(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出ノズルを有してなるオリフィスプレートと、
この吐出ノズルに連通し、該吐出ノズルに対応して設けられた圧力室を有してなる基台と、
この基台に取り付けられる振動板と、
この振動板を介して圧力室に対応して配置される圧電素子とを備え、
振動板が少なくとも２層以上からなり、１層の振動板は圧力室を全て覆うようにされ、残りの層の振動板は圧電素子をマスクとして除去されて当該圧電素子と略同一幅とされていることを特徴とするプリンタ装置。
【請求項２】
２層以上よりなる振動板のうち、１層以上を金属材料としたことを特徴とする請求項１記載のプリンタ装置。
【請求項３】
２層以上よりなる振動板のうち、除去される振動板を、銅を主成分とする金属材料とすることを特徴とする請求項１記載のプリンタ装置。
【請求項４】
２層以上よりなる振動板のうち、圧力室を全て覆うようにされる振動板を、ニッケルを主成分とする金属材料とすることを特徴とする請求項１記載のプリンタ装置。
【請求項５】
２層以上よりなる振動板を、それぞれ別個に圧延された素材を真空中における接合により形成した材料とすることを特徴とする請求項１記載のプリンタ装置。
【請求項６】
２層以上よりなる振動板と圧電素子との界面に、導電性の接着剤が配置されていることを特徴とする請求項１記載のプリンタ装置。
【請求項７】
２層以上よりなる振動板と圧電素子との界面に、ガリウム、インジウム、錫を主成分とする金属と、振動板を構成する金属との合金が配置されていることを特徴とする請求項１記載のプリンタ装置。
【請求項８】
２層以上よりなる振動板と圧電素子との界面に、ガリウム、インジウム、亜鉛を主成分とした金属と、振動板を構成する金属との合金が配置されていることを特徴とする請求項１記載のプリンタ装置。
【請求項９】
２層以上よりなる振動板上に圧電素子を接合する工程と、
最下層の振動板までには至らないように、圧電素子を切断する工程と、
切断されて残った圧電素子をマスクとして、切断部分に残された最下層の振動板以外の振動板を除去する工程と、
圧電素子に対応して設けられた圧力室を有してなる基台を、振動板に接合する工程と、
圧力室に連通し、この圧力室と対応して設けられた吐出ノズルを有してなるオリフィスプレートを、基台に接合する工程とからなることを特徴とするプリンタ装置の製造方法。
【請求項１０】
２層以上よりなる振動板のうち、１層以上を金属材料としたことを特徴とする請求項９記載のプリンタ装置の製造方法。
【請求項１１】
２層以上よりなる振動板のうち、除去される振動板を、銅を主成分とする金属材料とすることを特徴とする請求項９記載のプリンタ装置の製造方法。
【請求項１２】
２層以上よりなる振動板のうち、最下層の振動板を、ニッケルを主成分とする金属材料とすることを特徴とする請求項９記載のプリンタ装置の製造方法。
【請求項１３】
２層以上よりなる振動板を、それぞれ別個に圧延された素材を真空中における接合により形成した材料とすることを特徴とする請求項９記載のプリンタ装置の製造方法。
【請求項１４】
２層以上よりなる振動板上に圧電素子を接合する手段として、導電性の接着剤を用いることを特徴とする請求項９記載のプリンタ装置の製造方法。
【請求項１５】
２層以上よりなる振動板上に圧電素子を接合する手段として、ガリウム、インジウム、錫を主成分とした液体金属を、振動板と圧電素子との界面に塗布し、該振動板を構成する物質および圧電素子の表面を形成する物質と液体金属との拡散合金化反応を用いたことを特徴とする請求項９記載のプリンタ装置の製造方法。
【請求項１６】
２層以上よりなる振動板上に圧電素子を接合する手段として、ガリウム、インジウム、亜鉛を主成分とした液体金属を、振動板と圧電素子との界面に塗布し、該振動板を構成する物質および圧電素子の表面を形成する物質と液体金属との拡散合金化反応を用いたことを特徴とする請求項９記載のプリンタ装置の製造方法。
【請求項１７】
吐出ノズルを有してなるオリフィスプレートと、
このオリフィスプレートに取り付けられた振動板と、
この振動板を介して吐出ノズルに対応して配置される圧電素子とを備え、
振動板が少なくとも３層以上からなり、オリフィスプレートと接する側の最下層の振動板は吐出ノズルに連通する圧力室を有し、該最下層の振動板上に設けられる振動板は圧力室を全て覆うようにされ、残りの層の振動板は圧電素子をマスクとして除去されて当該圧電素子と略同一幅とされていることを特徴とするプリンタ装置。
【請求項１８】
３層以上よりなる振動板のうち、１層以上を金属材料としたことを特徴とする請求項１７記載のプリンタ装置。
【請求項１９】
３層以上よりなる振動板のうち、除去される振動板を、銅を主成分とする金属材料とすることを特徴とする請求項１７記載のプリンタ装置。
【請求項２０】
３層以上よりなる振動板のうち、圧力室を全て覆うようにされる振動板を、ニッケルを主成分とする金属材料とすることを特徴とする請求項１７記載のプリンタ装置。
【請求項２１】
３層以上よりなる振動板を、それぞれ別個に圧延された素材を真空中における接合により形成した材料とすることを特徴とする請求項１７記載のプリンタ装置。
【請求項２２】
３層以上よりなる振動板と圧電素子との界面に、導電性の接着剤が配置されていることを特徴とする請求項１７記載のプリンタ装置。
【請求項２３】
３層以上よりなる振動板と圧電素子との界面に、ガリウム、インジウム、錫を主成分とする金属と、振動板を構成する金属との合金が配置されていることを特徴とする請求項１７記載のプリンタ装置。
【請求項２４】
３層以上よりなる振動板と圧電素子との界面に、ガリウム、インジウム、亜鉛を主成分とした金属と、振動板を構成する金属との合金が配置されていることを特徴とする請求項１７記載のプリンタ装置。
【請求項２５】
３層以上よりなる振動板上に圧電素子を接合する工程と、
圧力室を覆う振動板までには至らないように、圧電素子を切断する工程と、
切断されて残った圧電素子をマスクとして、切断部分に残された最下層と圧力室を覆う振動板以外の振動板を除去する工程と、
最下層の振動板に圧電素子に対応して圧力室を形成する工程と、
圧力室に連通し、この圧力室と対応して設けられた吐出ノズルを有してなるオリフィスプレートを、最下層の振動板に接合する工程とからなることを特徴とするプリンタ装置の製造方法。
【請求項２６】
３層以上よりなる振動板のうち、１層以上を金属材料としたことを特徴とする請求項２５記載のプリンタ装置の製造方法。
【請求項２７】
３層以上よりなる振動板のうち、除去される振動板を、銅を主成分とする金属材料とすることを特徴とする請求項２５記載のプリンタ装置のの製造方法。
【請求項２８】
３層以上よりなる振動板のうち、圧力室を全て覆うようにされる振動板を、ニッケルを主成分とする金属材料とすることを特徴とする請求項２５記載のプリンタ装置の製造方法。
【請求項２９】
３層以上よりなる振動板を、それぞれ別個に圧延された素材を真空中における接合により形成した材料とすることを特徴とする請求項２５記載のプリンタ装置の製造方法。
【請求項３０】
３層以上よりなる振動板と圧電素子を接合する手段として、導電性の接着剤を用いることを特徴とする請求項２５記載のプリンタ装置の製造方法。
【請求項３１】
３層以上よりなる振動板と圧電素子を接合する手段として、ガリウム、インジウム、錫を主成分とした液体金属を、振動板と圧電素子との界面に塗布し、該振動板を構成する物質および圧電素子の表面を形成する物質と液体金属との拡散合金化反応を用いたことを特徴とする請求項２５記載のプリンタ装置の製造方法。
【請求項３２】
３層以上よりなる振動板と圧電素子を接合する手段として、ガリウム、インジウム、亜鉛を主成分とした液体金属を、振動板と圧電素子との界面に塗布し、該振動板を構成する物質および圧電素子の表面を形成する物質と液体金属との拡散合金化反応を用いたことを特徴とする請求項２５記載のプリンタ装置の製造方法。
【請求項３３】
剛性を有する基台と、
この基台に取り付けられた振動板と、
この振動板を介して圧力室に対応して配置される圧電素子とを備え、
振動板が少なくとも３層以上からなり、基台と接する側の最下層の振動板は吐出ノズルとこの吐出ノズルに連通する圧力室を有し、該最下層の振動板上に設けられる振動板は圧力室を全て覆うようにされ、残りの層の振動板は圧電素子をマスクとして除去されて当該圧電素子と略同一幅とされていることを特徴とするプリンタ装置。
【請求項３４】
３層以上よりなる振動板のうち、１層以上を金属材料としたことを特徴とする請求項３３記載のプリンタ装置。
【請求項３５】
３層以上よりなる振動板のうち、除去される振動板を、銅を主成分とする金属材料とすることを特徴とする請求項３３記載のプリンタ装置。
【請求項３６】
３層以上よりなる振動板のうち、圧力室を全て覆うようにされる振動板を、ニッケルを主成分とする金属材料とすることを特徴とする請求項３３記載のプリンタ装置。
【請求項３７】
３層以上よりなる振動板を、それぞれ別個に圧延された素材を真空中における接合により形成した材料とすることを特徴とする請求項３３記載のプリンタ装置。
【請求項３８】
３層以上よりなる振動板と圧電素子との界面に、導電性の接着剤が配置されていることを特徴とする請求項３３記載のプリンタ装置。
【請求項３９】
３層以上よりなる振動板と圧電素子との界面に、ガリウム、インジウム、錫を主成分とする金属と、振動板を構成する金属との合金が配置されていることを特徴とする請求項３３記載のプリンタ装置。
【請求項４０】
３層以上よりなる振動板と圧電素子との界面に、ガリウム、インジウム、亜鉛を主成分とした金属と、振動板を構成する金属との合金が配置されていることを特徴とする請求項３３記載のプリンタ装置。
【請求項４１】
３層以上よりなる振動板上に圧電素子を接合する工程と、
圧力室を覆う振動板までには至らないように、圧電素子を切断する工程と、
切断されて残った圧電素子をマスクとして、切断部分に残された最下層と圧力室を覆う振動板以外の振動板を除去する工程と、
最下層の振動板に圧電素子に対応して圧力室を形成すると共に、この圧力室に連通する吐出ノズルを形成する工程と、
この圧力室を覆うようにして剛性を有する基台を接合する工程とからなるプリンタ装置の製造方法。
【請求項４２】
３層以上よりなる振動板のうち、１層以上を金属材料としたことを特徴とする請求項４１記載のプリンタ装置の製造方法。
【請求項４３】
３層以上よりなる振動板のうち、除去される振動板を、銅を主成分とする金属材料とすることを特徴とする請求項４１記載のプリンタ装置の製造方法。
【請求項４４】
３層以上よりなる振動板のうち、圧力室を全て覆うようにされる振動板を、ニッケルを主成分とする金属材料とすることを特徴とする請求項４１記載のプリンタ装置の製造方法。
【請求項４５】
３層以上よりなる振動板を、それぞれ別個に圧延された素材を真空中における接合により形成した材料とすることを特徴とする請求項４１記載のプリンタ装置の製造方法。
【請求項４６】
３層以上よりなる振動板と圧電素子を接合する手段として、導電性の接着剤を用いることを特徴とする請求項４１記載のプリンタ装置の製造方法。
【請求項４７】
３層以上よりなる振動板と圧電素子を接合する手段として、ガリウム、インジウム、錫を主成分とした液体金属を、振動板と圧電素子との界面に塗布し、該振動板を構成する物質および圧電素子の表面を形成する物質と液体金属との拡散合金化反応を用いたことを特徴とする請求項４１記載のプリンタ装置の製造方法。
【請求項４８】
３層以上よりなる振動板と圧電素子を接合する手段として、ガリウム、インジウム、亜鉛を主成分とした液体金属を、振動板と圧電素子との界面に塗布し、該振動板を構成する物質および圧電素子の表面を形成する物質と液体金属との拡散合金化反応を用いたことを特徴とする請求項４１記載のプリンタ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電素子と振動板とのバイモルフ効果により圧力室に満たされる吐出媒体を吐出ノズルより吐出させて記録媒体に画像を印画するプリンタ装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、いわゆるオンデマンド型インクジェットプリンタは、記録信号に応じてインク液滴をノズルより吐出して、紙やフィルムなどの記録媒体に記録するプリンタであり、小型化、低コスト化が可能なため近年急速に普及しつつある。
【０００３】
一方、近年、特にオフィスにおいて、デスクトップパブリッシングと呼ばれるコンピュータを用いた文書作成が盛んに行われるようになり、最近では文字や図形だけではなく写真等のカラーの自然画像を文字や図形とともに出力するという要求が増加してきている。このように、高品位な自然画像をプリントするためには、中間調の再現が重要である。
【０００４】
このオンデマンド型インクジェットプリンタにおいて、インク液滴を吐出するためには、例えばピエゾ素子を用いる方法や発熱素子を用いる方法が一般的である。ピエゾ素子を用いる方法というのは、ピエゾ素子の変形によりインクに圧力を与えノズルより吐出させる方法である。一方、発熱素子を用いる方法というのは、発熱素子によりインクを加熱沸騰させて発生する泡の圧力でインクを吐出させる方法である。
【０００５】
また、中間調を再現するためには、ピエゾ素子または発熱素子に与える電圧やパルス幅を変化させ、吐出する液滴サイズを制御することで印字ドットの径を可変として諧調を表現するものや、ドット径は変化させずに１画素を、例えば４×４のドットよりなるマトリクスで構成し、このマトリクス単位でいわゆるディザ法を用いて諧調表現を行うものがある。
【０００６】
ところで、ピエゾ素子の変形によりインクに圧力を与えノズルより吐出させる方法には、何層にも積層された圧電素子を直線的に変位させ振動板を押す方法と、振動板に貼り合わされた単板あるいは２層に積層された圧電素子に電圧を与えることにより振動板を湾曲させる方法がある。
【０００７】
図６４及び図６５には、単板型の圧電素子を用いたプリンタ装置におけるプリントヘッドを示す。このプリントヘッドは、例えば感光性ガラス等からなる基台１０１と、この基台１０１に取り付けられる振動板１０２と、この振動板１０２上に設けられる圧電素子１０３と、吐出ノズル１０４が形成されたオリフィスプレート１０５とからなる。
【０００８】
基台１０１には、図６４に示すように、インクを導入するためのインク導入孔１０６と、該インクを収容する圧力室１０７とが形成されている。振動板１０２は、これらインク導入孔１０６と圧力室１０７を覆うようにして、基台１０１に取り付けられている。圧電素子１０３は、図６５に示すように、厚み方向の上下面にそれぞれ電極１０８，１０９を有し、圧力室１０７と対応した位置の振動板１０２上に接着剤等によって接合されている。オリフィスプレート１０５は、基台１０１の振動板１０２が設けられる面とは反対側の面に設けられている。このオリフィスプレート１０５に設けられた吐出ノズル１０４は、圧力室１０７と連通するようになっている。
【０００９】
このプリントヘッドでは、圧電素子１０３に電圧が印加されると、バイモルフ効果によって当該圧電素子１０３が変形し、その変位が振動板１０２を介して圧力室１０７に伝達される。すると、この圧電素子１０３の変位によって、圧力室１０７の体積が減少し、該圧力室１０７内に満たされていたインクが吐出ノズル１０４より吐出される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のように、振動板に貼り合わされた単板あるいは２層に積層された圧電素子に電圧を与えることにより振動板を湾曲させる方法では、切断された圧電素子を振動板上に貼り合わせるに際して、微細ピッチを達成するのが困難であるという問題がある。また、振動板上にペースト状の圧電素子を印刷等の手段により配置し、配置後に焼成する場合には、振動板の耐熱性のために焼成温度を１０００℃以上にすることが困難であり、圧電材料の特性を十分に発揮することができないという欠点がある。さらに、振動板に圧電素子を貼り合わせた後に切断を行う方法においては、振動板を傷つけることなく、圧電素子のみを切断することが困難であるとともに、絶えず一定な深さで切断をすることは工具の摩耗および工作機械の位置精度を踏まえると容易でない。
【００１１】
この一方、何層にも積層された圧電素子を直線的に変位させ振動板を押す方法では、圧電素子自体、高価なものとなり、コストの面で不利である。
【００１２】
本発明は、上述の問題点に鑑みて提案されたものであり、単板あるいは２層に積層された圧電素子を用いる安価なプリンタ装置を提供すると共に、プロセスの安定化および圧電材料特性の発揮、さらには微細ピッチに対応したプリンタ装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、振動板を単層ではなく２層以上の積層構造とし、そのうちの１層を本来の振動板として機能させると共に、圧電素子を切断する際に機械加工により本来の振動板として機能させる振動板までは切断せず、その一歩手前の切断部分に残った他の振動板をエッチング等により除去することで、本来有する圧電材料の特性の発揮、微細ピッチの実現がなされることを見い出した。
【００１４】
すなわち、本発明におけるプリンタ装置は、吐出ノズルを有してなるオリフィスプレートと、この吐出ノズルに連通し、該吐出ノズルに対応して設けられた圧力室を有してなる基台と、この基台に取り付けられる振動板と、この振動板を介して圧力室に対応して配置される圧電素子とを備える。そして、このプリンタ装置では、振動板を少なくとも２層以上とし、１層の振動板は圧力室を全て覆うようにし、残りの層の振動板は圧電素子をマスクとして除去されて当該圧電素子と略同一幅とされる。
【００１５】
このプリンタ装置を製造するには、２層以上よりなる振動板上に圧電素子を接合した後、最下層の振動板までには至らないように、圧電素子を切断する。次いで、切断されて残った圧電素子をマスクとして、切断部分に残された最下層の振動板以外の振動板を除去する。続いて、圧電素子に対応して設けられた圧力室を有してなる基台を、振動板に接合した後、圧力室に連通し、この圧力室と対応して設けられた吐出ノズルを有してなるオリフィスプレートを、基台に接合する。
【００１６】
また、本発明におけるプリンタ装置は、吐出ノズルを有してなるオリフィスプレートと、このオリフィスプレートに取り付けられた振動板と、この振動板を介して吐出ノズルに対応して配置される圧電素子とを備える。そして、このプリンタ装置では、振動板を少なくとも３層以上とし、オリフィスプレートと接する側の最下層の振動板は吐出ノズルに連通する圧力室を有し、該最下層の振動板上に設けられる振動板は圧力室を全て覆うようにされ、残りの層の振動板は圧電素子をマスクとして除去されて当該圧電素子と略同一幅とされる。
【００１７】
このプリンタ装置を製造するには、３層以上よりなる振動板上に圧電素子を接合した後、圧力室を覆う振動板までには至らないように、圧電素子を切断する。次いで、切断されて残った圧電素子をマスクとして、切断部分に残された最下層と圧力室を覆う振動板以外の振動板を除去する。続いて、最下層の振動板に圧電素子に対応して圧力室を形成した後、圧力室に連通し、この圧力室と対応して設けられた吐出ノズルを有してなるオリフィスプレートを、最下層の振動板に接合する。
【００１８】
また、本発明におけるプリンタ装置は、剛性を有する基台と、この基台に取り付けられた振動板と、この振動板を介して圧力室に対応して配置される圧電素子とを備える。そして、このプリンタ装置では、振動板を少なくとも３層以上とし、基台と接する側の最下層の振動板は吐出ノズルとこの吐出ノズルに連通する圧力室を有し、該最下層の振動板上に設けられる振動板は圧力室を全て覆うようにされ、残りの層の振動板は圧電素子をマスクとして除去されて当該圧電素子と略同一幅とされる。
【００１９】
このプリンタ装置を製造するには、３層以上よりなる振動板上に圧電素子を接合した後、圧力室を覆う振動板までには至らないように、圧電素子を切断する。次いで、切断されて残った圧電素子をマスクとして、切断部分に残された最下層と圧力室を覆う振動板以外の振動板を除去する。続いて、最下層の振動板に圧電素子に対応して圧力室を形成すると共に、この圧力室に連通する吐出ノズルを形成した後、この圧力室を覆うようにして剛性を有する基台を接合する。
【００２０】
本発明に係るプリンタ装置においては、振動板を２層以上とし、そのうちの１層を圧力室を全て覆うようにし、残りの層の振動板を圧電素子をマスクとして除去して、当該圧電素子と同一幅としているので、変位力を発生する領域に対して、負荷として働く領域は少なくなり、少ない電圧の印加により大きな変位が得られる。
【００２１】
また、２層以上よりなる振動板上に接合された圧電素子を、最下層の振動板までには至らないように切断する。このように、本来振動板として機能させる最下層の振動板を傷つけることなく、ラフに圧電素子の切断が行える。そして、切断されて残った最下層以外の振動板を除去することで、振動板の板厚のばらつきが無くなる。
【００２２】
これにより、作製プロセスの安定化、圧電材料の特性の発揮、微細ピッチに対応したプリンタ装置が得られる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用したプリンタ装置及びその製造方法の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
実施の形態１
図１及び図２に、本発明に係るプリンタ装置におけるプリントヘッド部分の縦断面図と横断面図を示す。
【００２５】
このプリントヘッドは、複数の吐出ノズル１を有してなるオリフィスプレート２と、この吐出ノズル１に連通し、該吐出ノズル１に対応して設けられた圧力室３を有してなる基台４と、この基台４に取り付けられる振動板５，６と、この振動板５，６を介して圧力室３に対応して配置される圧電素子７とを備えてなる。
【００２６】
オリフィスプレート２は、図１及び図２に示すように、インクを吐出する吐出ノズル１を複数有した基板として形成され、基台４の振動板５が設けられる面とは反対側の面に取り付けられている。このオリフィスプレート２に設けられる吐出ノズル１は、基台４に形成された各圧力室３にそれぞれ相対向して設けられると共に、それぞれの圧力室３に連通するようになっている。吐出ノズル１の出口形状は、インクの表面張力により球形になろうとするので、丸形または長方形のどちらでもよい。この例では、図３に示すように、吐出ノズル１の出口形状を円形としている。
【００２７】
基台４には、図１及び図２に示すように、インクを吐出ノズル１へと導くための流路が形成されている。かかる流路は、図３に示すように、圧電素子７と相対向する位置に平面長方形をなすインク収容部である圧力室３と、この圧力室３に連通するインク供給路８とからなる。圧力室３には、インク供給路８を通ってインクタンクよりインクが導入されるようになっている。
【００２８】
振動板５，６は、図１及び図２に示すように、２つの振動板が重ね合わされた２層構造とされている。一方の振動板５は、基台４に設けられた全ての圧力室３を覆うようにして、該基台４のオリフィスプレート２が設けられる面とは反対側の面に設けられている。他方の振動板６は、後述の製造プロセスで示すように、圧電素子７をマスクとして除去されることにより、当該圧電素子７と略同一幅とされている。
【００２９】
圧電素子７は、焼成されたセラミックの上下面に電極を形成したバイモルフ素子からなり、電圧の印加による変形で圧力室３内の圧力を可変し、吐出媒体であるインクを吐出ノズル１より吐出させる役目をするものである。この圧電素子７は、図３に示すように、平面長方形として形成され、振動板６に対して接着層９を介して接合されている。
【００３０】
このように構成されたプリントヘッドにおけるインクの吐出動作は、次の通りである。図４に示す初期状態から図５に示すように、圧電素子７に電圧を与えると、該圧電素子７と積層された振動板５，６とのバイモルフ効果により、これら圧電素子７と振動板５，６が湾曲する。このため、圧電素子７に対応した圧力室３に圧力が加わり、該圧力室３に満たされていたインク１０が吐出ノズル１より吐出することとなる。
【００３１】
このプリントヘッドでは、バイモルフ効果は、積層された２層の振動板５，６と圧電素子７によって発生される。そして、圧力室３の圧力を高めるために必要な変位を得るにあたる負荷としては、当該圧力室３を覆って設けられる最下層の振動板５のみとなっている。図示すると、図４（ａ）に示すように、図中Ｃで示す部分が変位力を発生し、同図中Ｄで示す部分が負荷として働く。
【００３２】
したがって、従来のインクジェットヘッドの構成において変位強度を弱くするために広く設けられていた圧力室３の幅Ｂを、圧電素子７の幅Ａに比較して狭くすることができる。その結果、このプリントヘッドにおいては、圧力室３の大きさを小さくすることが可能となり、当該圧力室３の配置密度を高めることができ、最終的に圧力室３に連通する吐出ノズル１の間隔を小さくすることができることとなる。
【００３３】
また、このプリントヘッドでは、接着層９の厚さ誤差は負荷に影響しないという利点がある。図４（ａ）中、圧電素子７の厚みをｔ（ｐｉｅｚｏ）  、接着層９の厚みをｔ（ａｄｈ）  、上層の振動板６の厚みをｔ１  、下層の振動板５の厚みをｔ２  としたときに、負荷の影響の度合いは、Δｔ（ａｄｈ）  ／（ｔ（ｐｉｅｚｏ）  ＋ｔ（ａｄｈ）  ＋ｔ１  ）で表せる。つまり、接着剤の厚さの誤差は、ほぼ１乗でしか影響しない。
【００３４】
以上ように構成されたプリントヘッドを製造するには、次のようなプロセスに従って行う。
【００３５】
先ず、図６に示すように、２層構造を有する振動板５，６と圧電素子７を準備する。２層よりなる振動板５，６としては、上層の振動板６を溶解する溶液に対して、下層の振動板５がエッチングされない材料を選択する。また、下層の振動板５は、ピット（微小な穴）が存在し難い材料を選択する。さらに、上層及び下層の振動板５，６は、共に導電性であることが望ましい。
【００３６】
より具体的には、上層の振動板６を板厚２０μｍ以上の銅を主成分とする金属箔とし、下層の振動板５を板厚１５μｍ以下のニッケルを主成分とする。また、これら振動板５，６の積層方法としては、これらが強固に接合していればよく、上層の振動板６に下層の振動板５をメッキにより形成する方法、あるいは下層の振動板５に上層の振動板６をメッキにより形成する方法、さらには上層の振動板６と下層の振動板５を接合する方法、より具体的には真空雰囲気中において荷重を加えることにより接合する方法等が存在する。
【００３７】
一方、圧電素子７は、焼成したセラミックの上下面にそれぞれ電極を形成したものである。図６には、電極を省略して示してある。この圧電素子７の厚みとしては、板厚が２００μｍ以下とすることが望ましい。なお、この例では、圧電素子７は単層のものについて説明を行うが、積層された圧電素子であっても構わない。
【００３８】
また、下層の振動板５には、メッキにより形成された材料よりも圧延により形成された材料の方が後のピットが存在する可能性が少ないので、圧延により形成された材料を用いることが望ましい。さらには、振動板５，６を構成する全ての材料が圧延箔により形成されていることがより望ましい。
【００３９】
次に、図７に示すように、積層された振動板５，６のうち上層の振動板６に接着剤１１を塗布する。あるいは、圧電素子７の表面、さらには圧電素子７と振動板６の両側に接着剤１１を塗布してもよい。接着剤１１は、後の圧電素子５，６の切断プロセスにおいて、剥離することがないように耐え得る強度を有していれば良い。さらにこの接着剤１１は、導電性を有していることが望ましい。より具体的には、エポキシ接着剤に、金属などの導電性粒子を混合したものでよい。
【００４０】
続いて、図８に示すように、振動板５，６と圧電素子７をより強固に接着できるように、および接着剤１１の厚さを薄くして接着ができるように、圧電素子７側より圧力Ｐを加えてプレスを行う。なお、この例では、プレスを加えているが、プレスを行わなくても接着剤１１の厚さが安定し、さらに強固に圧電素子７と振動板５，６とが固定される方法を用いた場合には、プレス工程は必要でない。
【００４１】
またここで、接着剤１１の塗布を安定させるために、上層の振動板６の上にさらに下地層を設けてもよい。例えば、酸化シリコンなどを数１０ｎｍ設けることにより、塗布時に接着剤中に含まれる可能性のある泡を減らすことも有効である。
【００４２】
次に、図９に示すように、接着剤１１としてエポキシ系を用いた場合においては、接着剤の熱硬化を行う。
【００４３】
次いで、図１０に示すように、振動板５，６上に固定された圧電素子７を回転ブレードによるダイシングにより切断する。ここで、切断を行うピッチは、圧電素子７が吐出ノズルに連通する圧力室の大きさに対応した大きさとなるように切断加工を行うこととする。この圧電素子７の切断工程において、切断手段は、ダイシングの代わりにダイヤモンド粒子を含む砥石加工とすることが可能である。
【００４４】
切断を行うに際しては、圧電素子７は完全に切断し、刃物の底が下層の振動板５までには至らないようにする。つまり、下層の振動板５の直前で切断を止める。下層の振動板５の直前というのは、例えば上層の振動板６を５〜１０μｍ残す程度とする。
【００４５】
次に、図１１に示すように、振動板５，６に接合した圧電素子７を、上層の振動板６のみを溶解あるいはエッチングし、下層の振動板５および圧電素子７は溶解あるいはエッチングしない溶液に浸す。すると、切断されて残った圧電素子７をマスクとして、切断部分に残された下層の振動板５以外の振動板６が除去される。この結果、切断部分に残された上層の振動板６が除去され、底面には下層の振動板５が露出することになる。
【００４６】
ここで、上層の振動板６として銅を主成分とする材料を用い、下層の振動板５として、ニッケルを主成分とした材料を用いた場合においては、５〜４０％の塩化第２鉄水溶液に数分あるいは数１０秒浸すことにより、図１１に示すごとく、切断されることにより残された圧電素子７をマスクとしてエッチングを行うことができる。このようにすることで、ダイシングによる振動板の板厚誤差を無くすことができ、厚み精度の高い振動板を得ることができる。
【００４７】
次に、図１２に示すように、先の工程で得られた圧電素子７と振動板５，６の接合体を、圧力室３とインク供給路が形成された基台であるインク流路形成部材１２に接合する。接合するに際しては、圧電素子７に相対向する位置に、圧力室３が対応するようにする。そしてさらに、圧力室３に連通し、この圧力室３と対応して設けられた吐出ノズル１を有してなるオリフィスプレート（図示は省略する）を圧力室３と対応する位置に取り付ける。これにより、図１及び図２に示すプリントヘッドが完成する。
【００４８】
このようなプロセスを経て製造されたプリントヘッドにおいては、バイモルフ効果は、上下の振動板５，６と圧電素子７によって発生されることとなっており、圧力室３の圧力を高めるために必要な変位を得るにあたる負荷としては下層の振動板５のみとすることができる。
【００４９】
さらに、このバイモルフ効果により振動板５，６を変形させる場合において、負荷として働くものは、下層の振動板５の断面２次モーメントであり、振動板の厚さの３乗に比例する負荷となる。ここで、上記したプロセスにおいては、図１１に示した如く溶解あるいはエッチングにより、この断面２次モーメントを規定することとなる。したがって、多数存在する吐出ノズル１に対して、対応して存在する圧力室３に対して、均一な圧力を発生させることができることとなる。
【００５０】
ここで例えば、上記プロセスにおいて、圧電素子７をマスクとした溶解あるいはエッチングによる除去を行わず切断工程が終了したのみで、振動板を構成した場合においては、切断時における刃物の摩耗、および切断機の性能に起因する刃物の高さ精度により、振動板の厚さが決定されることとなる。仮に、その精度が例えば１μｍ以下であったとしても、振動板の板厚の目標値が１０μｍの場合には、該振動板の厚さが１０％程度にばらついてしまうこととなり、結果的に断面２次モーメントは厚さの３乗に比例するので、３０％程度のばらつきを有してしまうこととなる。つまり３０％のばらつきが振動板の負荷として存在する場合には、結果的にプリンタ装置を構成した場合において、インクの吐出量が著しくばらついてしまうこととなる。
【００５１】
しかしながら、上記プロセスを採用することにより、インク吐出時の振動板を変位させる場合の負荷となる振動板５の厚さを薄く、さらに安定に製造することができる。したがって、このプロセスによって製造されたプリントヘッドにおいては、圧力室３の大きさを小さくすることが可能となり、当該圧力室３の配置密度を高めることができ、結果的に圧力室３に連通する吐出ノズル１の間隔を小さくすることができることとなる。
【００５２】
さらに、振動板５，６として導電性を有する材料を用いることにより、圧電素子７に電圧を与える場合において、この振動板５，６を共通電極とすることが可能となる。すなわち、共通電極の端子を設ける場所の節約と端子数の省略に効果を発揮することができる。またさらに、導電性の接着剤１１を用いることにより、結果的に圧電素子７の表面に直接電界を与えることができることとなるので、接着剤１１の厚さに応じた量の電圧を低くすることができる。
【００５３】
以上が、図１及び図２に示したプリントヘッドの製造方法であるが、この他、次のように製造することもできる。
【００５４】
先ず、図１３に示すように、２層構造を有する振動板５，６と圧電素子７を準備する。２層よりなる振動板５，６としては、上層の振動板６を溶解する溶液に対して、下層の振動板５がエッチングされない材料を選択する。また、下層の振動板５は、ピット（微小な穴）が存在しにくい材料を選択する。さらに、下層及び上層の振動板５，６は、共に導電性であることが望ましい。
【００５５】
より具体的には、上層の振動板６を板厚２０μｍ以上の銅を主成分とする金属箔とし、下層の振動板５を板厚１５μｍ以下のニッケルを主成分とする。また、これら振動板５，６の積層方法としては、これらが強固に接合していればよく、上層の振動板６に下層の振動板５をメッキにより形成する方法、あるいは下層の振動板５に上層の振動板６をメッキにより形成する方法、さらには上層の振動板６と下層の振動板５を接合する方法、より具体的には真空雰囲気中において荷重を加えることにより接合する方法等が存在する。
【００５６】
また、圧電素子７は、焼成したセラミックの上下面にそれぞれ電極を形成したものである。図１３には、電極を省略して示してある。この圧電素子７の厚みとしては、板厚が２００μｍ以下とすることが望ましい。なお、この例では、圧電素子７は単層のものについて説明を行うが、積層された圧電素子であっても構わない。また、下層の振動板５には、メッキにより形成された材料よりも圧延により形成された材料の方が後のピットが存在する可能性が少ないので、圧延により形成された材料を用いることが望ましい。さらには、振動板５，６を構成する全ての材料が圧延箔により形成されていることがより望ましい。
【００５７】
次に、図１４に示すように、積層された振動板５，６のうち上層の振動板６にガリウムを成分とする液体金属接着剤１３を塗布する。あるいは、圧電素子７の表面、さらには圧電素子７と振動板６の両側に液体金属接着剤１３を塗布してもよい。この液体金属接着剤１３は、ガリウム−インジウム−錫を有する３元以上の成分を有し、室温近傍あるいは１００℃以下の温度において液体となり、さらに上層の振動板６に対して、拡散反応を生じ合金化がなされるものである。あるいは、この液体金属接着剤１３は、ガリウム−インジウム−亜鉛を有する３元以上の成分を有し、室温近傍あるいは１００℃以下の温度において液体となり、さらに上層の振動板６に対して、拡散反応を生じ合金化がなされるものである。
【００５８】
続いて、図１５に示すように、振動板５，６と圧電素子７をより強固に接着できるように、および液体金属接着剤１３の厚さを薄くして接着できるように、プレスあるいはローラー処理を行う。
【００５９】
なお、この例においては、プレスあるいはローラー処理を行い、液体金属接着剤１３の厚さを５μｍ以下とした。さらに、強固に圧電素子７と振動板５，６とが固定される方法を用いた場合には、プレス工程あるいはローラー工程は必要でない。
【００６０】
またここで、液体金属接着剤１３の塗布を安定させるために、上層の振動板６の上にさらに下地層を設けてもよい。例えば、酸化シリコンなどを数１０ｎｍ設けることにより、塗布時に接着剤中に含まれる可能性のある泡を減らすことも有効である。
【００６１】
次に、図１６に示すように、液体金属接着剤１３の拡散合金化反応を終了させるまで室温あるいは２００℃以下の温度にて保持する。なおここで、上層の振動板６として銅を主成分とする金属を用いた場合においては、拡散合金化反応により、融点が３００℃以上の銅とガリウムの合金が徐々に生成される。さらに保持時間を十分に設けた場合においては、液体金属が完全に固体金属中に拡散し、全てが高融点の合金となり、圧電素子と振動板が強固に接合される。
【００６２】
例えばガリウム−インジウム−錫（Ｇａ：４０〜９５％、Ｉｎ：０〜４０％、Ｓｎ：０〜３０％）の液体金属およびガリウム−インジウム−亜鉛（Ｇａ：４０〜９５％、Ｉｎ：０〜４０％、Ｚｎ：０〜１０％）の液体金属を用いた場合においては、振動板５の表面より約１５μｍ以下の領域においては合金層１４が生成される。
【００６３】
次いで、図１７に示すように、振動板５，６上に固定された圧電素子７を回転ブレードによるダイシングにより切断する。ここで、切断を行うピッチは、吐出ノズルに連通する圧力室の大きさに対応した圧電素子７の大きさとなるように切断加工を行うこととする。この圧電素子７の切断工程において、切断手段は、ダイシングの代わりにダイヤモンド粒子を含む砥石加工とすることが可能である。
【００６４】
切断を行うに際しては、圧電素子７は完全に切断し、刃物の底が下層の振動板５までには至らないようにする。つまり、下層の振動板５の直前で切断を止める。下層の振動板５の直前というのは、例えば上層の振動板６を５〜１０μｍ残す程度とする。
【００６５】
次に、図１８に示すように、振動板５，６に接合した圧電素子７を、上層の振動板６のみを溶解あるいはエッチングし、下層の振動板５および圧電素子７は溶解あるいはエッチングしない溶液に浸す。すると、切断されて残った圧電素子７をマスクとして、切断部分に残された下層の振動板５以外の振動板６が除去される。この結果、切断部分に残された上層の振動板６が除去され、底面には下層の振動板５が露出することになる。
【００６６】
ここで、上層の振動板６として銅を主成分とする材料を用い、下層の振動板５として、ニッケルを主成分とした材料を用いた場合においては、５〜４０％の塩化第２鉄水溶液に数分あるいは数１０秒浸すことにより、図１８に示すごとく、切断されることにより残された圧電素子７をマスクとしてエッチングを行うことができる。このようにすることで、ダイシングによる振動板の板厚誤差を無くすことができ、厚み精度の高い振動板を得ることができる。
【００６７】
次に、図１９に示すように、先の工程で得られた圧電素子７と振動板５，６の接合体を、圧力室３とインク供給路が形成された基台であるインク流路形成部材１２に接合する。接合するに際しては、圧電素子７に相対向する位置に、圧力室３が対応するようにする。そしてさらに、圧力室３に連通し、この圧力室３と対応して設けられた吐出ノズル１を有してなるオリフィスプレート（図示は省略する）を圧力室３と対応する位置に取り付ける。これにより、図１及び図２に示すプリントヘッドが完成する。
【００６８】
このようにして製造されたプリントヘッドにおいては、先の方法で製造されたものと同一の効果が得られることはもちろんのこと、次のような点において有利である。すなわち、液体金属接着剤１３として強固な合金層１４が存在するので、エポキシ等の樹脂系の接着剤１１を用いた場合に比較して、より高いバイモルフ効果が得られることとなる。さらに、合金層１４は、樹脂系の接着剤１１と比較して、変位を吸収し難いので、より高く得られたバイモルフ効果を有効に圧力室３に伝達することができる。すなわち、樹脂系の接着剤１１を用いた場合に比較して、圧電素子７に与える電圧を低くしても、インクを吐出することができることとなる。
【００６９】
さらに、この場合には、接着層として加熱処理を必要とすることなく室温状態を保った状態を継続するのみであっても、強固な合金層１４を形成することができるので、圧電素子７を形成する材料との熱膨張率が大きく異なる振動板の材料を選択したとしても、振動板５，６あるいは圧電素子７にそり等を発生させることがない。つまり、圧電素子７あるいは振動板５，６の材料を選定する場合において、その自由度を高める効果が得られることとなる。
【００７０】
実施の形態２
このプリントヘッドは、図２０及び図２１に示すように、振動板を３層構造とし、その振動板のうちオリフィスプレート２に接する側の最下層の振動板１５に圧力室３を設けたものであり、その他の構成は図１ないし図３に示すプリントヘッドと同じである。ここでは、先の例のプリントヘッドと同じ部材には同一の符号を付し、異なる部材には別の符号を付するものとし、同一部分の説明は省略する。
【００７１】
このプリントヘッドでは、圧力室３を形成する部分が振動板１５とされているが、この振動板１５は本来の振動板としての機能をするのではなく、あくまでバイモルフ効果として機能するのは、最下層の振動板１５を除いた振動板５，６と圧電素子７である。したがって、このプリントヘッドにおけるインクの吐出動作は、図２２及び図２３に示すように、やはり先の例のものと同じであり、その説明は省略する。
【００７２】
このように、この例におけるプリントヘッドでは、圧力室３を形成する部分が振動板１５からなる他は、全て先の例のプリントヘッドと同じでるため、図１ないし図３に示すプリントヘッドと同一の効果が得られる。
【００７３】
次に、このプリントヘッドの製造方法を示す。
【００７４】
先ず、図２４に示すように、３層構造を有する振動板６，５，１５と圧電素子７を準備する。なお以下、便宜上３層の振動板６，５，１５を、上から順に上層の振動板６、下層の振動板５、最下層の振動板１５と言う。
【００７５】
ここで、３層よりなる振動板６，５，１５としては、上層の振動板６を溶解する溶液に対して下層の振動板５がエッチングされない材料を選択する。また、下層の振動板５は、ピット（微小な穴）が存在し難い材料を選択する。さらに、最下層の振動板１５を溶解する溶液に対して、下層の振動板５がエッチングされない材料を選択する。またさらに、上層及び下層の振動板５，６は、共に導電性であることが望ましい。
【００７６】
より具体的には、上層の振動板６を板厚２０μｍ以上の銅を主成分とする金属箔とし、下層の振動板５を板厚１５μｍ以下のニッケルを主成分とする金属箔とし、最下層の振動板１５を銅を主成分とする板厚５０μｍ以上の金属箔とする。これら３層の振動板６，５，１５の積層方法としては、これらが強固に接合していればよく、下層の振動板５に上層の振動板６および最下層の振動板１５をメッキにより形成する方法、あるいは最下層の振動板１５に下層の振動板５をメッキにより形成し、さらに上層の振動板６をメッキにより形成する方法、さらには、上層、下層、最下層の振動板６，５，１５を接合する方法、より具体的には真空雰囲気中において荷重を加えることにより接合する方法等が存在する。
【００７７】
一方、圧電素子７は、焼成したセラミックの上下面にそれぞれ電極を形成したものである。図２４には、電極を省略して示してある。この圧電素子７の厚みとしては、板厚が４００μｍ以下とすることが望ましい。なお、この例では、圧電素子７は単層のものについて説明を行うが、積層された圧電素子であっても構わない。
【００７８】
また、下層の振動板５には、メッキにより形成された材料よりも圧延により形成された材料の方が後のピットが存在する可能性が少ないので、圧延により形成された材料を用いることが望ましい。さらには、振動板５，６，１５を構成する全ての材料が圧延箔により形成されていることがより望ましい。
【００７９】
次に、図２５に示すように、積層された振動板５，６，１５のうち上層の振動板６に接着剤１１を塗布する。あるいは、圧電素子７の表面、さらには圧電素子７と振動板６の両側に接着剤１１を塗布してもよい。接着剤１１は、後の圧電素子５，６の切断プロセスにおいて、剥離することがないように耐え得る強度を有していれば良い。さらにこの接着剤１１は、導電性を有していることが望ましい。より具体的には、エポキシ接着剤に、金属などの導電性粒子を混合したものでよい。
【００８０】
続いて、図２６に示すように、振動板５，６，１５と圧電素子７をより強固に接着できるように、および接着剤１１の厚さを薄くして接着ができるように、圧電素子７側より圧力Ｐを加えてプレスを行う。なお、この例では、プレスを加えているが、プレスを行わなくても接着剤１１の厚さが安定し、さらに強固に圧電素子７と振動板５，６とが固定される方法を用いた場合には、プレス工程は必要でない。
【００８１】
またここで、接着剤１１の塗布を安定させるために、上層の振動板６の上にさらに下地層を設けてもよい。例えば、酸化シリコンなどを数１０ｎｍ設けることにより、塗布時に接着剤中に含まれる可能性のある泡を減らすことも有効である。
【００８２】
次に、図２７に示すように、接着剤１１としてエポキシ系を用いた場合においては、接着剤の熱硬化を行う。
【００８３】
次いで、図２８に示すように、振動板５，６，１５上に固定された圧電素子７を回転ブレードによるダイシングにより切断する。ここで、切断を行うピッチは、吐出ノズルに連通する圧力室の大きさに対応した圧電素子７の大きさとなるように切断加工を行うこととする。この圧電素子７の切断工程において、切断手段は、ダイシングの代わりにダイヤモンド粒子を含む砥石加工とすることが可能である。
【００８４】
切断を行うに際しては、圧電素子７は完全に切断し、刃物の底が下層の振動板５までには至らないようにする。つまり、下層の振動板５の直前で切断を止める。下層の振動板５の直前というのは、例えば上層の振動板６を５〜１０μｍ残す程度とする。
【００８５】
次に、図２９に示すように、振動板５，６，１５に接合した圧電素子７を、上層の振動板６のみを溶解あるいはエッチングし、下層の振動板５および圧電素子７は溶解あるいはエッチングしない溶液に浸す。すると、切断されて残った圧電素子７をマスクとして、切断部分に残された下層の振動板５及び最下層の振動板１５以外の振動板６が除去される。この結果、切断部分に残された上層の振動板６が除去され、底面には下層の振動板５が露出することになる。
【００８６】
ここで、上層の振動板６として銅を主成分とする材料を用い、下層の振動板５として、ニッケルを主成分とした材料を用いた場合においては、５〜４０％の塩化第２鉄水溶液に数分あるいは数１０秒浸すことにより、図２９に示すごとく、切断されることにより残された圧電素子７をマスクとしてエッチングを行うことができる。このようにすることで、ダイシングによる振動板の板厚誤差を無くすことができ、厚み精度の高い振動板を得ることができる。
【００８７】
次に、図３０に示すように、最下層の振動板１５上にドライフィルムあるいは液状レジスト等の感光性材料を設け、圧電素子７の位置にインクの圧力室３が対応するように、該圧力室３の形状およびインク流路のパターニングを行う。そして、パターニングを行った感光性材料をマスク材料として、圧力室３をエッチングにより形成した後、該マスク材を除去する。
【００８８】
ここで、マスク材料としては、例えばプリント配線板の作製時に用いる感光性のドライフィルムが使用可能であり、さらにエッチング溶液は塩化第２鉄等が使用できる。マスク材の形成方法としては、スクリーン印刷法を用いてもよい。また、この最下層の振動板１５のエッチング工程において使用するエッチング液が上層の振動板６あるいは圧電素子７をエッチングする可能性が存在する場合には、これら上層の振動板６あるいは圧電素子７を保護する必要がある。
【００８９】
また、この例に示すごとく、上層の振動板６と最下層の振動板１５とが同一の材料である場合には、図２９と図３０に示す工程を同一工程としてもよい。すなわち、図２８に示すダイシング工程の後に、最下層の振動板１５にレジストによるマスク材を形成し、エッチング溶液に浸すことも可能である。
【００９０】
また、この例においては、最下層の振動板１５として金属材料である銅を用いた例を示したが、この振動板１５を形成する材料は金属材料である必要はなく、例えばポリイミド等の有機材料であっても構わない。
【００９１】
次に、図３１に示すように、圧電素子７と振動板５，６，１５の接合体を、吐出ノズル１を有するオリフィスプレート２に接合する。接合するに際しては、圧電素子７に相対向する位置に、圧力室３と吐出ノズル１が対応するように配置固定する。これにより、図２０及び図２１に示すプリントヘッドが完成する。
【００９２】
このようなプロセスを経て製造されたプリントヘッドは、やはり先の例のプリントヘッドと同一の効果が得られる。ここでは、重複記載となるため、その効果については省略し、このプリントヘッド特有の効果のみ述べる。
【００９３】
すなわち、このプリントヘッドでは、インクの圧力室３をもエッチングあるいは溶解により形成することができるので、圧力室３と圧電素子７との位置合わせ精度を格段に向上させることができる。そして、このプリントヘッドにおいて、振動板を変形させる場合、負荷として働く振動板の断面２次モーメントの値のみでなく、振動板の変形がなされる長さまでも安定に形成することができることとなる。
【００９４】
以上が、図２０及び図２１に示したプリントヘッドの製造方法であるが、この他、次のように製造することもできる。
【００９５】
先ず、図３２に示すように、３層構造を有する振動板６，５，１５と圧電素子７を準備する。ここで、３層よりなる振動板６，５，１５としては、上層の振動板６を溶解する溶液に対して下層の振動板５がエッチングされない材料を選択する。また、下層の振動板５は、ピット（微小な穴）が存在し難い材料を選択する。さらに、最下層の振動板１５を溶解する溶液に対して、下層の振動板５がエッチングされない材料を選択する。またさらに、上層及び下層の振動板５，６は、共に導電性であることが望ましく。
【００９６】
より具体的には、上層の振動板６を板厚２０μｍ以上の銅を主成分とする金属箔とし、下層の振動板５を板厚１５μｍ以下のニッケルを主成分とする金属箔とし、最下層の振動板１５を銅を主成分とする板厚５０μｍ以上の金属箔とする。これら３層の振動板６，５，１５の積層方法としては、これらが強固に接合していればよく、下層の振動板５に上層の振動板６および最下層の振動板１５をメッキにより形成する方法、あるいは最下層の振動板１５に下層の振動板５をメッキにより形成し、さらに上層の振動板６をメッキにより形成する方法、さらには上層、下層、最下層の振動板６，５，１５を接合する方法、より具体的には真空雰囲気中において荷重を加えることにより接合する方法等が存在する。
【００９７】
一方、圧電素子７は、焼成したセラミックの上下面にそれぞれ電極を形成したものである。図３２には、電極を省略して示してある。この圧電素子７の厚みとしては、板厚が４００μｍ以下とすることが望ましい。なお、この例では、圧電素子７は単層のものについて説明を行うが、積層された圧電素子であっても構わない。
【００９８】
また、下層の振動板５には、メッキにより形成された材料よりも圧延により形成された材料の方が後のピットが存在する可能性が少ないので、圧延により形成された材料を用いることが望ましい。さらには、振動板５，６，１５を構成する全ての材料が圧延箔により形成されていることがより望ましい。
【００９９】
次に、図３３に示すように、積層された振動板５，６，１５のうち上層の振動板６にガリウムを成分とする液体金属接着剤１３を塗布する。あるいは、圧電素子７の表面、さらには圧電素子７と振動板６の両側に液体金属接着剤１３を塗布してもよい。この液体金属接着剤１３は、ガリウム−インジウム−錫を有する３元以上の成分を有し、室温近傍あるいは１００℃以下の温度において液体となり、さらに上層の振動板６に対して、拡散反応を生じ合金化がなされるものである。あるいは、この液体金属接着剤１３は、ガリウム−インジウム−亜鉛を有する３元以上の成分を有し、室温近傍あるいは１００℃以下の温度において液体となり、さらに上層の振動板６に対して、拡散反応を生じ合金化がなされるものである。
【０１００】
続いて、図３４に示すように、振動板５，６，１５と圧電素子７をより強固に接着できるように、および液体金属接着剤１３の厚さを薄くして接着できるように、プレスあるいはローラー処理を行う。
【０１０１】
なお、この例においては、プレスあるいはローラー処理を行い、液体金属接着剤１３の厚さを５μｍ以下とした。さらに、強固に圧電素子７と振動板５，６，１５とが固定される方法を用いた場合には、プレス工程あるいはローラー工程は必要でない。
【０１０２】
またここで、液体金属接着剤１３の塗布を安定させるために、上層の振動板６の上にさらに下地層を設けてもよい。例えば、酸化シリコンなどを数１０ｎｍ設けることにより、塗布時に接着剤中に含まれる可能性のある泡を減らすことも有効である。
【０１０３】
次に、図３５に示すように、液体金属接着剤１３の拡散合金化反応を終了させるまで室温あるいは２００℃以下の温度にて保持する。なおここで、上層の振動板６として銅を主成分とする金属を用いた場合においては、拡散合金化反応により、融点が３００℃以上の銅とガリウムの合金が徐々に生成される。さらに保持時間を十分に設けた場合においては、液体金属が完全に固体金属中に拡散し、全てが高融点の合金となり、圧電素子と振動板が強固に接合される。
【０１０４】
例えばガリウム−インジウム−錫（Ｇａ：４０〜９５％、Ｉｎ：０〜４０％、Ｓｎ：０〜３０％）の液体金属およびガリウム−インジウム−亜鉛（Ｇａ：４０〜９５％、Ｉｎ：０〜４０％、Ｚｎ：０〜１０％）の液体金属を用いた場合においては、振動板５の表面より約１５μｍ以下の領域においては合金層１４が生成される。
【０１０５】
次いで、図３６に示すように、振動板５，６，１５上に固定された圧電素子７を回転ブレードによるダイシングにより切断する。ここで、切断を行うピッチは、吐出ノズルに連通する圧力室の大きさに対応した圧電素子７の大きさとなるように切断加工を行うこととする。この圧電素子７の切断工程において、切断手段は、ダイシングの代わりにダイヤモンド粒子を含む砥石加工とすることが可能である。
【０１０６】
切断を行うに際しては、圧電素子７は完全に切断し、刃物の底が下層の振動板５までには至らないようにする。つまり、下層の振動板５の直前で切断を止める。下層の振動板５の直前というのは、例えば上層の振動板６を５〜１０μｍ残す程度とする。
【０１０７】
次に、図３７に示すように、振動板５，６，１５に接合した圧電素子７を、上層の振動板６のみを溶解あるいはエッチングし、下層の振動板５、最下層の振動板１５および圧電素子７は溶解あるいはエッチングしない溶液に浸す。すると、切断されて残った圧電素子７をマスクとして、切断部分に残された下層の振動板５及び最下層の振動板１５以外の振動板６が除去される。この結果、切断部分に残された上層の振動板６が除去され、底面には下層の振動板５が露出することになる。
【０１０８】
ここで、上層の振動板６として銅を主成分とする材料を用い、下層の振動板５として、ニッケルを主成分とした材料を用いた場合においては、５〜４０％の塩化第２鉄水溶液に数分あるいは数１０秒浸すことにより、図３７に示すごとく、切断されることにより残された圧電素子７をマスクとしてエッチングを行うことができる。このようにすることで、ダイシングによる振動板の板厚誤差を無くすことができ、厚み精度の高い振動板を得ることができる。
【０１０９】
次に、図３８に示すように、最下層の振動板１５上にドライフィルムあるいは液状レジスト等の感光性材料を設け、圧電素子７の位置にインクの圧力室３が対応するように、該圧力室３の形状およびインク流路のパターニングを行う。そして、パターニングを行った感光性材料をマスク材として、圧力室３をエッチングにより形成した後、該マスク材を除去する。
【０１１０】
ここで、マスク材料としては、例えばプリント配線板の作製時に用いる感光性のドライフィルムが使用可能であり、さらにエッチング溶液は塩化第２鉄等が使用できる。マスク材の形成方法としては、スクリーン印刷法を用いてもよい。また、この最下層の振動板１５のエッチング工程において使用するエッチング液が上層の振動板６あるいは圧電素子７をエッチングする可能性が存在する場合には、これら上層の振動板６あるいは圧電素子７を保護する必要がある。
【０１１１】
また、この例に示すごとく、上層の振動板６と最下層の振動板１５とが同一の材料である場合には、図３７と図３８に示す工程を同一工程としてもよい。すなわち、図３６に示すダイシング工程の後に、最下層の振動板１５にレジストによるマスク材を形成し、エッチング溶液に浸すことも可能である。
【０１１２】
また、この例においては、最下層の振動板１５として金属材料である銅を用いた例を示したが、この振動板１５を形成する材料は金属材料である必要はなく、例えばポリイミド等の有機材料であっても構わない。
【０１１３】
次に、図３９に示すように、圧電素子７と振動板５，６，１５の接合体を、吐出ノズル１を有するオリフィスプレート２に接合する。接合するに際しては、圧電素子７に相対向する位置に、圧力室３と吐出ノズル１が対応するように配置固定する。これにより、図２０及び図２１に示すプリントヘッドが完成する。
【０１１４】
このようにして製造されたプリントヘッドにおいては、先の方法で製造されたものと同一の効果が得られることはもちろんのこと、次のような点において有利である。すなわち、液体金属接着剤１３として強固な合金層１４が存在するので、エポキシ等の樹脂系の接着剤１１を用いた場合に比較して、より高いバイモルフ効果が得られることとなる。さらに、合金層１４は、樹脂系の接着剤１１と比較して、変位を吸収し難いので、より高く得られたバイモルフ効果を有効に圧力室３に伝達することができる。すなわち、樹脂系の接着剤１１を用いた場合に比較して、圧電素子７に与える電圧を低くしても、インクを吐出することができることとなる。
【０１１５】
さらに、この場合には、接着層として加熱処理を必要とすることなく室温状態を保った状態を継続するのみであっても、強固な合金層１４を形成することができるので、圧電素子７を形成する材料との熱膨張率が大きく異なる振動板の材料を選択したとしても、振動板５，６，１５あるいは圧電素子７にそり等を発生させることがない。つまり、圧電素子７あるいは振動板５，６，１５の材料を選定する場合において、その自由度を高める効果が得られることとなる。
【０１１６】
実施の形態３
このプリントヘッドは、図４０及び図４１に示すように、振動板を３層構造とし、その振動板のうち最下層の振動板１５に圧力室３のみならずインク供給路８と吐出ノズル１を形成したものである。このプリントヘッドでは、オリフィスプレートの代わりに、剛性を有する基台１６を最下層の振動板１５に取り付けた構成とされている。ここでは、基本的な構成は、図２０及び図２１のプリントヘッドと同じであるため、このプリントヘッドと同じ部材には同一の符号を付し、異なる部材には別の符号を付するものとし、同一部分の説明は省略する。
【０１１７】
このプリントヘッドでは、オリフィスプレートを備えるのではなく、最下層の振動板１５に、圧力室３と連通する吐出ノズル１を形成したものである。すなわち、図４１及び図４２に示すように、圧力室３とインク供給路８が形成された最下層の振動板１５に、これら圧力室３とインク供給路８に連通して吐出ノズル１が形成されている。かかる吐出ノズル１は、圧電素子７の変位方向とは直交する方向に形成されている。
【０１１８】
そして、このプリントヘッドにおけるインクの吐出動作は、基本的には先の実施の形態２のプリントヘッドと同じであるため、その説明は省略する。但し、このプリントヘッドでは、図４３の吐出待機状態から図４４の吐出状態となったときに、インク１０が圧電素子７の変位方向に対して直交する方向に吐出する。
【０１１９】
このように、この例におけるプリントヘッドでは、基本的には先の実施の形態２のプリントヘッドと同じであるから、図２０及び図２１に示すプリントヘッドと同一の効果が得られる。
【０１２０】
次に、このプリントヘッドの製造方法を示す。
【０１２１】
先ず、図４５に示すように、３層構造を有する振動板６，５，１５と圧電素子７を準備する。ここで、３層よりなる振動板６，５，１５としては、上層の振動板６を溶解する溶液に対して下層の振動板５がエッチングされない材料を選択する。また、下層の振動板５は、ピット（微小な穴）が存在し難い材料を選択する。さらに、最下層の振動板１５を溶解する溶液に対して、下層の振動板５がエッチングされない材料を選択する。またさらに、上層及び下層の振動板５，６は、共に導電性であることが望ましい。
【０１２２】
より具体的には、上層の振動板６を板厚２０μｍ以上の銅を主成分とする金属箔とし、下層の振動板５を板厚１５μｍ以下のニッケルを主成分とする金属箔とし、最下層の振動板１５を銅を主成分とする板厚２０μｍ以上の金属箔とする。これら３層の振動板６，５，１５の積層方法としては、これらが強固に接合していればよく、下層の振動板５に上層の振動板６および最下層の振動板１５をメッキにより形成する方法、あるいは最下層の振動板１５に下層の振動板５をメッキにより形成し、さらに上層の振動板６をメッキにより形成する方法、さらには上層、下層、最下層の振動板６，５，１５を接合する方法、より具体的には真空雰囲気中において荷重を加えることにより接合する方法等が存在する。
【０１２３】
一方、圧電素子７は、焼成したセラミックの上下面にそれぞれ電極を形成したものである。図４５には、電極を省略して示してある。この圧電素子７の厚みとしては、板厚が４００μｍ以下とすることが望ましい。なお、この例では、圧電素子７は単層のものについて説明を行うが、積層された圧電素子であっても構わない。
【０１２４】
また、下層の振動板５には、メッキにより形成された材料よりも圧延により形成された材料の方が後のピットが存在する可能性が少ないので、圧延により形成された材料を用いることが望ましい。さらには、振動板５，６，１５を構成する全ての材料が圧延箔により形成されていることがより望ましい。
【０１２５】
次に、図４６に示すように、積層された振動板５，６，１５のうち上層の振動板６に接着剤１１を塗布する。あるいは、圧電素子７の表面、さらには圧電素子７と振動板６の両側に接着剤１１を塗布してもよい。接着剤１１は、後の圧電素子５，６の切断プロセスにおいて、剥離することがないように耐え得る強度を有していれば良い。さらにこの接着剤１１は、導電性を有していることが望ましい。より具体的には、エポキシ接着剤に、金属などの導電性粒子を混合したものでよい。
【０１２６】
続いて、図４７に示すように、振動板５，６，１５と圧電素子７をより強固に接着できるように、および接着剤１１の厚さを薄くして接着ができるように、圧電素子７側より圧力Ｐを加えてプレスを行う。なお、この例では、プレスを加えているが、プレスを行わなくても接着剤１１の厚さが安定し、さらに強固に圧電素子７と振動板５，６とが固定される方法を用いた場合には、プレス工程は必要でない。
【０１２７】
またここで、接着剤１１の塗布を安定させるために、上層の振動板６の上にさらに下地層を設けてもよい。例えば、酸化シリコンなどを数１０ｎｍ設けることにより、塗布時に接着剤中に含まれる可能性のある泡を減らすことも有効である。
【０１２８】
次に、図４８に示すように、接着剤１１としてエポキシ系を用いた場合においては、接着剤の熱硬化を行う。
【０１２９】
次いで、図４９に示すように、振動板５，６，１５上に固定された圧電素子７を回転ブレードによるダイシングにより切断する。ここで、切断を行うピッチは、吐出ノズルに連通する圧力室の大きさに対応した圧電素子７の大きさとなるように切断加工を行うこととする。この圧電素子７の切断工程において、切断手段は、ダイシングの代わりにダイヤモンド粒子を含む砥石加工とすることが可能である。
【０１３０】
切断を行うに際しては、圧電素子７は完全に切断し、刃物の底が下層の振動板５までには至らないようにする。つまり、下層の振動板５の直前で切断を止める。下層の振動板５の直前というのは、例えば上層の振動板６を５〜１０μｍ残す程度とする。
【０１３１】
次に、図５０に示すように、振動板５，６，１５に接合した圧電素子７を、上層の振動板６のみを溶解あるいはエッチングし、下層の振動板５および圧電素子７は溶解あるいはエッチングしない溶液に浸す。すると、切断されて残った圧電素子７をマスクとして、切断部分に残された下層の振動板５及び最下層の振動板１５以外の振動板６が除去される。この結果、切断部分に残された上層の振動板６が除去され、底面には下層の振動板５が露出することになる。
【０１３２】
ここで、上層の振動板６として銅を主成分とする材料を用い、下層の振動板５として、ニッケルを主成分とした材料を用いた場合においては、５〜４０％の塩化第２鉄水溶液に数分あるいは数１０秒浸すことにより、図５０に示すごとく、切断されることにより残された圧電素子７をマスクとしてエッチングを行うことができる。このようにすることで、ダイシングによる振動板の板厚誤差を無くすことができ、厚み精度の高い振動板を得ることができる。
【０１３３】
次に、図５１に示すように、最下層の振動板１５上にドライフィルムあるいは液状レジスト等の感光性材料を設け、圧電素子７の位置にインクの圧力室３が対応するように、該圧力室３の形状およびインク流路８、さらには吐出ノズル１のパターニングを行う。そして、パターニングを行った感光性材料をマスク材料として、圧力室３をエッチングにより形成した後、該マスク材を除去する。
【０１３４】
ここで、マスク材料としては、例えばプリント配線板の作製時に用いる感光性のドライフィルムが使用可能であり、さらにエッチング溶液は塩化第２鉄等が使用できる。マスク材の形成方法としては、スクリーン印刷法を用いてもよい。また、この最下層の振動板１５のエッチング工程において使用するエッチング液が上層の振動板６あるいは圧電素子７をエッチングする可能性が存在する場合には、これら上層の振動板６あるいは圧電素子７を保護する必要がある。
【０１３５】
また、この例に示すごとく、上層の振動板６と最下層の振動板１５とが同一の材料である場合には、図５０と図５１に示す工程を同一工程としてもよい。すなわち、図４９に示すダイシング工程の後に、最下層の振動板１５にレジストによるマスク材を形成し、エッチング溶液に浸すことも可能である。
【０１３６】
また、この例においては、最下層の振動板１５として金属材料である銅を用いた例を示したが、この振動板１５を形成する材料は金属材料である必要はなく、例えばポリイミド等の有機材料であっても構わない。
【０１３７】
次に、図５２に示すように、先の工程で得られた圧電素子７と振動板５，６，１５の接合体を、剛性を有する基台１６に接合する。これにより、図４０及び図４１に示すプリントヘッドが完成する。
【０１３８】
このようなプロセスを経て製造されたプリントヘッドは、やはり先の例のプリントヘッドと同一の効果が得られる。ここでは、重複記載となるため、その効果については省略し、このプリントヘッド特有の効果のみ述べる。
【０１３９】
すなわち、このプリントヘッドでは、圧力室３、インク供給路８、吐出ノズル１を同一工程でエッチングあるいは溶解により形成するので、圧力室３と圧電素子７との位置合わせ精度が格段に向上するだけでなく、圧力室３と吐出ノズル１の位置関係が精度よくでる。そして、このプリントヘッドにおいて、振動板を変形させる場合、負荷として働く振動板の断面２次モーメントの値のみでなく、振動板の変形がなされる長さまでも安定に形成することができることとなる。
【０１４０】
以上が、図４０及び図４１に示したプリントヘッドの製造方法であるが、この他、次のように製造することもできる。
【０１４１】
先ず、図５３に示すように、３層構造を有する振動板６，５，１５と圧電素子７を準備する。ここで、３層よりなる振動板６，５，１５としては、上層の振動板６を溶解する溶液に対して下層の振動板５がエッチングされない材料を選択する。また、下層の振動板５は、ピット（微小な穴）が存在し難い材料を選択する。さらに、最下層の振動板１５を溶解する溶液に対して、下層の振動板５がエッチングされない材料を選択する。またさらに、上層及び下層の振動板５，６は、共に導電性であることが望ましく。
【０１４２】
より具体的には、上層の振動板６を板厚２０μｍ以上の銅を主成分とする金属箔とし、下層の振動板５を板厚１５μｍ以下のニッケルを主成分とする金属箔とし、最下層の振動板１５を銅を主成分とする板厚３０μｍ以上の金属箔とする。これら３層の振動板６，５，１５の積層方法としては、これらが強固に接合していればよく、下層の振動板５に上層の振動板６および最下層の振動板１５をメッキにより形成する方法、あるいは最下層の振動板１５に下層の振動板５をメッキにより形成し、さらに上層の振動板６をメッキにより形成する方法、さらには上層、下層、最下層の振動板６，５，１５を接合する方法、より具体的には真空雰囲気中において荷重を加えることにより接合する方法等が存在する。
【０１４３】
一方、圧電素子７は、焼成したセラミックの上下面にそれぞれ電極を形成したものである。図５３には、電極を省略して示してある。この圧電素子７の厚みとしては、板厚が４００μｍ以下とすることが望ましい。なお、この例では、圧電素子７は単層のものについて説明を行うが、積層された圧電素子であっても構わない。
【０１４４】
また、下層の振動板５には、メッキにより形成された材料よりも圧延により形成された材料の方が後のピットが存在する可能性が少ないので、圧延により形成された材料を用いることが望ましい。さらには、振動板５，６，１５を構成する全ての材料が圧延箔により形成されていることがより望ましい。
【０１４５】
次に、図５４に示すように、積層された振動板５，６，１５のうち上層の振動板６にガリウムを成分とする液体金属接着剤１３を塗布する。あるいは、圧電素子７の表面、さらには圧電素子７と振動板６の両側に液体金属接着剤１３を塗布してもよい。この液体金属接着剤１３は、ガリウム−インジウム−錫を有する３元以上の成分を有し、室温近傍あるいは１００℃以下の温度において液体となり、さらに上層の振動板６に対して、拡散反応を生じ合金化がなされるものである。あるいは、この液体金属接着剤１３は、ガリウム−インジウム−亜鉛を有する３元以上の成分を有し、室温近傍あるいは１００℃以下の温度において液体となり、さらに上層の振動板６に対して、拡散反応を生じ合金化がなされるものである。
【０１４６】
続いて、図５５に示すように、振動板５，６，１５と圧電素子７をより強固に接着できるように、および液体金属接着剤１３の厚さを薄くして接着できるように、プレスあるいはローラー処理を行う。
【０１４７】
なお、この例においては、プレスあるいはローラー処理を行い、液体金属接着剤１３の厚さを５μｍ以下とした。さらに、強固に圧電素子７と振動板５，６，１５とが固定される方法を用いた場合には、プレス工程あるいはローラー工程は必要でない。
【０１４８】
またここで、液体金属接着剤１３の塗布を安定させるために、上層の振動板６の上にさらに下地層を設けてもよい。例えば、酸化シリコンなどを数１０ｎｍ設けることにより、塗布時に接着剤中に含まれる可能性のある泡を減らすことも有効である。
【０１４９】
次に、図５６に示すように、液体金属接着剤１３の拡散合金化反応を終了させるまで室温あるいは２００℃以下の温度にて保持する。なおここで、上層の振動板６として銅を主成分とする金属を用いた場合においては、拡散合金化反応により、融点が３００℃以上の銅とガリウムの合金が徐々に生成される。さらに保持時間を十分に設けた場合においては、液体金属が完全に固体金属中に拡散し、全てが高融点の合金となり、圧電素子と振動板が強固に接合される。
【０１５０】
例えばガリウム−インジウム−錫（Ｇａ：４０〜９５％、Ｉｎ：０〜４０％、Ｓｎ：０〜３０％）の液体金属およびガリウム−インジウム−亜鉛（Ｇａ：４０〜９５％、Ｉｎ：０〜４０％、Ｚｎ：０〜１０％）の液体金属を用いた場合においては、振動板５の表面より約１５μｍ以下の領域においては合金層１４が生成される。
【０１５１】
次いで、図５７に示すように、振動板５，６，１５上に固定された圧電素子７を回転ブレードによるダイシングにより切断する。ここで、切断を行うピッチは、吐出ノズルに連通する圧力室の大きさに対応した圧電素子７の大きさとなるように切断加工を行うこととする。この圧電素子７の切断工程において、切断手段は、ダイシングの代わりにダイヤモンド粒子を含む砥石加工とすることが可能である。
【０１５２】
切断を行うに際しては、圧電素子７は完全に切断し、刃物の底が下層の振動板５までには至らないようにする。つまり、下層の振動板５の直前で切断を止める。下層の振動板５の直前というのは、例えば上層の振動板６を５〜１０μｍ残す程度とする。
【０１５３】
次に、図５８に示すように、振動板５，６，１５に接合した圧電素子７を、上層の振動板６のみを溶解あるいはエッチングし、下層の振動板５、最下層の振動板１５および圧電素子７は溶解あるいはエッチングしない溶液に浸す。すると、切断されて残った圧電素子７をマスクとして、切断部分に残された下層の振動板５及び最下層の振動板１５以外の振動板６が除去される。この結果、切断部分に残された上層の振動板６が除去され、底面には下層の振動板５が露出することになる。
【０１５４】
ここで、上層の振動板６として銅を主成分とする材料を用い、下層の振動板５として、ニッケルを主成分とした材料を用いた場合においては、５〜４０％の塩化第２鉄水溶液に数分あるいは数１０秒浸すことにより、図３７に示すごとく、切断されることにより残された圧電素子７をマスクとしてエッチングを行うことができる。このようにすることで、ダイシングによる振動板の板厚誤差を無くすことができ、厚み精度の高い振動板を得ることができる。
【０１５５】
次に、図５９に示すように、最下層の振動板１５上にドライフィルムあるいは液状レジスト等の感光性材料を設け、圧電素子７の位置にインクの圧力室３が対応するように、該圧力室３の形状およびインク流路８、さらには吐出ノズル１のパターニングを行う。そして、パターニングを行った感光性材料をマスク材料として、圧力室３をエッチングにより形成した後、マスク材を除去する。
【０１５６】
ここで、マスク材料としては、例えばプリント配線板の作製時に用いる感光性のドライフィルムが使用可能であり、さらにエッチング溶液は塩化第２鉄等が使用できる。マスク材の形成方法としては、スクリーン印刷法を用いてもよい。また、この最下層の振動板１５のエッチング工程において使用するエッチング液が上層の振動板６あるいは圧電素子７をエッチングする可能性が存在する場合には、これら上層の振動板６あるいは圧電素子７を保護する必要がある。
【０１５７】
また、この例に示すごとく、上層の振動板６と最下層の振動板１５とが同一の材料である場合には、図５８と図５９に示す工程を同一工程としてもよい。すなわち、図５７に示すダイシング工程の後に、最下層の振動板１５にレジストによるマスク材を形成し、エッチング溶液に浸すことも可能である。
【０１５８】
また、この例においては、最下層の振動板１５として金属材料である銅を用いた例を示したが、この振動板１５を形成する材料は金属材料である必要はなく、例えばポリイミド等の有機材料であっても構わない。
【０１５９】
次に、図６０に示すように、先の工程で得られた圧電素子７と振動板５，６，１５の接合体を、剛性を有する基台１６に接合する。これにより、図４０及び図４１に示すプリントヘッドが完成する。
【０１６０】
このようにして製造されたプリントヘッドにおいては、先の方法で製造されたものと同一の効果が得られることはもちろんのこと、次のような点において有利である。すなわち、液体金属接着剤１３として強固な合金層１４が存在するので、エポキシ等の樹脂系の接着剤１１を用いた場合に比較して、より高いバイモルフ効果が得られることとなる。さらに、合金層１４は、樹脂系の接着剤１１と比較して、変位を吸収し難いので、より高く得られたバイモルフ効果を有効に圧力室３に伝達することができる。すなわち、樹脂系の接着剤１１を用いた場合に比較して、圧電素子７に与える電圧を低くしても、インクを吐出することができることとなる。
【０１６１】
さらに、この場合には、接着層として加熱処理を必要とすることなく室温状態を保った状態を継続するのみであっても、強固な合金層１４を形成することができるので、圧電素子７を形成する材料との熱膨張率が大きく異なる振動板の材料を選択したとしても、振動板５，６，１５あるいは圧電素子７にそり等を発生させることがない。つまり、圧電素子７あるいは振動板５，６，１５の材料を選定する場合において、その自由度を高める効果が得られることとなる。
【０１６２】
実施の形態４
ここでは、上述したプリントヘッドを実際に搭載したプリンタ装置について説明する。
【０１６３】
プリントヘッドは、例えば図６１に示すようなシリアル型のプリンタ装置に搭載される。被印刷物としてのプリント紙１７は、ドラム軸方向に平行に設けられた紙圧着ローラ１８により、ドラム１９に圧着保持されている。そのドラム１９の外周近傍には、送りネジ２０がドラム軸方向に平行に設けられている。そして、この送りネジ２０には、プリントヘッド２１が保持されている。かかるプリントヘッド２１は、送りネジ２０の回転によってドラム１９の軸方向に移動するようになされている。
【０１６４】
一方、ドラム１９は、プーリ２２、ベルト２３、プーリ２４を介してモータ２５により回転駆動される。さらに、送りネジ２０及びモータ２５の回転とプリントヘッド２１の駆動は、駆動制御部２６により印画データ及び制御信号２７に基づいて駆動制御される。
【０１６５】
上記の構成においては、プリントヘッド２１が移動して１行分の印字を行うと、ドラム１９を１行分だけ回転させて次の印字を行う。プリントヘッド１９が移動し印画する場合は、一方向の場合と往復方向の場合とがある。
【０１６６】
図６２は、ライン型の構成例である。この場合は、図６１に示すシリアル型のプリントヘッド２１及び送りネジ２０の代わりに多数のヘッドがライン状に配置されたラインヘッド２８が軸方向に固定して設けられている。この構成では、ラインヘッド２８で１行分の印字が同時に行われ、印字が完了するとドラム１９を１行分だけ回転させて次の行の印字を行う。この場合、全ラインを一括して印字したり、複数ブロックに分割したり、１行おきに交互に印字する方法も考えられる。
【０１６７】
図６３には、印字及び制御系のブロック図を示す。印字データなどの信号２９は、信号処理制御回路３０に入力され、この信号処理制御回路３０において印字順番に揃えられて、ドライバ３１を介してヘッド３２に送られる。印字順番は、ヘッド３２や印字部の構成で異なり、また印字データの入力順番との関係もあり、必要に応じてラインバッファメモリや１画面メモリなどのメモリ３３に一旦記録してから取り出す。ヘッド３２には、諧調信号や吐出信号を入力する。
【０１６８】
なお、マルチヘッドでノズル数が非常に多い場合には、ヘッド３２にＩＣを搭載して、当該ヘッド３２に接続する配線数を減らすようにする。また、信号処理制御回路３０には、補正回路３４が接続されており、γ補正、カラーの場合の色補正、各ヘッドのばらつき補正などを行う。
【０１６９】
補正回路３４には、予め決められた補正データをＲＯＭマップ形式で格納しておき、外部条件、例えばノズル番号、温度、入力信号などに応じて取り出すようにするのが一般的である。信号処理制御回路３０は、ＣＰＵやＤＳＰ構成としてソフトウエアで処理することが一般的であり、処理された信号は各種制御部３５に送られる。
【０１７０】
各種制御部３５では、ドラム１９及び送りネジ２０を回転駆動するモータの駆動、同期、ヘッド２１，２８のクリーニング、プリント紙１７の供給、排出などの制御を行う。また、信号には、印字データ以外の操作部信号や外部制御信号が含まれることは言うまでもない。
【０１７１】
【発明の効果】
以上の説明からもわかるように、本発明によれば、バイモルフ効果を用いてインクを吐出する際に圧力室の圧力を高めるために必要な変位を得るにあたり、負荷として存在する振動板の薄板部分を、エッチングあるいは溶解により形成し、さらに薄板部分の板厚を規定することができるため、断面２次モーメントを規定することができ、多数存在するノズルに対応して存在する圧力室に対して、均一な圧力を発生させることができる。
【０１７２】
すなわち、従来の薄板部分の形成をダイシングのみにより行う従来工程と比較して、薄板部分の板厚制御の精度を高めることができ、結果的に高精度のダイシング装置を用いることなく、高精度の板厚管理を行うことができる。つまり、本発明により、インク吐出時の振動板を変位させる場合の負荷となる振動板の厚さを薄く、さらに安定に製造することが可能となるので、圧力室の大きさを小さくすることができ、当該圧力室の配置密度を高めることができることとなり、結果的に圧力室に連通するノズルの間隔を小さくすることができる。したがって、本発明のプリンタ装置では、安価な単板あるいは２層に積層された圧電素子を用いて、微細ピッチのノズル配置を実現することができる。
【０１７３】
また、本発明によれば、焼成された圧電素子を用いることができるので、圧電材料の特性を十分に発揮することができる。さらに、振動板として３層以上の材料よりなる振動板を用いることにより、インクの圧力室さらには吐出ノズルをもエッチングあるいは溶解工程により形成することができるので、圧力室さらには吐出ノズルと圧電素子との位置合わせ精度を格段に向上させることができ、結果的に振動板を変形させる場合において、負荷として働く振動板の断面２次モーメントの値のみでなく、振動板の変形がなされる長さまでも安定に形成することができ、さらに吐出ノズルも位置合わせ精度よく形成することができる。
【０１７４】
また、接着層として液体金属を用いた場合においては、接着層に強固な合金が存在するので、高いバイモルフ効果が得られ、しかも合金層は樹脂系の接着剤と比較して変位を吸収しにくいので、より高く得られたバイモルフ効果を有効に圧力室に伝達することができる。すなわち接着剤として樹脂系の接着剤を用いた場合に比較して、圧電素子に与える電圧を低くしても、インクを吐出することができる。
【０１７５】
さらに、加熱処理を必要とすることなく室温状態を保った状態を継続するのみであっても強固な合金層を形成することができるので、圧電素子を形成する材料との熱膨張率が大きく異なる振動板の材料を選択したとしても、振動板あるいは圧電素子にそり等を発生させることがない。つまり、圧電素子あるいは振動板の材料を選定する場合において、その自由度を高める効果が得られることとなる。
【０１７６】
そしてさらに、振動板として導電性の材質を用いることにより、この振動板を共通電極とすることができ、当該共通電極の端子を設ける場所の節約と端子数の省略を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】振動板を２層構造としたプリントヘッドの横断面図である。
【図２】振動板を２層構造としたプリントヘッドの縦断面図である。
【図３】振動板を２層構造としたプリントヘッドの透視図である。
【図４】振動板を２層構造としたプリントヘッドのインク吐出待機状態を示す断面図である。
【図５】振動板を２層構造としたプリントヘッドのインク吐出状態を示す断面図である。
【図６】振動板を２層構造としたプリントヘッドの製造方法を示すもので、振動板に圧電素子を接合する前の状態を示す断面図である。
【図７】振動板を２層構造としたプリントヘッドの製造方法を示すもので、振動板に接着剤を塗布した状態を示す断面図である。
【図８】振動板を２層構造としたプリントヘッドの製造方法を示すもので、振動板に圧電素子を接着した状態を示す断面図である。
【図９】振動板を２層構造としたプリントヘッドの製造方法を示すもので、接着剤を熱硬化した状態を示す断面図である。
【図１０】振動板を２層構造としたプリントヘッドの製造方法を示すもので、圧電素子をダイシングした状態を示す断面図である。
【図１１】振動板を２層構造としたプリントヘッドの製造方法を示すもので、エッチングにより振動板の厚みを規定した状態を示す断面図である。
【図１２】振動板を２層構造としたプリントヘッドの製造方法を示すもので、インク流路形成部材を接合した状態を示す断面図である。
【図１３】振動板を２層構造としたプリントヘッドの他の製造方法を示すもので、振動板に圧電素子を接合する前の状態を示す断面図である。
【図１４】振動板を２層構造としたプリントヘッドの他の製造方法を示すもので、振動板に液体金属接着剤を塗布した状態を示す断面図である。
【図１５】振動板を２層構造としたプリントヘッドの他の製造方法を示すもので、振動板に圧電素子を接着した状態を示す断面図である。
【図１６】振動板を２層構造としたプリントヘッドの他の製造方法を示すもので、液体金属接着剤の拡散合金化反応が終了した状態を示す断面図である。
【図１７】振動板を２層構造としたプリントヘッドの他の製造方法を示すもので、圧電素子をダイシングした状態を示す断面図である。
【図１８】振動板を２層構造としたプリントヘッドの他の製造方法を示すもので、エッチングにより振動板の厚みを規定した状態を示す断面図である。
【図１９】振動板を２層構造としたプリントヘッドの他の製造方法を示すもので、インク流路形成部材を接合した状態を示す断面図である。
【図２０】振動板を３層構造としたプリントヘッドの横断面図である。
【図２１】振動板を３層構造としたプリントヘッドの縦断面図である。
【図２２】振動板を３層構造としたプリントヘッドのインク吐出待機状態を示す断面図である。
【図２３】振動板を３層構造としたプリントヘッドのインク吐出状態を示す断面図である。
【図２４】振動板を３層構造としたプリントヘッドの製造方法を示すもので、振動板に圧電素子を接合する前の状態を示す断面図である。
【図２５】振動板を３層構造としたプリントヘッドの製造方法を示すもので、振動板に接着剤を塗布した状態を示す断面図である。
【図２６】振動板を３層構造としたプリントヘッドの製造方法を示すもので、振動板に圧電素子を接着した状態を示す断面図である。
【図２７】振動板を３層構造としたプリントヘッドの製造方法を示すもので、接着剤を熱硬化した状態を示す断面図である。
【図２８】振動板を３層構造としたプリントヘッドの製造方法を示すもので、圧電素子をダイシングした状態を示す断面図である。
【図２９】振動板を３層構造としたプリントヘッドの製造方法を示すもので、エッチングにより振動板の厚みを規定した状態を示す断面図である。
【図３０】振動板を３層構造としたプリントヘッドの製造方法を示すもので、最下層の振動板に圧力室を形成した状態を示す断面図である。
【図３１】振動板を３層構造としたプリントヘッドの製造方法を示すもので、オリフィスプレートを接合した状態を示す断面図である。
【図３２】振動板を３層構造としたプリントヘッドの他の製造方法を示すもので、振動板に圧電素子を接合する前の状態を示す断面図である。
【図３３】振動板を３層構造としたプリントヘッドの他の製造方法を示すもので、振動板に液体金属接着剤を塗布した状態を示す断面図である。
【図３４】振動板を３層構造としたプリントヘッドの他の製造方法を示すもので、振動板に圧電素子を接着した状態を示す断面図である。
【図３５】振動板を３層構造としたプリントヘッドの他の製造方法を示すもので、液体金属接着剤の拡散合金化反応が終了した状態を示す断面図である。
【図３６】振動板を３層構造としたプリントヘッドの他の製造方法を示すもので、圧電素子をダイシングした状態を示す断面図である。
【図３７】振動板を３層構造としたプリントヘッドの他の製造方法を示すもので、エッチングにより振動板の厚みを規定した状態を示す断面図である。
【図３８】振動板を３層構造としたプリントヘッドの他の製造方法を示すもので、最下層の振動板に圧力室を形成した状態を示す断面図である。
【図３９】振動板を３層構造としたプリントヘッドの製造方法を示すもので、オリフィスプレートを接合した状態を示す断面図である。
【図４０】振動板を３層構造とし、最下層の振動板に吐出ノズルを形成したプリントヘッドの横断面図である。
【図４１】振動板を３層構造とし、最下層の振動板に吐出ノズルを形成したプリントヘッドの縦断面図である。
【図４２】振動板を３層構造とし、最下層の振動板に吐出ノズルを形成したプリントヘッドの透視図である。
【図４３】振動板を３層構造とし、最下層の振動板に吐出ノズルを形成したプリントヘッドのインク吐出待機状態を示す断面図である。
【図４４】振動板を３層構造とし、最下層の振動板に吐出ノズルを形成したプリントヘッドのインク吐出状態を示す断面図である。
【図４５】振動板を３層構造とし、最下層の振動板に吐出ノズルを形成したプリントヘッドの製造方法を示すもので、振動板に圧電素子を接合する前の状態を示す断面図である。
【図４６】振動板を３層構造とし、最下層の振動板に吐出ノズルを形成したプリントヘッドの製造方法を示すもので、振動板に接着剤を塗布した状態を示す断面図である。
【図４７】振動板を３層構造とし、最下層の振動板に吐出ノズルを形成したプリントヘッドの製造方法を示すもので、振動板に圧電素子を接着した状態を示す断面図である。
【図４８】振動板を３層構造とし、最下層の振動板に吐出ノズルを形成したプリントヘッドの製造方法を示すもので、接着剤を熱硬化した状態を示す断面図である。
【図４９】振動板を３層構造とし、最下層の振動板に吐出ノズルを形成したプリントヘッドの製造方法を示すもので、圧電素子をダイシングした状態を示す断面図である。
【図５０】振動板を３層構造とし、最下層の振動板に吐出ノズルを形成したプリントヘッドの製造方法を示すもので、エッチングにより振動板の厚みを規定した状態を示す断面図である。
【図５１】振動板を３層構造とし、最下層の振動板に吐出ノズルを形成したプリントヘッドの製造方法を示すもので、最下層の振動板に圧力室を形成した状態を示す断面図である。
【図５２】振動板を３層構造とし、最下層の振動板に吐出ノズルを形成したプリントヘッドの製造方法を示すもので、剛性を有する基台を接合した状態を示す断面図である。
【図５３】振動板を３層構造とし、最下層の振動板に吐出ノズルを形成したプリントヘッドの他の製造方法を示すもので、振動板に圧電素子を接合する前の状態を示す断面図である。
【図５４】振動板を３層構造とし、最下層の振動板に吐出ノズルを形成したプリントヘッドの他の製造方法を示すもので、振動板に液体金属接着剤を塗布した状態を示す断面図である。
【図５５】振動板を３層構造とし、最下層の振動板に吐出ノズルを形成したプリントヘッドの他の製造方法を示すもので、振動板に圧電素子を接着した状態を示す断面図である。
【図５６】振動板を３層構造とし、最下層の振動板に吐出ノズルを形成したプリントヘッドの他の製造方法を示すもので、液体金属接着剤の拡散合金化反応が終了した状態を示す断面図である。
【図５７】振動板を３層構造とし、最下層の振動板に吐出ノズルを形成したプリントヘッドの他の製造方法を示すもので、圧電素子をダイシングした状態を示す断面図である。
【図５８】振動板を３層構造とし、最下層の振動板に吐出ノズルを形成したプリントヘッドの他の製造方法を示すもので、エッチングにより振動板の厚みを規定した状態を示す断面図である。
【図５９】振動板を３層構造とし、最下層の振動板に吐出ノズルを形成したプリントヘッドの他の製造方法を示すもので、最下層の振動板に圧力室を形成した状態を示す断面図である。
【図６０】振動板を３層構造とし、最下層の振動板に吐出ノズルを形成したプリントヘッドの製造方法を示すもので、剛性を有する基台を接合した状態を示す断面図である。
【図６１】シリアル型プリンタ装置の概略構成図である。
【図６２】ライン型プリンタ装置の概略構成図である。
【図６３】制御系のブロック図である。
【図６４】従来のプリントヘッドの縦断面図である。
【図６５】従来のプリントヘッドの横断面図である。
【符号の説明】
１  吐出ノズル
３  圧力室
５，６，１５  振動板
７  圧電素子
１１  接着剤
１３  液体金属接着剤
１４  合金層
【図１】
0003575120.tif 000002
【図２】
0003575120.tif 000003
【図３】
0003575120.tif 000004
【図４】
0003575120.tif 000005
【図５】
0003575120.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003575120.tif 000008
【図８】
0003575120.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003575120.tif 000011
【図１１】
0003575120.tif 000012
【図１２】
0003575120.tif 000013
【図１３】
0003575120.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0003575120.tif 000016
【図１６】
0003575120.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
0003575120.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
0003575120.tif 000021
【図２１】
0003575120.tif 000022
【図２２】
0003575120.tif 000023
【図２３】
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【図２４】
0003575120.tif 000025
【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
0003575120.tif 000029
【図２９】
0003575120.tif 000030
【図３０】
0003575120.tif 000031
【図３１】
0003575120.tif 000032
【図３２】
0003575120.tif 000033
【図３３】
0003575120.tif 000034
【図３４】
0003575120.tif 000035
【図３５】
0003575120.tif 000036
【図３６】
0003575120.tif 000037
【図３７】
0003575120.tif 000038
【図３８】
0003575120.tif 000039
【図３９】
0003575120.tif 000040
【図４０】
0003575120.tif 000041
【図４１】
0003575120.tif 000042
【図４２】
0003575120.tif 000043
【図４３】
0003575120.tif 000044
【図４４】
0003575120.tif 000045
【図４５】
0003575120.tif 000046
【図４６】
0003575120.tif 000047
【図４７】
0003575120.tif 000048
【図４８】
0003575120.tif 000049
【図４９】
0003575120.tif 000050
【図５０】
0003575120.tif 000051
【図５１】
0003575120.tif 000052
【図５２】
0003575120.tif 000053
【図５３】
0003575120.tif 000054
【図５４】
0003575120.tif 000055
【図５５】
0003575120.tif 000056
【図５６】
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【図５７】
0003575120.tif 000058
【図５８】
0003575120.tif 000059
【図５９】
0003575120.tif 000060
【図６０】
0003575120.tif 000061
【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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