JP2001096743A - インク噴射装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御回路との電気的な接続が容易で、インク
流路が多数および複数列になっても低製造コストのイン
ク噴射装置およびその製造方法を提供することを目的と
する。 【解決手段】 電気絶縁材料製の基板１００の表面に配
電線１２０、１２２が形成され、該基板１００よりも面
積の小さいアクチュエータ基板１０２は、圧電材料から
なり、配電線１２０、１２２に重ねて接着されている。
両基板１００、１０２には、インク流路１１３と空間１
１５が、その内部に配電線１２０または１２２を露出さ
せて形成されている。全てのインク流路１１３の内面の
流路内電極１１９は、該インク流路内に露出した共通配
電線１２０に接続して形成されている。また、空間１１
５内の空間電極１２１は、該空間内に露出した個別給電
線１２２に接続して形成されている。給電線１２０、１
２２を通して電極１１９、１２１に電圧を印加すること
により、インク流路１１３と空間１１５間の隔壁１１７
を変形させ、インクを噴射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク噴射装置お
よびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日、これまでのインパクト方式の印字
装置にとってかわり、その市場を大きく拡大しつつある
ノンインパクト方式の印字装置のなかで、原理が最も単
純で、かつ多階調化やカラー化が容易であるものとし
て、インクジェット方式の印字装置が挙げられる。なか
でも印字に使用するインク液滴のみを噴射するドロップ
・オン・デマンド型が、噴射効率の良さ、ランニングコ
ストの安さなどから急速に普及している。

【０００３】ドロップ・オン・デマンド型として特公昭
５３−１２１３８号公報に開示されているカイザー型、
あるいは特公昭６１−５９９１４号公報に開示されてい
るサーマルジェット型がその代表的な方式としてある。
このうち、前者は小型化が難しく、後者は高熱をインク
に加えるためにインクの耐熱性に対する要求が必要とさ
れ、それぞれに非常に困難な問題を抱えている。

【０００４】以上のような欠陥を同時に解決する新たな
方式として提案されたのが、特開昭６３−２４７０５１
号公報に開示されている圧電セラミックスを利用した剪
断モード型である。剪断モード型のインク噴射装置は、
底壁と天壁との間に複数のインク流路と空間を交互に形
成する複数の剪断モードアクチュエータ壁を有する。そ
のアクチュエータ壁は、その壁の高さ方向に２個の圧電
材料の部分からなり、その上下各部分がそれぞれ高さ方
向に相互に逆方向に分極されている。インク流路の両側
に位置する一対のアクチュエータ壁の両側面に形成され
た電極に電圧を印加すると、アクチュエータ壁に分極方
向と直交する電界が発生し、アクチュエータ壁の上下各
部の圧電材料がそれぞれ剪断変形、つまりほぼ菱形に変
形する。上下各部の圧電材料は分極方向が逆であるか
ら、インク流路の容積を変え、インクに噴射圧力を与え
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来、この種のインク
噴射装置では、インク流路内の電極と制御回路を電気的
に接続することが困難であり、ワイヤボンディング法に
よって接続をすることが行われる。また、例えば特開平
７−１３２５８９号公報に開示されているように、チャ
ンネルの端部に別の溝を形成し、インク流路内の電極
を、該溝内部の導電層を介して底壁または天壁に形成し
た接続用配線パターンに接続するなどの工夫をしている
が、いずれの場合もコストが高いという問題がある。

【０００６】また、噴射ノズル列を複数列配置しようと
すると、インク噴射装置を複数個作製して必要な数だけ
積み重ねる必要があり、それぞれの電気接点を複数のＦ
ＰＣ（フレキシブルプリント基板）等を用いて制御回路
との電気的接続をする必要があった。

【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、制御回路との電気的な接続が容
易で、インク流路が多数および複数列になっても低製造
コストのインク噴射装置およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段および発明の効果】この目
的を達成するために請求項１の発明では、少なくとも一
部を分極された圧電材料で構成した複数の隔壁間にイン
クを噴射するインク流路を含む複数のチャンネルをアク
チュエータ基板に形成し、前記隔壁の両側面に形成され
た駆動電極をとおして前記隔壁に電圧を印加することに
より、前記隔壁を変形させ前記インク流路内のインクに
圧力を与えてそのインクを噴射するインク噴射装置にお
いて、前記アクチュエータ基板は、圧電材料からなる第
１の基板と、絶縁材料からなる第２の基板からなり、か
つ両基板の界面に形成された配線パターンが前記チャン
ネル内部の駆動電極に電気的に接続されていることを特
徴とする。このため、両基板の界面に形成した配線パタ
ーンによって、駆動電極と制御回路との電気的接続が容
易に行え、インク流路が多数および複数列になっても配
線パターンを界面に任意に形成でき容易である。また、
アクチュエータ基板のすべてを高価な圧電材料で構成す
るものでないから、全体としての剛性を保ちながら安価
に製造することができる。

【０００９】上記構成において好ましくは、前記第２の
基板において前記第１の基板が接合する面は、前記第１
の基板よりも面積が大きく、前記配線パターンが前記第
１の基板よりも側方に露出していることで、両基板の界
面に形成した配線パターンを第２の基板上に自由に引き
出して配置でき、よりいっそう駆動電極と制御回路との
電気的接続が容易に行えるようになる。

【００１０】また、前記第２の基板が、酸化アルミニウ
ムセラミックス材料からなることで、部品コストが低減
でき、かつ緻密な電極パターンの形成が容易にできる。

【００１１】また、前記隔壁を構成する圧電材料は、該
隔壁の高さ方向に分極されており、かつインクは該分極
方向と平行な方向に噴射することで、隔壁両側面の駆動
電極からその厚さ方向に印加される駆動電圧と、分極方
向が垂直であるから、隔壁は厚みすべりモードの変形を
しインクを噴射することができる。またこれにより、噴
射ノズルをアクチュエータ基板と平行な面内に２次元的
に配置できるため、１つのアクチュエータ基板上に複数
列のインク流路を形成できる。

【００１２】また上記の２次元的な配置は、前記アクチ
ュエータ基板に、前記複数のインク流路とそれぞれ連通
した複数の噴射ノズルを有するプレート部材を固定する
ことで、あるいは、前記第２の基板に前記インク流路と
連通した噴射ノズルを形成することで、容易に実現する
ことができる。

【００１３】また、前記インク流路と連通する位置に、
前記第２の基板の厚み方向に貫通し、インクの供給源と
接続した貫通孔を設けることで、前記アクチュエータ基
板のインク噴射側の面の反対面にインク供給部品を配置
することができ、インク供給部品が噴射ノズルからのイ
ンク噴射を妨害することがない。

【００１４】また、前記複数のチャンネルは該第１の基
板から該第２の基板にわたって形成されていることで、
隔壁の変形範囲を大きく確保し、大きなインク噴射圧力
を得ることができる。

【００１５】そして、本発明のインク噴射装置の製造方
法は、前記第２の基板の上面に配線パターンを形成する
工程と、前記配線パターンに一部を重ねて前記第２の基
板の上面に前記第１の基板を接合する工程と、少なくと
も前記第１の基板に、前記チャンネル間の隔壁を残すと
もに、該隔壁の両側面の少なくとも一方の面に前記配線
パターンを露出させて複数の溝を形成する工程と、前記
隔壁の側面に駆動電極となる導電層を、前記露出した配
線パターン部分に接続させて形成する工程とからなる。
これにより、あらかじめ第２の基板の上面に形成した配
線パターンに合わせて、チャンネルとなる溝を形成し、
駆動電極を配線パターに接続させて形成することがで
き、駆動電極と制御回路との接続が容易に行うことがで
きる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
の形態について図面を参照して説明する。

【００１７】図１に示すように、インク噴射装置１０
は、基板１００と、アクチュエータ基板１０２と、ノズ
ルプレート１３２とで構成されている。

【００１８】その基板１００は、電気絶縁材料例えば酸
化アルミニウムセラミックス材料からなり、該基板１０
０よりも平面方向から見た面積の小さいアクチュエータ
基板１０２は、チタン酸ジルコン酸鉛系（ＰＺＴ）等の
圧電セラミックス材料からなり、互いに接着されてい
る。両基板１００、１０２には、細長い溝形状のインク
流路１１３と空間１１５が、隔壁１１７を隔てて交互に
複数配置されている。また、アクチュエータ基板１０２
は、板厚方向（矢印Ｐ）に分極されている。そして、前
記インク流路１１３の内面には導電性の金属化層として
流路内電極１１９が形成され、前記空間１１５の内面に
は空間電極１２１が形成されている。

【００１９】インク噴射装置１０の平面図（ノズルプレ
ート１３２を透視してある）である図２に示すように、
全てのインク流路１１３の内面の流路内電極１１９は、
基板１００表面上に形成された共通配電線１２０に電気
的に接続されている。また、同一の空間１１５内にて隣
接する空間電極１２１間は、溝状の絶縁部１２５により
分離され電気的に絶縁されており、インク流路１１３を
挟んで隣接する一対の空間電極１２１は、基板１００表
面上に形成された個別配電線１２２に電気的に接続され
ている。

【００２０】図２のインク流路１１３を長手方向に通る
Ｘ−Ｘ線断面図を示す図３（ａ）、および空間１１５を
長手方向に通るＹ−Ｙ線断面図を示す図３（ｂ）に示す
ように、基板１００表面に形成された共通配電線１２０
と個別配電線１２２は、どちらもその一部が基板１００
とアクチュエータ基板１０２の界面に形成されており、
互いに電気的に絶縁されている。図３（ａ）に示すよう
にインク流路１１３の内部には、共通配電線１２０が露
出しているため、上述したように該共通配電線１２０と
流路内電極１１９とが電気的に接続されている。しかし
個別配電線１２２は、インク流路１１３の内部に露出し
ていないため、該個別配電線１２２と流路内電極１１９
は電気的に絶縁されている。一方、図３（ｂ）および図
８に示すように空間１１５の内部には、個別配電線１２
２が露出しているため、上述したように該個別配電線１
２２と空間電極１２１とが電気的に接続されている。し
かし共通配電線１２０は、空間１１５の内部に露出して
いないため、該共通配電線１２０と前記個別配電線１２
１は電気的に絶縁されている。また図２のインク流路配
列方向のＺ−Ｚ線断面図を示す図３（ｃ）および図８に
示すように、空間１１５内で隣接する空間電極１２１間
は、上述したように絶縁部１２５により分離され電気的
に絶縁されている。

【００２１】基板１００表面の共通配電線１２０と個別
配電線１２２は、基板１００の両側縁に沿ってインク流
路の配列方向に延び、該基板１００上に設けたＩＣ化さ
れた制御回路１６０に接続されている。該制御回路１６
０は、接続接点１６２に接続された図示しないＦＰＣ
（フレキシブルプリント基板）などの配線材を介して外
部の信号源、電源に接続されている。制御回路１６０を
基板上に配置することを止めて、共通配電線１２０と個
別配電線１２２の端部に直接ＦＰＣなどの配線材を接続
することもできる。

【００２２】制御回路１６０は、図１９に示すようにシ
リアル−パラレル変換器３１、データラッチ３２、ＡＮ
Ｄゲート３３、出力回路３４を備えている。シリアル−
パラレル変換器３１は、インク流路数に対応するビット
長のシフトレジスタから構成され、外部信号源から転送
クロックＴＣＫと同期してシリアル転送されてくる転送
データＤＡＴＡを入力し、転送クロックＴＣＫの立ち上
がりにしたがって、転送データＤＡＴＡを各パラレルデ
ータＰＤ０〜ＰＤ６３に変換する。データラッチ３２
は、外部信号源から転送されてくるストローブ信号ＳＴ
Ｂの立ち上がりにしたがって、各パラレルデータＰＤ０
〜ＰＤ６３をそれぞれラッチする。ＡＮＤゲート３３
は、各パラレルデータＰＤ０〜ＰＤ６３と、外部信号源
から転送されてくる印字クロックＩＣＫとの論理積をと
り、駆動データＡ０〜Ａ６３を生成する。出力回路３４
は、それぞれ各駆動データＡ０〜Ａ６３にもとづいて、
インク噴射装置に適した電圧（駆動信号）を生成し、そ
の各駆動信号を空間電極１２１へ出力する。

【００２３】ノズルプレート１３２は、インク流路１１
３、空間１１５の上面を覆ってアクチュエータ基板１０
２に接着され、インク流路１１３の一端に対応する位置
にインク噴射用のノズル１１８を有する。ノズルプレー
ト１３２の一端を延長してマニホールド通路１４０が形
成されている。ノズル１１８から遠い側のインク流路１
１３の端部は、アクチュエータ基板１０２の一側に開放
されており、ノズルプレート１３２を延長した端部と基
板１００との間に、全てのインク流路１１３と連通した
マニホールド流路１４０が構成されている。マニホール
ド流路１４０は開口１４１を介してインク供給源に接続
される。

【００２４】次に図３（ｃ）を参照して、本実施の形態
に係るインク噴射装置１０の動作を説明する。噴射した
いインク流路１１３の両側の一対の空間電極１２１に電
圧を印加し、かつ全ての流路内電極１１９を接地するこ
とによって、該インク流路１１３の両側の隔壁１１７が
インク流路１１３の容積を増加する方向に圧電厚みすべ
り変形する。例えば空間電極１２１ａ、ｂに電圧が印加
され、流路内電極１１９が接地されると、隔壁１１７
ａ、ｂに分極方向Ｐと直角な矢印Ｅ方向の電界が発生
し、図３（ｃ）に破線で示すように、隔壁１１７ａ、ｂ
上半分の圧電材料がインク流路１１３ａの容積を増加す
る方向に圧電厚みすべり変形、すなわち菱形に変形す
る。これにともない隔壁１１７ａ、ｂ下半分の絶縁材料
も変形する。このときノズル１１８ａ付近を含むインク
流路１１３ａ内の圧力が減少する。この状態を圧力波の
インク流路１１３内での片道伝播時間Ｔだけ維持する。
すると、その間、マニホールド流路１４１からインクが
供給される。

【００２５】なお、上記片道伝播時間Ｔはインク流路１
１３内の圧力波が、インク流路１１３の長手方向に伝播
するのに必要な時間であり、インク流路１１３の長さＬ
とこのインク流路１１３内部のインク中での音速ａによ
りＴ＝Ｌ／ａと決まる。圧力波の伝播理論によると、上
記の電圧の印加からほぼＴ時間がたつとインク流路１１
３内の圧力が逆転し、正の圧力に転じるが、このタイミ
ングに合わせて空間電極１２１ａ、ｂに印加されている
電圧を０（Ｖ）に戻す。

【００２６】すると、隔壁１１７ａ、ｂが変形前の状態
に戻り、インクに圧力が加えられる。そのとき、前記正
に転じた圧力と、隔壁１１７ａ、ｂが変形前の状態に戻
ることにより発生した圧力とが加え合わされ、比較的高
い圧力がインク流路１１３ａのノズル１１８ａ付近の部
分に生じて、インク液滴がノズル１１８ａから噴射され
る。

【００２７】次に、本実施の形態に係るインク噴射装置
１０の製造方法について図面を参照して説明する。

【００２８】図４に示すように、基板１００は、酸化ア
ルミニウムセラミックス材料から板状に形成され、その
表面に導電性の金属化層からなる共通配電線１２０、個
別配電線１２２、接続接点１６２からなるパターンが形
成される。共通配電線１２０は、インク流路１１３のな
す列の長さにわたって形成され、また、個別配電線１２
２は、一端を、インク流路１１３を挟んで隣接する一対
の空間電極１２１間の間隔よりもやや広い幅として、イ
ンク流路１１３の個数に対応して形成される。アクチュ
エータ基板１０２は、チタン酸ジルコン酸鉛系（ＰＺ
Ｔ）の圧電セラミックス材料から板状に形成され、あら
かじめ板厚方向（矢印Ｐ）に分極されている。該アクチ
ュエータ基板１０２は、基板１００の表面に共通配電線
１２０と個別配電線１２２とに跨るように接合される。

【００２９】次に図５に示すように、ダイヤモンドブレ
ード等による切削加工によりアクチュエータ基板１０２
から、基板１００に渡って、インク流路１１３および空
間１１５となる複数のチャンネルが、隔壁１１７を隔て
て複数形成される。このとき上述したように、空間１１
５は、その内面に個別配電線１２２が露出し、共通配電
線１２０には達しないように、切り込み深さ、およびア
クチュエータ基板１０２の一側縁から切り込み長さを調
整する。そして、インク流路１１３は、逆にその内面に
共通配電線１２０が露出し、個別配電線１２２には達し
ないように切り込み深さ、およびアクチュエータ基板１
０２の他側縁から切り込み長さを調整する。

【００３０】続いて図６に示すように、アクチュエータ
基板１０２のチャンネル内面を含む上面および側面に無
電解メッキ、蒸着などの方法により導電性の金属化層
（図中灰色部分）を形成する。このとき、アクチュエー
タ基板１０２の上面や基板１００に金属化層が付着しな
いようにマスク処理等をしてもよい。

【００３１】続いて、図７に示すように、アクチュエー
タ基板１０２の上端面の前記金属化層を平面研削等によ
り除去し、空間電極１２１間の絶縁部１２５は、ＹＡＧ
レーザー等の切削加工により、空間１１５の底面に沿っ
て金属化層を溝状に除去して形成する。これにより、イ
ンク流路１１３内面の電極１１９は、該流路内に露出し
ている共通配電線１２０と電気的に接続され、空間１１
５内の電極１２１は、該空間内に露出している個別配電
線１２２と電気的に接続される。

【００３２】最後に、図１に示すように、ノズルプレー
ト１３２をノズル１１８およびマニホールド流路１４０
がインク流路１１３に連通するように前記アクチュエー
タ基板１０２の上端面に接合する。また、制御回路１６
０を配電線１２０、１２２および接続接点１６２と接続
して基板１００上に固定する。

【００３３】以上詳述したように、本実施例のインク噴
射装置１０では、アクチュエータ基板１０２よりも面積
の大きな電気絶縁材料製の基板１００上に予め形成して
おいた配線パターンをインク流路および空間内の電極と
の接続に利用し、その後の制御回路やＦＰＣとの電気的
接続などの工程は、電子基板として一般的な酸化アルミ
ニウムセラミックス（アルミナ）材料の表面にて行える
ため、容易で、信頼性も高くなる。

【００３４】また、隔壁１１７の高さ方向と平行方向に
インクが噴射されるため、１つのアクチュエータ基板に
対して、ノズルを２次元的に配置することが可能にな
り、さらに１つの基板１００にアクチュエータ基板１０
２を複数配置することで、ノズルを複数列配置すること
も容易となる。

【００３５】なお、ノズル１１８をノズルプレート１３
２に形成するのではなく、図３（ｃ）に示すように、基
板１００を貫通してノズル１１８Ｂを形成することもで
きる。

【００３６】続いて本発明を具体化した別の実施の形態
について図面を参照して説明する。

【００３７】図９に示すように、インク噴射装置２０
は、基板２００と、アクチュエータ基板２０２、２０４
と、ノズルプレート２３２と、マニホールド部材２３４
とで構成されている。

【００３８】前記実施の形態と同様に基板２００は電気
絶縁材料からなり、アクチュエータ基板２０２、２０４
はそれぞれ圧電材料からなり、互いに接着して積層され
ている。アクチュエータ基板２０２、２０４は板厚方向
において相互に反対方向（矢印Ｐ１、Ｐ２）に分極され
ている。各基板２００、２０２、２０４にわたって、細
長い溝形状のインク流路２１３と空間２１５が形成さ
れ、インク流路２１３と空間２１５は隔壁２１７を隔て
て交互に複数配置されている。本実施の形態では、２個
のインク流路２１３および空間２１５が、その延長方向
に相互に一体に連通して形成され、２個のインク流路２
１３の相互に遠い端部には、それぞれノズル２１８が連
通している。つまり複数のインク流路２１３および空間
２１５が２列一体に形成されている。

【００３９】インク流路２１３の内面には導電性の金属
化層として流路内電極２１９が形成され、空間２１５の
内面には空間電極２２１が形成されている。空間２１５
表面の空間電極２２１は、流路長さ方向においてその中
央部にて分離部２２６によって分離され、連続した２個
のインク流路２１３にそれぞれ対応して独立している。
このため、連続した２個のインク流路２１３は、それぞ
れノズル２１８から独立に噴射ができるようになってい
る。当然ながら、実際にプリンタ等の本体にインク噴射
装置２００を装着する際には、ノズル列をインク噴射装
置２００の走査方向に対して傾け、一方の列のノズルが
他方の列のノズルの中間にインク液滴を噴射するように
配置する。

【００４０】インク噴射装置２０の平面図（ノズルプレ
ート２３２を透視してある）である図１０に示すよう
に、基板２００には、厚み方向に貫通するインク導入路
２３５が形成されている。そして、このインク導入路２
３５は、インク流路２１３には連通するが、空間２１５
には連通しないようになっている。

【００４１】また、基板２００上には、インク流路２１
３および空間２１５の中央を横断するようにアクチュエ
ータ基板２０２との界面に、共通配電線２２０が形成さ
れ、これに全てのインク流路２１３の内面の流路内電極
２１９が電気的に接続されている。図１１（ａ）に示す
ようにインク流路２１３は、中央付近において溝深さを
深くすることで、該インク導入路２３５に連通している
とともに、共通配電線２２０がそのインク流路２１３の
内面に露出しているため、上述したように該共通配電線
２２０と流路内電極２１９とが電気的に接続されてい
る。しかし、図１１（ｂ）に示すように空間２１５は、
中央付近において溝深さを浅くすることで、インク導入
路２３５には連通しないとともに、共通配電線２２０も
その空間２１５の内面に露出しないため、上述したよう
に共通配電線２２０と空間電極２２１とは接続されてい
ない。

【００４２】また、同一の空間２１５内にて対向する空
間電極２２１間は、溝状の絶縁部２２５により分離され
電気的に絶縁されており、インク流路２１３を挟んで隣
接する一対の空間電極２２１は、基板２００表面上に形
成された個別配電線２２２に電気的に接続されている。
連続した２個の空間２１５の空間電極２２１は、その間
に形成された分離部２２６により分離され、相互に絶縁
されている。なお、空間電極２２１は、図１１（ｂ）に
示すように、空間２１５の底壁によって共通配電線２２
０と電気的には絶縁されている。個別配電線２２２は、
基板２００の両側縁に沿って延び、共通配電線２２０と
ともに基板１００上に設けた制御回路２６０に接続され
ている。該制御回路２６０は、接続接点２６２に接続さ
れた図示しないＦＰＣなどの配線材を介して外部の信号
源、電源に接続されている。なお、共通配電線２２０と
個別配電線２２２の端部に直接ＦＰＣなどの配線材を接
続することもできる。

【００４３】ノズルプレート２３２は、インク流路２１
３、空間２１５の上面を覆ってアクチュエータ基板２０
４に接着され、インク流路２１３の一端に対応する位置
にインク噴射用のノズル２１８を有する。マニホールド
部材２３４は、基板２００に下面に接着され、内部の通
路をインク導入路２３５に連通している。マニホールド
部材２３４内の通路は、開口２３６を介してインク供給
源に接続される。

【００４４】次に図１３を参照して、本実施の形態に係
るインク噴射装置２０の動作を説明する。噴射したいイ
ンク流路２１３の両側の空間電極２２１に電圧を印加
し、かつ全ての流路内電極２１９を接地することによっ
て、該インク流路２１３の両側の隔壁２１７がインク流
路２１３の容積を増加する方向に圧電厚みすべり変形す
る。この場合、隔壁２１７の上下各部の圧電材料がそれ
ぞれ反対方向に分極されているから、隔壁２１７に発生
した矢印Ｅ方向の電界により、上下各部の圧電材料がそ
れぞれ反対方向に圧電厚みすべり変形すなわち菱形に変
形する。これにより、前記実施の形態と同様に、インク
流路２１３が容積を増加し、その後、空間電極２２１に
印加されている電圧を０（Ｖ）に戻すことで、ノズル２
１８からインク液滴を噴射する。

【００４５】次に、本実施の形態に係るインク噴射装置
２０の製造方法について図面を参照して説明する。

【００４６】図１４に示すように、基板２００は、酸化
アルミニウムセラミックス材料から板状に形成され、そ
の表面に導電性の金属化層からなる共通配電線２２０が
形成されている。そして、共通配電線２２０の形成され
た部分に、厚み方向に貫通するインク導入路２３５が形
成されている。２枚のアクチュエータ基板２０２、２０
４は、チタン酸ジルコン酸鉛系（ＰＺＴ）のセラミック
ス材料からそれぞれ板状に形成され、それぞれ板厚方向
（矢印Ｐ２、Ｐ１）に分極されている。共通配電線２２
０にアクチュエータ基板２０２が重なるように、基板２
００、アクチュエータ基板２０２、２０４が積層して接
着される。

【００４７】次に図１５に示すように、ダイヤモンドブ
レード等による切削加工によりアクチュエータ基板２０
２、２０４から、基板２００に渡って、インク流路２１
３および空間２１５となる複数のチャンネルが、隔壁２
１７を隔てて形成される。このとき上述したように、空
間２１５は、共通配電線２２０には達しないように溝深
さを調整する。そして、インク流路２１３は、逆に共通
配電線２２０を露出させインク同級路２３５を開口させ
るように溝深さを調整する。

【００４８】続いて図１６に示すように、基板２００の
上部表面とアクチュエータ基板２０２、２０４のすべて
の表面に前記実施の形態と同様に導電性の金属化層（図
中灰色部分）を形成する。これにより、インク流路２１
３の内面の金属化層は、該流路内に露出している共通配
電線２２０と電気的に接続する。

【００４９】続いて、図１７に示すように、第２のアク
チュエータ基板２０４の上部端面の金属化層を平面研削
等により除去する。そして、図１８に示すように、ＹＡ
Ｇレーザー等の切削加工により、空間２１５の底部に沿
って金属化層を溝状に除去して絶縁部２２５を形成する
と共に、基板２００上において不必要な部分の金属化層
を除去して個別配電線２２２、接続接点２６２を形成す
る。もちろん、共通配電線２２０も残しておく。さら
に、空間電極２２１を空間２１５を長手方向の中央部に
て、同様に金属化層を除去して分離部２２６を形成す
る。その後、制御回路２６０を、共通配電線２２０、個
別配電線２２２、接続接点２６２に接続して、基板２０
０上に配置する。

【００５０】最後に、図９に示したように、ノズルプレ
ート２３２をノズル２１８がインク流路２１３に連通す
るようにアクチュエータ基板２０２の上端面に接合す
る。そして、マニホールド２３４を、マニホールド２３
３が前記インク導入路２３５に連通するように基板２０
０の下面に接合する。

【００５１】以上詳述したように、本実施の形態のイン
ク噴射装置２０では、アクチュエータ基板２０２、２０
４よりも面積の大きな電気絶縁材料製の基板２００上に
予め形成しておいた配線パターンをインク流路の電極と
の接続に利用し、その後の制御回路やＦＰＣとの電気的
接続などの工程は、電子基板として一般的な酸化アルミ
ニウムセラミックス（アルミナ）材料の表面にて行える
ため、容易で、信頼性も高くなる。なお、個別配電線２
２２は、前記実施の形態と同様に、基板２００上にあら
かじめ形成してもよい。

【００５２】また、隔壁１１７の高さ方向と平行方向に
インクが噴射されるため、１つのアクチュエータ基板に
対して、ノズルを２次元的に配置することが可能にな
り、さらに１つの基板２００にアクチュエータ基板を複
数配置することで、ノズル列をさらに多く配置すること
も容易となり、高密度の記録が容易となる。特に、本実
施の形態では、２つのインク流路が連続して形成され、
かつ独立して噴射可能であるので、１ノズル当たりの製
造コストを低減できる。

【００５３】なお、本実施の形態では、金属化層を形成
した後、不必要な部分を除去して電極、配電線を形成し
たが、メッキ処理などを施す前に、金属化層の不要部位
にマスクを施し、メッキ処理などの後に該マスク部材を
除去してもよい。また、基板２００に貫通するインク導
入路２３５を設けて、ノズルプレート２３２とマニホー
ルド部材２３４を対向する面に接合したため、プリンタ
等に搭載された際に、マニホールド部材に接続されるイ
ンクカートリッジが、インクの噴射の妨げになることが
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態のインク噴射装置を分解
して示す斜視図である。

【図２】図１の基板およびアクチュエータ基板の平面図
である。

【図３】（ａ）は図２のＸ−Ｘ線断面図である。（ｂ）
は図２のＹ−Ｙ線断面図である。（ｃ）は図２のＺ−Ｚ
線断面図である。

【図４】本発明の一実施の形態のインク噴射装置の製造
工程を示す図である。

【図５】本発明の一実施の形態のインク噴射装置の製造
工程を示す図である。

【図６】本発明の一実施の形態のインク噴射装置の製造
工程を示す図である。

【図７】本発明の一実施の形態のインク噴射装置の製造
工程を示す図である。

【図８】図１の基板およびアクチュエータ基板の一部拡
大斜視図である。

【図９】本発明の別の実施の形態のインク噴射装置を分
解して示す斜視図である。

【図１０】図９の基板およびアクチュエータ基板の平面
図である。

【図１１】（ａ）は図１０のＸ２−Ｘ２線断面図であ
る。（ｂ）は図１０のＹ２−Ｙ２線断面図である。

【図１２】図１０のＺ２−Ｚ２線断面図である。

【図１３】図１０のＺ３−Ｚ３線断面図である。

【図１４】本発明の別の実施の形態のインク噴射装置の
製造工程を示す図である。

【図１５】本発明の別の実施の形態のインク噴射装置の
製造工程を示す図である。

【図１６】本発明の別の実施の形態のインク噴射装置の
製造工程を示す図である。

【図１７】本発明の別の実施の形態のインク噴射装置の
製造工程を示す図である。

【図１８】本発明の別の実施の形態のインク噴射装置の
製造工程を示す図である。

【図１９】制御回路の内部構成を示すブロック回路図で
ある。

【符号の説明】

１０、２０ インク噴射装置 １００、２００ 基板（第２の基板） １０２、２０２、２０４ アクチュエータ基板（第１の
基板） １１８、２１８ ノズル １１３、２１３ インク流路 １１５、２１５ 空間 １１７、２１７ 隔壁 １１９、２１９ 流路内電極 １２１、２２１ 空間電極 １２０、２２０ 共通配電線 １２２、２２２ 個別配電線 １６０、２６０ 制御回路

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一部を分極された圧電材料で
   構成した複数の隔壁間にインクを噴射するインク流路を
   含む複数のチャンネルをアクチュエータ基板に形成し、
   前記隔壁の両側面に形成された駆動電極をとおして前記
   隔壁に電圧を印加することにより、前記隔壁を変形させ
   前記インク流路内のインクに圧力を与えてそのインクを
   噴射するインク噴射装置において、 前記アクチュエータ基板は、圧電材料からなる第１の基
   板と、絶縁材料からなる第２の基板からなり、かつ両基
   板の界面に形成された配線パターンが前記チャンネル内
   部の駆動電極に電気的に接続されていることを特徴とす
   るインク噴射装置。
2. 【請求項２】 前記第２の基板において前記第１の基板
   が接合する面は、前記第１の基板よりも面積が大きく、
   前記配線パターンが前記第１の基板よりも側方に露出し
   ていることを特徴とする請求項１記載のインク噴射装
   置。
3. 【請求項３】 前記第２の基板が、酸化アルミニウムセ
   ラミックス材料からなることを特徴とする請求項１また
   は２記載のインク噴射装置。
4. 【請求項４】 前記隔壁を構成する圧電材料は、該隔壁
   の高さ方向に分極されており、かつインクは該分極方向
   と平行な方向に噴射することを特徴とする請求項１記載
   のインク噴射装置。
5. 【請求項５】 前記アクチュエータ基板に、前記複数の
   インク流路とそれぞれ連通した複数の噴射ノズルを有す
   るプレート部材を固定し、前記アクチュエータ基板の複
   数のチャンネルを形成した平面と直角な方向にインクを
   噴射することを特徴とする請求項４記載のインク噴射装
   置。
6. 【請求項６】 前記第２の基板に、前記インク流路と連
   通した噴射ノズルを形成したことを特徴とする請求項４
   記載のインク噴射装置。
7. 【請求項７】 前記インク流路と連通する位置に、前記
   チャンネル基板の厚み方向に貫通し、インクの供給源と
   接続した貫通孔を設けたことを特徴とする請求項１記載
   のインク噴射装置。
8. 【請求項８】 前記複数のチャンネルは該第１の基板か
   ら該第２の基板にわたって形成されていることを特徴と
   する請求項１記載のインク噴射装置。
9. 【請求項９】 請求項１記載のインク噴射装置の製造方
   法であって、 前記第２の基板の上面に配線パターンを形成する工程
   と、 前記配線パターンに一部を重ねて前記第２の基板の上面
   に前記第１の基板を接合する工程と、 少なくとも前記第１の基板に、前記チャンネル間の隔壁
   を残すともに、該隔壁の両側面の少なくとも一方の面に
   前記配線パターンを露出させて複数の溝を形成する工程
   と、 前記隔壁の側面に駆動電極となる導電層を、前記露出し
   た配線パターン部分に接続させて形成する工程とからな
   るインク噴射装置の製造方法。