JPH05318749A - 液滴噴射装置用駆動電極の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造時の工程を少なくし、低コストで駆動電
極を形成可能とする。 【構成】 圧電セラミックス板２に電圧を印加するため
の駆動電極７をインク流路４の内側面に形成する際に、
インク流路４内にマスク用ワイヤ３を嵌入するようにし
たので１回の蒸着またはスパッタ工程でインク流路４の
必要な領域に駆動電極７を形成することができる。

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】このような液滴噴射装置としては、例えば
図８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８によって具体的に説明すると、複数の
側壁５を有し、かつ矢印２８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６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４が
構成される。インク流路４は長方形断面の長くて狭いも
のであり、側壁５は流路の全長にわたって伸び流路軸に
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４内のインク圧を変化させる。前記側壁５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７が形成してあり、該駆動電極７の表面にはイ
ンクと駆動電極７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４と、該インク流路４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４を形成する
圧電変形可能な側壁５とから噴射装置３４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３４ｂが選択
されると、駆動電極７ｃ，７ｄと駆動電極７ｅ，７ｆの
各々の間に駆動電界１０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、側壁５ｂ，５
ｃ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。このため該側壁５ｂ，５ｃはインク流
路４ｂの外部方向にくの字形に変形する。その後、前記
駆動電界１０の印加を遮断すると、該側壁５ｂ，５ｃが
もとの位置に戻る。この変形によりインク室４ｂ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７は以下に示す方法によっ
て、形成される。図７に示すように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、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４を形成し、分極方向２８の方向
に分極処理を施して圧電セラミックス板２を製造する。
次に、側壁５の側面に駆動電極７をスパッタあるいは蒸
着法により形成する。このとき前記圧電セラミックス板
２をターゲットまたは蒸着源に対して傾斜させること
で、側壁５のシャドー効果により側壁５の表面の開口部
側の必要な領域だけに駆動電極７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、上述し
たような従来の液滴噴射装置用駆動電極の形成方法で
は、側壁の片面だけにしか駆動電極が形成できないた
め、両面に駆動電極を形成するためには２回のスパッタ
または蒸着の工程が必要であり、製造コストが増大する
という問題がある。

【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、製造時の工程を減らし、低コス
トで駆動電極を形成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用駆動電極の形成方法は、分極
処理を施した圧電セラミックス板に溝を形成する工程
と、前記溝にマスク部材を嵌入する工程と、前記マスク
部材を嵌入された圧電セラミックス板の前記溝の内側面
に、圧電セラミックス板を駆動するための電極層を形成
する工程と、前記マスク部材を前記溝より除去する工程
とからなる。

【０００９】

【作用】上記の構成を有する本発明の液滴噴射装置用駆
動電極の形成方法では、電極形成時にマスク部材が側壁
の不要な部分への駆動電極の形成を防ぎ、側壁の所望の
部分のみに駆動電極を形成する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を具体化した液滴噴射装置用駆
動電極の形成方法の一実施例を、図１乃至図５を参照し
て詳細に説明する。なお、前述した従来例と同一部位、
及び均等部位には同一符号をつけて説明する。

【００１１】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４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
２８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４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の長さで側壁５が形成される。該インク流路４のピ
ッチは所望の印字解像度、例えば１７０μｍである。

【００１２】次に、前記インク流路４にマスク用ワイヤ
３を嵌入し、該インク流路４の開口部の方向から金属材
料、例えばアルミニウム、ニッケルを蒸着またはスパッ
タ法により形成する。前記マスク用ワイヤ３としては、
例えば銅、アルミニウム、ステンレス、ニッケル等の金
属材料を使用し、その径は前記インク流路４の幅よりも
やや小さく例えば６５〜８５μｍである。このマスク用
ワイヤ３は、図５に示すようにワイヤフレーム８に前記
インク流路４のピッチにて必要本数固定してあり、一度
に全てのインク流路４に容易に嵌入することができる。

【００１３】そして、マスク用ワイヤ３を嵌入した状態
で、図２に示すように、インク流路４の内側面に蒸着ま
たはスパッタ法により駆動電極７を形成する。このと
き、蒸着またはスパッタ法による金属ビーム（図中破線
矢印）は、マスク用ワイヤ３により遮断されたインク流
路４の底部及び内側面のうち図２の上半分以外の、圧電
セラミックス板２表面に到達し、駆動電極７を形成す
る。なお、蒸着金属の材質とマスク用ワイヤ３の材質と
を同種とすると、駆動電極７の組成が均一となるので好
ましい。またマスク用ワイヤ３をインク流路４内に深く
嵌入するか浅く嵌入するかにより、駆動電極７を形成す
る領域を決定することができる。

【００１４】続いて、図３に示すように、圧電セラミッ
クス板２よりワイヤフレーム８及びマスク用ワイヤ３を
除去する。そして、図４に示すように、インク流路４の
内側面以外の部分に形成された電極層、すなわち側壁５
の表面に形成された電極層をラッピング等により取り除
く。

【００１５】このあと、前記インク流路４を覆うように
して前記圧電セラミックス板２とほぼ同じ線膨張係数を
もつ材料、例えば同じ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フタ６
を接合し、インク流路４の前方に該インク流路４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８に示すように、液滴噴射
装置のアレイ１が構成される。

【００１６】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
７ａ〜７ｈがそれぞれ別々にＬＳＩチップ１６に接続さ
れ、クロックライン１８、データライン２０、電圧ライ
ン２２及びアースライン２４もＬＳＩチップ１６に接続
されている。インク流路４ａ〜４ｃ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１８
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２０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４を作動すべきかを決定し、ＬＳ
Ｉチップ１６の回路により選ばれたグループの流路の駆
動電極７に電圧ライン２２の電圧Ｖを印加する。例え
ば、インク流路４ｂが選ばれたとすると、図６に示すよ
うに、駆動電極７ｄ，７ｅに電圧Ｖが印加され、インク
流路４ｂの両側の側壁５ｂ，５ｃが圧電効果により変形
する。また、他の駆動電極７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｆ，７
ｇ，７ｈは接地される。

【００１７】このとき、側壁５ｂ，５ｃの両側の駆動電
極７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ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１０が印加されるので、圧
電厚みすべり効果により、該側壁５ｂ，５ｃがインク流
路４ｂ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４ｂ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４ｂ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側壁５ｂ，５ｃが元の
位置まで戻されると、前記インク流路４ｂの容積が減少
し、インク流路４ｂ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３４ｃが選択された場合には、
側壁５ｃ，５ｄが変形させられてインク流路４ｃ内のイ
ンクが噴射される。

【００１８】このように本実施例によれば、駆動電極７
を形成するために従来２回行っていたスパッタまたは蒸
着の工程を１回に減らすことができるので、製造が容易
になり製造コストが低減できる。さらに、マスク用ワイ
ヤ３の嵌入を深くするか浅くするかによって駆動電極７
の形成領域を容易に調整することができる。

【００１９】

【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形成方法によれば、圧
電セラミックス板に形成された溝にマスク部材を嵌入し
てから電極層を形成するようにしたので、製造時の工程
数を減らし、それにより製造コストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】液滴噴射装置の駆動電極形成工程を示す断面図
である。

【図２】液滴噴射装置の駆動電極形成工程を示す断面図
である。

【図３】液滴噴射装置の駆動電極形成工程を示す断面図
である。

【図４】液滴噴射装置の駆動電極形成工程を示す断面図
である。

【図５】マスク用ワイヤの保持フレームを示す斜視図で
ある。

【図６】アレイに電気回路が設けられた状態を示す説明
図である。

【図７】従来例における液滴噴射装置の駆動電極形成方
法を示す断面図である。

【図８】液滴噴射装置の一部を構成するアレイの断面図
である。

【符号の説明】 ２ 圧電セラミックス板 ３ マスク用ワイヤ ４ インク流路 ５ 側壁 ７ 駆動電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 木下 昌彦 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板に
   溝を形成する工程と、 前記溝にマスク部材を嵌入する工程と、 前記マスク部材を嵌入された圧電セラミックス板の前記
   溝の内側面に、圧電セラミックス板を駆動するための電
   極層を形成する工程と、 前記マスク部材を前記溝より除去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。