(57)【要約】【課題】クロストークによる障害なしにインク流路を接近可能とし、インクジェットプリンタヘッドを低コストで小形化する。【解決手段】インク流路溝12の底面に対応する位置に第１の圧電駆動電極25を有する第１の圧電基板27の下面に、第２の圧電駆動電極24を有する第２の圧電基板22が接合されたインクジェットプリンタヘッドであって、第１の圧電基板27は、複数枚の第１のグリーンシートと、第１の圧電駆動電極25の電極パターンが形成された複数枚の第２のグリーンシートと、インク流路溝12となる切り欠きおよびインク流路溝12の側方に位置する第３の圧電駆動電極28の電極パターンが形成された複数枚の第３のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものであり、第２の圧電基板22は、複数枚の第１のグリーンシートと、第２の圧電駆動電極24の電極パターンが形成された複数枚の第４のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものである。【選択図】  図１
2006341620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク流路溝が形成された第１の圧電基板の下面に、第２の圧電基板の上面が接合され、該第１の圧電基板内には、該インク流路溝の底面に対応する第１の圧電駆動電極と、該インク流路溝の側方に位置し、少なくとも第２の圧電駆動電極による圧電基板の変形を抑制する向きに変形する第３の圧電駆動電極が形成され、該第２の圧電基板内には、該インク流路溝に対応する該第２の圧電駆動電極が形成されたインクジェットプリンタヘッドであって、
該第１の圧電基板が、圧電粉末よりなる複数枚の第１のグリーンシートと、該第１のグリーンシートの所定部に該第１の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第２のグリーンシートと、該第１のグリーンシートの所定部に該インク流路溝となる切り欠きおよび該第３の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第３のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものであり、
該第２の圧電基板が、複数枚の該第１のグリーンシートと、該第１のグリーンシートの所定部に該第２の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第４のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものであること、
を特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
【請求項２】
上面にインク流路溝が形成された複数の第１の圧電基板が積み重ねて接合され、最上位の該第１の圧電基板の上面に第２の圧電基板が接合され、該第１の圧電基板内には、該インク流路溝の底面に対応する第１の圧電駆動電極と、下位の該第１の圧電基板のインク流路溝に対応する第２の圧電駆動電極と、該インク流路溝の側方に位置し、少なくとも該第２の圧電駆動電極による圧電基板の変形を抑制する向きに変形する第３の圧電駆動電極とが形成され、該第２の圧電基板内には、該最上位の第１の圧電基板のインク流路溝に対応する第２の圧電駆動電極が形成されたインクジェットプリンタヘッドであって、
該第１の圧電基板が、圧電粉末よりなる複数枚の第１のグリーンシートと、該第１のグリーンシートの所定部に該インク流路溝となる切り欠きおよび該第３の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第２のグリーンシートと、該第１のグリーンシートの所定部に該第１の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第３のグリーンシートと、該第１のグリーンシートの所定部に該第２の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第４のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものであり、
該第２の圧電基板が、複数枚の該第１のグリーンシートと複数枚の該第４のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものであること、
を特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の接合が、焼成による接合であることを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェットプリンタに使用するインクジェットヘッドに関する。最近のインクジェットプリンタは、高精細印刷を可能にするため、インク流路が独立して可動する小形軽量構成のものが求められるようになった。本発明は、かかるインク流路内圧力を圧電素子で可変にするインクジェットヘッドを改善したものである。
【背景技術】
【０００２】
図９はインクジェットプリンタの概略を示す斜視図であり、インクジェットプリンタ１は、記録媒体３を送出させるプラテンローラ２、プラテンローラ２に平行する２本のステーシャフト４ａと４ｂ、ステーシャフト４ａと４ｂに案内されてプラテンローラ２の長さ方向に往復動するキャリッジ５、キャリッジ５に搭載されたインクジェットヘッドユニット６を備え、インクジェットヘッドユニット６から記録媒体３に飛翔させるインクを補給するため、インクジェットヘッドユニット６とインク溜まり７とは、可撓性チューブ８によって接続されている。
【０００３】
かかるインクジェットプリンタ１において、インクジェットヘッドユニット６からインクを飛翔させる手段としては、ノズル内に埋め込んだ発熱体に通電し、インク中にバブルを発生させたときの体積変化を利用するバブルジェット方式と、圧電体素子に通電して発生する圧力波を利用するインパクト方式が注目されている。
【０００４】
インパクト方式の圧電インクジェットヘッドとしては、（１）圧電駆動電極を内蔵する圧電体の表面にインク流路溝を形成し、その溝をガラスにてなる上蓋で塞いだもの、（２）圧電駆動電極を内蔵する圧電体の表面に、インク流路溝を形成した上蓋を被せたもの（流路板方式）、（３）上下に貫通する溝を形成した流路板の上面と下面に、圧電駆動電極を内蔵する圧電体を貼着したものが、一般に知られている。
【０００５】
図１０は流路板方式の圧電インクジェットヘッドの分解模式図、図１１は図１０に示す圧電インクジェットヘッドの断面図、図１２は圧電インクジェットヘッドにおける干渉の説明図、図１３はインク流路間の干渉防止型圧電インクジェットヘッドの説明図である。
【０００６】
図１０において、インクジェットヘッドユニット６に組み込まれるインクジェットヘッド９は、圧電基板１０と複数（図は４本）のインク流路溝１２を形成したインク流路板１１を接合し、その前面には複数のインク流路溝１２に連通する複数（図は４個）のノズル１３が形成されたノズル板１４が接合され、インク流路溝１２は図示しないインク供給路によってインク供給口１５に連通し、インク供給口１５に可撓性チューブ８（図９参照）の一端が接続されるようになる。
【０００７】
図１１において、圧電基板１０には、インク流路板１１のインク流路溝１２に対応し、圧電駆動電極１６が形成されている。２層以上（図は３層）の電極にてなる圧電駆動電極１６は、電極間に所定の電圧を印加するとその間の圧電層が図の上方向に伸びてインク流路溝１２を圧縮し、インク流路溝１２内インクの一部がノズル１３から記録媒体３（図９参照）に向けて飛翔するようになる。
【０００８】
複数の圧電駆動電極１６とその電極１６に対応する複数のインク流路溝１２が形成された前記（１）方式のインクジェットヘッド９において、精細化印刷用では、圧電駆動電極１６およびインク流路溝１２を近接させる必要が生じる。
【０００９】
そこで、所定の駆動電極１６、例えば図１２のインクジェットヘッド９において、左から２番目の駆動電極１６に駆動電圧を印加すると、圧電基板１０は図１２に破線１７で示すように、駆動電圧が印加された部分が上方に伸び、所定のインク流路溝１２-1の容積が狭められると共に、隣接するインク流路溝１２-2の容積も僅かながら圧縮されるようになる。
【００１０】
隣接インク流路溝１２-2の圧縮を一般に干渉と呼んでおり、その干渉によるクロストークをなくす方法として、図１３に示す如く、隣接するインク流路溝１２の間にスリット１８を、圧電基板１０に設けたものが知られている。幅が１０〜８０μｍのスリット１８は、一般にダイシングソーで機械的に切削している。
【００１１】
一般に圧電基板１０とインク流路板１１の接合は、[1]圧電基板１０の表面に、ドライフィルムと呼ばれる光硬化型接着剤のフィルムをラミネートするまたは、液状の光硬化型接着剤を塗布して接着剤の膜を形成し、[2]そのドライフィルムまたは接着剤の膜に所定強度、例えば１００ｍｊ／ｃｍ2 程度の紫外線を照射し硬化させて接着層とし、[3]その接着層にインク流路板１１を重ね、５００ＫＰａ程度の圧力，１５０℃，１時間程度で熱圧着させている。
【００１２】
なお、バブルジェット方式より高精細化が可能なインパクト方式の圧電インクジェットヘッドにおいて、インク流路板にインク流路溝を形成した前記方式の他に、圧電駆動電極を形成した圧電基板にインク流路溝を形成したもの、上下に貫通する溝を形成したインク流路板の両面に、圧電駆動電極を形成した圧電基板を接合したものもある。
【００１３】
図１４は従来の圧電基板に使用するグリーンシートの説明図、図１５は駆動電極を内蔵する従来の圧電基板の説明図である。図１４において、従来の圧電基板１０の製造には、圧電粉末よりなるグリーンシート１０-1と、グリーンシート１０-1の表面に複数（図は４本）の駆動電極パターン１６-1を形成したグリーンシート１０-2と、グリーンシート１０-1の表面に駆動電極パターン１６-2を形成したグリーンシート１０-3を使用する。
【００１４】
グリーンシート１０-1は、圧電粉末を含むスラリーからドクターブレード法によって作成し、グリーンシート１０-2の複数の駆動電極パターン１６-1は、中間部から一方の端部（前端部）までがインク流路板のインク流路溝に対応するピッチで形成されるのに対し、中間部から他方の端部（後端部）までは、適当な間隔で離れるように形成されている。
【００１５】
グリーンシート１０-3の駆動電極パターン１６-2は、中間部から一方の端部（前端部）までが複数の駆動電極パターン１６-1に対応する幅広に形成され、中間部から他方の端部（後端部）までは、駆動電極パターン１６-1の他端部から適当な間隔で離れるように形成されている。
【００１６】
図１５（ａ）において、圧電基板１０は、複数枚（図は８枚）のグリーンシート１０-1を重ね、その上にグリーンシート１０-3と１０-2を交互に複数枚（図は４枚）ずつ重ね、その上に複数枚（図は２枚）のグリーンシート１０-1を重ねたものを焼成してなる。
【００１７】
従って、圧電基板１０の前端面で駆動電極パターン１６-1の端部は、図１５（ａ）に示す如く、インク流路板のインク流路溝に対応する狭ピッチで整列するのに対し、圧電基板１０の後端面では図１５（ｂ）に示す如く、駆動電極パターン１６-1および１６-2の端部は、同一順位例えば図１３のグリーンシート１０-2において右側から同じ順番の駆動電極パターン１６-1の後端部は上下方向に揃い、順番の異なる駆動電極パターン１６-1の後端部はそれぞれ左右方向に離れて露呈する。
【００１８】
そこで、図１５（ｃ）に示す如く、圧電基板１０の後端面において上下方向に揃う駆動電極パターン１６-1および１６-2の露呈端を、導電端子１９-1〜１９-5で接続し、圧電基板１０が完成する。
【００１９】
かかる圧電基板１０は、複数個の圧電基板１０を取得可能な大形基板を焼成後に切断し、しかるのち、一般に印刷手段を利用して導電端子１９-1〜１９-5を形成することになる。
【００２０】
即ち、従来の圧電基板１０では導電端子１９-1〜１９-5形成のため、駆動電極パターン１６-1および１６-2は、圧電基板１０の後端面で離す必要があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
以上説明したように、複数の圧電駆動電極を同一圧電素子基板に形成したとき、インク流路および圧電駆動電極を接近させるとクロストークが生じ、そのクロストークの抑制が流路板方式の実用化のための大きな障害となっていた。
【００２２】
そして、クロストークをなくす従来方法は、隣接する圧電駆動電極の間にスリットを形成する構成であり、機械加工によるスリットはその形成に長時間かかり、かつ、スリット形成位置を決める位置決めが煩わしいため、量産に向かないという問題点があった。
【００２３】
さらに、従来の圧電基板は圧電駆動電極を駆動回路に接続する電極端を離す必要から大形化し、圧電基板にガラス等にてなるインク流路板または蓋板を接合する従来構成は、部品点数が多くなってコスト高となり、小形化し難いという問題点もあった。
【００２４】
本発明の目的は、クロストークによる障害なしにインク流路を接近可能とし、インクジェットプリンタヘッドを低コストで小形化することである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記目的を達成する本発明の第１のインクジェットプリンタヘッドは、インク流路溝が形成された第１の圧電基板の下面に、第２の圧電基板の上面を接合し、該第１の圧電基板内には該インク流路溝の底面に対応する第１の圧電駆動電極が形成され、該第２の圧電基板内には該インク流路溝に対応する第２の圧電駆動電極が形成されたインクジェットプリンタヘッドであって、該第１の圧電基板が、圧電粉末よりなる複数枚の第１のグリーンシートと、該第１のグリーンシートの所定部に該第１の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第２のグリーンシートと、該第１のグリーンシートの所定部に該インク流路溝となる切り欠きを形成した複数枚の第３のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものであり、該第２の圧電基板が、複数枚の該第１のグリーンシートと、該第１のグリーンシートの所定部に該第２の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第４のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものである。
【００２６】
上記目的を達成する本発明の第２のインクジェットプリンタヘッドは、インク流路溝が形成された第１の圧電基板の下面に、第２の圧電基板の上面を接合し、該第１の圧電基板内には、該インク流路溝の底面に対応する第１の圧電駆動電極と、該インク流路溝の側方に位置する第３の圧電駆動電極が形成され、該第２の圧電基板内には、該インク流路溝に対応する第２の圧電駆動電極が形成されたジェットプリンタヘッドであって、該第１の圧電基板が、圧電粉末よりなる複数枚の第１のグリーンシートと、該第１のグリーンシートの所定部に該第１の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第２のグリーンシートと、該第１のグリーンシートの所定部に該インク流路溝となる切り欠きおよび該第３の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第３のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものであり、該第２の圧電基板が、複数枚の該第１のグリーンシートと、該第１のグリーンシートの所定部に該第２の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第４のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものである。
【００２７】
上記目的を達成する本発明の第３のインクジェットプリンタヘッドは、上面にインク流路溝が形成された複数の第１の圧電基板を積み重ねて接合し、最上位の該第１の圧電基板の上面に第２の圧電基板を接合し、該第１の圧電基板内には、該インク流路溝の底面に対応する第１の圧電駆動電極と、下位の該第１の圧電基板のインク流路溝に対応する第２の圧電駆動電極が形成され、該第２の圧電基板内には、該最上位の第１の圧電基板のインク流路溝に対応する第２の圧電駆動電極が形成されたインクジェットプリンタヘッドであって、該第１の圧電基板が、圧電粉末よりなる複数枚の第１のグリーンシートと、該第１のグリーンシートの所定部に該インク流路溝となる切り欠きを形成した複数枚の第２のグリーンシートと、該第１のグリーンシートの所定部に該第１の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第３のグリーンシートと、該第１のグリーンシートの所定部に該第２の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第４のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものであり、該第２の圧電基板が、複数枚の該第１のグリーンシートと複数枚の該第４のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものである。
【００２８】
上記目的を達成する本発明の第４のインクジェットプリンタヘッドは、上面にインク流路溝が形成された複数の第１の圧電基板を積み重ねて接合し、最上位の該第１の圧電基板の上面に第２の圧電基板を接合し、該第１の圧電基板内には、該インク流路溝の底面に対応する第１の圧電駆動電極と、下位の該第１の圧電基板のインク流路溝に対応する第２の圧電駆動電極と、該インク流路溝の側方に位置する第３の圧電駆動電極とが形成され、該第２の圧電基板内には、該最上位の第１の圧電基板のインク流路溝に対応する第２の圧電駆動電極が形成されたインクジェットプリンタヘッドであって、該第１の圧電基板が、圧電粉末よりなる複数枚の第１のグリーンシートと、該第１のグリーンシートの所定部に該インク流路溝となる切り欠きおよび該第３の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第２のグリーンシートと、該第１のグリーンシートの所定部に該第１の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第３のグリーンシートと、該第１のグリーンシートの所定部に該第２の圧電駆動電極の電極パターンが形成された複数枚の第４のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものであり、該第２の圧電基板が、複数枚の該第１のグリーンシートと複数枚の該第４のグリーンシートを重ねた焼成処理で一体化させたものである。
【００２９】
上記目的を達成する本発明の第５のインクジェットプリンタヘッドは、前記本発明の第１〜第４のインクジェットプリンタヘッドにおける圧電基板の接合に、焼成手段を用いたことである。
【００３０】
上記目的を達成する本発明の圧電基板の製造方法は、内部に圧電駆動電極を有する圧電基板の製造に際し、圧電粉末よりなり所定部に整列する複数の第１のスルーホールを形成した少なくとも１枚の第１のグリーンシートを、圧電粉末よりなり該第１のスルーホールのそれぞれに連通する複数の第２のスルーホールと該第２のスルーホールの形成部から延在し該圧電駆動電極の電極パターンを形成した複数枚の第２のグリーンシートに重ね、該複数枚の第２のグリーンシートを圧電粉末よりなる複数枚の第３のグリーンシートに重ねた焼成処理で、一体化された焼成体を形成する工程と、連通する該第１のスルーホールと第２のスルーホールの内壁に導電層を形成する工程と、該複数のスルーホールの整列方向に該焼成体を分割する工程を含むことである。
【００３１】
前記本発明の第１のインクジェットプリンタヘッドは、第１の圧電基板と第２の圧電基板に形成した第１または第２の圧電駆動電極がインク流路溝を挟む構成であり、第１の圧電駆動電極と第２の圧電駆動電極を同期駆動させると、圧電基板に要求される変形量（インク流路溝圧縮量）は、片側駆動であった従来の圧電基板の１／２で済む。そのため、インク流路溝を接近させてもクロストークを防止できる。
【００３２】
前記本発明の第２のインクジェットプリンタヘッドは、第１の圧電駆動電極と第２の圧電駆動電極と一対の第３の圧電駆動電極が、インク流路溝の四方を囲むことで、本発明の第１のインクジェットプリンタヘッドにおける前記作用効果に加え、所定のインク流路溝に対応する第１および第２の駆動電極に同期させて一対の第３の圧電駆動電極を駆動させたとき、インク流路溝間における圧電基板の変形を積極的に抑制し、一層のクロストーク防止効果が生じる。
【００３３】
前記本発明の第３のインクジェットプリンタヘッドは、左右方向および上下方向にインク流路溝を配設したいインクジェットプリンタヘッドに対応したものであり、そのような要望に対し本発明の第１のインクジェットプリンタヘッドの多層構成を合理化したものである。
【００３４】
従って、本発明の第３のインクジェットプリンタヘッドにおいて、インク流路溝を接近させて発生するクロストークの防止効果は、本発明の第１のインクジェットプリンタヘッドのそれと同等である。
【００３５】
前記本発明の第４のインクジェットプリンタヘッドは、左右方向および上下方向にインク流路溝を配設したいインクジェットプリンタヘッドに対応したものであり、そのような要望に対し本発明の第２のインクジェットプリンタヘッドの多層構成を合理化したものである。
【００３６】
従って、本発明の第４のインクジェットプリンタヘッドにおいて、インク流路溝を接近させて発生するクロストークの防止効果は、本発明の第２のインクジェットプリンタヘッドのそれと同等である。
【００３７】
前記本発明の第５のインクジェットプリンタヘッドは、圧電基板の接合に焼成法を適用した構成であり、本発明の第１〜第４のインクジェットプリンタヘッドにおいて、接着剤を使用した接合により生じるインク流路溝の形状・体積・断面積をなくす効果がある。
【００３８】
前記本発明の圧電基板の製造方法は、スルーホールの内壁に形成した導電層が、圧電駆動電極を駆動回路に接続する接続端子として使用可能である。従って、従来構成の圧電基板において圧電駆動電極の接続部が、圧電基板を所要寸法に切断後に形成されるため、インク流路溝より広ピッチとすることで必要となり、そのことによる圧電基板の大形化を不要にする。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によるインクジェットプリンタヘッドは、駆動時の干渉を低減またはなくすことで、クロストークを低減し、インク流路溝のピッチを狭めることが可能となり、さらにスルーホール内の導電層を外部接続端子とすることで、インクジェットプリンタヘッドを小形化させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
図１は本発明の第１と第２の実施例の説明図である。本発明の第１の実施例を簡略化して示す図１（ａ）において、インクジェットプリンタヘッド２１は、圧電基板２２の上面に圧電基板２３の下面を接合してなり、圧電基板２２と２３は、圧電粉末を混合した複数枚のグリーンシートを焼成して一体化し、さらなる焼成処理で圧電基板２２と２３を接合したものである。
【００４１】
上面が平坦な圧電基板２２内には、圧電基板２３に形成したインク流路溝１２に対応する複数の圧電駆動電極２４が形成され、下面に複数（図は３本）のインク流路溝１２が形成された圧電基板２３内には、インク流路溝１２の底面（図の上面）に対応する複数の圧電駆動電極２５が形成されている。
【００４２】
圧電基板２２と２３は、それぞれ複数枚の圧電グリーンシートを重ねて焼成することで一体化し、圧電基板２３のインク流路溝１２は、グリーンシート焼成後の機械加工によって形成している。
【００４３】
かかるインクジェットプリンタヘッド２１は、それぞれが複数の電極パターンで構成された圧電駆動電極２４と２５に、所定の同期駆動電圧を印加すると、圧電基板２２と２３には図中に破線で示す如く局部的に変形が発生し、対応するインク流路溝１２を圧縮する。その結果、圧縮されたインク流路溝１２に連通するノズルからインクが飛翔するようになる。ただし、従来の圧電基板１０に比べて圧電基板２２および２３に発生させる変形量は、少なくて済むため、隣接するインク流路溝１２に対する干渉が著しく低減される。
【００４４】
次に、圧電基板２２と２３の具体的製造方法の実施例について説明する。ただし、圧電駆動電極２４と２５が同一形状の導体パターンで構成されている。圧電基板２２と２３の製造用として、圧電基板２２および２３の寸法より大判で厚さが約５０μｍの複数枚のグリーンシートは、粒径が約１．０ｍｍのＰＮＮ系圧電粉末、例えばＰｂ（Ｎｉ1/3 Ｎｂ2/3)Ｏ3 とＰｂＴｉＯ3とＰｂＺｒＯ3を、０．５：０．３５：０．１５の重量比で混合し、さらにＰＶＢ（有機バインダ：ポリビニルプチラール）とＤＢＰ（可塑剤：ジブビニルブチラール）およびエタノール（有機溶媒）を混合してスラリーとし、そのスラリーからドクターブレード法によって作成する。
【００４５】
かかるグリーンシートから所望寸法のグリーンシートを打抜き形成、例えば１００ｍｍ角のグリーンシートを打抜き加工で作成する。１００ｍｍ角のグリーンシートの一部はそのまま第１のグリーンシートとして使用するが、他のものは第２のグリーンシートとして表面に、Ａｇ−Ｐペーストを使用したスクリーン印刷法で１５０μｍ幅の複数本の電極配線パターンを形成する。前記電極配線パターンは、圧電駆動電極２４または２５の一部となる。
【００４６】
圧電基板２２は、それぞれ複数枚の第１のグリーンシートと第２のグリーンシートを重ねて焼成、例えば第１のグリーンシートを３０枚重ね、その上に第２のグリーンシートを４枚重ね、さらにその上に第１のグリーンシート１２枚重ね、約５０ＭＰａの押圧力を加え８０℃，１時間の熱処理で一体化させる。
【００４７】
しかるのち、約５００℃に加熱した電気炉に約４時間入れて脱脂処理（ＰＶＢを除去）し、さらに約１１００℃に加熱した電気炉に約４時間入れ焼成処理したのち、所定寸法に切断すると、圧電基板２２が完成する。
【００４８】
圧電駆動電極２５が圧電駆動電極２４と同じ導体パターンの組み合わせである圧電基板２３は、それぞれ複数枚の第１のグリーンシートと第２のグリーンシートを重ねて焼成、例えば第１のグリーンシートを１４枚重ね、その上に第２のグリーンシートを４枚重ね、さらにその上に第１のグリーンシートを１２枚重ねたのち、圧電基板２２と同様な一体化処理と脱脂処理および焼成処理を行なう。
【００４９】
しかるのち、所定寸法に切断し、ダイシングソーにて幅２００μｍで深さが４００μｍのインク流路溝１２を形成すると、圧電基板２３が完成する。そこで、圧電基板２２の上面と圧電基板２３の下面（インク流路溝１２形成面）を、それぞれ２００μｍ程度研磨し平坦化させたのち、圧電基板２２の上面に圧電基板２３の下面を重ね合わせ、約１１００℃で３時間の熱処理を施す。すると、圧電基板２２と２３は接合され、インクジェットプリンタヘッド２１が完成する。
【００５０】
本発明の第２の実施例を簡略化して示す図１（ｂ）において、インクジェットプリンタヘッド２６は、圧電基板２２の上面に圧電基板２７の下面を接合してなり、圧電基板２２と２７は、圧電粉末を混合した複数枚のグリーンシートを焼成して一体化し、さらなる焼成処理で圧電基板２２と２７を接合したものである。
【００５１】
上面が平坦な圧電基板２２内には、圧電基板２７に形成したインク流路溝１２に対応する複数の圧電駆動電極２４が形成され、下面に複数（図は３本）のインク流路溝１２が形成された圧電基板２７内には、インク流路溝１２の底面（図の上面）に対応し、圧電駆動電極２４と同一形状の導体パターンにてなる複数の圧電駆動電極２５と、インク流路溝１２の側方に対応する複数の圧電駆動電極２８が形成されている。
【００５２】
圧電基板２２と２７は、それぞれ複数枚の圧電グリーンシートを重ねて焼成することで一体化し、圧電基板２７のインク流路溝１２は、グリーンシート焼成後の機械加工によって形成している。
【００５３】
かかるインクジェットプリンタヘッド２６は、所定のインク流路溝１２を囲む圧電駆動電極、即ち所定のインク流路溝１２の上下に位置する圧電駆動電極２４と２５およびその側方に位置する一対の圧電駆動電極２８に、所定の同期駆動電圧を印加すると、図中に破線で示す如く、圧電基板２２と２７は局部的に変形が発生し、対応するインク流路溝１２を圧縮する。その結果、圧縮されたインク流路溝１２に連通するノズルからインクが飛翔するようになる。
【００５４】
ただし、一対の圧電駆動電極２８は、圧電駆動電極２４による圧電基板２２の変形を抑制する方向の電圧を印加する。その結果、従来の圧電基板１０に比べて圧電基板２２および２７に発生させる変形量は少なくて済み、かつ、圧電駆動電極２８が隣接するインク流路溝１２への干渉を抑えるため、従来技術で問題となった干渉が確実に解消する。
【００５５】
なお、インクジェットプリンタヘッド２６において、圧電基板２２は、インクジェットプリンタヘッド２１のそれと同一方法で製造されるため説明を省略し、圧電基板２７の具体的製造方法についてその実施例を説明する。
【００５６】
圧電基板２７の製造用として、圧電基板２７の寸法より大判で厚さが約５０μｍの複数枚のグリーンシートは、粒径が約１．０ｍｍのＰＮＮ系圧電粉末、例えばＰｂ（Ｎｉ1/3 Ｎｂ2/3)Ｏ3 とＰｂＴｉＯ3とＰｂＺｒＯ3 を、０．５：０．３５：０．１５の重量比で混合し、さらにＰＶＢ（有機バインダ）とＤＢＰ（可塑剤）およびエタノール（有機溶媒）を混合してスラリーとし、そのスラリーからドクターブレード法によって作成する。
【００５７】
かかるグリーンシートから所望寸法のグリーンシートを打抜き形成、例えば１００ｍｍ角のグリーンシートを打抜き加工で作成する。１００ｍｍ角のグリーンシートの一部はそのまま第１のグリーンシートとして使用するが、他の一部は第２のグリーンシートとして表面に、Ａｇ−Ｐペーストを使用したスクリーン印刷法で１５０μｍ幅の複数本の電極配線パターンを形成し、さらに他の一部は第３のグリーンシートとして表面に、Ａｇ−Ｐペーストを使用したスクリーン印刷法で４０μｍ幅の複数本の電極配線パターンを形成する。前記第２のグリーンシートの電極配線パターンは、圧電駆動電極２５の一部となり、前記第３のグリーンシートの電極配線パターンは、圧電駆動電極２８の一部となる。
【００５８】
圧電基板２７は、それぞれ複数枚の第１のグリーンシートと第２のグリーンシートと第３のグリーンシートを重ねて焼成、例えば第１のグリーンシートを１２枚重ね、その上に第３のグリーンシートを４枚重ね、その上に第２のグリーンシートを４枚重ね、さらに第１のグリーンシートを１２枚重ね、約５０ＭＰａの押圧力を加え８０℃，１時間の熱処理で一体化させる。
【００５９】
しかるのち、約５００℃に加熱した電気炉に約４時間入れて脱脂処理（ＰＶＢを除去）し、さらに約１１００℃に加熱した電気炉に約４時間入れ焼成処理し、所定寸法に切断したのち、ダイシングソーにて幅２００μｍで深さが４００μｍのインク流路溝１２を形成すると、圧電基板２３が完成する。
【００６０】
そこで、圧電基板２２の上面と圧電基板２７の下面（インク流路溝１２形成面）を、それぞれ２００μｍ程度研磨し平坦化させたのち、圧電基板２２の上面に圧電基板２７の下面を重ね合わせ、約１１００℃で３時間の熱処理を施す。すると、圧電基板２２と２７は接合され、インクジェットプリンタヘッド２６が完成する。
【００６１】
図２は本発明の第３と第４の実施例の説明図である。本発明の第３の実施例を簡略化して示す図２（ａ）において、インクジェットプリンタヘッド３１は、圧電基板２２の上面に接着剤３２を介して、圧電基板２３の下面を接合してなり、圧電基板２２と２３は、圧電粉末を混合した複数枚のグリーンシートを焼成して一体化してなる。
【００６２】
前に説明したインクジェットプリンタヘッド２１とインクジェットプリンタヘッド３１は、圧電基板２２と２３を使用することで共通するが、その接合手段が異なる。即ち、インクジェットプリンタヘッド２１は、圧電基板２２と２３を焼成接合させたのに対し、インクジェットプリンタヘッド３１では接着剤３２を使用する。
【００６３】
接着剤３２には、従来のインクジェットプリンタヘッドにおける圧電基板１０とインク流路板１１の接合に使用する接着剤、即ちドライフィルムレジストと呼ばれるフィルム状の接着剤，液状レジスト，感光性ポリイミド等が使用できる。
【００６４】
圧電基板２２と２３の製造方法は、インクジェットプリンタヘッド２１のそれらと同じである。そこで、接着剤３２にドライフィルムレジストを使用した圧電基板２２と２３の接合方法の実施例を説明する。
【００６５】
露光しないと硬度が得られない接着剤（ドライフィルムレジスト）３２は、圧電基板２２の上面に搭載したのち、露光例えば１００ｍｊ／ｃｍ2 の紫外線を照射したのち、接着剤３２の上に圧電基板２３を搭載し、適当な押圧力で圧電基板２３を接着剤３２に押し付けた状態で、１５０℃で１時間程度の熱圧着を施す。ただし、圧電基板２３はインク流路溝１２の形成下面が接着剤３２に接する。
【００６６】
かかるインクジェットプリンタヘッド３１は、前出のインクジェットプリンタヘッド２１と同様に使用し、従来技術で問題となった干渉を著しく低減可能にする。
【００６７】
本発明の第３の実施例を簡略化して示す図２（ｂ）において、インクジェットプリンタヘッド３６は、圧電基板２２の上面に接着剤３２を介して、圧電基板２３の下面を接合してなり、圧電基板２２と２３は、圧電粉末を混合した複数枚のグリーンシートを焼成して一体化してなる。
【００６８】
前に説明したインクジェットプリンタヘッド２６とインクジェットプリンタヘッド３６は、圧電基板２２と２７を使用することで共通するが、その接合手段が異なる。即ち、インクジェットプリンタヘッド２６は、圧電基板２２と２７を焼成接合させたのに対し、インクジェットプリンタヘッド３６では接着剤３２を使用する。
【００６９】
インクジェットプリンタヘッド３１と同じく接着剤３２には、例えばドライフィルムレジストを使用し、その接合方法はインクジェットプリンタヘッド３１と同一方法とする。
かかるインクジェットプリンタヘッド３６は、前出のインクジェットプリンタヘッド２６と同様に使用し、従来技術で問題となった干渉をなくすことが可能になる。
【００７０】
図３は本発明の第５の実施例の説明図であり、インクジェットプリンタヘッド４１は、一対の圧電基板４２-1と４２-2および圧電基板４３を重ねた状態で、接着剤３２-1と３２-2を使用し接合してなる。ただし、圧電基板４２-1と４２-2および４３は、圧電粉末を混合した複数枚のグリーンシートを焼成して一体化してなる。
【００７１】
上面に複数（図は４本）のインク流路溝１２が形成された圧電基板４２-1と４２-2は、それらの基板内に、インク流路溝１２のそれぞれの底面に対応する複数の圧電駆動電極４４と、下位基板のインク流路溝１２に対応する複数の圧電駆動電極４５が形成され、圧電基板４２-1より上位の圧電基板４２-2のインク流路溝１２を塞ぐ圧電基板４３内には、そのインク流路溝１２のそれぞれに対応する複数の駆動電極４６が形成されている。
【００７２】
かかるインクジェットプリンタヘッド４１において、圧電基板４２-1と４２-2および４３の製造方法、特に圧電駆動電極４４と４５と４６およびインク流路溝１２の形成方法は、インクジェットプリンタヘッド２１の圧電基板２２および２３のそれらと同一であり、接着剤３２-1にて圧電基板４２-1と４２-2を接合する方法と、接着剤３２-2にて圧電基板４２-2と４３を接合する方法は、インクジェットプリンタヘッド３１において、圧電基板２２と２３を接合する方法と同一である。
【００７３】
ただし、インクジェットプリンタヘッド４１における基板間接合に使用する接着剤３２-1と３２-2の露光処理前の貼着は、一対の接合面のうちインク流路溝１２が形成されない面、即ち接着剤３２-1は圧電基板４２-2の下面に貼着して露光処理（硬化処理）し、接着剤３２-2は圧電基板４３の下面に貼着して露光処理（硬化処理）する。
【００７４】
かかるインクジェットプリンタヘッド４１は、二色印刷を可能にする構成であり、前出のインクジェットプリンタヘッド２１と同様に駆動せしめ、従来技術で問題となった干渉を著しく低減可能にする。
【００７５】
図４は本発明の第６の実施例の説明図であり、インクジェットプリンタヘッド４８は、一対の圧電基板４９-1と４９-2および圧電基板４３を重ねた状態で、接着剤３２-1と３２-2を使用し接合してなる。ただし、圧電基板４９-1と４９-2は、圧電粉末を混合した複数枚のグリーンシートを焼成して一体化してなる。
【００７６】
上面に複数（図は４本）のインク流路溝１２が形成された圧電基板４９-1と４９-2は、それらの基板内に、インク流路溝１２のそれぞれの底面に対応する複数（図は４組）の圧電駆動電極４４と、下位基板のインク流路溝１２に対応する複数（図は４組）の圧電駆動電極４５と、インク流路溝１２の両側に位置する複数（図は６組）の駆動電極５０が形成されている。
【００７７】
かかるインクジェットプリンタヘッド４８において、圧電基板４９-1と４９-2および４３の製造方法、特に駆動電極４４と４５と４６と５０およびインク流路溝１２の形成方法は、インクジェットプリンタヘッド２６の圧電基板２２および２７のそれらと同一であり、接着剤３２-1および３２-2にて圧電基板間を接合させる方法は、インクジェットプリンタヘッド４１において、圧電基板４２-1と４２-2および４２-2と４３を接合する方法と同一である。
【００７８】
かかるインクジェットプリンタヘッド４８は、インクジェットプリンタヘッド４１と同じく二色印刷を可能にする構成であり、前出のインクジェットプリンタヘッド３６と同様に駆動せしめ、従来技術で問題となった干渉をなくすことが可能になる。
【００７９】
図５は本発明の第７の実施例の説明図であり、インクジェットプリンタヘッド５１は、４枚の圧電基板４９-1と４９-2と４９-3と４９-4および圧電基板４３を重ねた状態で、接着剤３２-1と３２-2と３２-3と３２-4を使用し接合してなる。ただし、４枚の圧電基板４９-1〜４９-4は、圧電粉末を混合した複数枚のグリーンシートを焼成して一体化してなる。
【００８０】
かかるインクジェットプリンタヘッド５１において、圧電基板４３と４９-1〜４９-4の製造方法およびそれらの接合方法は、前出の実施例と同一のため省略するが、４枚の圧電基板４９-1〜４９-4を重ねたのは、黒の単色印刷とフルカラー印刷を可能にするためであり、例えは最上位のインク流通路１２に黒色インクを供給するとき、２段目以下の３段のインク流路溝１２には、赤色インク，青色インク，黄色インクの中から一色を段別に特定し供給することになる。
【００８１】
かかるインクジェットプリンタヘッド５１は、前出のインクジェットプリンタヘッド２１と同様に駆動せしめ、従来技術で問題となった干渉を著しく低減可能にし、かつ、黒の単色印刷とフルカラー印刷を可能にする。
【００８２】
図６は本発明の第８の実施例に使用するグリーンシートの説明図、図７と図８は本発明の第８の実施例の説明図である。図６において、発明の第８の実施例によるインクジェットプリンタヘッドには、所定部（図は所定の４箇所）に複数個（図は５個）のスルーホール６２が整列する圧電グリーンシート６１-1と、所定部に複数個のスルーホール６２が整列し、かつ、複数（図は４本）の圧電駆動電極構成用短冊形導体パターン６３-1が形成された圧電グリーンシート６１-2と、所定部に複数個のスルーホール６２が整列し、かつ、圧電駆動電極構成用角形導体パターン６３-2が形成された圧電グリーンシート６１-3と、単なる圧電グリーンシート６１-4を使用する。
【００８３】
グリーンシート６１-1〜６１-3におけるスルーホール６２の所定部は、グリーンシート６１-1〜６１-3を重ねたとき連通する位置であり、導体パターン６３-1はグリーンシート６１-2の同一所定部に形成されたスルーホール６２の中の複数個（図は整列する５個の中で左端から４個）のスルーホール６２から手前に延在し、導体パターン６３-2は４本の導体パターン６３-1に対応し、かつ、所定（図は整列する５個の中の右端）のスルーホール６２に連通する。
【００８４】
グリーンシート６１-1〜６１-4は、粒径が約１．０ｍｍのＰＮＮ系圧電粉末、例えばＰｂ（Ｎｉ1/3 Ｎｂ2/3)Ｏ3 とＰｂＴｉＯ3とＰｂＺｒＯ3 を、０．５：０．３５：０．１５の重量比で混合し、さらにＰＶＢ（有機バインダ）とＤＢＰ（可塑剤）およびエタノール（有機溶媒）を混合してスラリーとし、そのスラリーからドクターブレード法によってシート状とし、所望寸法に切断して所望枚数のグリーンシート６１-4を作成する。グリーンシート６１-1は、グリーンシート６１-4にスルーホール６２を形成してなり、グリーンシート６１-2は、グリーンシート６１-4にスルーホール６２と導体パターン６３-1を形成してなり、グリーンシート６１-3は、グリーンシート６１-4にスルーホール６２と導体パターン６３-2を形成してなる。
【００８５】
導体パターン６３-1と６３-2は、Ａｇ−Ｐｄペーストを印刷しそれを乾燥させたものである。そして、同一グリーンシート６１-2の複数の導体パターン６３-1は、圧電基板として完成したとき個々が別のインク流路溝に対応し、圧電基板の駆動時には電源装置のプラス電圧端子が印加されるようになるのに対し、導体パターン６３-2は複数のインク流路溝に対応し、圧電基板の駆動時には電源装置のアース端子またはマイナス端子に接続されるようになる。
【００８６】
図７において、グリーンシート積層体６６は、複数枚（図は７枚）のグリーンシート６１-4を重ねた上に、グリーンシート６１-3と６１-2を交互に複数枚（図は４枚）ずつ重ね、その上に少なくとも１枚のグリーンシート６１-1を重ねる。
【００８７】
次いで、約１０ＭＰａの押圧力を加え６０℃で５分間の処理で、重ねられたグリーンシート６１-1〜６１-4を一体化させてから、約１０００℃で１０時間の焼成処理を施したのち、無電解めっきでスルーホール６２の内壁にＮｉの導電層６７を形成してなる。
【００８８】
なお、導電層６７を形成させるとき焼成済みグリーンシート積層体６６の上面にもＮｉ層が被着するようになるが、そのＮｉ層は研磨処理で除去したのち、図中の矢印付きの線に沿ってダイシングソーで切断、即ちスルーホール６２の整列線に沿う切断と、左右の不要部を除去する切断と、左右に中央部で二分割する切断処理を行なう。
【００８９】
その結果、焼成したグリーンシート積層体６６からは、図８に示す圧電基板７１が４個取得できる。図８において、（ａ）は前面から見た斜視図、（ｂ）は後面から見た斜視図であり、前出の圧電基板２２に相当する圧電基板７１の前面には、インク流路溝に対応する駆動電極群（図は４組の圧電駆動電極）７２の端面が露呈し、後面には、駆動電極に電圧を付与する接続端子７３-1と７３-2と７３-3と７３-4および７３-5が露呈する。
【００９０】
接続端子７３-1〜７３-5は導電層６７の一部、即ちグリーンシート積層体６６の前記切断で二分割された導電層６７の片側である。そして、図６に示す導体パターン６３-1の後端部が接続する接続端子７３-1〜７３-4は、図示しない電源装置の圧電基板駆動用プラス端子に接続し、図６に示す導体パターン６３-2の後端部が接続する接続端子７３-5は、図示しない電源装置のアース端子または圧電基板駆動用マイナス端子に接続し、圧電基板７１が駆動される。
【００９１】
かかる圧電基板７１は、電源装置に対する接続端子７３-1〜７３-5が、インク流路溝と同じピッチで形成されているため、図１５に示す従来の圧電基板１０より小形化できる。
なお、本発明の第５，第６，第７の実施例において圧電基板間の接合に、接着剤を使用している。しかし、本発明の第１および第２の実施例において説明した如く、圧電基板間は接着剤を使用しない焼成接合が可能である。従って、本発明の第５，第６，第７の実施例構成から接着剤をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の第１と第２の実施例の説明図
【図２】本発明の第３と第４の実施例の説明図
【図３】本発明の第５の実施例の説明図
【図４】本発明の第６の実施例の説明図
【図５】本発明の第７の実施例の説明図
【図６】本発明の第８の実施例に使用するグリーンシートの説明図
【図７】本発明の第８の実施例の説明図（その１）
【図８】本発明の第８の実施例の説明図（その２）
【図９】インクジェットプリンタの概略を示す斜視図
【図１０】流路板方式の圧電インクジェットヘッドの分解模式図
【図１１】図１０に示す圧電インクジェットヘッドの断面図
【図１２】圧電インクジェットヘッドにおける干渉の説明図
【図１３】インク流路間の干渉防止型圧電インクジェットヘッドの説明図
【図１４】従来の圧電基板に使用するグリーンシートの説明図
【図１５】駆動電極を内蔵する従来の圧電基板の説明図
【符号の説明】
【００９３】
１０-1，１０-2，１０-3，６１-1，６１-2，６１-3，６１-4 グリーンシート
１２ インク流路溝
１６-1，１６-2，６３-1，６３-2 圧電駆動電極用の導体パターン
２１，２６，３１，３６，４１，４８，５１ インクジェットプリンタヘッド
２２，２３，２７，４２-1，４２-2，４９-1，４９-2，４９-3，４９-4，７１圧電基板
２４，２５，２８，４４，４５，４６，５０ 圧電駆動電極
３２，３２-1，３２-2 接着剤
６２ スルーホール
６７ スルーホール内の導体層
７３-1，７３-2，７３-3，７３-4，７３-5 圧電基板の接続端子
【図１】
2006341620.tif 000003
【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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