(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電性材料基板と非圧電性材料基板とでインク室を区画し、前記圧電性材料基板に電極を設け、この電極に電圧を印加して前記インク室を変形させてインクをノズル孔から吐出するインクジェットヘッドの製造方法であって、
ベースの非圧電性材料基板の両側に圧電性材料基板を設け、
前記両側の圧電性材料基板をカバーの非圧電性材料基板で覆いインク室を区画し、
前記圧電性材料基板に設けた電極の一部を、前記両側のカバーの非圧電性材料基板の貫通孔を経由して取り出し、
前記貫通孔を有する非圧電性材料基板は、感光性シートにスポット露光により現像処理して前記貫通孔を形成し、この感光性シートは前記貫通孔を位置合わせして複数枚積層し加圧焼成してなる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２】
圧電性材料基板と非圧電性材料基板とでインク室を区画し、前記圧電性材料基板に電極を設け、この電極に電圧を印加して前記インク室を変形させてインクをノズル孔から吐出するインクジェットヘッドの製造方法であって、
ベースの非圧電性材料基板の両側に圧電性材料基板を設け、
前記両側の圧電性材料基板をカバーの非圧電性材料基板で覆いインク室を区画し、
前記圧電性材料基板を設けた電極の一部を、前記ベースの非圧電性材料基板の貫通孔を経由して取り出し、
前記貫通孔を有する非圧電性材料基板は、感光性シートにスポット露光により現像処理して前記貫通孔を形成し、この感光性シートは前記貫通孔を位置合わせして複数枚積層し加圧焼成してなる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３】
前記感光性シートは、無機物粉体、有機物、水からな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の製造方法。
【請求項４】
前記非圧電性材料基板の貫通孔に、金属微粒子を含有した導電性ペーストをスクリーン印刷で埋め込んで配線を設け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の製造方法。
【請求項５】
前記非圧電性材料基板の貫通孔に、メッキにより配線を設け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変形させてノズル孔からインクを吐出するインクジェットヘッド及び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】
せん断変形モードを使用するドロップ・オン・デマンド型の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】
ところで、インク室の変形は、圧電性材料基板の電極に電圧を印加して行なわれ、この圧電性材料基板の電極が非圧電性材料基板の貫通孔を経由して取り出すものがあるが、この場合非圧電性材料基板は、シートに貫通孔をパンチにより形成し、このシートを積層しているが、パンチ孔を同じ位置に形成することが困難で精度が悪く、しかも生産性が悪い。
【０００４】
さらに、非圧電性材料基板の貫通孔を小径にすることが困難であり、貫通孔のピッチが大きくなり、これによりインクの吐出ピッチが大きくて高解像度のインクジェットヘッドを製造することができなかった。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、コンパクトで、かつインク室を高集積化でき、さらに電極配線が簡単であり、かつ高解像度で信頼性及び生産性が向上するインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【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。
【００３３】
請求項１に記載の発明は、『圧電性材料基板と非圧電性材料基板とでインク室を区画し、前記圧電性材料基板に電極を設け、この電極に電圧を印加して前記インク室を変形させてインクをノズル孔から吐出するインクジェットヘッドの製造方法であって、
ベースの非圧電性材料基板の両側に圧電性材料基板を設け、
前記両側の圧電性材料基板をカバーの非圧電性材料基板で覆いインク室を区画し、
前記圧電性材料基板に設けた電極の一部を、前記両側のカバーの非圧電性材料基板の貫通孔を経由して取り出し、
前記貫通孔を有する非圧電性材料基板は、感光性シートにスポット露光により現像処理して前記貫通孔を形成し、この感光性シートは前記貫通孔を位置合わせして複数枚積層し加圧焼成してなる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。
【００３４】
請求項１に記載の発明によれば、ベースの非圧電性材料基板を共通にしてインク室を形成し、圧電性材料基板に設けた電極の一部を両側のカバーの非圧電性材料基板の貫通孔を経由して取り出すことで、インクジェットヘッドをコンパクトにでき、かつインク室を高集積化でき、さらに電極配線が簡単である。また、非圧電性材料基板の貫通孔を小径にすることができ、その分貫通孔のピッチが小さくなり、これによりインクの吐出ピッチを小さくでき高解像度で信頼性及び生産性が向上する。
【００３５】
請求項２に記載の発明は、『圧電性材料基板と非圧電性材料基板とでインク室を区画し、前記圧電性材料基板に電極を設け、この電極に電圧を印加して前記インク室を変形させてインクをノズル孔から吐出するインクジェットヘッドの製造方法であって、
ベースの非圧電性材料基板の両側に圧電性材料基板を設け、
前記両側の圧電性材料基板をカバーの非圧電性材料基板で覆いインク室を区画し、
前記圧電性材料基板を設けた電極の一部を、前記ベースの非圧電性材料基板の貫通孔を経由して取り出し、
前記貫通孔を有する非圧電性材料基板は、感光性シートにスポット露光により現像処理して前記貫通孔を形成し、この感光性シートは前記貫通孔を位置合わせして複数枚積層し加圧焼成してなる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。
【００３６】
請求項２に記載の発明によれば、ベースの非圧電性材料基板を共通にしてインク室を形成し、圧電性材料基板に設けた電極の一部をベースの非圧電性材料基板の貫通孔を経由して取り出すことで、インクジェットヘッドをコンパクトにでき、かつインク室を高集積化でき、さらに電極配線が簡単である。また、非圧電性材料基板の貫通孔を小径にすることができ、その分貫通孔のピッチが小さくなり、これによりインクの吐出ピッチを小さくでき高解像度で信頼性及び生産性が向上する。
【００３９】
請求項３に記載の発明は、『前記感光性シートは、無機物粉体、有機物、水からな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の製造方法。』である。
【００４０】
請求項３に記載の発明によれば、感光性シートが無機物粉体、有機物、水からなり、露光して現像処理することで同じ位置に孔を小径でかつ高精度に形成することができる。
【００４１】
請求項４に記載の発明は、『前記非圧電性材料基板の貫通孔に、金属微粒子を含有した導電性ペーストをスクリーン印刷で埋め込んで配線を設け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の製造方法』である。
【００４２】
請求項４に記載の発明によれば、非圧電性材料基板の貫通孔に、金属微粒子を含有した導電性ペーストをスクリーン印刷で埋め込んで配線を容易に設けることができる。
【００４３】
請求項５に記載の発明は、『前記非圧電性材料基板の貫通孔に、メッキにより配線を設け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の製造方法。』である。
【００４４】
請求項５に記載の発明によれば、非圧電性材料基板の貫通孔に、メッキにより配線を容易に設けることができる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、この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。
【００５２】
図１はインクジェットヘッドを備えるプリンタを示す図、図２はインクジェットヘッドの駆動電極の取出を示す図である。
【００５３】
この実施の形態のプリンタ１は、インクジェットヘッド２、インク供給部３及び駆動部４を備えている。インクジェットヘッド２は、圧電性材料基板２０，２１、ベースの非圧電性材料基板２２、カバーの非圧電性材料基板２３、ノズルプレート２４及び隔壁シート２５を有している。圧電性材料基板２０，２１には、インク室２６と空気室２７が交互に形成され、このノズルプレート２４にはインク室２６と対応する位置にノズル孔２８が形成され、また隔壁シート２５にはインク室２６と対応する位置にインク供給孔２９が形成されている。
【００５４】
インク供給部３には、インク溜り３０が備えられ、このインク溜り３０からインクがフィルタ３１、インク供給通路３２を介してインク供給孔２９に導かれる。ベースの非圧電性材料基板２２には、配線パターン２２ａが設けられ、またベースの非圧電性材料基板２２のインク室２６と空気室２７と対応する位置に貫通孔４０が形成され、この貫通孔４０には配線４１が設けられている。インク室２６と空気室２７を区画する隔壁２０ａ，２１ａには、電極５０が設けられ、この電極５０は底部まで設けられ、配線４１を介してベースの非圧電性材料基板２２に設けられた取出配線４２と接続されている。
【００５５】
駆動部４には、駆動回路基板５１が設けられ、この駆動回路基板５１はフレキシブル配線基板で構成されて取出配線４２に接続されている。駆動回路基板５１には駆動回路５２が実装され、駆動回路５２は駆動ＩＣで構成されている。駆動回路５２は保護シート５３によりカバーされている。
【００５６】
次に、このインクジェットヘッド２の製造について説明する。まず、ベースの非圧電性材料基板２２が、図３（ａ）に示すように、無機物粉体、有機物、水からなるテープ状の感光性シート２２００にマスク１０００を介して露光する。マスク１０００には、所定の位置に孔１０００ａが形成されており、感光性シート２２００は孔１０００ａに対応する位置がスポット露光される。
【００５７】
このテープ状の感光性シート２２００を現像処理し、その後乾燥して所定形状にカットし、図３（ｂ）に示すように、孔２２００ａを有するシート状の感光性シート２２００を得る。このシート状の感光性シート２２００は、孔２２００ａに金属微粒子を含有した導電性ペースト２９００をスクリーン印刷で埋め込んだ後、図３（ｃ）に示すように、孔２２００ａを位置合わせして多層に積層し加圧焼成し、ベースの非圧電性材料基板２２が成形される。このように感光性シート２２００が無機物粉体、有機物、水からなり、露光して現像処理することで、同じ位置に孔を小径でかつ高精度に形成することができる。そして孔２２００ａが貫通孔４０となり、ベースの非圧電性材料基板２２の貫通孔４０に、導電性ペースト２９００により配線４１を設けているが、貫通孔４０にメッキにより配線４１を設けることもできる。
【００５８】
予め圧電性材料基板２０と圧電性材料基板２１とを接着し、このベースの非圧電性材料基板２２と圧電性材料基板２０とを接着する。この接着後に、圧電性材料基板２０，２１側から所定間隔で溝を形成し、インク室２６と空気室２７とを交互に形成する加工を行なう。この所定間隔で溝を形成する加工でベースの非圧電性材料基板２２の表面を薄く切削し、貫通孔４０の配線４１を露出させる。
【００５９】
インク室２６と空気室２７を区画する隔壁２０ａ，２１ａに電極５０を形成し、この電極５０を配線４１と接続する。その後に、圧電性材料基板２１にカバーの非圧電性材料基板２３を接着し、さらにノズルプレート２４及び隔壁シート２５を接着してインク室２６と空気室２７を塞ぐ。
【００６０】
電極５０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、スパッタで形成される。
【００６１】
このプリンタ１では、インク供給部３のインク溜り３０からインクがインクジェットヘッド２のインク供給孔２９よりインク室２６に供給され、インク供給孔２９はノズル孔２８と対向する位置に形成されている。
【００６２】
駆動部４の駆動回路５２を駆動し、駆動回路基板５１から取出配線４２、配線４１を介して電極５０に電圧を印加すると、インク室２６と空気室２７を区画する隔壁２０ａ，２１ａがせん断変形して、インク室２６内のインクがノズル孔２８から吐出する。
【００６３】
このように電極５０をインク室２６と空気室２７の底部側に設けられた駆動回路５２からの配線４１に接続し、駆動部分の直下にて外部の駆動回路５２と接続するので接続による静電容量は無視でき、発熱量が少ないことから駆動電源の軽減ができて高速駆動が可能で、高画質の画像記録を行なうことが可能な高集積ノズルヘッドのラインヘッドが実現可能、プリンタの電源の小型化・小電力となる。また、電極５０の取出が簡単且つ確実であり、低コストでコンパクトであり、高速、高精細高画質の小型プリンタとなる。
【００６４】
また、駆動回路５２からの配線にベースの非圧電性材料基板２２を用い、このベースの非圧電性材料基板２２上に圧電性材料基板２０，２１を設け、インク室２６と空気室２７を配線位置に合わせて配線４１が露出するように形成し、電極５０を隔壁２０ａ，２１ａに形成する時に電極５０と配線４１を接続するから、従来のようにワイヤーボンディングや半田付けといった工程が不要で、電極５０を付ける時に同時に駆動回路５２との配線４１の接続ができるので配線工程を省くことができ、電極５０の取出が簡単且つ確実であり、低コストでコンパクトである。
【００６５】
また、ベースの非圧電性材料基板２２はインク室２６と空気室２７と対応する位置に貫通孔４０を有し、この貫通孔４０に設けた配線４１と電極５０を接続するから、インク室２６と空気室２７の加工時の深さ誤差でベースの非圧電性材料基板２２の配線パターン２２ａを加工する時に削り取り接続不良となるのを防止できる。
【００６６】
ベースの非圧電性材料基板２２はヤング率が圧電性材料基板２０，２１より大きな材料で形成され、インク室２６と空気室２７の隔壁２０ａ，２１ａをせん断変形させても圧電性材料基板２０，２１を確実に支持することができる。
【００６７】
また、ベースの非圧電性材料基板２２は、インク室の底となる面が平滑面としており、ベースの非圧電性材料基板２２と圧電性材料基板２０とを接着する接着剤層を薄くでき、両者の剛体を維持でき、吐出効率を高められる。
【００６８】
また、ベースの非圧電性材料基板２２と、このベースの非圧電性材料基板２２とは別に設けた駆動回路基板５１を接続し、この駆動回路基板５１に駆動回路５２を実装することで、駆動回路５２の組付性が向上すると共に設計の自由度が拡大する。
【００６９】
また、カバーの非圧電性材料基板２３は、例えば非圧電性セラミックスで形成され、この非圧電性セラミックスとしてアルミナ等が用いられる。
【００７０】
次に、図４にインクジェットヘッドの他の実施の形態を示す。この実施の形態のインクジェットヘッド１０１は、ベースの非圧電性材料基板１２２の一面側に圧電性材料基板１２０ａ，１２１ａを設け、他面側に圧電性材料基板１２０ｂ，１２１ｂを設け、この両側の圧電性材料基板１２０ａ，１２１ａ及び圧電性材料基板１２０ｂ，１２１ｂをカバーの非圧電性材料基板１２３ａ及び非圧電性材料基板１２３ｂで覆い、ノズルプレート１２４及び隔壁シート１２５によりインク室１２６ａ，１２６ｂを区画している。
【００７１】
ノズルプレート１２４にはインク室１２６ａ，１２６ｂと対応する位置にノズル孔１２８ａ，１２８ｂが形成され、また隔壁シート１２５にはインク室１２６ａ，１２６ｂと対応する位置にインク供給孔１２９ａ，１２９ｂが形成されている。インク供給部１０３からインクがインク供給孔１２９ａ，１２９ｂを介してインク室１２６ａ，１２６ｂに供給される。
【００７２】
両側のカバーの非圧電性材料基板１２３ａ，１２３ｂには貫通孔１４０ａ，１４０ｂが形成され、この貫通孔１４０ａ，１４０ｂには配線１４１ａ，１４１ｂが設けられている。両側のカバーの非圧電性材料基板１２３ａ，１２３ｂは、前記したように、無機物粉体、有機物、水からなるテープ状の感光性シートにマスクを介して所定の位置に孔をスポット露光し、このテープ状の感光性シートを現像処理し、その後乾燥して所定形状にカットし、孔を有するシート状の感光性シートを得て、孔を位置合わせして多層に積層し加圧焼成して成形される。
【００７３】
圧電性材料基板１２０ａ，１２１ａの隔壁には、電極１５０ａ，１５０ｂが設けられ、この電極１５０ａ，１５０ｂは配線１４１ａ，１４１ｂを介してカバーの非圧電性材料基板１２３ａ，１２３ｂに設けられた取出配線１４２ａ，１４２ｂと接続されている。
【００７４】
駆動部１０４には、駆動回路基板１５１が設けられ、この駆動回路基板１５１はフレキシブル配線基板で構成されて取出配線１４２ａ，１４２ｂに接続されている。駆動回路基板１５１には駆動回路１５２が実装され、駆動回路１５２は駆動ＩＣで構成されている。駆動回路１５２は保護シート１５３によりカバーされている。
【００７５】
このように、ベースの非圧電性材料基板１２２を共通にしてインク室１２６ａ，１２６ｂを形成し、圧電性材料基板１２０ａ，１２１ａに設けた電極１５０ａ及び圧電性材料基板１２０ｂ，１２１ｂに設けた電極１５０ｂの一部を両側のカバーの非圧電性材料基板１２３ａ，１２３ｂの貫通孔１４０ａ，１４０ｂを経由して取り出すことで、コンパクトで、かつインク室を高集積化でき、さらに電極配線が簡単である。
【００７６】
次に、図５にインクジェットヘッドの他の実施の形態を示す。この実施の形態のインクジェットヘッド２０１は、ベースの非圧電性材料基板２２２の一面側に圧電性材料基板２２０ａ，２２１ａを設け、他面側に圧電性材料基板２２０ｂ，２２１ｂを設け、この両側の圧電性材料基板２２０ａ，２２１ａ及び圧電性材料基板２２０ｂ，２２１ｂをカバーの非圧電性材料基板２２３ａ及び非圧電性材料基板２２３ｂで覆い、ノズルプレート２２４及び隔壁シート２２５によりインク室２２６ａ，２２６ｂを区画している。
【００７７】
ノズルプレート２２４にはインク室２２６ａ，２２６ｂと対応する位置にノズル孔２２８ａ，２２８ｂが形成され、またカバーの非圧電性材料基板２２３ａ及び非圧電性材料基板２２３ｂにはインク室２２６ａ，２２６ｂと対応する位置にインク供給孔２２９ａ，２２９ｂが形成され、インクがインク供給孔２２９ａ，２２９ｂを介してインク室２２６ａ，２２６ｂに供給される。
【００７８】
ベースの非圧電性材料基板２２２には貫通孔２４０ａ，２４０ｂが形成され、この貫通孔２４０ａ，２４０ｂには配線２４１ａ，２４１ｂが設けられている。ベースの非圧電性材料基板２２２は、前記したように、無機物粉体、有機物、水からなるテープ状の感光性シートにマスクを介して所定の位置に孔をスポット露光し、このテープ状の感光性シートを現像処理し、その後乾燥して所定形状にカットし、孔を有するシート状の感光性シートを得て、孔を位置合わせして多層に積層し加圧焼成して成形される。
【００７９】
圧電性材料基板２２０ａ，２２１ａの隔壁には、電極２５０ａ，２５０ｂが設けられ、この電極２５０ａ，２５０ｂは配線２４１ａ，２４１ｂを介してベースの非圧電性材料基板２２２に設けられた取出配線２４２と接続されている。
【００８０】
駆動部２０４には、駆動回路基板２５１が設けられ、この駆動回路基板２５１はフレキシブル配線基板で構成されて取出配線２４２に接続されている。駆動回路基板２５１には駆動回路２５２が実装され、駆動回路２５２は駆動ＩＣで構成されている。駆動回路２５２は保護シート２５３によりカバーされている。
【００８１】
このように、ベースの非圧電性材料基板２２２を共通にしてインク室２２６ａ，２２６ｂを形成し、圧電性材料基板２２０ａ，２２１ａに設けた電極２５０ａ及び圧電性材料基板２２０ｂ，２２１ｂに設けた電極２５０ｂの一部をベースの非圧電性材料基板２２２の貫通孔２４０ａ，２４０ｂを経由して取り出すことで、コンパクトで、かつインク室を高集積化でき、さらに電極配線が簡単である。
【００８２】
次に、図６にインクジェットヘッドの他の実施の形態を示す。この実施の形態のインクジェットヘッド３０１は、非圧電性材料基板３０２の一面側に圧電性材料基板３０３ａ，３０４ａを設け、他面側に圧電性材料基板３０３ｂ，３０４ｂを設けている。圧電性材料基板３０３ａ，３０４ａには、インク室３２６と空気室３２７を形成する溝を加工し電極３２８が設けられ、圧電性材料基板３０３ｂ，３０４ｂには、インク室３２９と空気室３３０を形成する溝を加工し電極３３１が設けられている。
【００８３】
さらに、圧電性材料基板３０３ａ，３０４ａには非圧電性材料基板３０５ａを設けてインク室３２６と空気室３２７を区画し、圧電性材料基板３０３ｂ，３０４ｂには非圧電性材料基板３０５ｂを設けてインク室３２９と空気室３３０を区画し、上段のインク室３２６及び空気室３２７と、下段のインク室３２９及び空気室３３０との位置をずらして配置しているが同じ位置に配置してもよい。
【００８４】
ベースの非圧電性材料基板３０２と圧電性材料基板３０３ａは、ガイドピン３１０により位置決めして貼り付け、またベースの非圧電性材料基板３０２と圧電性材料基板３０３ｂは、ガイドピン３１１により位置決めして貼り付けている。また、圧電性材料基板３０４ａと非圧電性材料基板３０５ａは、ガイドピン３１２により位置決めして貼り付け、また圧電性材料基板３０４ｂと非圧電性材料基板３０５ｂは、ガイドピン３１３により位置決めして貼り付けており、コンパクトで、かつインク室を高集積化できる。
【００８５】
次に、図７にインクジェットヘッドの他の実施の形態を示す。この実施の形態のインクジェットヘッド４０１は、図７（ａ）に示すように、ベースの非圧電性材料基板４０２の一面側に圧電性材料基板４０３ａ，４０４ａを設け、他面側に圧電性材料基板４０３ｂ，４０４ｂを設け、この圧電性材料基板４０３ａ，４０４ａ及び圧電性材料基板４０３ｂ，４０４ｂにそれぞれインク室４０５ａ，４０５ｂを形成する溝を加工する。
【００８６】
この圧電性材料基板４０３ａ，４０４ａに、図７（ｂ）に示すように、貫通孔４１０ａを有するカバーの非圧電性材料基板４０６ａを設け、また圧電性材料基板４０３ｂ，４０４ｂに、貫通孔４１０ｂを有するカバーの非圧電性材料基板４０６ｂを設ける。そして、貫通孔４１０ａから圧電性材料基板４０３ａ，４０４ａのインク室４０５ａ内にメッキにより電極４１１ａを設け、貫通孔４１０ｂから圧電性材料基板４０３ｂ，４０４ｂのインク室４０５ｂ内にメッキにより電極４１１ｂを設け、コンパクトで、かつ容易にインク室を高集積化できる。
【００８７】
カバーの非圧電性材料基板４０６ａの貫通孔４１０ａに配線４４１ａを設け、またカバーの非圧電性材料基板４０６ｂの貫通孔４１０ｂに配線４４１ｂを設け、この配線４４１ａ及び配線４４１ｂは取出配線４４２ａ及び取出配線４４２ｂと接続され、電極配線が簡単である。
【００８８】
次に、図８にインクジェットヘッドの他の実施の形態を示す。この実施の形態のインクジェットヘッド５０１は、図８（ａ）に示すように、圧電性材料基板５０３ａ，５０３ｂ，５０３ｃの両側にそれぞれインク室５０５ａ，５０５ｂを形成する溝を加工する。
【００８９】
この圧電性材料基板５０３ｂに、図８（ｂ）に示すように、貫通孔５１０ａを有するカバーの非圧電性材料基板５０６ａを設け、また圧電性材料基板５０３ｃに、貫通孔５１０ｂを有するカバーの非圧電性材料基板５０６ｂを設ける。そして、貫通孔５１０ａから圧電性材料基板５０３ａ，５０３ｂのインク室５０５ａ内にメッキにより電極５１１ａを設け、貫通孔５１０ｂから圧電性材料基板５０３ａ，５０３ｃのインク室５０５ｂ内にメッキにより電極５１１ｂを設け、コンパクトで、かつ容易にインク室を高集積化できる。
【００９０】
カバーの非圧電性材料基板５０６ａの貫通孔５１０ａに配線５４１ａを設け、またカバーの非圧電性材料基板５０６ｂの貫通孔５１０ｂに配線５４１ｂを設け、この配線５４１ａ及び配線５４１ｂは取出配線５４２ａ及び取出配線５４２ｂと接続され、電極配線が簡単である。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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は、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状態にしたのち、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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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
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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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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、安定したインクジェットヘッドを製造できる。
【０１１０】
次に、図３に関する実施例を以下に説明する。
【０１１１】
テープ状の感光性シート２２００は、Ａｌ2Ｏ3微粒子、ＳｉＯ2微粒子及びアクリル系高分子からなる。バインダーとポリシロキサン系ネガ型レジスト（例えば東京応化製）を加えて
（−ＳiＲ1Ｒ2−Ｏ−ＳiＲ3Ｒ4−Ｏ−）
：Ｒ1〜Ｒ4は炭素含有置換基
形成される。厚さは１５０μｍである。
【０１１２】
マスク１０００は、１．５ｍｍ厚の石英ガラス上に、０．３μｍ厚のクロム膜でパターンを作成したクロムマスクである（例えば凸版印刷製）。マスク１０００の孔１０００ａを形成する部分にクロム膜が設けられ、その他は透明なパターンである。
【０１１３】
スポット露光は感光性シートにマスク１０００を密着させＨｇランプ露光装置で１００〜５００ｍＪの紫外線光強度で露光する。その後、強アルカリ性の現像液３０℃、３分間浸漬することにより露光部は固化し溶解せず、未露光部が溶解し孔２２００ａを形成する。その後、純水で洗浄、乾燥しパターンニングが完了する。
【０１１４】
孔２２００ａへ導電性ペースト２９００を印刷で埋め込む方法は、テープ状の感光性シート２２００と同じパターンのスクリーン版を形成し、デュポン製Ａｇ−Ｐｄペーストをパターン化されたスクリーンの孔２２００ａに相当する位置から、孔があいたテープ状の感光性シート２２００の孔２２００ａの位置へ押し込むように注入印刷し導電性ペースト２９００を得る。
【０１１５】
以上のようにして導電性ペースト２９００を孔２２００ａへ埋め込んだテープ状の感光性シート２２００を４枚位置合わせして重ねた後、９００℃で加熱することにより、導電性ペースト２９００中のバインダー及び、テープ状の感光性シート２２００中のバインダーや有機成分が消失し、Ａｄ−Ｐｄの引き出し配線４１で充填された貫通孔４０を有する非圧電性材料基板２２が得られる。
【０１１６】
貫通孔（ビア）４０へ、Ｎｉメッキにより配線４１を設けることも可能である。
【０１１７】
３図（ｂ）の状態となった孔２２００ａが設けられたテープ状の感光性シート２２００を、そのまま４枚位置合わせして重ねた後、９００℃で加熱することにより貫通孔４０があいた非圧電性材料基板２２が得られる。
【０１１８】
この非圧電性材料基板２２を奥野製薬製無電界Ｎｉメッキ用、センシタイザ液、アクチベーション液、Ｎｉ−Ｂメッキ液、Ｎｉ−Ｐメッキ液へ順次浸漬して、貫通孔４０へＮｉメッキ電極配線４１を形成すると同時に、基板表面及び裏面にＮｉメッキ膜を得る。非圧電性材料基板２２の表、裏面のＮｉメッキ膜は、必要に応じて、有機レジスト（例えば東京応化製ポジレジスト型）を用いてパターンニングして、配線電極とする。
【０１１９】
【発明の効果】
前記したように、請求項１乃至請求項５に記載の発明では、インクジェットヘッドがコンパクトで、かつインク室を高集積化でき、さらに電極配線が簡単であり、かつ高解像度で信頼性及び生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェットヘッドを備えるプリンタを示す図である。
【図２】インクジェットヘッドの駆動電極の取出を示す図である。
【図３】非圧電性材料基板の製造について説明する図である。
【図４】インクジェットヘッドの他の実施の形態を示す断面図である。
【図５】インクジェットヘッドの他の実施の形態を示す断面図である。
【図６】インクジェットヘッドの他の実施の形態を示す断面図である。
【図７】インクジェットヘッドの他の実施の形態を示す断面図である。
【図８】インクジェットヘッドの他の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
２  インクジェットヘッド
２０，２１  圧電性材料基板
２２，２３  非圧電性材料基板
２６  インク室
２８  ノズル孔
４０  貫通孔
５０  電極
２２０  感光性シート
２２０ａ  感光性シートの孔
【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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