JPH11151817A - プリンタヘッドの電極保護方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリンタヘッドの電極に短時間で欠陥のない
膜厚が均一な保護膜を形成する。 【解決手段】 ピエゾ基板１の溝２，３に形成された電
極４，５を覆うのに十分な面積をもつ化成用電極６をピ
エゾ基板１の溝開口面に平行かつ所定の間隔で対向配置
する。このピエゾ基板１および化成用電極６を処理液に
浸漬し、ピエゾ基板の溝内の電極４，５が陽極、化成用
電極６が陰極となるように所定の電圧を印加し、ピエゾ
基板の溝内の電極４，５に保護膜８を化成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンタの記録ヘッドの電極に保護膜を形成するプリンタ
ヘッドの電極保護方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタの記録ヘッド
は、ピエゾ基板の溝（圧力室）に形成された電極に駆動
電圧を印加することにより、ピエゾ基板を変形させて圧
力室内のインクをノズルから吐出させるものである。こ
のようなプリンタヘッドの電極の表面には、従来から酸
化珪素等をスパッタリング等により堆積して保護膜が形
成されている。この保護膜（絶縁膜）は、電極を腐食か
ら保護するとともに、吐出不良や吐出不能を防ぐために
不可欠なものである。すなわち、電極を被覆しない場合
には、圧力室内に充填されているインク中にプリンタヘ
ッドの駆動電流がリークし、インクが電気分解すること
による気泡が圧力室内に溜まり、吐出不良の原因にな
る。また、インクの電気分解が進むと、反応したインク
成分が電極上に析出して圧力室内を塞いでしまい、結果
として吐出不能を招くことになる。

【０００３】しかし、酸化珪素等をスパッタリングする
場合には、処理時間が長いばかりでなく、成膜を容易に
するために圧力室内の表面処理等が必要になっていた。
また、電極表面に均一に保護膜を形成することが困難で
あった。さらに、酸化珪素等の保護膜自体のクラックや
ピエゾ基板表面のきめの粗さから電極を完全に被覆する
ことが困難であり、特に成膜が困難な圧力室の側壁等の
部分からプリンタヘッドの駆動電流がリークし、上述の
問題が生ずることがあった。

【０００４】そこで、堆積による保護膜の形成に代え
て、ピエゾ基板を処理液に浸漬させ、電極に陽極酸化処
理を施すことにより、その表面に絶縁性を有する保護膜
を短時間で化成させる方法が提案されている。たとえ
ば、陽極酸化を施す電極材料としてアルミニウムやチタ
ン等を用い、処理液としてリン酸アンモニウムやホウ酸
アンモニウム等を用いる例が示されている。

【０００５】また、処理液に超音波を印加したり、処理
液を循環させることにより、処理液が電極全体にゆきわ
たるようにして膜厚が均一な保護膜を形成させる方法も
提案されている（特開平８−２５６３８号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ピエゾ基板
の溝に形成された電極に陽極酸化により膜厚が均一な保
護膜を形成するには、溝の開口部付近と底部で化成電界
強度を均一にする必要がある。そのためには、溝に形成
された電極と化成用電極との間隔を広げることが有効で
あるが、間隔が広がるにつれて保護膜の形成速度が遅く
なる問題がある。したがって、溝に形成された電極と化
成用電極との間隔および印加電圧を最適に調整する必要
がある。

【０００７】本発明は、この点をふまえ、プリンタヘッ
ドの電極に短時間で欠陥のない膜厚が均一な保護膜を形
成することができるプリンタヘッドの電極保護方法を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のプリンタヘッド
の電極保護方法は、ピエゾ基板の溝に形成された複数の
電極を覆うのに十分な面積をもつ化成用電極をピエゾ基
板の溝開口面に平行かつ所定の間隔で対向配置する。こ
のピエゾ基板および化成用電極を処理液に浸漬し、ピエ
ゾ基板の溝内の電極が陽極、化成用電極が陰極となるよ
うに所定の電圧を印加し、ピエゾ基板の溝内の電極に保
護膜を化成する。このとき、ピエゾ基板の溝開口面と化
成用電極との間隔および印加電圧は、ピエゾ基板の溝内
の電極に化成される保護膜の膜厚が均一になるように設
定する。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のプリンタヘッド
電極保護方法を説明する図である。図において、ピエゾ
基板１には、圧力室となる本溝２とダミーの圧力室とな
るダミー溝３がダイシング等の手段により交互にかつ一
定のピッチで形成される。本溝２には、オンデマンド駆
動の際にノズルからインクを吐出させるための個別電極
４が形成され、ダミー溝３には共通電極５が形成され
る。このピエゾ基板１を化成用電極６とともに処理液に
浸漬し、個別電極４および共通電極５が陽極、化成用電
極６が陰極となるように化成用電源７を接続して所定の
電圧を印加する。

【００１０】なお、個別電極４および共通電極５の材料
としては、加工が容易で陽極酸化によって保護膜が容易
に形成されるものとしてアルミニウム等があるが、例え
ばチタンやマグネシウム、その他のものでもよい。処理
液としては、リン酸アンモニウムやリン酸水素ナトリウ
ム等のリン酸系のものがよい。なお、ホウ酸アンモニウ
ム等のホウ酸系の処理液は、形成される酸化膜が水分に
弱く、プリンタヘッドの圧力室内のようにインクにさら
される環境下では絶縁性を失うおそれがある。また、化
成用電極６の材料としては、白金等のように安定度が高
く、化成時に自らが反応しないようなものが好ましい。

【００１１】ここで、個別電極４および共通電極５の表
面に均一に保護膜８を形成させるための条件について説
明する。まず、化成用電極６は、ピエゾ基板１上のすべ
ての個別電極４および共通電極５を覆うのに十分な面積
をもち、ピエゾ基板１の溝開口面に対して平行に保ち、
化成電界強度が均一になるようにする。しかし、本溝２
およびダミー溝３の開口部付近と底部では化成電界強度
が異なるのは避けられない。そこで、ピエゾ基板１の溝
開口面と化成用電極６との間隔をある程度あけるように
する。この間隔と印加電圧を最適に設定することによ
り、本溝２およびダミー溝３の開口部付近と底部の電極
に形成される保護膜８の生成量（膜厚）を均一にしなが
ら、生成速度を速くすることができる。なお、膜厚の均
一化と生成速度はトレードオフの関係にある。

【００１２】図２は、本発明方法により生成されたプリ
ンタヘッドの断面構成を示す。図において、ピエゾ基板
１には、トッププレート１１が本溝２およびダミー溝３
の開口部に対して上面から蓋をするように接着され、ノ
ズルプレート１２が本溝２およびダミー溝３の開口部に
対して側面から蓋をするように接着される。ノズルプレ
ート１２には、本溝２に対応する位置に、ノズル１３が
本溝２と同じピッチで同数分形成されている。プリンタ
ヘッド使用時には、図示しないインクプールを経由し
て、インクが本溝２で形成される圧力室のみに充填され
る。オンデマンド駆動の要求に応じて、各々の個別電極
４と共通電極５との間に図示しない駆動ユニットから駆
動電圧を印加することにより、個別電極４と隣接する共
通電極５との間の２箇所のピエゾ基板に電歪効果を発生
させ、本溝２で形成される圧力室の容積を縮小させるこ
とにより内部圧力を高め、ノズル１３からインク滴を吐
出させる。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のプリンタ
ヘッドの電極保護方法は、電極の表面に陽極酸化によっ
て保護膜を形成するので、膜厚が均一な保護膜を形成す
ることができる。特に、ピエゾ基板の溝開口面と化成用
電極との間隔および印加電圧を最適化することにより、
短時間で欠陥のない膜厚が均一な保護膜を形成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプリンタヘッド電極保護方法を説明す
る説明図である。

【図２】本発明方法により生成されたプリンタヘッドの
断面構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ピエゾ基板 ２ 本溝 ３ ダミー溝 ４ 個別電極 ５ 共通電極 ６ 化成用電極 ７ 化成用電源 ８ 保護膜 １１ トッププレート １２ ノズルプレート １３ ノズル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピエゾ基板の溝に形成された電極に駆動
   電圧を印加し、ピエゾ基板を変形させて溝内のインクを
   吐出させるプリンタヘッドの電極保護方法において、 前記ピエゾ基板の溝に形成された複数の電極を覆うのに
   十分な面積をもつ化成用電極を前記ピエゾ基板の溝開口
   面に平行かつ所定の間隔で対向配置し、 前記ピエゾ基板および前記化成用電極を処理液に浸漬
   し、 前記ピエゾ基板の溝内の電極が陽極、前記化成用電極が
   陰極となるように所定の電圧を印加し、前記ピエゾ基板
   の溝内の電極に保護膜を化成することを特徴とするプリ
   ンタヘッドの電極保護方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のプリンタヘッドの電極
   保護方法において、ピエゾ基板の溝開口面と化成用電極
   との間隔および印加電圧は、ピエゾ基板の溝内の電極に
   化成される保護膜の膜厚が均一になるように設定された
   ことを特徴とするプリンタヘッドの電極保護方法。