(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変位する隔壁を有するインクジェットプリンタヘッドの製造方法であって、
ＰＺＴ系セラミックスからなる粉体と該粉体１００重量部に対して１〜１５重量部の溶媒及び該粉体１００重量部に対して１〜１５重量部の有機性添加物からなるバインダーとの混合物を、前記隔壁の形状に合致した凹部を有する成形型の該凹部に充填し、前記隔壁となる混合物の表面に、ジルコニアセラミックスからなる粉体と該粉体１００重量部に対して１〜１５重量部の溶媒及び該粉体１００重量部に対して１〜１５重量部の有機性添加物からなるバインダーとの混合物よりなる平板を密着させ固化させた後、前記隔壁となる混合物及び前記平板を同時焼成して一体化する工程を含むインクジェットプリンタヘッドの製造方法。
【請求項２】
同時焼成して一体化した後、隔壁の両側面に電極用のペーストを塗布し、焼成することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変位制御素子、モーター、リレー、スイッチ、シャッター、プリンターヘッド、ポンプ、ファン、インクジェットプリンタ等に用いられる微細溝を有する部材、及びその製造方法及びこれを用いたインクジェットプリンタヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光学や精密加工等の分野において、サブミクロンのオーダーで光路長や位置を調整する変位制御素子が求められており、これらに応えるものとして、圧電材料を利用したもの、静電気を利用したものなど、各種のアクチュエータが考えられている。
【０００３】
特に、最近ではインクジェットプリンタヘッド用に、セラミックグリーンシートを成形し、金型でインク室等を成す空孔を形成した後、積層して焼成し、その一部を振動板としてその表面に圧電駆動部を設けた小型のアクチュエータが提案されている（特開平４−１２６７８号公報参照）。
【０００４】
このインクジェットプリンタヘッドの構造は、図７に示すように、ノズル６を形成したノズル板２３と、インク室１やインク流路等を形成した隔壁２２と、振動板２１とをそれぞれセラミックグリーンシートで作製し、積属し一体化することによって、インク室１とこれに連通するノズル６及びインク流路（不図示）を有するヘッド基板２を得て、このヘッド基板２の振動板２１上に電極４ａ、圧電素子３、電極４ｂを形成したものである。
【０００５】
そして、上記電極４ａ、４ｂ間に電圧を印加して圧電素子３を変形させ、この変位を振動板２１を介してインク室１に伝えることにより、インク室１内のインクをノズル６より噴出させるようになっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、インクジェットプリンタヘッドは、製品がより小型化し、高密度化、高精度化が求められている。例えば、上記ヘッド基板２を成す隔壁２２の幅は数十μｍのオーダーで作製することが求められている。
【０００７】
これに対し、図７に示すインクジェットプリンタヘッドの製造工程中、ヘッド基板２を成す隔壁２２を作製する場合は、セラミックグリーンシートを金型で打ち抜くことによってインク室１やインク流路等を形成していたため、上記のように小型で高密度、高精度に作製することが極めて困難であった。即ち、グリーンシートを金型で打ち抜く際にシート切れが生じたり、あるいはノズル板２３、振動板２１を積層する際に位置ずれが生じる等の理由により、高密度、高精度に作製することができなかった。
【０００８】
また、このような小型で高密度に打ち抜くための金型の作製も困難であり、コストの高いものであった。
【０００９】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、インクジェットプリンタヘッド等に使用される微細溝を有する部材を高精度、高密度で簡易に作製することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、セラミックス、ガラス、シリコン等からなる平板の一面に、セラミックス、ガラス、シリコン等の粉体を凹部を有する成形型で成形して成る隔壁を接合し一体化して微細溝を有する部材を構成したことを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、セラミックス、ガラス、シリコン等の粉体と溶媒及び有機性添加物から成るバインダーとの混合物を、隔壁用の凹部を有する成形型中に充填した後、この混合物をセラミックス、ガラス、シリコン等からなる平板面又はセラミックス、ガラス、シリコン等の粉体と溶媒及び有機性添加物から成るバインダーとの混合物よりなる平板状の成形体に接合し一体化する工程から微細溝を有する部材を製造することを特徴とする。
【００１２】
さらに本発明は、上記平板を振動板と成し、この振動板を駆動するための圧電素子と該圧電素子に電圧を印加するための電極とを備えるとともに、微細溝をインク室とするべくノズル板を接合してインクジェットプリンタヘッドを構成するか、あるいは上記隔壁を圧電性のセラミックスにより形成し、この隔壁を変位させるために電圧を印加する一対の電極を上記隔壁の両側面に備えるか、又は上記一対の電極を隔壁の上面と平板の下面にそれぞれ備え、微細溝をインク室とするべくノズル板を接合してインクジェットプリンタヘッドを構成したことを特徴とする。特に、後者の構造において、上記隔壁をＰｂＺｒＯ３  −ＰｂＴｉＯ３  系のセラミックスにより形成するとともに、上記平板をジルコニアセラミックスにより形成すれば、組み立て時や取り扱い時における破損が少なく、かつ隔壁を良好に変位させることができる。
【００１３】
即ち、本発明によれば、予め用意した隔壁用の凹部を有する成形型に隔壁用材料の混合物を充填し、この混合物を平板の一面に接合一体化することによって、上記成形型の形状がそのまま平板上に転写されることになる。そのため、予め成形型の凹部を高密度にかつ高精度に作製しておけば、容易に隔壁を高精度に仕上げることができるとともに、高密度に形成することが可能となる。
【００１４】
なお、ここで隔壁と平板を接合一体化するとは、上記凹部を有する成形型中に混合物を充填し、平板に密着し固化させた後、離形し焼成する工程や、成形型に混合物を充填し固化させた後に離形し、その後平板と密着して焼成する工程や、成形型に混合物を充填し、固化した後に離形して焼成し、平板に接着又は熱定着する工程等を含むものである。その他、一般的なガラスやセラミックスの接合方法を使用することも可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１６】
図１に示す微細溝を有する部材１０は、セラミックス、ガラス、シリコン等の一種からなる平板１１の一面に、セラミックス、ガラス、シリコン等の一種からなる一対の隔壁１２を同一方向に整列させて接合一体化して、隔壁１２間に一つの微細溝１５を形成したものである。また、図２に示す微細溝を有する部材１０は、セラミックス、ガラス、シリコン等の一種からなる平板１１の一面に、セラミックス、ガラス、シリコン等の一種からなる多数の隔壁１２を同一方向に整列させて接合一体化し、隔壁１２間に複数の微細溝１５を形成したものである。
【００１７】
そして、詳細を後述するように、上記隔壁１２はこの隔壁用の凹部を有する成形型を用いて成形した後、平板１１に接合一体化したものであるため、隔壁１２を高密度に整列させることができるとともに、高精度に形成することができる。この微細溝を有する部材１０を用いれば、図７に示すようなインクジェットプリンタヘッドのヘッド基板２を容易に作製することができる。即ち、図３（ａ）に示すように、平板１１を振動板２１と成し、隔壁１２を隔壁２２として、別途作製したノズル６を有するノズル板２３を接合すれば、微細溝１５がインク室１となってヘッド基板２を得ることができる。
【００１８】
あるいは、図３（ｂ）に示すように、平板１１にノズル６を形成してノズル板２３と成し、隔壁１２を隔壁２２として、別途作製した振動板２１を接合すれば、微細溝１５がインク室１となってヘッド基板２を得ることができる。
【００１９】
このとき、隔壁２２（１２）は高密度に整列させることができるとともに、高精度に形成できることから、このヘッド基板２を用いれば、高密度、高精度のインクジェットプリンタヘッドを得ることができる。
【００２０】
また、図３（ａ）に示すように微細溝を有する部材１０の平板１１を振動板と成す場合は、平板１１上に圧電素子を備えることができる。即ち、図４（ａ）に示すように、平板１１上に電極１４と圧電素子１３を単層又は複数層積層するか、あるいは図４（ｂ）に示すように、平板１１の上下面に上記電極１４と圧電素子１３を単層又は複数層積層しておき、これらの電極１４間に電圧を印加すれば、圧電素子１３の変形により平板１１を変位させ、振動板として作用させることができる。
【００２１】
さらに、図８（ａ）（ｂ）に示すようなインクジェットプリンタヘッドを製作することもできる。
【００２２】
これらのインクジェットプリンタヘッドは、ノズル６を形成したノズル板２３と、インク室１やインク流路等を形成する隔壁２２、及び平板２４とからなり、上記隔壁２２をそれ自体が変形する振動板としたものであり、例えば、図８（ａ）に示すヘッド基板３１は、図３（ａ）の隔壁１２を隔壁２２とし、この隔壁２２（１２）を圧電材料により形成するとともに、この隔壁２２（１２）の上面に帯状の電極１４を敷設し、さらに平板１１を平板２４となし、この平板２４（１１）の下面に板状の電極１４を敷設したあと、別途作製したノズル６を有するノズル板２３を接合することにより製作することができ、また、図８（ｂ）に示すヘッド基板３２は、図３（ａ）の隔壁１２を隔壁２２とし、この隔壁２２（１２）を圧電材料により形成するとともに、この隔壁２２（１２）の両側面に帯状の電極１４をそれぞれ敷設したあと、別途作製したノズル６を有するノズル板２３を接合することにより製作することができる。なお、図８（ｂ）に示すヘッド基板３２は、図３（ｂ）からも製作が可能である。
【００２３】
そして、図８（ａ）に示すヘッド基板３１においては、隔壁２２の上面の帯状電極１４と平板２４の下面の板状電極１４との間に、図８（ｂ）に示すヘッド基板３２においては、隔壁２２の両側面の帯状電極１４間にそれぞれ電圧を印加することにより隔壁２２自体を左右に変位させることができるため、インク室１をなす微細溝１５内の圧力を高めてノズル６よりインクを噴出させることができる。
【００２４】
これらのインクジェットプリンタヘッドは、図７に示すプリンタヘッドのような振動板２１上の圧電素子１３や電極１４が不要であるため、より一層小型化することができるとともに、インク室１を構成する隔壁２２自体を変位させることができるために応答性が良く、さらに高速印字が可能なインクジェットプリンタヘッドを得ることができる。
【００２５】
なお、図７及び図８（ａ）（ｂ）では、ノズル板２３を平板１１と対向した位置に配置した構造を示したが、微細溝１５の長手方向を閉じる別の平板（不図示）にノズル６を形成した構造であっても良いことは言うまでもない。
【００２６】
以上のように、平板１１に圧電素子１３と電極１４を備えるか、隔壁１２を圧電材料で形成し、その両側面に電極１４を備えるか、さらには隔壁１２を圧電材料で形成し、その上面と平板１１の下面に電極１４を備えることで、この微細溝１５を有する部材１０はアクチュエータ用部材となり、上述したインクジェットプリンタヘッドに限らず、変位制御素子、モーター、リレー、スイッチ、シャッター、プリンターヘッド、ポンプ、ファン等に使用することができる。
【００２７】
次に、本発明の微細溝を有する部材１０の製造方法を説明する。
【００２８】
まず、図５（ａ）に示すように、隔壁１２の形状に合致した凹部１９ａを有する成形型１９を用意し、この成形型１９の凹部１９ａに、隔壁１２を成す材質としてセラミックス、ガラス、シリコン等の粉末と溶媒及び有機性添加物のバインダーとの混合物１２’を充填する。
【００２９】
一方、セラミックス、ガラス、シリコン等から成る平板１１を別に用意し、この平板１１に上記混合物１２’の成形体を接合一体化し、隔壁１２を形成するが、具体的には以下のように製造する。
【００３０】
まず、上記成形型１９に充填した混合物１２’の表面に平板１１を押し当てて加圧接着し、混合物１２’を反応硬化するか又は乾燥して固化させる。その後、図５（ｂ）に示すように、成形型１９を離型することによって、基板１１上に混合物１２’の成形体からなる隔壁１２を転写する。最後に全体を脱バインダー処理した後、同時焼成して一体化することにより、図１、２に示す微細溝１５を有する部材１０を製造することができる。
【００３１】
また他の方法としては、成形型１９に充填した混合物１２’を反応硬化又は乾燥固化した後、成形型１９から離型し、混合物１２’の成形体を平板１１に固着する。最後に全体を脱バインダー処理した後、同時焼成して一体化することによっても微細溝１５を有する部材１０を得ることができる。
【００３２】
さらに他の方法としては、成形型１９に充填した混合物１２’を反応硬化又は乾燥固化した後、成形型１９から離型し、脱バインダー処理した後でこの成形体を平板１１に接着する。最後に全体を同時焼成して一体化することによっても微細溝１５を有する部材１０を得ることができる。
【００３３】
あるいは、成形型１９に充填した混合物１２’を反応硬化又は乾燥固化した後、成形型１９から離型し、脱バインダー処理して焼成した後でこの焼結体を平板１１に接着、熱圧着又は同時焼成により接合することによっても微細溝１５を有する部材１０を得ることができる。
【００３４】
即ち、平板１１に混合物１２’の成形体を接合するとは、互いの部材がセラミックス、ガラス、シリコン等の粉末と溶媒及び有機性添加物のバインダーとの混合物を反応硬化又は乾燥固化させた成形体、又は成形体に脱バインダー処理を施した脱バインダー状態、あるいは成形体を焼成した焼結体のいずれの段階であっても良い。なお、平板１１と隔壁１２が互いに成形体からなり、両者を同時焼成により接合一体化する場合には、焼成条件（焼成温度、焼成雰囲気等）や成形体の収縮率等を合わせる必要があることから、このような時には両者を同種の材質により構成することが好ましい。
【００３５】
このような本発明の製造方法によれば、簡単に隔壁１２を形成できるため製造工程を極めて簡略化できる。しかも、隔壁１２及びその間の空間は成形型１９の凹部１９ａの形状が転写されるため、凹部１９ａの形状やピッチ幅等を所定の精度に精密加工しておけば、所望の隔壁１２を容易に形成することができる。
【００３６】
さらに本発明の他の応用例として、図６に示すように、複数の微細溝１５を有する部材１０を積層し接合一体化すれば、各微細溝１５が貫通孔となるハニカム状体を得ることができ、微細フィルター等に使用することができる。その他、本発明の微細溝１５を有する部材１０はさまざまな分野に応用することができる。ここで、平板１１及び隔壁１２を成すセラミックス粉体としては、アルミナ（Ａｌ２  Ｏ３  ）、ジルコニア（ＺｒＯ２  ）等の酸化物系セラミックスや、窒化珪素（Ｓｉ３  Ｎ４  ）、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）等の非酸化物系セラミックス等、あるいはアパタイト（Ｃａ５  （ＰＯ４  ）３  （Ｆ，Ｃｌ，ＯＨ））等のいずれをも用いることができ、これらのセラミックス粉体には各種焼結助剤を所望量添加することができる。
【００３７】
上記焼結助剤としては、アルミナ粉末にはシリカ（ＳｉＯ２  ）、カルシア（ＣａＯ）、イットリア（Ｙ２  Ｏ３  ）及びマグネシア（ＭｇＯ）等を、ジルコニア粉末にはイットリア（Ｙ２  Ｏ３  ）やセリウム（Ｃｅ）、ディスプロシウム（Ｄｙ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類元素の酸化物を、また窒化珪素粉末にはイットリア（Ｙ２  Ｏ３  ）とアルミナ（Ａ１２  Ｏ３  ）、あるいは硼素（Ｂ）と炭素（Ｃ）等を、窒化アルミニウム粉末には周期律表第３ａ族元素酸化物（ＲＥ２  Ｏ３  ）等を、炭化珪素粉末にはホウ素（Ｂ）と炭素（Ｃ）等を所望量添加することができる。
【００３８】
また、平板１１及び／又は隔壁１２を成す圧電性をもったセラミック粉末としては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ系：ＰｂＺｒＯ３  −ＰｂＴｉＯ３  系）、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ系）、ニッケルニオブ酸鉛（ＰＮＮ系）、マンガンニオブ酸鉛、チタン酸鉛などの一種以上と、Ｐｂ及びこれと固溶するＭｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｔｅ、Ｓｂの元素うち少なくとも一種以上の酸化物を含むセラミックスを用いることができ、具体的にはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ系）の場合、ＰＺＴ−Ｐｂ（ＮｉＮｂ）Ｏ３  、ＰＺＴ−Ｐｂ（ＮｉＮｂ）Ｏ３  −Ｐｂ（ＺｎＮｂ）Ｏ３  、ＰＺＴ−Ｐｂ（ＭｇＮｂ）Ｏ３  、ＰＺＴ−Ｐｂ（ＳｂＮｂ）Ｏ３  −Ｐｂ（ＺｎＮｂ）Ｏ３  等のことである。
【００３９】
さらに、平板１１及び隔壁１２をなすガラス粉体としては、ケイ酸塩を主成分とし、鉛（Ｐｂ）、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、明礬等の一種以上を含有した各種ガラスを用いることができ、さらには平板１１及び隔壁１２をシリコン粉末から形成することもできる。あるいは平板１１及び隔壁１２を上記各材料の複合粉体から形成したり、上記と同様の特性を持った他の粉体で形成することもできる。
【００４０】
なお、これらセラミックス、ガラス、シリコン等の粉体の粒径は、数十ミクロンからサブミクロンのものが好適に用いることができ、具体的には０．２〜１０μｍ、好ましくは０．２〜５．０μｍの範囲のものが良い。
【００４１】
さらに、これらのセラミックス、ガラス、シリコンの粉末に添加する有機性添加物としては、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、エボナイト、ポリシロキ酸シリケート等が挙げられる。そしてこれらの有機性添加物を反応硬化させる手段としては、加熱硬化、紫外線照射硬化、Ｘ線照射硬化等がある。なお、作業上、装置上の点からは加熱硬化が最適であって、とりわけポットライフの点からは不飽和ポリエステル樹脂が好適である。
【００４２】
前記有機性添加物の含有量は、セラミックス、ガラス、シリコン等の粉体と焼結助剤等との混合物の流動性及び成形性を維持するためには、粘性が高くならないようにする必要があり、一方、硬化時には十分な保形性を有していることが望ましい。このような点から、有機性添加物の含有量は、セラミックス、ガラス、シリコン等の粉体１００重量部に対して０．５重量部以上で、かつ硬化による成形体の収縮という点からは３５重量部以下がより望ましく、なかでも焼成時の収縮を考慮すると、１〜１５重量部が最も好適である。
【００４３】
また、混合物１２’中に加えられる溶媒とは、前記有機性添加物を相溶するものであれば特に限定するものではなく、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、フタル酸エステル等の芳香族溶剤や、ヘキサノール、オクタノール、デカノール、オキシアルコール等の高級アルコール類、あるいは酢酸エステル、グリセライド等のエステル類を用いることができる。
【００４４】
とりわけ、前記フタル酸エステル、オキシアルコール等は好適に使用でき、更に、溶媒を緩やかに揮発させるために、前記溶媒を２種類以上併用することも可能である。
【００４５】
また、前記溶媒の含有量は、成形性の点からは成形体の保形性を維持するために、セラミックス、ガラス、シリコン等の粉体１００重量部に対して０．１重量部以上必要であり、一方、セラミックス、ガラス、シリコン等の粉体と有機性添加物の混合物の粘性を低くすることが望ましいことから３５重量部以下がより望ましく、乾燥時と焼成時の収縮を考慮すると１〜１５重量部であることが最も望ましい。
【００４６】
なお、本発明における成形型１９は、有機性添加物を硬化させる時に何ら支障無きものであれば良く、材質は特に限碇されないが、例えば金属や樹脂、あるいはゴム等が使用でき、必要ならば離型性向上や摩耗防止のために、表面被覆等の表面処理を行ってもよい。
【００４７】
また、上記平板１１は、セラミックス、ガラス、シリコン等の未焼成のグリーンシート（成形体）あるいは焼結体であり、例えば各種セラミックグリーンシートや各種ガラス基板、磁器基板等を用い、隔壁１２と同じ材質又は熱膨張係数が近似した材質を用いる。なお、ガラス基板としては、例えばソーダライムガラスやその歪み点を向上するために無機フィラーを分散させたものなど比較的安価なガラスを使用できる。
【００４８】
また、前記混合物１２’と平板１１とを圧着する際の接着性向上のために、シランカップリング剤やチタネートカップリング剤、アルミネートカップリング剤等の各種カップリング剤を使用することができ、なかでも反応性が高いことからシランカップリング剤が好適である。
【００４９】
さらに、混合物１２’と平板１１との圧着は、均一に圧力を加えるという点からは静水圧の装置を用いることが望ましく、加圧条件としては、成形型１９を変形せない圧力範囲、例えば、シリコンゴム製の成形型１９を用いた場合、約１００ｇ／ｃｍ２  程度の加圧条件で行うのが望ましい。
【００５０】
また、混合物１２’において、セラミックス又はガラス粉体の分散性の向上のために、例えば、ポリエチレングリコールエーテル、アルギルスルホン酸塩、ポリカルボン酸塩、アルキルアンモニウム塩等の界面活性剤を添加してもよく、その含有量としては分散性の向上及び熱分解性の点から、セラミックス又はガラス粉体１００重量部に対して０．０５〜５重量部が望ましい。
【００５１】
さらに、混合物１２’中のバインダーには硬化反応促進剤又は重合開始剤等と称される硬化触媒を添加することができる。前記硬化触媒としては、有機過酸化物やアゾ化合物を使用することができ、例えば、ケトンパーオキセイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシケタール、パーオキシエステル、ハイドロパーオキサイド、パーオキシカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ビス（４−ｔ−ブチルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネート、ジクミルパーオキサイド等の有機過酸化物や、アゾビス、イソブチロニトリル等のアゾ化合物が挙げられる
また、上記圧電素子１３は、電極１４により電圧を印加すると変形する材質からなり、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ系）、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ系）、ニッケルニオブ酸鉛（ＰＮＮ系）、マンガンニオブ酸鉛、チタン酸鉛などの一種以上を主成分とする圧電セラミックスを用いる。
【００５２】
さらに圧電素子１３の両面や隔壁１２の両側面、あるいは隔壁の上面と平板の下面にそれぞれ備える駆動用の電極１４は、焼成温度に耐えられる導体であれば特に規制されず、例えば金属単体や合金、あるいはセラミックスやガラスと金属や合金との混合物であっても良い。特には、白金、パラジウム、ロジウム、銀−パラジウム、銀−白金、白金−パラジウム、金、銀、タングステン、モリブデン等のうち少なくとも一種を用いることが好ましい。
【００５３】
実施例１
図２に示す本発明の微細溝１５を有する部材１０を試作した。
【００５４】
隔壁１２を成すセラミック粉体として、平均粒径が０．２〜５．０μｍのアルミナ（Ａｌ２  Ｏ３  ）、ジルコニア（ＺｒＯ２  ）、窒化珪素（Ｓｉ３  Ｎ４  ）及び窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を各主成分とし、前記公知の焼結助剤をそれぞれ必要に応じて添加した。これらのセラミック粉体１００重量部に対し、表１に示すようなバインダー組成物をそれぞれ添加混合してセラミック成形用組成物を調整して混合物１２’とした。なお、表１に示すバインダー組成物の種類は、表２に示した通りである。
【００５５】
【表１】
0003563576.tif 000002
【００５６】
【表２】
0003563576.tif 000003
【００５７】
このようにして得られた混合物１２’を真空脱泡した後、図５（ａ）に示すように、シリコン樹脂で作製した成形型１９の凹部１９ａに注入充填した。
【００５８】
その後、成形型１９に充填した混合物１２’の表面に、混合物１２’と同種のセラミック焼結体からなる平板１１を載置し、この平板１１を成形型１９とともに１００ｇ／ｃｍ２  の圧力で加圧しながら加熱炉に収容し、１００℃の温度で４５分間保持して加熱硬化させた。
【００５９】
硬化完了後、図５（ｂ）に示すように、成形型１９から平板１１と密着した隔壁１２を離型し、この成形体を１２０℃で５時間乾燥し、次いで窒素雰囲気中、２５０℃で３時間保持した後、５００℃に昇温して１２時間保持し、脱バインダー処理を行った。その後、アルミナを主成分とするものは、大気中、１６００℃で２時間保持、ジルコニアを主成分とするものは、大気中、１４５０℃で２時間保持、窒化珪素を主成分とするものは、窒素雰囲気中、１６５０℃で１０時間保持、窒化アルミニウムを主成分とするものは、窒素雰囲気中、１８００℃で３時間保持して、焼成一体化し、図２に示す本発明の微細溝１５を有する部材１０を得た。
【００６０】
一方、比較例として、ジルコニアを主成分とするセラミックグリーンシートを作製し、金型で凹部を打ち抜いて積層し、焼成一体化することにより、同様な形状の微細溝１５を有する部材１０を作製した。なお、セラミックグリーンシートの厚みは１００μｍ（表３中のＮｏ．８）、４０μｍ（表３中のＮｏ．９）とした。
【００６１】
これらの本発明実施例及び比較例について、隔壁１２の形状を観察した結果を表３に示す。
【００６２】
この結果より、比較例のＮｏ．８は、グリーンシートの厚みが隔壁１２の幅よりも厚く、隔壁１２の強度は大きいものの、金型で打ち抜く際の力で変形が生じていた。また比較例のＮｏ．９では、グリーンシートの厚みが薄いため、金型で打ち抜く際の力は小さいものの、Ｎｏ．８と同様に変形しやすかった。さらに、これらの比較例では積層時の位置ずれにより、隔壁１２内に段差が発生していた。また、隔壁１２の幅は７０μｍが限界で、歩留りも悪かった。
【００６３】
これに対し、本発明のＮｏ．１〜７では、上述のような問題がなく、隔壁１２の幅も７０μｍ以下とすることができ、形状の潰れもなく高精度とすることができた。
【００６４】
【表３】
0003563576.tif 000004
【００６５】
なお、この実施例では、成形型１９に混合物１２’を充填し、平板１１を押しつけて加熱硬化する手法をとったが、成形型１９に混合物１２’を充填し加熱硬化したのち離型し、焼成した後平板１１に接着し一体化しても良い。要するに、隔壁１２と平板１１との接合は、共に焼成前、一方が焼成前で他方が焼成後、共に焼成後のどの状態でも良い。いずれにせよ、平板１１と隔壁１２とは、焼成温度、熱膨張係数が近い方が好ましい。
【００６６】
また、平板１１、隔壁１２の材質としては、上述したセラミックスに限らず、その他のセラミックスや、各種ガラス、あるいはシリコン等を用いても同様の効果を得られることを確認した。
【００６７】
実施例２
実施例１中のＮｏ．５を選び、作製された微細溝１５を有する部材１０の平板１１の上面に電極１４用のペーストを塗布し、ＰＺＴからなる圧電素子１３を積層し、さらに電極１４用のペーストを塗布し、１０００〜１３００℃で焼成して、インクジェットプリンタヘッド等に用いられるアクチュエータ用部材を得た。これに分極処理を行った後、電圧を印加して駆動させたところ、平板１１が変位して良好な駆動状態を得ることができた。さらに、図４（ａ）に示すように複数の圧電素子１３を積層しても同様に結果を得ることができた。
【００６８】
次に、図４（ｂ）に示すように、微細溝１５を有する部材１０の平板１１の両面に電極１４と圧電素子１３を積層して、同様に駆動試験を行ったところ、結果はいずれも良好に駆動することを確認した。
【００６９】
実施例３
さらに、図２に示す本発明の微細溝１５を有する部材１０のうち、隔壁１２を圧電性セラックスにより形成するとともに、電極１４を設けて図８（ａ）に示すインクジェットプリンタヘッド用のヘッド基板３１等のアクチュエータ用部材を形成した。
【００７０】
まず、隔壁１２を成すセラミック粉体として、平均粒径が０．２〜５．０μｍのＰＺＴ−Ｐｂ（ＮｉＮｂ）Ｏ３  系の微粉末を使用し、このセラミック粉体１００重量部に対し、溶媒を１０重量部、有機性添加物を５重量部それぞれ添加混合してセラミック成形用組成物を調整して混合物１２’を得た。そして、この混合物１２’を真空脱泡した後、図５（ａ）に示すように、シリコン樹脂で作製した成形型１９の凹部１９ａに注入充填した。
【００７１】
その後、成形型１９に充填した混合物１２’の表面に、３モル％のＹ２  Ｏ３  を含有する部分安定化ジルコニアセラミックスからなる平板１１を載置し、この平板１１を成形型１９とともに１００ｇ／ｃｍ２  の圧力で加圧しながら加熱炉に収容し、１００℃の温度で４５分間保持して加熱硬化させた。
【００７２】
硬化完了後、図５（ｂ）に示すように、成形型１９から平板１１と密着した隔壁１２を離型し、この成形体を１２０℃で５時間乾燥し、次いで大気雰囲気中、２５０℃で３時間保持した後、５００℃に昇温して１２時間保持し、脱バインダー処理を行ったあと、１３００℃で２時間保持して、焼成一体化し、図２に示す微細溝１５を有する部材１０を得た。
【００７３】
しかるのち、作製された微細溝１５を有する部材１０の平板１１の下面に電極１４用のペーストを塗布するとともに、隔壁１２の上面にも電極１４用のペーストを塗布したあと、１０００〜１２００℃で焼成して、アクチュエータ用部材を得た。
【００７４】
そして、これに分極処理を行った後、電圧を印加して駆動させたところ、隔壁１２が左右に変位し、良好な駆動状態が得られることを確認した。また、このアクチュエータ用部材は隔壁１２がＰＺＴ系のセラミックス、平板１１がジルコニアセラミックスというように異なる材質からなるものの、両者は接合時における相互拡散が生じ難いため、隔壁１２を構成するＰＺＴ系セラミックスの特性に悪影響を与えることが少ない。しかも、平板１１はセラミックスの中でも破壊靱性値の高いジルコニアセラミックスからなるため、組み立て時や取り扱い時に欠けや割れを最小限に留めることができ、優れてた。
【００７５】
実施例４
さらに、図２に示す本発明の微細溝１５を有する部材１０のうち、隔壁１２を圧電性セラックスにより形成するとともに、電極１４を設けて図８（ｂ）に示すインクジェットプリンタヘッド用のヘッド基板３２等のアクチュエータ用部材を形成した。
【００７６】
まず、隔壁１２を成すセラミック粉体として、平均粒径が０．２〜５．０μｍのＰＺＴ−Ｐｂ（ＮｉＮｂ）Ｏ３  −Ｐｂ（ＺｎＮｂ）Ｏ３  系の微粉末を使用し、このセラミック粉体１００重量部に対し、溶媒を１０重量部、有機性添加物を５重量部それぞれ添加混合してセラミック成形用組成物を調整して混合物１２’を得た。そして、この混合物１２’を真空脱泡した後、図５（ａ）に示すように、シリコン樹脂で作製した成形型１９の凹部１９ａに注入充填した。
【００７７】
その後、成形型１９に充填した混合物１２’の表面に、平板１１となる同一組成の混合物からなるセラミックグリーンシートを載置し、このグリーンシートを成形型１９とともに１００ｇ／ｃｍ２  の圧力で加圧しながら加熱炉に収容し、１００℃の温度で４５分間保持して加熱硬化させた。
【００７８】
硬化完了後、図５（ｂ）に示すように、成形型１９から平板１１と密着した隔壁１２を離型し、これらの成形体を１２０℃で５時間乾燥し、次いで大気雰囲気中、２５０℃で３時間保持した後、５００℃に昇温して１２時間保持し、脱バインダー処理を行ったあと、１３００℃で２時間保持して、焼成一体化し、図２に示す微細溝１５を有する部材１０を得た。
【００７９】
しかるのち、作製された微細溝１５を有する部材１０の隔壁１２の両側面に電極１４用のペーストを塗布したあと、１０００〜１２００℃で焼成して、アクチュエータ用部材を得た。
【００８０】
そして、これに分極処理を行った後、電圧を印加して駆動させたところ、隔壁１２が左右に変位し、このアクチュエータ用部材も良好な駆動状態が得られることを確認した。
【００８１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、セラミックス、ガラス、シリコン等からなる平板の一面に、セラミックス、ガラス、シリコン等の粉体を凹部を有する成形型で成形して成る隔壁を接合し、一体化したことによって、簡単な工程で、高密度、高精度の微細溝を有する部材を得ることができる。
【００８２】
また、本発明によれば、セラミックス、ガラス、シリコン等の粉体と溶媒及び有機性添加物から成るバインダーとの混合物を、隔壁用の凹部を有する成形型中に充填した後、この混合物をセラミックス、ガラス、シリコン等からなる平板面又はセラミックス、ガラス、シリコン等の粉体と溶媒及び有機性添加物から成るバインダーとの混合物よりなる平板状の成形体に接合し一体化する工程から微細溝を有する部材を製造することによって、上記成形型の形状がそのまま平板上に転写されるため、予め成形型を高密度、高精度に作製しておけば、容易に隔壁を高密度に整列させることができるとともに、高精度に形成することが可能となる。
【００８３】
従って、本発明によれば、高密度、高精度の微細溝を有する部材を極めて簡単な工程で作製することができ、インクジェットプリンタヘッド等の用途に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の微細溝を有する部材を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図３】本発明の微細溝を有する部材を用いて、インクジェットプリンタヘッドのヘッド基板を作製する工程を示す断面図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は本発明の他の実施形態を示す断面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は本発明の微細溝を有する部材の製造方法を説明するための断面図である。
【図６】本発明の微細溝を有する部材の応用例を示す断面図である。
【図７】インクジェットプリンタヘッドの構造を示す一部破断斜視図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は本発明の微細溝を有する部材を用いたインクジェットプリンタヘッドの他の構造をそれぞれ示す一部破断斜視図である。
【符号の説明】
１０：微細溝を有する部  １１：平板  １２：隔壁  １３：圧電素子
１４：電極  １９：成形型  １９ａ：凹部
【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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