JPH05318748A - 液滴噴射装置用駆動電極の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高真空中における処理を無くすことにより、
インクジェットヘッドの駆動電極を形成するに要する製
造コストを低減する。 【構成】 溶融あるいは軟化させた導電性材料６をプラ
ズマガスにより壁４の側面へ吹き付けて駆動電極１１を
形成するようにしたので、大気中雰囲気あるいは低真空
雰囲気にてインク流路３を形成する壁４の両側面の必要
な領域に駆動電極１１を形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液滴噴射装置用駆動電
極の形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、プリンタヘッドとして圧電式イン
クジェットヘッドを利用したものが提案されている。こ
れは、圧電アクチュエータの寸法変位によってインク室
の容積を変化させることにより、その容積減少時にイン
ク室内のインクを噴射し、容積増大時にインク室内にイ
ンクを導入するようにしたもので、ドロップオンデマン
ド方式と呼ばれている。そして、このような噴射装置を
多数互いに近接して配設し、所定の位置の噴射装置から
インクを噴射させることにより、所望する文字や画像を
形成するのである。

【０００３】このようなインクジェットヘッドとして
は、例えば図５に示すようなものがある。以下、アレイ
１の一部の断面図を示す図５によって具体的に説明する
と、複数の壁４を有し、かつ矢印２１の方向に分極処理
を施した圧電セラミックス板２とフタ１２とを接合する
ことで、横方向に互いに間隔を有する多数の平行なイン
ク流路３が構成される。インク流路３は長方形断面の長
くて狭いものであり、壁４は流路の全長にわたって延び
流路軸に対して垂直方向に変形可能で、その変形により
インク流路３内のインク圧を変化させる。前記壁４の表
面の下半分（あるいは上半分）の領域には、駆動電界印
加用の駆動電極１１が形成してあり、該駆動電極１１の
表面にはインクと駆動電極１１との絶縁のための絶縁処
理が施してある。よって、インク流路３と、該インク流
路３の一端に連通する噴射口（図示しない）と、他端に
連通するインク供給部（図示しない）と、該インク流路
３を形成する圧電変形可能な壁４とから噴射装置１８が
構成されるのである。

【０００４】このアレイ１において図６に示すように、
所定の印字データに従って例えば噴射装置１８ｂが選択
されると、駆動電極１１ｃ，１１ｄと駆動電極１１ｅ，
１１ｆの各々の間に駆動電界２５，２６が印加される。
このとき駆動電界方向と分極方向とが直交しているた
め、壁４ｂ，４ｃの該駆動電極７を有する部分だけが圧
電厚みすべり効果の変形をする。このため該壁４ｂ，４
ｃはインク流路３ｂの外部方向に「く」の字形に変形す
る。その後、前記駆動電界２５，２６の印加を遮断する
と、該壁４ｂ，４ｃがもとの位置に戻る。この変形によ
りインク流路３ｂ内のインク圧が大となり、図示されて
いない噴射口からインク液滴が噴射される。

【０００５】従来、駆動電極１１は、例えば特開平２−
１５０３５５号公報に開示されている方法によって形成
される。この公報に記載された方法によれば、まず強誘
電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラ
ミックス材料にて分極方向２１の方向に分極処理を施
し、ダイヤモンドカッティング円盤の回転またはレーザ
ー等により互いに平行で等しい幅の複数の溝を切ること
によりインク流路３を形成して圧電セラミックス板２を
製造する。次に、壁４の側面に駆動電極１１を真空蒸着
法により形成する。このとき、図７に示すように、前記
圧電セラミックス板２を蒸着源１９に対して角度ψだけ
傾斜させることで、壁４のシャドー効果により壁４の側
面の開口部側の必要な領域だけに駆動電極１１が形成さ
れる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た公報に記載されているような従来のインクジェットヘ
ッドの側壁への駆動電極形成方法では、壁のシャドー効
果を利用した真空蒸着を行なうわけであるが、蒸着金属
の直進性を得るためには高真空状態（１×１０^-5Ｔｏｒ
ｒ以上）での真空蒸着を行なわなければならず、従っ
て、高真空状態を得るための高性能ポンプや高真空を保
持するためのチャンバーを必要としていた。また、高真
空に引くために長時間を要することにより、電極作製時
間も長時間となり、その結果として、駆動電極を形成す
るための製造コストが増大するという問題があった。

【０００７】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、高真空中における処理を必要と
しないために、高真空を獲得及び保持する装置を必要と
せず、また、短時間にて駆動電極を形成できるために低
コストで製造可能な液滴噴射装置用駆動電極の形成方法
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の液滴噴射装置の駆動電極形成方法は、分極処
理を施した圧電セラミックスに、液滴を流すための溝を
形成する工程と、前記溝の側面に溶融あるいは軟化状態
の導電性材料を吹き付けることにより、前記圧電セラミ
ックスを駆動するための駆動電極を形成する工程とから
なる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を、図１
乃至図５を参照して詳細に説明する。なお、上述した従
来例と同一部位及び均等部位には同一符合をつけて説明
する。

【００１０】まず、図１に示すように、圧電セラミック
ス板２に平行な複数の溝を切り、インク流路３を形成す
ることによりアレイ１を作製する。このアレイ１は、強
誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセ
ラミックス材料からなる圧電セラミックス板２に、矢印
２１の方向に分極処理を施した厚さ約１ｍｍの板に、ダ
イヤモンドカッティング円盤の回転またはレーザー等に
より平行な複数の溝を切ることにより作製される。前記
インク流路３は例えば幅９０μｍ、高さ４００μｍの長
方形形状の断面を有し、紙面に対して垂直方向に約１０
ｍｍの長さで壁４が形成される。該インク流路３のピッ
チは所望の印字解像度、例えば１７０μｍである。

【００１１】次に、図２に示すように、プラズマ溶射ガ
ン５により溶融もしくは軟化させた導電性材料６を、イ
ンク流路３を形成している壁４の側面に所定の角度θに
より高速気体を用いて吹き付けることにより、壁４の側
面に駆動電極を形成する。

【００１２】導電性材料６は粉末供給装置（図示しな
い）からパウダーポート７を通して高温のプラズマ炎８
中に挿入される。プラズマ炎８中に挿入された導電性材
料６は溶融もしくは軟化させられ、高温高速のプラズマ
ガスによりアレイ１に角度θにて吹き付けられ、壁４の
側面に薄膜９を形成する。そして、プラズマ溶射ガン５
を２２の方向に等速で移動させることにより壁４の側面
に均等な厚さで薄膜を形成することができる。

【００１３】このとき、吹き付ける角度θを浅くすれ
ば、導電性材料６を壁４の側面の奥まで吹き付けること
が可能となるが、θが１０°より浅くなると、壁４の側
面には付着せず、インク流路３の底面に付着するように
なる。インク流路３を形成している壁４の側面の開口部
上端から１／２の位置までに薄膜９を形成する場合、イ
ンク流路３の幅９０μｍ、高さ４００μｍの時には角度
θを２４°程度とすればよい。また、使用する導電性材
料６はＡｌ、Ｎｉ、Ｃｕなどの金属材料が、溶融もしく
は軟化させやすいために適しているが、樹脂、セラミッ
クス材料でも導電性があり、さらに溶融あるいは軟化さ
せることが可能な材料であればすべて良い。

【００１４】プラズマ溶射する条件は、使用する導電性
材料６により異なるが、例えば導電性材料６にＡｌを用
いた場合は、次の表１に示すような条件にて行なえば良
い。

【００１５】

【表１】

【００１６】また、大気中において導電性材料６を溶融
して吹き付けても、酸化はわずかであり、また大気の巻
き込みによる密度低下も小さいために、導電性材料６の
抵抗率の上昇もそれほど大きくはなく、せいぜい数倍程
度である。しかし、吹き付けに際して酸化あるいは空気
の巻き込みによる影響をを極力防止したい場合において
は、雰囲気をＡｒ等の不活性雰囲気で行なうか、数十〜
２００Ｔｏｒｒ程度の低真空雰囲気で保てば良く、この
場合は、簡便な覆いか、チャンバーがあれば良い。以上
のような操作を、図３に示すように、矢印２３及び２４
のように２方向から行なうことにより、壁４の側面の開
口部より１／２の範囲に導電性の薄膜９を形成できる。

【００１７】続いて、図４に示すように、壁４の開口部
端面１０に付着した薄膜９を、研削、ラッピングあるい
はブラストのように機械的に除去することにより、イン
クジェットヘッドの駆動電極１１とする。これに図５に
示すように、インク流路３を覆うようにしてフタ１２を
接着剤などにより接合し、インク流路３の前方に該イン
ク流路３の各々に対応する噴射口を有するオリフィスプ
レート（図示しない）を接合することで、図５に示すよ
うに、インクジェットヘッドのアレイ１が構成される。

【００１８】アレイ１には、図６に示されている電気回
路が接続されている。この電気回路において、駆動電極
１１ａ〜１１ｈがそれぞれ別々にＬＳＩチップ１３に接
続され、クロックライン１４、データライン１５、電圧
ライン１６及びアースライン２４もＬＳＩチップ１３に
接続されている。インク流路３ａ〜３ｃは隣合わない第
１、第２のグループに分けられており、クロックライン
１４から供給された連続するクロックパルスがこの第
１、第２グループを交互に駆動する。データライン１５
上に現れる多ビット・ワード形式のデータが各グループ
のうちのどちらのインク流路３を作動すべきかを決定
し、ＬＳＩチップ１３の回路により選ばれたグループの
流路の駆動電極１１に電圧ライン１６の電圧Ｖを印加す
る。例えば、インク流路３ｂが選ばれたとすると、図６
に示すように、駆動電極１１ｄ，１１ｅに電圧Ｖが印加
され、インク流路３ｂの両側の壁４ｂ，４ｃが圧電効果
により変形する。また、他の駆動電極１１ａ，１１ｂ，
１１ｃ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈは接地される。

【００１９】このとき、壁４ｂ，４ｃの両側の駆動電極
１１ｄ，１１ｅが形成された部分には分極方向と直交す
る方向に駆動電界２５，２６が印加されるので、圧電厚
みすべり効果により、該壁４ｂ，４ｃがインク流路３ｂ
が広がる方向へ「く」の字形に変形する。このためイン
ク流路３ｂの容積が増加し、図示しない前記インク供給
部からインク流路３ｂへ液体のインクが補充される。ま
た、電圧の印加が遮断され壁４ｂ，４ｃが元の位置まで
戻されると、前記インク流路３ｂの容積が減少し、イン
ク流路３ｂ内のインクが図示しない噴射口を通って噴射
され、図示しない用紙に画像を形成する。また、例えば
他の噴射装置１８ｃが選択された場合には、壁４ｃ，４
ｄが変形させられてインク流路３ｃ内のインクが噴射さ
れる。

【００２０】このように、本実施例の駆動電極形成方法
によれば、従来必要であった高真空での処理を必要とせ
ず、また、プラズマ溶射を行なう装置、すなわち溶射ガ
ン５を自由に移動させることが容易であるために大量の
製品を同時に作製でき、その結果として、製造コストを
大幅に低減できる。

【００２１】なお、上述した本実施例において、壁４の
開口部端面１０に付着した薄膜９の除去方法について、
薄膜９の形成後に機械的な除去を行う方法について説明
したが、壁４の両側面に形成された駆動電極１１が導通
をしなければ良いので、壁４の開口部端面１０に非導電
性の樹脂や金属等によりマスキングをした後に、図２に
示すように導電性材料６を溶融あるいは軟化させて高速
気体にて吹き付けることにより、開口部端面１０への薄
膜９の形成を防止しても良い。

【００２２】また、導電性材料６を溶融もしくは軟化さ
せ高速気体で吹き付ける装置をプラズマ溶射により説明
したが、アーク溶射、フレーム溶射、爆発溶射などの材
料を溶融あるいは軟化させ、高速気体で吹き付けること
が可能な装置であればすべて良い。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の液滴噴射装置の駆動電極形成方法によれば、溶融
もしくは軟化させた導電性材料を高速気体にて吹き付け
るために、高真空中における処理を行なうこと必要とせ
ず、従って、製造コストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェットヘッドの駆動電極形成工程を示
す断面図である。

【図２】インクジェットヘッドの駆動電極形成工程を示
す断面図である。

【図３】インクジェットヘッドの駆動電極形成工程を示
す断面図である。

【図４】インクジェットヘッドの駆動電極形成工程を示
す断面図である。

【図５】インクジェットヘッドの一部を構成するアレイ
の断面図である。

【図６】インクジェットヘッドの動作の説明図である。

【図７】従来例におけるインクジェットヘッドの駆動電
極の形成方法を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１ アレイ ２ 圧電セラミックス板 ３ インク流路 ４ 側壁 ５ プラズマ溶射ガン ６ 導電性材料 １１ 駆動電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅原 宏人 名古屋市瑞穂区苗代町15番１号ブラザー工 業株式会社内 (72)発明者 鐘ケ江 隆弘 名古屋市瑞穂区苗代町15番１号ブラザー工 業株式会社内 (72)発明者 吉村 学 名古屋市瑞穂区苗代町15番１号ブラザー工 業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分極処理を施した圧電セラミックスに、
   液滴を流すための溝を形成する工程と、 前記溝の側面に溶融あるいは軟化状態の導電性材料を吹
   き付けることにより、前記圧電セラミックスを駆動する
   ための駆動電極を形成する工程とからなることを特徴と
   する液滴噴射装置用駆動電極の形成方法。