JPH11207970A

JPH11207970A - プリンタ装置の製造方法

Info

Publication number: JPH11207970A
Application number: JP981598A
Authority: JP
Inventors: Toru Tanigawa; 徹谷川; Shota Nishi; 正太西; Toshiaki Iwama; 敏章岩間
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-01-21
Filing date: 1998-01-21
Publication date: 1999-08-03

Abstract

(57)【要約】【課題】１つのインク室に対して複数の圧力発生手段
を有するプリンタ装置を製造する場合に、少量多品種の
製造であっても製造工程が煩雑とならず、また製造コス
トも高価とならないようにする。【解決手段】凹部が一主面に臨んで開口する流路板の
上記一主面上に振動板１１３を載置して各インク室１１
４を形成し、上記振動板１１３上の各インク室１１４に
対応した位置に少なくとも圧電膜１６２と電極１６３を
順次積層して配した後、上記電極１６３を例えばダイヤ
モンドブレード１６４により所定の位置で複数に分割す
る。上記圧電膜１６２を配する方法としては、圧電膜を
所定形状にサンドブラスト加工した後に振動板上に配す
る、振動板上の所定の位置に圧電膜１６２を印刷する方
法が挙げられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ装置の製
造方法に関する。詳しくは、１つのインク室に対して複
数の圧力発生手段を有するプリンタ装置の製造方法に係
わるものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、特にオフィス等においてデスクト
ップパブリッシングと称されるコンピュータを使用した
文書作成が盛んに行われるようになってきており、最近
では文字や図形だけでなく、写真のようなカラーの自然
画像を文字，図形とともに出力するといった要求も増加
してきている。このため、高品位な自然画像をプリント
することが要求され、中間調の表示による階調表現が重
要となっている。

【０００３】また、記録信号に応じた制御信号に応じて
印刷時に必要な時だけインク液滴をノズルより吐出して
紙，フィルム等の被記録材に被着させて記録する、いわ
ゆるオンデマンド型のプリンタ装置は、小型化，低コス
ト化に好適なため、近年急速に普及しつつある。

【０００４】このようなプリンタ装置としては、インク
が充填されるインク室と、これに連通されてインク滴を
吐出するノズル部を有し、インク室内のインクに圧力を
加えることで、これに連通するノズル部からインク滴を
吐出させる構造のものが挙げられる。

【０００５】このように、インク室内のインクに圧力を
加えてインク滴をノズル部より吐出させる方法として
は、様々な方法が提案されているが、圧電素子を用いる
方法または発熱素子を用いる方法が一般的である。前者
はインク室に圧電素子を設け、この圧電素子の変形によ
りインク室に圧力を加え、内部に充填されるインクに圧
力を加えてインク滴をノズル部より吐出させる方法であ
る。後者は、インク室に発熱素子を設け、この発熱素子
によりインク室内のインクを加熱気化させて発生する泡
の圧力でノズル部よりインクを吐出させる方法である。

【０００６】上記プリンタ装置は、例えば以下に示すよ
うな構造を有する。すなわち、インク室を形成する凹部
が一主面に臨んで開口する流路板の上記一主面上に振動
板が載置されて凹部が塞がれて各インク室が形成されて
おり、上記振動板の流路板との対向面と反対側の主面上
の各インク室に対応した位置に圧電素子が配されてなる
構造が挙げられる。なお、このプリンタ装置において
は、例えば、流路板の凹部の底面から流路板の厚さ方向
に小径の貫通孔が形成され、その先端の開口部がノズル
部として機能する。

【０００７】そして、このように圧電素子を使用する場
合には、例えば、図１６に示すような駆動回路を有す
る。すなわち、図１６中に示すように、プリンタ装置５
００は略して示すように圧電素子５０２とノズル部５０
１を有して構成されている。そして、この圧電素子５０
２には、オンオフスイッチ５０３を介して、所定波形の
駆動信号５０４が選択的に入力されるようになってい
る。すなわち、オンオフスイッチ５０３がオン状態のと
きにのみ圧電素子５０２に駆動信号５０４が印加され
る。圧電素子５０２は駆動信号５０４が印加されると、
図示しないインク室の容積を縮小させる方向に撓み、こ
れにより、ノズル部５０１からインク滴が吐出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この種のプリンタ装置
において前述のように中間階調の画像表現を行うために
は、画素ドット間でインク滴サイズを変化させる必要が
ある。しかしながら、図１６に示したような記録ヘッド
駆動回路では、圧電素子に対してただ１種類の駆動信号
５０４が入力され、単に吐出を行うか行わないか、とい
う制御を行っているに過ぎなかったため、記録ドットの
間隔を調整することはできても、吐出されるインク滴ご
とにサイズを異ならせるという制御を行うことができ
ず、結果として、より自然な中間階調を表現する等、多
様な画素表現を忠実に行うことが困難であった。

【０００９】そこで、吐出されるインク滴サイズを様々
に変化させることにより多様な画素表現を忠実に行うこ
とができるプリンタ装置への要求が高まってきており、
この要求に応えるべく、以下に示すような構成のものが
提案されている。

【００１０】すなわち、インクが充填されるインク室
と、このインク室に連通されており、インク滴を吐出す
るノズル部とを有し、上記インク室に各々が別駆動し、
各々がインク室に圧力を印加する複数の圧力発生手段が
設けられてなるものである。このプリンタ装置において
は、インク室に設けられた複数の圧力発生手段のうち駆
動する圧力発生手段の数を変化させる、各圧力発生手段
における印加圧力等のインク室の容積を変化させる力を
異なるものとして駆動する圧力発生手段の組合わせを変
更する、駆動信号の大きさを変化させて印加圧力を変更
するといった手段によりインク滴サイズを様々に変化さ
せて多様な画素表現を忠実に行うようにしている。

【００１１】また、このようなプリンタ装置において
は、２つの圧力発生手段を設け、一方の圧力発生手段に
よりインクを吐出させるようにし、他方の圧力発生手段
により、このインク吐出後にノズル部表面に生じるメニ
スカスの振動を吸収するようにして、余分なインクが飛
沫するサテライトといった現象を防止するようにしてい
る。

【００１２】なお、このような圧力発生手段としては、
従来のプリンタ装置と同様に圧電素子が使用される。

【００１３】ところで、前述した１つのインク室に対し
て１つの圧力発生手段を有するプリンタ装置を製造する
方法としては、以下に示すような方法が挙げられる。

【００１４】先ず、第１の方法においては、インク室を
形成する凹部及び先端がノズル部として機能する貫通孔
を有する流路板の凹部が臨んで開口する主面上に振動板
を載置しておき、上記振動板上に圧電素子の下層側の電
極となる導電膜を配しておく。

【００１５】次に、圧電膜上にレジストを配し、これに
各インク室に応じた部分を残存させるようなパターンの
露光・現像を行ってマスクを形成する。さらに、サンド
ブラスト加工を行い、マスク部分に対応した部分の圧電
膜のみを残存させた加工を行い、レジストを除去する。
その後、これら圧電膜を振動板の流路板との対向面と反
対側の主面側に配し、各インク室に対応した位置に圧電
膜を配する。

【００１６】さらに、各インク室に対応した位置に配さ
れた各圧電膜上に圧電素子の上層側の電極となる導電膜
を各々積層形成し圧電素子を完成して、１つのインク室
に１つの圧力発生手段を有するプリンタ装置を完成す
る。

【００１７】また、第２の方法においても、インク室を
形成する凹部及び先端がノズル部として機能する貫通孔
を有する流路板の凹部が臨んで開口する主面上に振動板
を載置しておき、上記振動板上に圧電素子の下層側の電
極となる導電膜を配しておく。

【００１８】次に、上記導電膜上に各インク室に対応す
る位置に印刷が行われるスクリーンを配し、このスクリ
ーンを介して圧電材料を印刷して各インク室に対応した
位置に圧電膜を配する。

【００１９】さらに、各インク室に対応した位置に配さ
れた各圧電膜上に圧電素子の上層側の電極となる導電膜
を各々積層形成し圧電素子を完成して、１つのインク室
に１つの圧力発生手段を有するプリンタ装置を完成す
る。

【００２０】上述の１つのインク室に対して複数の圧力
発生手段を有するプリンタ装置を製造する場合にも、上
記の製造方法に準じて、圧電膜をサンドブラスト加工す
る際のマスク形状を１つのインク室に対して複数の圧電
膜が形成されるような形状とする、圧電材料をスクリー
ン印刷する際のスクリーン形状を１つのインク室に対し
て複数の圧電膜が形成されるような形状とするようにす
れば、前述のプリンタ装置と同様に製造することが可能
である。

【００２１】しかしながら、上記のように１つのインク
室に対して複数の圧電膜を有する形状に対応したマスク
やスクリーンは形成が困難であり、製造コストも高価で
ある。従って、このような１つのインク室に対して複数
の圧力発生手段を有するプリンタ装置を少量多品種製造
しようとする場合には、製造工程が煩雑であるばかりで
なく、製造コストも高価なものとなってしまう。

【００２２】そこで、１つのインク室に対して複数の圧
力発生手段を有するプリンタ装置を製造する場合に、少
量多品種であっても製造工程を煩雑とすることがなく、
また製造コストを高価とすることもないプリンタ装置の
製造方法を提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明に係るプリンタ装置の製造方法は、インク室
を形成する凹部が一主面に臨んで開口する流路板の上記
一主面上に振動板を載置して凹部を塞ぎ、各インク室を
形成する工程と、上記振動板の流路板との対向面と反対
側の主面側の各インク室に対応した位置に少なくとも圧
電膜と電極を順次積層して配する工程とを有するもので
あり、この後、上記インク室に対応した位置に配される
電極を複数に分割して、１つのインク室に対して複数の
圧力発生手段を配することを特徴とするものである。

【００２４】なお、上記本発明のプリンタ装置の製造方
法においては、各インク室に対応した位置に圧電膜を配
する方法として、以下に示すような方法を用いることが
好ましい。

【００２５】すなわち、第１の方法としては、圧電膜上
にレジストを配し、これに各インク室に応じた部分を残
存させるようなパターンの露光・現像を行ってマスクを
形成し、サンドブラスト加工を行い、マスク部分に対応
した部分の圧電膜のみを残存させた加工を行い、レジス
トを除去した後、これら圧電膜を振動板の流路板との対
向面と反対側の主面側に配して各インク室に対応した位
置に圧電膜を配する方法が挙げられる。

【００２６】また、第２の方法としては、振動板の流路
板との対向面と反対側の主面側の各インク室に対応する
位置に圧電膜を印刷して、上記振動板の流路板との対向
面と反対側の主面側の各インク室に対応した位置に圧電
膜を配する方法が挙げられる。この方法においては、各
インク室に対応した位置に印刷がなされるようなスクリ
ーンを用意し、このスクリーンを介して圧電材料をスク
リーン印刷する方法が具体例として例示される。

【００２７】本発明のプリンタ装置の製造方法において
は、インク室を形成する凹部が一主面に臨んで開口する
流路板の上記一主面上に振動板を載置して凹部を塞ぎ、
各インク室を形成し、上記振動板上の各インク室に対応
した位置に少なくとも圧電膜と電極を順次積層して配し
た後、上記インク室に対応した位置に配される電極を複
数に分割するようにして１つのインク室に対して複数の
圧力発生手段を配するようにしている。

【００２８】すなわち、少なくとも圧電膜と電極を順次
積層して配する工程までは、従来の１つのインク室に対
して１つの圧力発生手段を有するプリンタ装置の製造方
法と同様であり、これまでの製造工程に最後の分割工程
のみを追加すれば良い。このことから、製造工程の途中
まで従来のプリンタ装置と同様に行えば良く、製造工程
を煩雑とすることがない。

【００２９】また、本発明のプリンタ装置の製造方法に
おいて、各インク室に対応した位置に圧電膜を配する方
法として、圧電膜を各インク室に応じた部分を残存させ
るようにサンドブラスト加工した後に、これら圧電膜を
振動板上に配する、或いは振動板上の各インク室に対応
する位置に圧電膜を印刷する方法を用いれば、この工程
までは、従来のプリンタ装置と全く同様に製造が行わ
れ、製造工程を煩雑とすることがない。さらに、このよ
うな方法を用いても、本発明のプリンタ装置の製造方法
においては、圧電膜を部分的に駆動させるための電極の
分割工程を別に設けていることから、サンドブラスト加
工の際のマスクや印刷の際のスクリーンとして、１つの
インク室に対して複数の圧電膜が形成されるような特別
なものを用意する必要がなく、製造コストが高価となる
こともない。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。なお、ここでは、以下に示す
ような構造を有するプリンタ装置の製造方法に本発明を
適用した例について示す。

【００３１】図１は、ここで示すプリンタ装置の要部の
概略構成を示すものである。本例においては、複数のノ
ズルを有するマルチノズルヘッドを備えたいわゆるイン
クジェットプリンタ装置の製造方法について説明する
が、本発明のプリンタ装置の製造方法が単一のノズルを
有するシングルノズルヘッドを備えたインクジェットプ
リンタ装置の製造方法についても適用可能であることは
言うまでもない。

【００３２】このインクジェットプリンタ装置１は被記
録材である記録用紙２に対してインク滴を吐出して記録
を行う記録ヘッド１１と、この記録ヘッド１１にインク
を供給するインクカートリッジ１２と、記録ヘッド１１
の位置と記録用紙２の紙送りとを制御するヘッド位置・
紙送りコントローラ１３と、駆動信号２１により記録ヘ
ッド１１のインク滴吐出動作を制御するヘッドコントロ
ーラ１４と、入力される画像データに所定の処理を行
い、印画データ２２としてヘッドコントローラ１４に供
給する画像処理部１５と制御信号２３，２４，２５によ
ってそれぞれヘッド位置・紙送りコントローラ１３、ヘ
ッドコントローラ１４および画像処理部１５を制御する
システムコントローラ１６とを備えている。

【００３３】図２は、図１中に示す記録ヘッド１１の斜
視断面構造を示し、図３は図２における記録ヘッドを図
２中矢印Ｚ側から見た断面構造を表すものである。これ
らの図に示したように、記録ヘッド１１は、薄いノズル
プレート１１１と、ノズルプレート１１１上に積層され
た流路プレート１１２と、流路プレート１１２上に積層
された振動プレート１１３とを備えて構成されている。
これらの各プレートは、例えば図示しない接着剤により
相互に貼り合わされている。

【００３４】流路プレート１１２の上面側には選択的に
凹部が形成されており、これら凹部と振動プレート１１
３とによって、複数のインク室１１４とこれらのインク
室に連通する共同流路１１５とを構成している。共同流
路１１５と各インク室１１４との連通部分は狭路となっ
ており、ここから各インク室１１４の方向に向かうに従
って流路幅が狭まるような構造となっている。各インク
室１１４の真上部分の振動プレート１１３上には、それ
ぞれ圧力発生手段である例えば圧電素子（ピエゾ素子）
１１６ａ，１１６ｂが互いに一定距離を隔てて固着され
ている。各圧電素子１１６ａ，１１６ｂの上下面には、
図示しない電極がそれぞれ積層配置されており、これら
の電極に図１中に示したヘッドコントローラ１４からの
駆動信号を印加して各圧電素子１１６ａ，１１６ｂ、ひ
いては振動プレート１１３を撓ませることで、インク室
１１４の容積を増大（膨張）させたり減少（収縮）させ
ることができるようになっている。

【００３５】上記圧電素子１１６ａ，１１６ｂは、同じ
印加電圧に対して同様の駆動能力を有する、或いは異な
る駆動能力を有するように構成されている。ここで、駆
動能力とは、インクが充填されるインク室に印加する印
加圧力等のインク室の容積を変化させる能力を意味する
こととする。

【００３６】例えば、圧電素子１１６ａが圧電素子１１
６ｂよりも大きな駆動能力を有する場合には、圧電素子
１１６ａ，１１６ｂを同一の材質を用いて同じ厚さの部
材として形成する一方、圧電素子１１６ａの面積を圧電
素子１１６ｂの面積よりも大きなものとする。このよう
にすれば、同一の印加電圧に対して、圧電素子１１６ａ
は圧電素子１１６ｂよりも大きな容積変化をインク室１
１４に与えることが可能となる。したがって、印加する
吐出電圧（これについては、後述する。）が等しい場
合、圧電素子１１６ａに印加した場合よりも圧電素子１
１６ｂに印加したときの方が小さいインク滴が得られ
る。

【００３７】各インク室１１４における共同流路１１５
に連通する側と反対側の部分は、流路幅が次第に狭まっ
て行く構造となされており、その終端部の流路プレート
１１２には、厚み方向に設けられた流路孔１１７が設け
られている。そして、この流路孔１１７は、最下層のノ
ズルプレート１１１に形成された微小なノズル１１８へ
と連通しており、このノズル１１８からインク滴が吐出
されるようになっている。なお、ここではノズル１１８
がノズル部にあたる。

【００３８】この例では、記録ヘッド１１には、図１中
に示した記録用紙２の図２中矢印Ｘで示す紙送り方向に
沿って、複数のノズル１１８が１列に等間隔で形成され
ている。ただし、これらノズルの配列は上記の例に限ら
れるものではなく、例えば千鳥状の２列配列といった他
の配列としても良い。

【００３９】共同流路１１５は、図１中に示したインク
カートリッジ１２に連通している。ただし、図２及び図
３においては、上記インクカートリッジの図示を省略す
る。そして、このインクカートリッジ１２から共同流路
１１５を経て各インク室１１４に常時一定速度でインク
が供給されるようになっている。このインクの供給は、
例えば毛細管現象を利用して行うことができるが、その
ほか、インクカートリッジ１２に所定の加圧機構を設け
て加圧することで行うようにしても良い。

【００４０】このような構成の記録ヘッド１１は、図示
しないキャリッジ駆動モータおよびこれに付随するキャ
リッジ機構によって図２中矢印Ｘで示す紙送り方向と直
交する図２中矢印Ｙで示す方向に往復移動しながらイン
ク滴を吐出することにより、記録用紙２に画像を形成す
るようになっている。

【００４１】図４は、図１中に示すヘッドコントローラ
１４の回路構成を表すものである。この図に示すよう
に、ヘッドコントローラ１４は複数の選択部１４１−１
〜１４１−ｎと、２種類の基本駆動信号１４５−１，１
４５−２を生成する駆動波形生成部１４２と、選択部１
４１−１〜１４１−ｎの動作を制御する選択制御部１４
３とを備えている。ここで、ｎはノズル１１８の数に等
しい正の整数である。

【００４２】駆動波形生成部１４２から出力される基本
駆動信号１４５−１，１４５−２はそれぞれｎ個ずつに
分岐されて、それぞれ選択部１４１−１〜１４１−ｎに
入力されるようになっている。選択制御部１４３は、所
定のタイミングで選択部１４１−１〜１４１−ｎに選択
信号１４６−１〜１４６−ｎをそれぞれ対応するように
入力する。これらの選択信号１４６−１〜１４６−ｎ
は、記録ヘッド１１の各ノズル１１８ごとに、基本駆動
信号１４５−１，１４５−２のうちのいずれを選択し、
それを圧電素子１１６ａ，１１６ｂの何れかに印加する
かを指示するための信号である。各選択部１４１−１〜
１４１−ｎは、これらの選択信号に応じてそれぞれ基本
駆動信号１４５−１，１４５−２の何れか１つを選択
し、対応するインク吐出部の圧電素子１１６ａ（及び圧
電素子１１６ｂ）に対し、それぞれ、駆動信号２１−１
ａ（及び駆動信号２１−１ｂ）ないし駆動信号２１−ｎ
ａ（及び駆動信号２１−ｎｂ）として供給するようにな
っている。なお、駆動信号２１−１ａ，２１−１ｂない
し、２１−ｎａ，２１−ｎｂは、図４の駆動信号２１に
相当する。

【００４３】駆動波形生成部１４２は、例えば、いずれ
も図示しないが、マイクロプロセッサと、このマイクロ
プロセッサが実行するプログラムが格納されたＲＯＭ
（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）と、マイクロプ
ロセッサによる所定の演算や一時的なデータ記憶等に用
いられるワークメモリとしてのＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡ
ｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）と、不揮発メモリからなる
駆動波形記憶部と、駆動波形記憶部から読み出されたデ
ィジタルデータをアナログデータに変換するためのディ
ジタルアナログ（Ｄ／Ａ）コンバータと、Ｄ／Ａコンバ
ータの出力を増幅するアンプとを備えて構成される。こ
こで、駆動波形記憶部は、記録ヘッド１１を駆動する基
本駆動信号１４５−１，１４５−２の各電圧波形を示す
波形データを記憶しており、この波形データがマイクロ
プロセッサによって読み出されてＤ／Ａコンバータでア
ナログ信号に変換された後、アンプで増幅され、基本駆
動信号１４５−１，１４５−２として出力されるように
なっている。ただし、この駆動波形生成部１４２は、上
記のような構成に限られることはなく、これと異なる構
成とすることも可能である。

【００４４】なお、上述の例においては、圧力発生手段
である圧電素子を２個としたプリンタ装置について述べ
たが、このようなプリンタ装置においては、多様な画素
表現を忠実に行うことが可能であるとともに、サテライ
トといった現象を防止することが可能である。

【００４５】また、プリンタ装置の上記圧力発生手段を
３個以上とすれば、更に多様な画素表現が可能なる。

【００４６】次に、本発明を適用したプリンタ装置の駆
動方法の一例を示す。本例においても、通常のプリンタ
装置と同様にしてインク滴の吐出が行われる。

【００４７】図５に駆動波形生成部１４２から出力され
る基本駆動信号１４５−１，１４５−２の各１周期分
（Ｔ）の波形例を示す。この図の（ａ）は基本駆動信号
１４５−１、（ｂ）は基本駆動信号１４５−２を表す。
ここで、縦軸は電圧、横軸は時間を示し、時間は図５中
左側から右側に向かって進むものとする。これらのう
ち、基本駆動信号１４５−１はインク滴を吐出させるこ
とのない一定電圧Ｖ₁ の波形である。ここで、一定電圧
Ｖ₁ は零（Ｖ）以外の電圧である。一方、基本駆動信号
１４５−２は固有の起伏を有する波形であり、基準の電
圧Ｖ₁ の他に、零（Ｖ）と、Ｖ₁ より大きい電圧Ｖ₂ を
取り得るようになされている。

【００４８】図５中に示したように、これらの各駆動信
号は、選択部１４１−１〜１４１−ｎにおいて、周期毎
の切替タイミングｔｓで適宜切り替えられるほか、周期
内の所定の切替タイミングｔｓ´においても適宜切り替
え可能になっている。ここで切替タイミングｔｓ´は、
駆動信号波形が零（Ｖ）から電圧Ｖ₂ へと変化する過程
で基準の電圧Ｖ₁ と交差する時点である。この図で切替
タイミングｔｓ´から周期の終端までの時間をτ₁ 、周
期の先端から切替タイミングｔｓ´までの時間をτ₂ と
表す。

【００４９】次に、図６を参照して、基本駆動信号１４
５−２の波形の意義について説明する。この図６は、基
本駆動信号１４５−２の波形と圧電素子（ここでは圧電
素子１１６ｂとする。）の挙動と、ノズル１１８内にお
けるインクの先端部の位置（以下、メニスカス位置と称
する。）の変化との関係を表すものである。この図の
（ａ）は基本駆動信号１４５−２の波形を表し、このう
ち、切替タイミングｔｓによって区切られた部分がその
１周期分に相当する。ここで符号ｔｓは周期毎の切替タ
イミングを表し、符号ｔｓ´は周期内での切替タイミン
グを表す。また、ｔｅは吐出開始タイミングを表す。同
図（ｂ）は（ａ）のような波形の駆動信号が圧電素子１
１６ｂに印加されたときのインク室１１４の状態の変化
を表し、同図（ｃ）はそのときのノズル１１８内におけ
るメニスカス位置の変化を表す。なお、同図（ａ）で
は、説明の便宜上、同一波形の駆動信号の周期的繰り返
しを図示することとする。

【００５０】図６（ａ）において、先ず、駆動電圧を第
１の電圧Ｖ₁ （＝一定）から電圧零（Ｖ）に変化させる
工程（ＡからＢまで）を第１工程とし、これに要する時
間をｔ₁ とする。また、電圧零（Ｖ）を維持して待機す
る工程（ＢからＣまで）を第２工程とし、これに要する
時間をｔ₂ とする。さらに、電圧零（Ｖ）から第２の電
圧Ｖ₂ に変化させる工程（ＣからＤまで）を第３工程と
し、これに要する時間をｔ₃ とする。なお、以下の説明
では、第１の電圧Ｖ₁ を引き込み電圧といい、第２の電
圧Ｖ₂ を吐出電圧という。

【００５１】この記録ヘッド１１は一定の周波数（例え
ば１〜１０（ｋＨｚ）程度）で駆動されるようになって
おり、この駆動周波数に対応してインク滴の吐出周期Ｔ
が定まる。第３工程の開始時点である時点Ｃ及び時点Ｇ
等は、吐出が開始されるタイミング（吐出開始タイミン
グｔｅ）であり、この吐出開始に先立って第１及び第２
工程が行われるようになっている。

【００５２】まず、時点Ａ及びそれ以前においては、図
６（ｂ）の状態Ｐ_A のように、圧電素子１１６ｂへの電
圧Ｖ₁ の印加により振動プレート１１３は内側にわずか
に撓んだ状態で静止し、インク室１１４は収縮状態とな
っている。時点Ａにおいて、ノズル１１８内におけるメ
ニスカス位置は図６（ｃ）の状態Ｍ_A に示したように、
ノズル１１８の開口端とほぼ同位置になっているものと
する。

【００５３】次に時点Ａの電圧Ｖ₁ から時点Ｂの電圧零
（Ｖ）へと駆動電圧を減少させる第１工程を行うと、圧
電素子１１６への印加電圧が零（Ｖ）となるので振動プ
レート１１３の撓みがなくなり、図６（ｂ）の状態Ｐ_B
に示すようにインク室１１４は膨張する。このため、ノ
ズル１１８内におけるメニスカスはインク室１１４の方
向に引き込まれ、時点Ｂでは、例えば図６（ｃ）のＭ_B
の状態にまで後退する。すなわち、ノズル１１８開口端
から遠ざかることとなる。

【００５４】ここで、時点Ａと時点Ｂにおける電位差
（引込電圧Ｖ₁ ）の大きさを変更することにより、第１
工程におけるメニスカスの引き込み量を変えることがで
きるので、間接的に次の第２工程の終了時点、すなわち
第３工程の開始時点におけるメニスカス位置を調整する
ことが可能である。この第３工程開始時点のメニスカス
位置、すなわちノズル１１８開口端からメニスカスまで
の距離は、第３工程で吐出されるインク滴のサイズに影
響し、これが大きいほどインク滴サイズは小さくなる。
従って、第１工程におけるメニスカスの引き込み量（よ
り具体的には、引込電圧Ｖ₁ ）を大きくするほど、イン
ク滴のサイズを小さくすることが可能である。

【００５５】次に、時点Ｂから時点Ｃまでの時間ｔ₂ の
間、駆動電圧を零（Ｖ）に固定して振動プレート１１３
を撓みがない状態に維持することで、図６（ｃ）の状態
Ｐ_B〜Ｐ_Cに示すように、インク室１１４の容積を一定
に保つ第２工程を行う。ところが、この間もインクカー
トリッジ１２からのインク供給は連続的に行われている
ので、ノズル１１８内におけるメニスカス位置はノズル
１１８開口端に向かって変位し、時点Ｃでは、例えば図
６（ｃ）のＭ_C の状態まで前進する。

【００５６】ここで、第２工程の所要時間ｔ₂ を変更す
ることにより、メニスカス位置の前進量が変わり、第３
工程の開始時点におけるメニスカス位置を調整すること
ができるので、結果として、インク滴のサイズを制御す
ることが可能である。具体的には、第２工程の所要時間
ｔ₂ を小さくするほど、インク滴サイズを小さくするこ
とができる。

【００５７】次に、時点Ｃの電圧零（Ｖ）から時点Ｄの
吐出電圧Ｖ₂ へと駆動電圧を急激に増大させる第３工程
を行う。ここで、時点Ｃは、上記したように吐出開始タ
イミングｔｅである。この場合、時点Ｄでは圧電素子１
１６ｂに大きな吐出電圧Ｖ₂が印加されるので、振動プ
レート１１３は図６（ｂ）の状態Ｐ_D に示したように内
側に大きく撓み、インク室１１４は急激に収縮する。こ
のため、図６（ｃ）の状態Ｍ_D に示したように、ノズル
１１８内のメニスカスはノズル開口端に向かって一気に
押し出され、ここからインク滴１１９として吐出され
る。吐出されたインク滴１１９は空気中を飛翔し、図１
中に示した記録用紙２上に着弾する。この場合、上記し
たように、第３工程の開始時点Ｃにおけるメニスカス位
置がノズル開口端から離れているほど、インク滴のサイ
ズは小さくなる。

【００５８】ここで、吐出電圧Ｖ₂ の大きさに応じて振
動プレート１１３の撓み量が変わるので、これを調整す
ることによって吐出されるインク滴サイズを変化させる
ことが可能である。具体的には、吐出電圧Ｖ₂ を小さく
するほどインク滴サイズを小さくすることができる。

【００５９】その後、駆動電圧を再びＶ₁ まで減少させ
て図６（ｂ）の状態Ｐ_E に示すように振動プレート１１
３を僅かに内側に撓ませて初期状態にし、この状態を次
の吐出動作の第１工程開始時点Ｆまで維持する。駆動電
圧を再びＶ₁ に減少させた時点Ｅにおいては、図６
（ｃ）の状態Ｍ_E に示したように、吐出されたインク滴
１１９の体積とインク室１１４の容積増加分の和にほぼ
対応する分だけメニスカス位置が後退した状態となる
が、その後も行われるインクの充填（リフィル）によ
り、次回の吐出動作の第１工程開始時点Ｆにおいては、
図６（ｂ）の状態Ｐ_F に示すようにインク室１１４の変
形が更に抑えられて、メニスカス位置も、図６（ｃ）の
状態Ｍ_F に示したように、ノズル開口端と同じ位置にま
で回復し、時点Ａにおける状態Ｍ_A と同じになる。

【００６０】このようにして１回の吐出動作が終了す
る。以下、このようなサイクル動作を各ノズル１１８に
ついて並行してそれぞれ繰り返し行うことで、図１中に
示した記録用紙２への画像記録が連続的に行われる。な
お、第２工程の所要時間ｔ₂ は第１工程で引き込まれた
メニスカスがノズル１１８開口端に到達するまでの所要
時間以下であるとし、第３工程の吐出電圧Ｖ₂ はインク
滴１１９を吐出させるに足る範囲に入っているものと
し、第３工程の電圧変化の傾きは一定であるとする。

【００６１】次に、図７を参照して、図１のインクジェ
ットプリンタ装置１の全体動作を説明する。ここで、図
７は図１中に示したヘッドコントローラ１４における１
回の吐出動作の要部を示すものである。

【００６２】図１において、図示しないパーソナルコン
ピュータ等の情報処理装置から印刷データがインクジェ
ットプリンタ装置１に入力されると、画像処理部１５
は、この入力データに対して所定の画像処理（例えば圧
縮されたデータの伸長等）を行った後、これを印画デー
タ２２としてヘッドコントローラ１４に送出する。

【００６３】図４中に示すヘッドコントローラ１４の選
択制御部１４３は、図７中ステップＳ１０１において、
記録ヘッド１１のノズル数に対応したｎドット分の印画
データ２２が入力されると、ステップＳ１０２〜Ｓ１０
５において、これらの印画データ２２を基に、各ノズル
１１８ごとに、ドットを形成するためのインク滴サイズ
を判定し、この判定結果から、各選択部１４１−１〜１
４１−ｎにおいてそれぞれ選択すべき１組の駆動信号波
形とそれらを印加すべき圧電素子１１６ａ，１１６ｂと
の組合わせを決定する。具体的には、変数ｊを“１”か
ら“ｎ”まで順次インクリメントしながら、選択部１４
１−ｊによって選択すべき１組の駆動信号波形を選択す
ると共に、それらをそれぞれ圧電素子１１６ａ，１１６
ｂのいずれに印加すべきかを決定する。このとき、基本
駆動信号１４５−１，１４５−２の選択を周期毎に（切
替タイミングｔｓで）切り替えて元の波形をそのまま用
いるように決定することも可能であるし、或いは、基本
駆動信号１４５−１，１４５−２を周期内の切替タイミ
ングｔｓ´で切り替えて新たな合成波形を作るように決
定することも可能である。さらに、周期毎及び周期内の
両方で切り替えるように決定することも可能である。

【００６４】例えば、高濃度を表現するにはインク滴サ
イズを大きくし得るような駆動波形と圧電素子との組合
わせを選択し、低濃度を表現する場合や高解像度表現を
行う場合にはインク滴サイズを小さくし得るような駆動
波形と圧電素子との組合わせを選択する。また、微妙な
中間階調を表現する場合には、隣接するドット間でイン
ク滴サイズを少しずつ異ならせるようにし、また、例え
ば、各ノズル間でインク吐出特性がばらついている場合
には、これを補正することとなるように駆動波形と圧電
素子との組合わせを選択する。

【００６５】さて、ステップＳ１０５において、ｎ個の
選択部１４１−１〜１４１−ｎの全てについて、駆動波
形と圧電素子との組合わせパターンが決定すると、選択
制御部１４３は、ステップＳ１０６において、周期毎の
切替タイミングｔｓもしくは周期内の切替タイミングｔ
ｓ´またはその両方のタイミングにおいて、選択部１４
１−１〜１４１−ｎに対して、それぞれ、決定された波
形の駆動信号の選択とこれらの駆動信号を印加すべき圧
電素子（圧電素子１１６ａまたは１１６ｂ）の選択とを
指示するための選択信号１４６−１〜１４６−ｎを供給
する。

【００６６】選択部１４１−１は、上記の各切替タイミ
ングにおいて、入力された選択信号１４６−１に基づ
き、対応するノズルにおける圧電素子１１６ａ，１１６
ｂのそれぞれに対して、基本駆動信号１４５−１，１４
５−２の一方を選択して供給する。他の選択部１４１−
２〜１４１−ｎについても同様である。これにより、図
５（ａ），（ｂ）に示した波形の基本駆動信号１４５−
１，１４５−２のいずれかがそのままの形で、またはこ
れらを周期内の切替タイミングｔｓ´で切り替えて合成
した形で、駆動信号２１−１ａ〜２１−ｎａとして、記
録ヘッド１１の各ノズルの圧電素子１１６ａにそれぞれ
供給される。これと同時に、図５（ａ），（ｂ）に示し
た波形の基本駆動信号１４５−１，１４５−２のいずれ
かがそのままの形で、またはこれらを周期内の切替タイ
ミングｔｓ´で切り替えて合成した形で、駆動信号２１
−１ａ〜２１−ｎａとして、記録ヘッド１１の各ノズル
の圧電素子１１６ｂにそれぞれ供給される。記録ヘッド
１１の各ノズルにおける圧電素子１１６ａ，１１６ｂで
は、供給された駆動信号の電圧波形に基づき、図６で説
明したような３つの工程がそれぞれ行われ、これにより
各ノズル毎に指定された通りのサイズのインク滴が吐出
される。

【００６７】そして、このようなプリンタ装置を製造す
るにあたって、本発明を適用した本例のプリンタ製造方
法においては、先ず、図２及び図３に示すような下面側
にノズルプレート１１１が配され、上面側には共通流
路、インク室、これらを接続する流路に対応する凹部が
選択的に形成されており、インク室に連通する流路孔１
１７とノズル１１８が形成されている流路板１１２を用
意する。

【００６８】次に、上記流路板１１２の凹部が開口する
上面上に振動プレート１１３を載置して各凹部を塞ぎ、
共通流路１１５、各インク室１１４、これらを接続する
流路及び各インク室１１４と流路孔１１７を接続する流
路を形成する。

【００６９】続いて、振動プレート１１３の流路板との
対向面と反対側の主面側に下層電極となる導電膜を形成
する。

【００７０】さらに、上記導電膜上のインク室に対応す
る位置に少なくとも圧電膜と、この圧電膜を下層電極と
ともに厚さ方向から挟み込む上層電極となる電極を積層
形成する。

【００７１】このように、導電膜上のインク室に対応す
る位置に少なくとも圧電膜と電極を積層形成する方法と
しては、以下に示すような方法が好ましく例示される。

【００７２】すなわち、第１の方法として次のような方
法が挙げられる。先ず、図８に示すように、例えばジル
コンチタン酸鉛系のセラミックであり、ＰｂＺｒＯ₃ と
ＰｂＴｉＯ₃ との固溶体である圧電膜１５１を厚さ方向
から一対の電極１５２，１５３により挟み込み、分極さ
せる。次に、図９に示すように、ダミーガラス１５４上
に発泡剤シート１５５を載置し、ローラー１５６等によ
り押圧してこれらを張り付け、剥シートと称される基板
１５７を用意する。さらに、図１０に示すように、上記
基板１５７の発泡剤シート１５５側に圧電膜１５１を載
置して、これらを張り合わせる。

【００７３】次に、図１１に示すように、剥シート１５
７上の圧電膜１５１を覆うようにドライフィルムレジス
ト１５８を載置し、ローラー１５９等でラミネートして
圧電膜１５１上にレジストを配する。続いて、上記ドラ
イフィルムレジスト１５８を所定のパターンで露光・現
像して、図１２に示すように、圧電膜１５１上にインク
室に対応するような配置でインク室の平面形状と略同様
の形状のマスク部１６０（ここでは、２個のインク室に
対応するものを示す。）を形成する。

【００７４】次いで、図１３に示すように、ドライフィ
ルムレジスト１５８側から、例えば長さ８（ｍｍ）、幅
１．６（ｍｍ）の開口部を有するノズルより図中矢印Ｐ
で示すように例えば粒径２０（μｍ）の炭化珪素パウダ
ーを噴出させ、圧電膜１５１のマスク部１６０に覆われ
た部分以外を削り取って、サンドブラスト加工を行い、
図１４に示すように、マスク部１６０に対応した部分の
み圧電膜１５１を残存させる。続いて、マスク部１６０
及びドライフィルムレジスト１５８を剥離する。

【００７５】そして、マスク部１６０に対応してインク
室に対応するような配置でインク室の平面形状と略同様
の形状に加工された圧電膜１５１を上記導電膜上に配す
るが、この手法においては、インク室との位置合わせを
行い、圧電膜１５１表面が導電膜上に接するように載置
し、剥シート１５７を剥離することで、導電膜上に圧電
膜１５１を形成する。なお、上記圧電膜１５１と導電膜
間は接着剤により接着するようにすれば良い。すなわ
ち、この方法では、レジストにマスク部１６０を形成す
る際に、実際のインク室の配置を１８０゜反転させたも
のとする必要がある。

【００７６】さらに、これらインク室に対応して形成さ
れた圧電膜１５１上に印刷等の手法により上記圧電膜１
５１と略同様の形状の上層電極となる電極積層形成し
て、圧電膜と電極を積層形成する。

【００７７】第２の方法としては、下層電極となる導電
膜上のインク室に対応する位置にインク室の平面形状と
略同様の形状を有する圧電膜を印刷により形成した後、
これらインク室に対応して形成された圧電膜上に印刷等
の手法により上記圧電膜と略同様の形状の上層電極とな
る電極を積層形成する方法が挙げられる。

【００７８】そして、最後に、本発明を適用したプリン
タ装置の製造方法においては、上記インク室に対応した
位置にインク室の平面形状と略同様の形状を有して配さ
れる電極を所定の位置で複数に分割して、プリンタ装置
を完成する。

【００７９】すなわち、下層電極となる導電膜上のイン
ク室に対応する位置に積層形成されている圧電膜と上層
電極となる電極のうち、上層電極となる電極を分割すれ
ば、圧電膜が分割されていなくても、圧電膜は分割され
た電極（上層電極）に応じた範囲で部分的に駆動される
ことから、複数の圧力発生手段が形成されることとな
る。

【００８０】このように、電極を分割する具体的な方法
としては、図１５に示すように、振動プレート１１３の
上に順次積層形成されている下層電極となる導電膜１６
１、圧電膜１６２、上層電極となる電極１６３の上記電
極１６３側からダイヤモンドブレード１６４により切り
込みを入れる方法が挙げられる。この手法によれば、ダ
イヤモンドブレード１６４の切り込み深さを調整するこ
とで、電極１６３のみを分割する、或いは圧電膜１６２
まで分割する等の選択が可能となる。また、この手法で
は切り込み深さを厳密に制御することが困難であるもの
の、ここでは、電極１６３が所定の位置で複数に分割さ
れれば良いので、この手法で十分対応可能である。

【００８１】電極を分割する別の具体的な方法として
は、サンドブラスト加工による方法も挙げられる。すな
わち、電極の所定の分割位置以外をメタルマスクやドラ
イフィルムレジストよりなるマスクにより覆い、この表
面に例えばＳｉＣといった砥粒をノズルから噴出して吹
き付け、マスクにより覆われていない分割位置を削り取
って切り込みを入れる方法が挙げられる。この手法によ
れば、砥粒を吹き付ける量や吹き付ける力、砥粒の粒
径、吹き付け回数を調整することで、電極のみを分割す
る、或いは圧電膜まで分割する等の選択が可能となる。
また、この手法では切り込み深さを厳密に制御すること
が困難であるものの、ここでは、電極が所定の位置で複
数に分割されれば良いので、この手法で十分対応可能で
ある。

【００８２】ただし、この手法の場合、マスクにより覆
われていない部分は全部削り取られてしまうことから、
振動プレートが露呈している部分も覆う必要がある。上
記マスクをそういった形状としても良いが、上述のよう
に圧電膜を導電膜上に貼り合わせる際の接着剤の量を必
要量よりも多くしておき、当該接着剤が振動プレートの
露呈部分まではみ出すようにし、この接着剤により振動
プレートの露呈部分を覆ってマスクとして機能させるよ
うにしても良い。

【００８３】さらに、電極を分割する別の具体的な方法
としては、レーザを使用する方法が挙げられる。ここで
は、前述のように電極が所定の位置で複数に分割されれ
ば良いので、上記レーザとしては電極を形成する材料と
して一般的な金を溶融させる程度の出力を有するものを
使用すれば良い。このレーザを使用する方法では、切り
込み量を精度良く制御することが可能であることから、
例えば各インク室の圧電膜の特性に応じて分割位置を変
更しながら電極を分割する等といったことも可能であ
る。このようにすれば、インク室毎にインク滴の吐出径
の大きさを調整することも可能であり、信頼性の良好な
プリンタ装置が製造される。

【００８４】本発明を適用したプリンタ装置の製造方法
においては、インク室を形成する凹部が一主面に臨んで
開口する流路板の上記一主面上に振動板を載置して凹部
を塞ぎ、各インク室を形成し、上記振動板上の各インク
室に対応した位置に少なくとも圧電膜と電極を順次積層
して配した後、上記インク室に対応した位置に配される
電極を複数に分割するようにして１つのインク室に対し
て複数の圧力発生手段を配するようにしている。

【００８５】すなわち、少なくとも圧電膜と電極を順次
積層して配する工程までは、従来の１つのインク室に対
して１つの圧力発生手段を有するプリンタ装置の製造方
法と同様であり、これまでの製造工程に最後の分割工程
のみを追加すれば良い。このことから、製造工程の途中
まで従来のプリンタ装置と同様に行えば良く、少量多品
種の製造であっても製造工程が煩雑となることがなく、
生産性が良好である。

【００８６】また、本発明のプリンタ装置の製造方法に
おいて、各インク室に対応した位置に圧電膜を配する方
法として、圧電膜を各インク室に応じた部分を残存させ
るようにサンドブラスト加工した後に、これら圧電膜を
振動板上に配する、或いは振動板上の各インク室に対応
する位置に圧電膜を印刷する方法を用いれば、この工程
までは、従来のプリンタ装置と全く同様に製造が行わ
れ、製造工程を煩雑とすることがない。さらに、このよ
うな方法を用いても、本発明のプリンタ装置の製造方法
においては、圧電膜を部分的に駆動させるための電極の
分割工程を別に設けていることから、サンドブラスト加
工の際のマスクや印刷の際のスクリーンとして、１つの
インク室に対して複数の圧電膜が形成されるような特別
なものを用意する必要がなく、製造コストが高価となる
こともない。

【００８７】

【発明の効果】上述のように、本発明に係るプリンタ装
置の製造方法においては、インク室を形成する凹部が一
主面に臨んで開口する流路板の上記一主面上に振動板を
載置して凹部を塞ぎ、各インク室を形成し、上記振動板
上の各インク室に対応した位置に少なくとも圧電膜と電
極を順次積層して配した後、上記インク室に対応した位
置に配される電極を複数に分割するようにして１つのイ
ンク室に対して複数の圧力発生手段を配するようにして
いる。

【００８８】すなわち、途中までは従来の１つのインク
室に対して１つの圧力発生手段を有するプリンタ装置の
製造方法と同様であり、これまでの製造工程に最後の分
割工程のみを追加すれば良い。このことから、少量多品
種の製造であっても製造工程が煩雑となることがなく、
生産性が良好である。

【００８９】また、本発明のプリンタ装置の製造方法に
おいて、各インク室に対応した位置に圧電膜を配する方
法として、圧電膜を各インク室に応じた部分を残存させ
るようにサンドブラスト加工した後に、これら圧電膜を
振動板上に配する、或いは振動板上の各インク室に対応
する位置に圧電膜を印刷する方法を用いれば、この工程
までは、従来のプリンタ装置と全く同様に製造が行わ
れ、製造工程を煩雑とすることがない。さらに、このよ
うな方法を用いても、本発明のプリンタ装置の製造方法
においては、圧電膜を部分的に駆動させるための電極の
分割工程を別に設けていることから、上記のようにして
圧電膜を形成する場合に、１つのインク室に対して複数
の圧電膜が形成されるような特別なスクリーンやマスク
を用意する必要がなく、製造コストが高価となることも
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】プリンタ装置の要部概略構成を示すブロック図
である。

【図２】プリンタ装置の記録ヘッドの構造を示す要部拡
大断面図である。

【図３】プリンタ装置の記録ヘッドの構造を示す要部拡
大断面図である。

【図４】ヘッドコントローラの回路構成を示すブロック
図である。

【図５】基本駆動信号の波形の一例を示す図である。

【図６】吐出用の基本駆動信号の波形と、インク室の変
形の様子とノズル近傍のメニスカスの様子を示す模式図
である。

【図７】ヘッドコントローラの主な動作を説明するフロ
ーチャートである。

【図８】圧電膜を分極する工程を示す斜視図である。

【図９】基板を用意する工程を示す斜視図である。

【図１０】基板上に圧電膜を配する工程を示す斜視図で
ある。

【図１１】ドライフィルムレジストにより圧電膜を覆う
工程を示す斜視図である。

【図１２】ドライフィルムレジストにマスク部を形成す
る工程を示す斜視図である。

【図１３】サンドブラスト加工を行う工程を示す斜視図
である。

【図１４】マスク部に対応した部分のみ圧電膜を残存さ
せる工程を示す斜視図である。

【図１５】ダイヤモンドブレードで電極を分割する工程
を示す要部拡大断面図である。

【図１６】プリンタ装置の駆動回路を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

１１４インク室、１１５共同流路、１１６ａ，１１
６ｂ圧電素子、１１７流路孔、１１８ノズル、１
６１導電膜、１６２圧電膜、１６３電極、１６４
ダイヤモンドブレード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク室を形成する凹部が一主面に臨ん
で開口する流路板の上記一主面上に振動板を載置して凹
部を塞ぎ、各インク室を形成する工程と、上記振動板の流路板との対向面と反対側の主面側の各イ
ンク室に対応した位置に少なくとも圧電膜と電極を順次
積層して配する工程と、上記インク室に対応した位置に配される電極を複数に分
割する工程とを有することを特徴とするプリンタ装置の
製造方法。
【請求項２】圧電膜上にレジストを配し、これに各イ
ンク室に応じた部分を残存させるようなパターンの露光
・現像を行ってマスクを形成し、サンドブラスト加工を
行い、マスク部分に対応した部分の圧電膜のみを残存さ
せた加工を行い、レジストを除去した後、これら圧電膜を振動板の流路板との対向面と反対側の主
面側に配し、各インク室に対応した位置に圧電膜を配す
ることを特徴とする請求項１記載のプリンタ装置の製造
方法。
【請求項３】振動板の流路板との対向面と反対側の主
面側の各インク室に対応する位置に圧電膜を印刷して、上記振動板の流路板との対向面と反対側の主面側の各イ
ンク室に対応した位置に圧電膜を配することを特徴とす
る請求項１記載のプリンタ装置の製造方法。