JPH05318734A - 液滴噴射装置用駆動電極の保護膜形成方法 - Google Patents

液滴噴射装置用駆動電極の保護膜形成方法

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JPH05318734A
JPH05318734A JP13343392A JP13343392A JPH05318734A JP H05318734 A JPH05318734 A JP H05318734A JP 13343392 A JP13343392 A JP 13343392A JP 13343392 A JP13343392 A JP 13343392A JP H05318734 A JPH05318734 A JP H05318734A
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JP
Japan
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thin film
protective film
forming
ink
film
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Pending
Application number
JP13343392A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiko Kinoshita
昌彦 木下
Yoshikazu Takahashi
高橋  義和
Masahiko Suzuki
雅彦 鈴木
Hiroto Sugawara
宏人 菅原
Takahiro Kanegae
隆弘 鐘ケ江
Manabu Yoshimura
学 吉村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/10Finger type piezoelectric elements

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐食性が良好であり、安価である液滴噴射装
置用駆動電極の保護膜形成方法を提供することにある。 【構成】 圧力発生体を用いてインク流路の容積を変化
させることによりインク流路のインクを噴射する噴射装
置を多数備えた液滴噴射装置に於て、駆動電極が形成さ
れたインク流路の内面に、金属酸化物または金属水酸化
物の微粒子が溶解したゾル溶液をコーティングして、金
属酸化物または金属水酸化物を含むゲル薄膜を作製する
工程と、前記インク流路の内面に作製されたゲル薄膜を
熱処理などにより、酸化物薄膜とする工程とよりなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液滴噴射装置に用いら
れる駆動電極の保護膜の形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、プリンタヘッドに圧電式インクジ
ェット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あり、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、所望の文字や画像を形成する
ことができるものである。
【0003】このような液滴噴射装置としては、例えば
図3に示すようなものがある。以下、具体的に説明する
と、アレイ1は複数の壁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13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を構成している。そのインク流路3
は長方形断面の長くて狭いものであり、壁4はインク流
路3の全長にわたって伸び、インク流路3軸に垂直に変
形可能であり、それによりインク流路3内のインク圧を
変化させるように構成されている。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5が蒸着されており、該駆動電極5の表面には
インクと電極との絶縁を行なうための絶縁処理として保
護膜6が形成されている。上述したように、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7が構成される。
【0004】アレイ1には、図4に示されている電気回
路が設けられている。この電気回路において、駆動電極
5a〜5hはそれぞれ別々にLSIチップ8に接続さ
れ、クロックライン9、データライン10、電圧ライン
11およびアースライン12もLSIチップ8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9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
ループを続けて駆動する。データライン10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3a〜3cを作動すべきかを決定し、
LSIチップ8の回路により選ばれたグループの流路の
駆動電極5a〜5hに電圧ライン11の電圧Vを印加す
る。この電圧により選ばれたインク流路3a〜3cの両
側の壁4a〜4dが圧電効果による変形をし、従って各
グループに於て全てのインク流路3a〜3cが作動可能
になる。このとき作動されていない同一グループのイン
ク流路3a〜3cの駆動電極5a〜5hと、他のグルー
プに属する全てのインク流路3a〜3cの駆動電極5a
〜5hは接地される。
【0005】図6は所定の印字データに従って、噴射装
置7bが選択された場合を示しており、インク流路3b
内の駆動電極5d,5eに電圧ライン11の電圧Vが印
加され、他の駆動電極5a,5b,5c,5f,5g,
5hは接地されている。壁4b,4cの駆動電極5を形
成した部分には分極方向と直交する駆動電界22、23
が各々印加されるので圧電厚みすべり効果の変形により
該壁4b,4cが、くの字形にインク流路3bの外に向
かって変形する。このためインク流路3bの容積増加に
伴って図示しない前記インク供給部からインクが補充さ
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
し流路内のインクが噴射口(図示しない)を通って噴射
される。尚、例えば他の噴射装置7cが選択された場合
には、壁4c,4d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。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の液滴噴射装置用駆動電極の保護膜形成方
法においては、例えば特開平2−150355号公報に
開示されているように、駆動電極の保護膜の必要性につ
いては言及しているが、その形成方法については示され
ていない。従って、耐食性の良好な保護膜を簡便に安価
に作製できる駆動電極の保護膜形成方法の確立が必要で
あった。
【0007】
【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用駆動電極の保護膜形成方法
は、駆動電極が形成されたインク流路の内面に、金属酸
化物または金属水酸化物の微粒子が溶解したゾル溶液を
コーティングしてゲル状の薄膜を作製する工程と前記薄
膜を熱処理等により酸化物薄膜とする工程とからなる。
【0008】
【作用】上記の構成を有する本発明の液滴噴射装置用駆
動電極の保護膜形成方法によれば、駆動電極が形成され
たインク流路の内面に、金属酸化物または金属水酸化物
の微粒子が溶解したゾル溶液を浸漬、引き上げ等により
コーティングを行なうと、コーティングされた薄膜の膜
厚が0.1〜0.3μmと薄いために、ゾル溶液が大気
中にさらされる割合が大きく増加し、その結果としてゾ
ル溶液中の反応生成物であるアルコールが蒸発しやすく
なり、従って、ゾル中の化合物の加水分解、重合反応が
進行し、コーティングされた薄膜はゲル化する。
【0009】このゲル化した薄膜を、100℃〜500
℃の温度で熱処理を行うことにより、酸化物薄膜に変化
させるが、酸化物薄膜が非常に薄いために、熱処理時間
が数十秒で良く、圧電トランスデューサを形成している
圧電材料のキュリー点までは圧電材料自体の温度は上昇
せず、従って影響を及ぼさない。
【0010】
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図1お
よび図2を参照して詳細に説明する。なお都合上、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。
【0011】図1に本発明による駆動電極の保護膜を作
製した後のインク流路が設けられている圧電セラミック
スの断面図を示す。図1に示すアレイ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
ス材料に、矢印21の方向に分極処理を施した厚さ約1
mmの板を用意し、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平行な複数の溝を切り、イン
ク流路3を形成した圧電セラミックス板2からなる。前
記インク流路3は例えば幅90μm、高さ400μmの
長方形断面で紙面に対して垂直方向に約10mmの長さ
で延びている。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。このインク流路を形成
している壁4の側面の開口端から半分の領域には、駆動
電界印加用の駆動電極5が、真空蒸着などにより形成さ
れている。
【0012】前記駆動電極が形成された後のアレイ1を
図2に示すような工程により、インク流路3の表面に駆
動電極5の保護膜6を形成する。以下、図2に示す工程
図にそってSiO2膜を保護膜6としてコーティングす
る例を説明する。
【0013】第1の工程として、金属アルコキシドとし
てテトラエトキシラン(Si(OC254)、溶媒と
してのエチルアルコール(C25OH)、加水分解のた
めの水(H2O)及び触媒として塩酸(HCl)を混合
して、金属アルコキシド溶液すなわちゾル溶液を作製す
る。この時の各成分の割合は適宜選択されるが、例えば
モル比にて、テトラエトキシシラン:エチルアルコー
ル:水:塩酸=1:7:11:0.07にて混合すれば
よい。例として金属アルコキシドとしてエトキシドであ
るテトラエトキシシランを用いたが、メトキシドである
テトラメトキシシラン(Si(OCH34)を用いても
よく、また同様に金属元素としてSiを含むブトキシ
ド、イソプロポキシド等の金属アルコキシドであって、
水、アルコールなどの溶媒に溶けるものであればすべて
よく、あるいはアルコキシドのアルコキシ基の一部をア
ルキル基に置換した物であってもよい。一部アルキル基
に置換したものを用いて薄膜を作製すると膜の構造が柔
構造となるために変形に対して強くなる。
【0014】また、触媒も塩酸に限らず、硫酸、硝酸、
酢酸、リン酸などの酸、あるいはアンモニアようなアル
カリを用いてもよく、溶媒としてのアルコールもメチル
アルコール、イソプロピルアルコール等を用いてもさし
つかえない。また、乾燥制御剤としてアセチルアセトン
やフォルムアミドのような添加物を加えてもよい。
【0015】第2の工程として、複数の溝を切ってイン
ク流路3を形成し、真空蒸着により駆動電極を作製した
後の圧電セラミックス板2製のアレイ1を、第1の工程
にて作製した金属アルコキシド溶液に浸漬し、引き上げ
る。この場合の金属アルコキシド溶液温度は室温で良
く、引き上げ速度は1〜2mm/sec程度の一定速度で引き
上げて、ゲル薄膜を作製する。
【0016】第3の工程として、ゲル薄膜を100℃〜
500℃の恒温槽もしくは電気炉に数十秒間保持して、
酸化物薄膜に変化させる。
【0017】第2、第3の工程からなる1回のコーティ
ングにて膜厚が0.1〜0.3μm程度の保護膜6を作
製することができる。耐食性を向上させるために厚膜化
する場合は、第2、第3の工程を繰り返すことにより1
〜5μmの保護膜6が作製できるが、一般的な使用環境
においては0.5〜1μmで良い。
【0018】なお、本発明は前記した実施例のみに限定
されるものではなく、例えば第1の工程においてZr、
Ti、Alを含む金属アルコキシドを原料に用いること
により、作製できる保護膜6の材質は各々ZrO2、T
iO2、Al23となる。従って、保護膜6として作製
したい金属酸化物膜の金属を含む金属アルコキシドを用
いて、金属アルコキシド溶液すなわちゾル溶液を作製す
れば、所望する金属酸化物の薄膜が作製できる。
【0019】また、所望する金属に、適当なアルコキシ
ドが無い場合や、合成が難しい場合、あるいは水、アル
コールなどの溶媒に溶けない場合には、金属アセチルア
セトネートや金属カルボキシレートあるいは金属無機化
合物を用いても良いし、微粒子酸化物をふたたびゾル化
して用いても良い。また、金属アルコキシド溶液の溶媒
についても、金属化合物を溶解するエチレングリコー
ル、エチレンオキシド、トリエタノールアミン、キシレ
ンなどを用いても良い。
【0020】第2の工程についても、金属アルコキシド
溶液中にアレイ1を浸漬し、引き上げて、アレイ1の表
面にゲル薄膜を作製したが、スプレーガンにより金属ア
ルコキシド溶液をインク流路3内面に吹き付けて、ゲル
薄膜を作製しても良い。
【0021】また、第3の工程においても、恒温槽もし
くは電気炉に所定の温度で保持する方法にて、ゲル薄膜
を酸化物薄膜とする工程を説明をしたが、ホットプレー
ト、バーナーのようなものでゲル薄膜を加熱しても良い
し、X線、光、マイクロウェーブなどの電磁波のうちか
ら作製したゲル薄膜が吸収する波長を照射することによ
り酸化物薄膜としても良い。
【0022】また、異なる金属酸化物の薄膜を多層化す
ることも容易に可能であり、例えばZr(OCH34
含む金属アルコキシド溶液を用いてZrO2薄膜をアレ
イ1に作製した後に、Si(OC254を含む金属ア
ルコキシド溶液を用いてSiO2薄膜を作製すれば、S
iO2/ZrO2の2層コーティングの保護膜6が作製で
きる。各々の金属アルコキシド溶液にて図2の第2工
程、第3工程を繰り返すことにより、SiO2薄膜、Z
rO2薄膜の膜厚を任意の値とすることが可能となる
し、また、交互にSiO2薄膜、ZrO2薄膜を作製する
ことも可能となる。ZrO2薄膜は塩害環境での耐食性
に優れており、SiO2薄膜は高温多湿環境での耐食性
に優れているために、2層コーティングとすることによ
り、より耐食性が向上する。
【0023】いままでは、1種類の金属酸化物よりなる
薄膜を作製する場合について述べたが、2種類あるいは
それ以上の金属からなる酸化物の保護膜6も、2種ある
いは多種同時に分子中に含む二金属アルコキシド、三金
属アルコキシドをゾル溶液に用いて、図2に示す第2工
程、第3工程を行うことにより作製できる。従って、圧
電材料の薄膜も保護膜6として作製することが可能とな
り、例えばBa−Ti混合アルコキシドよりBaTiO
3薄膜、Pb−Zr−Ti混合アルコキシドよりPb
(Zr,Ti)O3薄膜が作製できるために、アレイ1
を形成する圧電セラミックス板2と同材質の保護膜6を
形成することができることとなり、密着性が優れた保護
膜6が作製できる。
【0024】
【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用駆動電極の保護膜形成方法は、ゾ
ル溶液をコーティングした後、熱処理等により酸化物薄
膜に変化させて保護膜とするために、容易に保護膜が形
成でき、且つ所望する多層膜も容易に作製することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液滴噴射装置用駆動電極に保護膜が形
成されている状態を示す断面図である。
【図2】本発明の液滴噴射装置用駆動電極に保護膜が形
成される工程を説明する図である。
【図3】従来の液滴噴射装置のアレイの一部を示す図で
ある。
【図4】従来の液滴噴射装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
2 圧電セラミックス板 3 インク流路 5 駆動電極 6 保護膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C23C 18/12 (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】 駆動電極に印加された電圧により変形を
    生じる圧電トランスデューサを用いてインク流路の容積
    を変化させることにより、インク流路内のインクを連通
    する噴射口から噴射する液滴噴射装置用駆動電極の保護
    膜形成方法に於て、 前記駆動電極が形成されたインク流路の内面に、金属酸
    化物または金属水酸化物の微粒子が溶解したゾル溶液を
    コーティングしてゲル状の薄膜を作製する工程と、 前記薄膜を熱処理等により酸化物薄膜とする工程とから
    なることを特徴とする液滴噴射装置用駆動電極の保護膜
    形成方法。
JP13343392A 1992-05-26 1992-05-26 液滴噴射装置用駆動電極の保護膜形成方法 Pending JPH05318734A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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