電性材料基板３は製造上長さに制限があっても、分極した圧電性材料基板３を複数個非圧電性材料基板２上に並べて接着した後に、溝加工するから複数の分極した圧電性材料基板３の接続部２０において位置精度が低下することなくインク室４を形成することができ、低コストで高精度なラインヘッドを得ることが可能で、高速で、しかも高画質の画像記録を行うことができる。
【００９８】
また、図１５のインクジェットヘッドの製造工程に示すように、図１５（ａ）の非圧電性材料基板２上に、分極した２層を有する圧電性材料基板３を複数並べて設け、この分極した圧電性材料基板３の接続部２０に、図１５（ｂ）の接続部の拡大図に示すように、僅かな隙間２１があっても、この接続部２０に溝３ａを形成することで（図１５（ｃ））、より一層位置精度が低下することなくインク室４を形成することができる。
【００９９】
図１６及び図１７はシェブロン型のインクジェットヘッドの積層された２層の圧電性材料からなる層の分極方向が相反する態様を示す図である。図１６の実施の形態では、図１６（ａ）に示すように、分極方向が相反する圧電性材料からなる層２０３ａ、２０３ｂを有する圧電性材料基板２０３、２０３は層２０３ａ、２０３ｂの分極方向が非圧電性材料基板２及び非圧電性材料基板８に対して互いに向かう方向に形成され、また図１６（ａ）に示すように、層２０３ａ、２０３ｂの分極方向が非圧電性材料基板２及び非圧電性材料基板８に対して互いに離れる方向に形成される。
【０１００】
このインクジェットヘッド１は、インク室４が相対する２層の分極性を付与した圧電性材料基板２０３、２０３と、別途に相対する２枚の非圧電性材料基板２、８とで囲まれて形成され、圧電性材料基板２０３、２０３には、裏表の両面に電極６、７が設けられ、また一方の非圧電性材料基板２のインク室４に面する面に電極６が設けられる。
【０１０１】
図１７の実施の形態では、図１７（ａ）に示すように、分極方向が相反する圧電性材料からなる層２０３ａ、２０３ｂを有する圧電性材料基板２０３、２０３は、層２０３ａ、２０３ｂの分極方向が非圧電性材料基板２及び非圧電性材料基板８に対して水平で、かつ互いに逆向方向に形成される。また、図１７（ｂ）に示すように、層２０３ａと層２０３ｂとの間に電極７が設けられ、層２０３ａ及び層２０３ｂと非圧電性材料基板２との間に電極６が層２０３ａと層２０３ｂ間に連続して形成され、同様に層２０３ａ及び層２０３ｂと非圧電性材料基板８との間に電極６が層２０３ａと層２０３ｂ間に連続して形成されている。
【０１０２】
この発明において圧電性材料基板の圧電性材料は、電圧を加えることにより応力変化を生じるものであれば特に限定されず、公知のものが用いられ、有機材料からなる基板であっても良いが、圧電性非金属材料からなる基板が好ましく、この圧電性非金属材料からなる基板として、例えば成形、焼成等の工程を経て形成されるセラミックス基板、又は成形、焼成を必要としないで形成される基板等がある。有機材料としては、有機ポリマー、有機ポリマーと無機物とのハイブリッド材料が挙げられる。
【０１０３】
セラミックス基板としては、ＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3、第三成分添加ＰＺＴがあり、第三成分としてはＰｂ（Ｍｇ1/2Ｎｂ2/3）Ｏ3、Ｐｂ（Ｍｎ1/3Ｓｂ2/3）Ｏ3、Ｐｂ（Ｃｏ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3等があり、さらにＢａＴｉＯ3、ＺｎＯ、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3等を用いて形成することができる。
【０１０４】
また、成形、焼成を必要としないで形成される基板として、例えば、ゾルゲール法、積層基板コーティング等で形成することができる。ゾルゲール法によれば、ゾルは所定の化学組成を持つ均質な溶液に、水、酸あるいはアルカリを添加し、加水分解等の化学変化を起こさせることによって調整される。さらに、溶媒の蒸発や冷却等の処理を加えることによって、目的組成の微粒子あるいは非金属無機微粒子の前躯体を分散したゾルが作成され、基板とすることができる。異種元素の微量添加も含めて、化学組成の均一な化合物を得ることができ、出発原料には一般にケイ酸ナトリウム等の水に可溶な金属塩あるいは金属アルコキシドが用いられ、金属アルコキシドは、一般式Ｍ（ＯＲ）ｎで表される化合物で、ＯＲ基が強い塩基性を持つため容易に加水分解され、有機高分子のような縮合過程を経て、金属酸化物あるいはその水和物に変化する。
【０１０５】
また、積層基板コーティングとして、気相から蒸着させる方法があり、気相からセラミックの基板を作成する方法には、物理的手段による蒸着方法と、気相あるいは基板表面の化学反応による製法の二通りに分類され、さらに、物理蒸着方（ＰＶＤ）は、真空蒸着法、スパッター法、イオンプレーティング法等に細分され、また化学的方法にも気相化学反応法（ＣＶＤ）、プラズマＣＶＤ法などがある。物理蒸着法（ＰＶＤ）としての真空蒸着法は、真空中で対象とする物質を加熱して蒸発させ、その蒸気を基板上に付着させる方法で、スパッター法は目的物質（ターゲット）に高エネルギー粒子を衝突させ、ターゲット表面の原子・分子が衝突粒子と運動量を交換して、表面からはじきだされるスパッタリング現象を利用する方法である。またイオンプレーティング法、イオン化したガス雰囲気中で蒸着を行う方法である。また、ＣＶＤ法では、膜を構成する原子・分子あるいはイオンを含む化合物を気相上体にしたのち、適当なキャリヤーガスで反応部に導き、加熱した基板上で反応あるいは反応析出させることによって膜を形成し、プラズマＣＶＤ法はプラズマエネルギーで気相状態を発成させ、４００℃〜５００℃までの比較的低い温度範囲の気相化学反応で、膜を析出させる。
【０１０６】
この発明において非圧電性材料基板としては、基板の材料は特に限定されず、有機材料からなる基板であっても良いが、非圧電性非金属材料からなる基板が好ましく、この非圧電性非金属材料からなる基板として、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、シリコン、窒化シリコン、シリコンカーバイド、石英の少なくとも１つから選ばれることが好ましい。
【０１０７】
この非圧電性材料基板は、例えば成形、焼成等の工程をへて形成されるセラミックス基板、又は成形、焼成を必要としないで形成される基板等があり、焼成等の工程をへて形成されるセラミックス基板として、例えばＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、それらの混合、混融体、さらにＺｒＯ2、ＢｅＯ、ＡｅＮ、ＳｉＣ等を用いることができる。有機材料としては、有機ポリマー、有機ポリマーと有機物とのハイブリッド材料が挙げられる。
【０１０８】
次に、非圧電性材料基板と圧電性材基板の物性値について説明する。
【０１０９】
圧電性材料基板の密度［ｇ／ｃｍ2］は、特に限定されないが、３〜１０が好ましく、非圧電性材料基板の密度［ｇ／ｃｍ2］は、特に限定されないが、０．８〜１０が好ましい。非圧電性材料基板の密度と圧電性材料基板の密度との関係は特に限定されないが、前者が後者に比べて、より好ましくは半分以下であり、ヘッド全体が軽くなり、コンパクトなヘッドができる。
【０１１０】
圧電性材料基板のヤング率又は弾性係数［ＧＰａ］は、特に限定されないが、５０〜２００が好ましく、非圧電性材料基板のヤング率［ＧＰａ］は、特に限定されないが、１００〜４００が好ましい。非圧電性材料基板のヤング率と圧電性材料基板のヤング率との関係は特に限定されないが、前者は、後者に比べてより大きいことが好ましく、前者はより好ましくは２００以上である。圧電性材料基板の隔壁の変位を強固に変えることができ、かつ自身の変形が少ないために、効率的な駆動ができ、低電圧化が可能である。
【０１１１】
圧電性材料基板の熱膨張係数［ｐｐｍ／ｄｅｇ］は、特に限定されないが、７〜８が好ましく、非圧電性材料基板の熱膨張係数［ｐｐｍ／ｄｅｇ］は、特に限定されないが、０．６〜７が好ましい。両者の差は、特に限定されないが、５以下、より好ましくは３以下であり、駆動時の発熱や、環境温度の変化に伴い、基板間の膨張によるそりやストレスでの破壊を防止できる。
【０１１２】
圧電性材料基板の熱伝導率［Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇ］は、特に限定されないが、０．００５〜０．１が好ましく、非圧電性材料基板の熱伝導率［Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇ］は、特に限定されないが、０．０３〜０．３が好ましい。非圧電性材料基板の熱伝導率と圧電性材料基板の熱伝導率との関係は特に限定されないが、前者は後者に比べて大きいほど好ましく、圧電性材料基板の駆動時に発生する熱を非圧電性材料基板を通して外部に逃がすことができる。
【０１１３】
圧電性材料基板の誘電率は、特に限定されないが、１０００〜４０００が好ましく、非圧電性材料基板の誘電率は、特に限定されないが、４〜１００が好ましい。非圧電性材料基板の誘電率と圧電性材料基板の誘電率との関係は特に限定されないが、前者は後者に比べて小さいほど好ましく、より好ましくは１０以下であり、圧電性材料基板を駆動するための電極パターンを非圧電性材料基板上に設置することにより、圧電性材料基板自身の容量に加えて付加的な容量を発生させるので、インク室の容量を増大させ、発熱量を増大させ、駆動効率を低下させる。したがって非圧電性材料基板の誘電率が小さいほど付加容量を小さくできる。
【０１１４】
圧電性基板の硬度［Ｈｖ１．０／ＧＰａ］は、特に限定されないが、２〜１０が好ましく、非圧電性材料基板の硬度［Ｈｖ１．０／ＧＰａ］は、特に限定されないが、２〜２０が好ましい。非圧電性材料基板の硬度と、圧電性材料基板の硬度との関係は特に限定されないが、前者が後者に比べて大きいことが好ましく、より好ましくは、前者が後者の１．５倍以上であり、製造工程での欠けを防止でき、歩留まり劣化を防止できる。
【０１１５】
圧電性材料基板の曲げ強さ［Ｋｇｆ／ｃｍ2］は、特に限定されないが、５００〜２０００が好ましく、非圧電性材料基板の曲げ強さ［Ｋｇｆ／ｃｍ2］は、特に限定されないが、３０００〜９０００が好ましい。非圧電性材料基板の曲げ強さと、圧電性材料基板の曲げ強さとの関係は特に限定されないが、前者が後者に比べて大きいことが好ましく、より好ましくは、前者が後者の２倍以上であり、長尺のインクジェットヘッドを安定して製造できる。
【０１１６】
圧電性材料基板の体積抵抗率［Ω・ｃｍ］は、特に限定されないが、０．５〜１０が好ましく、非圧電性材料基板の体積抵抗率［Ω・ｃｍ］は、特に限定されないが、７〜１０が好ましい。非圧電性材料基板の体積抵抗率と圧電性材料基板の体積抵抗率との関係は特に限定されないが、電子デバイスとしてのリーク電流を減らす観点で、前者が後者に比べて大きいことが好ましい。
【０１１７】
また、非圧電性材料基板と圧電性材料基板との間の接着表面の表面粗さＲａは、非圧電性材料基板と圧電性材料基板とを引き剥し、それぞれの剥離面の表面粗さを測定し、その両方の値の平均値を採用し、その値が１．０μｍ以下が好ましく、更に好ましくは０．３μｍ以下、より好ましくは０．１μｍが好ましく、接着方面の表面粗さＲａが１．０μｍを越えると、接着面に柔軟性の高分子接着剤（例えばエポキシ樹脂）が多数入り込み、圧電性非金属材料を有する基板の駆動力が低下し、感度低下、電圧上昇を引き起こし、好ましくない。
【０１１８】
この非圧電性材料基板と圧電性材料基板の接着表面の表面粗さＲａと駆動電圧値との関係を表１に表す。
表１
0003729244.tif 000002
表１で、◎は接着面の凹部に柔軟性の高分子接着剤（例えばエポキシ樹脂）が入り込みがなく、駆動電圧が低く、劣電力化が達成されている場合、○は入り込みが僅かである場合、×は多数入り込みがある場合を示している。
【０１１９】
また、非圧電性材料基板と圧電性材料基板との間の接着表面は、プラズマ処理またはＵＶ処理される。プラズマ処理は、真空チャンバーの中に非圧電性材料基板や圧電性材料基板を置き、Ａｒ、Ｎ2、Ｏ2の１つまたは混合ガスを注入し、外部からの電磁界で、プラズマ状態にする処理であり、表面のエッチング性を高めるために、ＣＦ4等のフッ素系炭化水素ガスを用いても良い。また、ＵＶ処理は紫外線発光ランプを直接非圧電性材料基板や圧電性材料基板に照射する処理であり、オゾンでのクリーニング効果を出すために、Ｏ2雰囲気下でも良い。
【０１２０】
このように接着表面をプラズマ処理及びＵＶ処理することにより、有機物汚染を洗浄除去でき、表面全体への接着剤のぬれ性を向上させ、微小な泡残り等の接着不良を排除でき、それにより、圧電性材料基板の駆動不良をなくし、安定なインクジェットヘッドを製造できる。
【０１２１】
次に、この発明の実施の形態についての実施例を以下に説明する。
［図１乃至図５の実施例］
非圧電性材料基板としてアルミナ基板を用い、圧電性材料基板としてＰＺＴ基板を用いた。アルミナ基板とＰＺＴ基板の接着すべき面は、アセトン超音波洗浄を３分間行ない、ＩＰＡ超音波洗浄を３分間行ない、さらに純水超音波洗浄を３分間行ない、Ｎ2ブロー乾燥後、ＵＶランプ（ウシオ電気製）の照射を３分間行ない清浄化した。
【０１２２】
４０×５０ｍｍ角、厚さ０．９ｍｍのアルミナ基板（日本特殊陶業製）を準備し、このアルミナ基板上に２液性エポシキ接着剤を薄く塗布した。また、４０×５０ｍｍ角、厚さ０．１５５ｍｍのＰＺＴ基板を重ね、その上に更に２液性エポキシ接着剤を薄く塗布し、同様のＰＺＴ基板を重ね、１２０℃、５ｋｇ／ｃｍ2の加熱プレス機で、２０分間加圧接着硬化させた。各々接着剤厚みは２μｍであった。
【０１２３】
上記３層接着基板上に、４０×５０ｍｍ角、３０μｍ厚のドライフィルム（デュポン製ＦＸ−１３０）をラミネーターで圧着する。
【０１２４】
次に、ディスコ製ダイシングソーＤＦＤ−６４１にて幅７０．５μｍの溝を、１４１μｍピッチで短辺方向に、２５６本加工する。この溝はドライフィルムと２枚の積層ＰＺＴを加工して形成する。
【０１２５】
上記、溝加工済み基板を真空蒸着器に入れて２回の斜め蒸着により、４μｍ厚のアルミ電極膜を壁の側面と底部に設ける。
【０１２６】
上側に位置するＰＺＴ基板上のドライフィルムと、その上に形成されたアルミ電極膜をＮ−メチルピロリドン溶液に浸漬して、除去する。
【０１２７】
その後、上記基板上に２液性エポキシ接着剤を薄く塗布した（４０×５０×０．９ｔ）アルミナ基板を重ね、１２０℃、５ｋｇ／ｃｍ2、２０分間で加熱加圧接着し、アクチュエータを形成する。
【０１２８】
上記組立て済みアクチュエータ基板を、ディスコ製ダイシングソーＤＦＤ−６４１にて、長辺方向に６ｍｍ幅に切断し、７個のアクチュエータチップを製造した。
【０１２９】
上記アクチュエータに、２液式エポキシ接着剤を転写印刷し、図３に示すノズルプレートと裏面プレートを位置合わせし、１２０℃、１０分間で接着する。
【０１３０】
ノズルプレートは表面にテフロン系微粒子を分散した０．３μｍ厚の撥インク層を設けた３８ｍｍ×２．１ｍｍ×７５μｍ厚のポリイミドフィルム（宇部興産製ユーピレックス）にエキシマレーザー加工で外径２０μｍ、内径３０μｍのノズル孔を２５６＋８＝２６４個設けた。
【０１３１】
裏面プレートは３８ｍｍ×２１ｍｍ角、７５μｍ厚のポリイミドフィルム（宇部興産製ユーピレックス）にエキシマレーザー加工で５０μｍ×３７．２ｍｍの矩形のインク流入口を設けた。
【０１３２】
前記アクチュエータチップの電極膜はアルミナ基板の後端部または別途設けられたビアホールを経由して外部駆動回路基板へ接続される。接続方法は、後端部へアルミ蒸着するか無電解Ｎｉメッキや金メッキ電極を設けた後ワイヤボンディングや異方性導電膜で行われる。
【０１３３】
［図６の実施例］
非圧電性材料基板としてアルミナ基板を用い、圧電性材料基板としてＰＺＴ基板を用い、図１乃至図５の実施例と同様にして１段目の空気室及びインク室を形成し、その後２段目の空気室及びインク室を形成した。
【０１３４】
［図７の実施例］
図１乃至図５の実施例と同様にして、ディスコ製ダイシングソーＤＦＤ−６４１にて幅７０．５μｍの溝を、１４１μｍピッチで短辺方向に、２５６本加工し、この溝はドライフィルムと２枚の積層ＰＺＴを加工して形成した後に、溝内をサンドプラストすることにより壁部材をわん曲形状に加工した。その他は、図１乃至図５の実施例と同様である。
［図８の実施例］
非圧電性材料基板としてアルミナ基板を用い、圧電性材料基板としてＰＺＴ基板を用い、２層のＰＺＴ基板の長さが下側のＰＺＴ基板が長く、上側のＰＺＴ基板が短い以外は、図１乃至図５の実施例と同様である。
［図９の実施例］
非圧電性材料基板としてアルミナ基板を用い、圧電性材料基板としてＰＺＴ基板を用い、図１乃至図５の実施例と同様であるが、４０×５０ｍｍ角、厚さ０．１５５ｍｍのＰＺＴ基板と、ＰＺＴ基板の間に、４０×５０ｍｍ角、厚さ０．１５５のアルミナ基板をはさみ、同様に加圧接着した。
［図１０の実施例］
非圧電性材料基板としてアルミナ基板を用い、圧電性材料基板としてＰＺＴ基板を用い、図１乃至図５の実施例と同様であるが、ＰＺＴ基板を４層作成した。下２層のＰＺＴ基板の分極方向が相反し、上２層のＰＺＴ基板の分極方向が相反する。
［図１１の実施例］
非圧電性材料基板としてアルミナ基板を用い、圧電性材料基板としてＰＺＴ基板を用い、図１乃至図５の実施例と同様であるが、ＰＺＴ基板を４層作成した。下２層のＰＺＴ基板の分極方向が同方向で、上２層のＰＺＴ基板の分極方向が同方向で、下２層と上２層の分極方向が相反する。
［図１２乃至図１４の実施例］
非圧電性材料基板としてアルミナ基板を用い、圧電性材料基板としてＰＺＴ基板を用い、図１乃至図５の実施例と同様であるが、４０×３００ｍｍ角、厚さ０．９ｍｍのアルミナ基板上に、４０×５０角、厚さ０．１５５のＰＺＴ基板を６枚そろえて重ね、更に６枚を重ね同様の接着剤を用いて加圧接着硬化させた。
【０１３５】
上記組立て済みアクチュエータ基板を、ディスコ製ダイシングソーＤＦＤ−６４１にて、長辺方向に６ｍｍ幅に切断し６×３００ｍｍのラインヘッドチップを製造する。
［図１５の実施例］
非圧電性材料基板としてアルミナ基板を用い、圧電性材料基板としてＰＺＴ基板を用い、図１乃至図５の実施例と同様であるが、ＰＺＴ基板の接続部に溝を形成した。
［図１６の実施例］
非圧電性材料基板としてアルミナ基板を用い、圧電性材料基板としてＰＺＴ基板を用い、図１乃至図５の実施例と同様であるが、ＰＺＴ基板の裏表両面に電極を形成した。
［図１７の実施例］
非圧電性材料基板としてアルミナ基板を用い、圧電性材料基板としてＰＺＴ基板を用いた。アルミナ基板とＰＺＴ基板の接着すべき面は、アセトン超音波洗浄を３分間行ない、ＩＰＡ超音波洗浄を３分間行ない、さらに純水超音波洗浄を３分間行ない、Ｎ2ブロー乾燥後、ＵＶランプ（ウシオ電気製）の照射を３分間行ない清浄化した。
【０１３６】
アルミ電極を真空蒸着で形成した４０×５０ｍｍ角、厚さ０．９ｍｍのアルミナ基板（日本特殊陶業製）を準備し、このアルミナ基板上に２液性エポシキ接着剤を薄く塗布した。また、４０×５０ｍｍ角、厚さ０．１５５ｍｍのＰＺＴ基板を重ね、その上に更に銀ペースト導電性接着剤を薄く塗布し、同様のＰＺＴ基板を重ね、１２０℃、５ｋｇ／ｃｍ2の加熱プレス機で、２０分間加圧接着硬化させた。各々接着剤厚みは２μｍであった。
【０１３７】
次に、ディスコ製ダイシングソーＤＦＤ−６４１にて幅７０．５μｍの溝を、１４１μｍピッチで短辺方向に、２５６本加工する。この溝はドライフィルムと２枚の積層ＰＺＴを加工して形成する。
【０１３８】
その後、上記基板上に２液性エポキシ接着剤を薄く塗布したアルミ電極を真空蒸着で形成した（４０×５０×０．９ｔ）アルミナ基板を重ね、１２０℃、５ｋｇ／ｃｍ2、２０分間で加熱加圧接着し、アクチュエータを形成する。
【０１３９】
上記組立て済みアクチュエータ基板を、ディスコ製ダイシングソーＤＦＤ−６４１にて、長辺方向に６ｍｍ幅に切断し、７個のアクチュエータチップを製造し、その他は図１乃至図５の実施例と同様である。
【０１４０】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項２5に記載の発明は、課題を解決するための手段の欄でそれぞれ記載した効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】シェブロン型のインクジェットヘッドの斜視図である。
【図２】シェブロン型のインクジェットヘッドの正面図である。
【図３】シェブロン型のインクジェットヘッドの断面図である。
【図４】シェブロン型のインクジェットヘッドの製造を示す図である。
【図５】シェブロン型のインクジェットヘッドの他の実施形態の製造を示す図である。
【図６】シェブロン型のインクジェットヘッドの他の実施形態の正面図である。
【図７】シェブロン型のインクジェットヘッドのさらに他の実施形態の正面図である。
【図８】シェブロン型のインクジェットヘッドの他の実施形態の正面図である。
【図９】シェブロン型のインクジェットヘッドの他の実施形態の正面図である。
【図１０】シェブロン型のインクジェットヘッドの他の実施形態の正面図である。
【図１１】シェブロン型のインクジェットヘッドの他の実施形態の正面図である。
【図１２】多ノズル型のインクジェットヘッドを示す図である。
【図１３】多ノズル型のインクジェットヘッドを示す断面図である。
【図１４】多ノズル型のインクジェットヘッドの駆動状態を示す図である。
【図１５】インクジェットヘッドの製造工程に示す図である。
【図１６】シェブロン型のインクジェットヘッドの積層された２枚の圧電性材料からなる層の分極方向が相反する態様を示す図である。
【図１７】シェブロン型のインクジェットヘッドの積層された２枚の圧電性材料からなる層の分極方向が相反する態様を示す図である。
【符号の説明】
１、１０１  インクジェットヘッド
２、８、１０４  非圧電性材料基板
３ａ  溝
４、１０２  インク室
５、１２０  空気室
６、７、１０５、１０６  電極
９、１０８  ノズル孔
１０、１０７  インク供給口
２０  接続部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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