JP2000280468A

JP2000280468A - インクジェットヘッドおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2000280468A
Application number: JP8911799A
Authority: JP
Inventors: Koji Katsuragi; 廣治葛城
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2000-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】インクの飛翔速度を高めるとともに、ノズル
間の飛翔速度のばらつきを小さくすること。【解決手段】インクジェットヘッド３は、基板１０９
と隔壁１０７と、圧電素子１０５と、個別電極１０３と
を積層して製造される。インクチャンネル１１６は、隔
壁１０７によりその側面を形成され、ノズル１１５の孔
１０１と接続される。インクチャンネル１１６の形状
は、略円錐形状であり、底面に平行な断面の面積は、底
面から遠ざかるほど小さくなり、隔壁１０７により形成
される側面はインクチャンネル１１６内に膨らんでい
る。隔壁１０７は共通電極を兼ねる。圧電素子１０５の
うち、個別電極１０３と隔壁１０７との間の部分が駆動
部となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はインクジェットヘ
ッドおよびその製造方法に関し、特にインクジェットプ
リンタや画像形成装置などに用いられ、インクを加圧し
てインクドロップを飛翔させるインクジェットヘッドお
よびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、インクジェットヘッドとして
は、円筒状の圧電素子を用いて、円柱形状のインクチャ
ンネルを形成するインクジェットヘッドが知られてお
り、ＵＳＰ３，６８３，２１２にその技術が記載されて
いる。図３４（Ａ）は、従来のインクジェットヘッドの
一部の断面図を示す図である。図を参照して、円筒形状
の圧電素子６０１の一端にノズル６０５を有するノズル
プレート６０３が圧着されており、他方にインレットを
形成するチューブ６１０が接続されている。チューブ６
１０のインクチャンネル６０６と反対側にはインク供給
部６０８が接続されている。

【０００３】圧電素子６０１は、円筒形状であり、その
内側の側面と外側の側面とにそれぞれ電極を有する。内
側の電極と外側の電極との間に電圧が印加されると、圧
電素子６０１が変形し、インクチャンネル６０６内のイ
ンクがノズル６０５より飛翔する。

【０００４】図３４（Ｂ）は、従来のインクジェットヘ
ッドにおけるインクドロップの飛翔原理を説明するため
の図である。図を参照して、圧電素子６０１が図中矢印
Ｇ方向に変形するとインクチャンネル６０６の体積が減
少し、インクチャンネル６０６内のインクが加圧され
る。このとき、インクチャンネル６０６内のインクは、
均等に加圧される。加圧されたインクは、図中矢印Ｈで
示す方向の速度でノズル６０５に向かって進む。ノズル
６０５付近のインクは、表面張力に打ち勝ってインクド
ロップとなってノズル６０５より飛翔する。

【０００５】また、特開平９−８５９４７号公報には、
四角柱の形状のインクチャンネルを複数連結したインク
ジェットヘッドが記載されている。このインクジェット
ヘッドは、インクチャンネルと圧電素子からなる加圧装
置が別体で構成されている。また、圧電素子が押圧する
インクチャンネルの壁は、１つの面のみである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＵＳＰ
３，６８３，２１２に記載のインクジェットヘッドは、
インクチャンネルが円柱形であり、インクチャンネルの
幅（円柱の内径）が一定である。したがって、圧電素子
によりインクチャンネルの側面が変形することにより生
じる圧力は、インクチャンネルの全域にわたって均等に
加わる。そして、その圧力の方向は、インクチャンネル
の周辺から中心に向かう方向である。したがって、イン
クチャンネル内のインクに加わる圧力をインクの飛翔す
る方向に集約させてインクがノズルから脱出する速度を
高めることができず、インクの飛翔を安定させることが
できない。

【０００７】また、特開平９−８５９４７号公報に記載
されたインクジェットヘッドは、インクチャンネルと加
圧装置が別体で構成されているため、インクジェットヘ
ッドが大型化してしまうという問題があった。また、圧
電素子が押圧するインクチャンネルの壁は、１つの面の
みなので、インクがノズルから飛翔するのに必要な印加
エネルギが大きくなり、加圧装置に高電圧、高電流を加
えなければならない。このため加圧装置の負担が大き
く、発熱等するといった問題があった。さらに、印加電
力が大きいのでスルーレートが遅くなってしまうといっ
た問題もあった。

【０００８】この発明は上述の問題点を解決するために
なされたもので、印加電力を低くするとともに、スルー
レートを速くしたインクジェットヘッドおよびその製造
方法を提供することを目的とする。

【０００９】また、この発明の他の目的は、インクがノ
ズルから飛翔するときの飛翔速度を高めるとともに、ノ
ズル間の飛翔速度のばらつきを小さくしたインクジェッ
トヘッドおよびその製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１０】さらに、長尺化したインクジェットヘッド
およびその製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明のある局面に従
うとインクジェットヘッドは、インクを飛翔させるため
の孔を有するノズルと、ノズルに接続されたインクチャ
ンネルと、インクチャンネルの容積を変化させるための
圧電素子とを備え、インクチャンネルは、孔の面と平行
な断面の面積が孔に向かって小さくなる側面を含み、前
記側面は内側に膨らむ形状であることを特徴とする。

【００１２】好ましくはインクジェットヘッドの圧電素
子は、インクチャンネルの側面の少なくとも一部を覆う
位置に設けられていることを特徴とする。

【００１３】さらに好ましくはインクジェットヘッド
は、インクチャンネルと圧電素子との間に隔壁をさらに
備えたことを特徴とする。

【００１４】さらに好ましくはインクジェットヘッドの
インクチャンネルは、複数あることを特徴とする。

【００１５】この発明の他の局面に従うとインクジェッ
トヘッドの製造方法は、断面積が深さに伴って小さくな
る孔であって、孔の側面が孔の中心方向に膨らんだ孔を
有する型に金属めっきを施して略円錐形状の隔壁を形成
する工程と、形成した隔壁の略円錐形状の側面の少なく
とも一部に圧電素子を形成する工程と、圧電素子の少な
くとも一部に電極を形成する工程とを含む。

【００１６】これらの発明に従うと、インクチャンネル
は、孔の面と平行な断面の面積が孔に向かって小さくな
る側面が内側に膨らむ形状なので、インクチャンネル内
のインクを孔から飛翔させるために圧電素子に印加する
電力を低減し、スルーレートを向上させたインクジェッ
トヘッドを提供することができる。

【００１７】また、インクの孔からの飛翔速度を向上さ
せるとともに、ノズル間における飛翔速度のばらつきを
小さくしたインクジェットヘッドおよびその製造方法を
提供することができる。

【００１８】さらに、圧電素子をインクチャンネルの側
面の少なくとも一部を覆う位置に設けたので、長尺化が
可能なインクジェットヘッドを提供することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】［第１の実施の形態］以下、図面
を参照して、本発明の第１の実施の形態におけるインク
ジェットヘッドが適用されるインクジェットプリンタに
ついて説明する。

【００２０】図１は、本発明の第１の実施の形態におけ
るインクジェットプリンタ１の概略構成を示す斜視図で
ある。

【００２１】インクジェットプリンタ１は、用紙やプラ
スチック薄板などの記録媒体である記録シート２と、イ
ンクジェット方式のプリンタヘッドであるインクジェッ
トヘッド３と、インクジェットヘッド３を保持するキャ
リッジ４と、キャリッジ４を記録シート２の記録面に平
行に往復移動させるための揺動軸５、６と、キャリッジ
４を揺動軸５、６に沿って往復駆動させる駆動モータ７
と、駆動モータ７の回転をキャリッジの往復運動に変え
るためのタイミングベルト９と、アイドルプーリ８とを
含んでいる。

【００２２】また、インクジェットプリンタ１は、記録
シート２を搬送経路に沿って案内するガイド板を兼ねる
プラテン１０と、プラテン１０との間で記録シート２を
押さえることにより記録シート２の浮きを防止する紙押
さえ板１１と、記録シート２を排出するための排出ロー
ラ１２と、拍車ローラ１３と、インクジェットヘッド３
のインクを吐出するノズル面を洗浄しインク吐出量を良
好な状態に回復させるメンテナンス部１４と、記録シー
ト２を手動で搬送するための紙送りノブ１５とを含んで
いる。

【００２３】記録シート２は、手差しあるいはカットシ
ートフィーダなどの給紙装置によって、インクジェット
ヘッド３とプラテン１０とが対向する記録部へ送り込ま
れる。この際、図示しない紙送りローラの回転量が制御
され、記録部への搬送が制御される。

【００２４】インクジェットヘッド３には、圧電素子
（ＰＺＴ）が用いられる。圧電素子は電圧が印加される
と、歪みが生じる。この歪みは、インクで満たされたイ
ンクチャンネルの容積を変化させる。この容積の変化に
より、インクチャンネルに設けられたノズルからインク
が吐出され、記録シート２への記録が行なわれる。

【００２５】キャリッジ４は、駆動モータ７、アイドル
プーリ８、およびタイミングベルト９により、記録シー
ト２を桁方向（記録シート２を横切る方向）に主走査
し、キャリッジ４に取付けられたインクジェットヘッド
３は１ライン分の画像を記録する。１ラインの記録が終
わるごとに、記録シート２は縦方向に送られ副走査さ
れ、次のラインが記録される。

【００２６】記録シート２にはこのようにして画像が記
録される。記録部を通過した記録シート２は、その搬送
方向下流側に配置された排出ローラ１２とこれに圧接さ
れる拍車ローラ１３とによって排出される。

【００２７】図２は、キャリッジ４周辺の構成を説明す
るための斜視図である。キャリッジ４の周辺には、イン
クを収容するインクカートリッジ２３と、インクカート
リッジ２３を収納するケーシング２１と、ケーシング蓋
２５と、インクカートリッジ２３を着脱可能にしつつイ
ンクをインクジェットヘッド３に受給するインク受給ピ
ン２２と、ケーシング蓋２５を閉じた際ケーシング２１
にケーシング蓋２５を固定するための付勢クラッチ２６
と、付勢クラッチ止め２７と、インクカートリッジ２３
を収納する向き（矢印Ｄ３の向き）とは反対の向きにイ
ンクカートリッジ２３を押しつつインクカートリッジ２
３をケーシング蓋２５とともに保持する板ばね２８とが
含まれる。図に示す矢印Ｄ１方向にキャリッジ４が移動
することにより主走査が行なわれ、矢印Ｄ２方向にイン
クドロップは吐出される。

【００２８】図３は、インクジェットヘッド３を切断
し、切断面から見た斜視図である。図４は、図３のＩＶ
−ＩＶ線断面図である。図３および図４を参照して、イ
ンクジェットヘッド３は、支持体１１３と、スペーサ１
１１と、基板１０９と、隔壁１０７と、圧電素子１０５
と、保護部１２０とを一体に重ねた構成となっている。

【００２９】隔壁１０７は、Ｎｉなどの金属からなり、
ノズル１１５を有し、略円錐形状のインクチャンネル１
１６の側面を形成している。インクチャンネル１１６
は、略円錐形状であり、その底面に平行な断面は、孔１
０１の面と平行で、孔１０１に近づくに従って面積が小
さくなる。また、インクチャンネル１１６の側面は内側
に向かって膨らんでいる。

【００３０】隔壁１０７のインクチャンネル１１６と反
対側には圧電素子１０５が積層されている。そして、圧
電素子１０５の駆動部分を覆うように個別電極１０３が
積層されている。個別電極１０３と圧電素子１０５とを
保護するために、合成樹脂などからなる保護部１２０が
設けられている。

【００３１】また、隔壁１０７は、圧電素子１０５を駆
動するための共通電極を兼ねる。したがって、圧電素子
１０５のうち、共通電極を兼ねる隔壁１０７と個別電極
１０３とで挟まれる部分が駆動部に該当する。

【００３２】インクチャンネル１１６の底面は、基板１
０９により形成される。基板１０９は、インクチャンネ
ル１１６の底面の中央にあたる部分にインレット１１７
が形成される。支持体１１３とスペーサ１１１と基板１
０９とでインク供給部１１８を形成している。支持体１
１３には、インクカートリッジ２３からインク供給部１
１８へインクを供給するためのインク通路１２１が設け
られている。

【００３３】インレット１１７は、インクチャンネル１
１６をインク供給部１１８に連結するための通路であ
り、インク供給部１１８側の孔はインクチャンネル１１
６側の孔よりも面積が大きい。

【００３４】このような構成のインクジェットヘッド３
の動作は、インクジェットプリンタ１の制御部によって
コントロールされる。制御部のヘッド吐出駆動部３０５
（図１２参照）からは、個別電極１０３と共通電極を兼
ねる隔壁１０７との間に、印字信号である所定の電圧が
印加される。圧電素子１０５の駆動部は隔壁１０７をイ
ンクチャンネル１１６側に押す方向に変形する。圧電素
子１０５の駆動部の変形は、隔壁１０７に伝えられ、こ
れによりインクチャンネル１１６内のインクが加圧さ
れ、ノズル１１５を介してインクドロップが記録シート
２（図１参照）に向かって飛翔する。

【００３５】圧電素子１０５の駆動部がもとの状態に戻
ると、隔壁１０７もそれに従ってもとの形状に戻る。こ
のとき、インクチャンネル１１６内のインクは減圧さ
れ、インク供給部１１８内のインクがインレット１１７
を介してインクチャンネル１１６内に吸引される。

【００３６】本実施の形態では、圧電素子１０５および
個別電極１０３の上に保護部１２０を設けているが、こ
の保護部は本実施の形態のようにノズル先端面と同一の
面まで設ける必要はない。圧電素子および保護部の上に
薄膜状に設けてもよい。その場合、圧電素子の駆動時に
保護部が圧電素子の変形を抑制することがないため、よ
り効率よくインクの突出を行なうことができる。

【００３７】図５は、インクドロップの飛翔原理を説明
するための図である。図５（Ａ）は、インクチャンネル
１１６を加圧する前の状態を示し、図５（Ｂ）は、イン
クチャンネル１１６を加圧した後の状態を示す図であ
る。図５（Ａ）と図５（Ｂ）とを参照して、隔壁１０７
は、図５（Ｂ）中で矢印Ａ方向の力を圧電素子１０５の
駆動部より受けて変形する。これにより、インクチャン
ネル１１６内のインクが図に示す加圧方向Ｂに加圧され
て、矢印Ｃ方向に加圧力に応じた速度で移動する。そし
て、インクドロップが表面張力に打ち勝ってノズル１１
５から飛翔する。インクチャンネル１１６は、略円錐形
状であり、底面に平行な断面の面積は底面との間の距離
が長いほど小さくなり、隔壁１０７で形成される側面は
インクチャンネルの内側に膨らんだ形状となっている。
これは、ちょうど入江に入った津波が岸に近づくにつれ
て速度を増加させるのと同様に、インクチャンネル１１
６内のインクの速度は、ノズル１１５に近づくほど増加
する。そして、最終的にインクが飛翔する直前のインク
の速度は、ある速度に収束することになる。

【００３８】図６は、インクチャンネル内のインクの速
度分布を説明するための模式図である。図６（Ａ）は、
インクチャンネルの底面に平行な断面にあるインクの速
度分布を模式的に示す図であり、図６（Ｂ）は、図６
（Ａ）と同じ断面におけるインクの平均的な速度を示す
図である。図６（Ａ）を参照して、ノズル近傍の断面１
３０上のインクの速度は、ばらついている。これは、そ
れぞれのインクに加わる圧力の大きさと方向が異なるこ
とによるものである。しかし、これらを断面１３０全体
で見ると図６（Ｂ）に示すように平均した速度と考えら
れる。

【００３９】インクチャンネル１１６は、略円錐形状と
したので、インクの速度はノズル近傍で最大となり、所
定の速度に収束する。これはインクチャンネル内のイン
クの速度のばらつきの影響を受けにくくなり、収束する
速度が安定することになる。この結果、１つのインクチ
ャンネルから飛翔するインクドロップの飛翔速度が安定
するので、異なるノズル間における飛翔速度のばらつき
も少なくなる。

【００４０】図７は、本実施の形態におけるインクジェ
ットヘッド３と従来のインクジェットヘッドとにおける
インクの飛翔速度のばらつきを示す図である。図を参照
して、横軸にノズルの番号を、縦軸に飛翔速度をとり、
本実施の形態におけるインクジェットヘッド３のノズル
ごとの速度を実線で示し、従来のインクジェットヘッド
のノズルごとの飛翔速度を点線で示す。図から明らかな
ように、ノズル番号〜までの８つのノズルから飛翔
するインクドロップの飛翔速度は、本実施の形態におけ
るインクジェットヘッドでは、６〜７の間の狭い範囲内
で速度がばらついているのに対し、従来のインクジェッ
トヘッドでは、５〜７の広い範囲で速度がばらついてい
る。

【００４１】このように、本実施の形態におけるインク
ジェットヘッド３は、ノズル間におけるインクの飛翔速
度のばらつきが小さくなる。また、飛翔速度のばらつき
が小さくなることによって、インクドロップが記録用紙
に着弾する位置が安定するので、印字品質が向上する。

【００４２】次に、インクジェットヘッド３の製造方法
について説明する。図８は、電鋳法により隔壁１０７を
形成するのに用いる型を示す図である。型１４０は、真
鍮などの導体であり孔部１４２が放電加工により形成さ
れる。孔部１４２は、隔壁１０７のインクチャンネル１
１６の側面にあたる部分を形成するために開けられる。
したがって、孔部１４２は、型の下方に向かって径が小
さくなる形状であり、最も深い部分が隔壁のノズルを形
成する部分となる。

【００４３】なお、型に軟質金属を用いてポンチで打刻
することにより孔部１４２を形成した型を用いてもよ
い。

【００４４】図９は、隔壁１０７と圧電素子１０５とを
形成する製造工程を説明するための図である。

【００４５】図９（Ａ）は、図８のＩＸ−ＩＸ線断面図
である。型１４０を製造する工程の後に、Ｎｉ電鋳技術
を用いて型１４０にＮｉめっき層を形成する。このと
き、隔壁のノズルに該当する部分に孔が形成されるよう
に型１４０の下方は非導電体の材料１４４で覆われる。

【００４６】隔壁１０７は、剛性、機械的曲げに対
する耐久性、ピンホールフリー（圧電素子へのインク
浸透防止）性が高いこと、柔軟性、粘着応力が小さ
いことが同時に要求される。これらの条件を隔壁１０７
が満たすために、隔壁１０７をＮｉとし、Ｎｉ電鋳技術
を用いて製造するのが最も適切な製造方法である。

【００４７】Ｎｉ電鋳めっき装置に、回転式電鋳装置を
用いてＮｉめっき層を製造する例を示す。ニッケル浴組
成は、塩化ニッケルを３００ｇ／ｌ、硼酸を３０ｇ／ｌ
とし、ｐＨを２．０に調整し、液温度を６０〜６５℃に
制御し、電流密度を７．０〜７．５Ａ／ｄｍ²の条件
で、厚み約２０μｍとなるように製造するのがよい。

【００４８】図９（Ｂ）は、電鋳技術を用いたＮｉめっ
き層を形成した状態を示す断面図である。型１４０の上
方にＮｉめっき層として隔壁１０７が形成されている。

【００４９】次に、隔壁１０７を型１４０から分離し、
隔壁１０７を保持するための保持部材１４６で隔壁１０
７を保持する。図９（Ｃ）は、隔壁１０７を保持部材１
４６で保持した状態を示す断面図である。

【００５０】次に、隔壁１０７のノズルの孔をレジスト
１２８で塞ぐように蓋をする。そして、隔壁１０７の上
に圧電材料を塗布する。図９（Ｄ）は、隔壁１０７の上
に圧電材料を塗布した状態を示す断面図である。

【００５１】その後、レジスト１２８を除去し、圧電材
料を焼結した後、圧電材料の上に個別電極を形成する。

【００５２】図１０は、圧電素子の製造工程の一例を示
す図である。ちなみに圧電素子部材として用いることが
できる圧電体材料には次のものがある。圧電結晶として
は、水晶ＳｉＯ₂・ロッシェル塩（ＮａＫＣ₄Ｈ₄Ｏ₆
・４Ｈ₂Ｏ），酒石酸エチレンジアミン（ＥＤＴ．Ｃ₆
Ｈ₁₄Ｎ₂Ｏ₆），酒石酸カリウム（ＤＫＴ．Ｋ₂Ｃ₄Ｈ
₄Ｏ₆・１／２Ｈ₂Ｏ），第２燐酸アンモニウム（ＡＤ
Ｐ：ＮＨ₄Ｈ₂ＰＯ₄），ペロブスカイト系結晶として
ＣａＴｉＯ₃，ＢａＴｉＯ₃，ＰＬＺＴ，タングステン
ブロンズ系結晶としてＮａｘＷＯ₃，ニオブ酸バリウム
ナトリウム（Ｂａ₂ＮａＮｂ₅Ｏ₁₅），ニオブ酸カリウ
ム鉛（Ｐｂ₂ＫＮｂ₅Ｏ₁₅），ニオブ酸リチウム（Ｌｉ
ＮｂＯ₃），タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）。さ
らに、塩素酸ソーダ（ＮａＣｌＯ₃），電気石，閃亜鉛
鉱（ＺｎＳ），硫酸リチウム（ＬｉＳＯ₄Ｈ₂Ｏ），メ
タガリウム酸リチウム（ＬｉＧａＯ₂），ヨウ素酸リチ
ウム（ＬｉＩＯ₃），硫酸グリシン（ＴＧＳ），ゲルマ
ニウム酸ビスマス（Ｂｉ₁₂ＧｅＯ₂₀），ゲルマニウム酸
リチウム（ＬｉＧｅＯ₃），チタニウム酸バリウム・ゲ
ルマニウム（Ｂａ₂Ｇｅ₂ＴｉＯ₈）等の結晶・圧電半
導体としては、ウルツ鉱ＢｅＯ，ＺｎＯ，ＣｄＳ，Ｃｄ
Ｓｅ，ＡＩＮ。圧電セラミックスとしては、チタニウム
酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃），チタニウム酸ジルコニウ
ム酸鉛（ＰｂＴｉＯ₃・ＰｂＺｒＯ₃），チタニウム酸
鉛（ＰｂＴｉＯ₃），ニオブ酸バリウム酸鉛（（Ｂａ−
Ｐｂ）Ｎｂ₂Ｏ₆）。

【００５３】前記圧電結晶、圧電性半導体、圧電セラミ
ックス材料の粉をプラスチック類に分散して塗布用スラ
リー（泥状）として用いることができる。

【００５４】図１０を参照して、圧電素子の製造工程
は、まず、圧電素子の原料となる粉末を粉砕する（Ｓ０
１）。そして、粉砕された原料粉末を、予め固相反応を
終結させるために焼成するための仮焼処理を行なう（Ｓ
０２）。仮焼処理は、８００℃で１２ｈｒ．行なう。次
に、原料の粒子を細かくするために一般的なボールミル
で原料を再度粉砕する（Ｓ０３）。これは、磁器焼結の
際の反応性を上げるためである。次に、造粒するために
バインダを添加する（Ｓ０４）。その後、塗液（スラリ
ー）化を行なう（Ｓ０５）。塗液は、ポリビニルプチラ
ル（ＰＶＢ（品名エレックスＢ：積水化学工業製））と
分散することにより行なわれる。このとき、溶剤は、Ｍ
ＩＢＫ／トルエンの１：１混合溶剤を用い、圧電素子原
料粉末：ＰＶＢ：混合溶剤を２６：１０：６４［ｗｔ
％］の割合で、一般的なボールミルを用いて２０ｈｒ．
混練することにより塗液（スラリー）を作製する。

【００５５】また、別の方法として、ポリビニルアルコ
ール（ＰＶＡ（品名ＰＶＡ−２１７株式会社クラレ
製））と分散することにより塗液（スラリー）を作製す
る方法がある。このとき、溶剤は、水を用い、圧電素子
原料粉末：ＰＶＡ：水を２２：８：７０［ｗｔ％］の割
合で、一般的なボールミルを用いて２５ｈｒ．混練する
ことにより塗液（スラリー）を作製することができる。

【００５６】次に、作製した塗液（スラリー）を隔壁１
０７の上に塗布する（Ｓ０６）。その後、脱バインダ処
理が行なわれ（Ｓ０７）、本焼成を行なう（Ｓ０８）。
本焼成は、ＰＶＢと分散させる方法の場合は、乾燥後焼
成炉で１２００℃、１８ｈｒ．の条件で焼結形成する。
また、ＰＶＡと分散した場合には、１２０℃で１ｈｒ．
置いた後、乾燥後焼成炉で１２５０℃、２０ｈｒ．の条
件で焼結形成する。本焼成を行なったときの断面図が図
９（Ｄ）である。

【００５７】なお、塗液（スラリー）に用いる樹脂とし
ては、ポリビニルブチラル（ＰＶＢ）とポリビニルアル
コール（ＰＶＡ）の他に、プラスチック類として飽和ポ
リエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、エチ
レン−酢酸ビニル樹脂、イオン架橋オレフィン共重合体
（アイオノマー）、スチレン−ブタジェンブロック共重
合体、ポリアセタール、ポリカーボネード、塩化ビニル
−酢酸ビニル共重合体、セルロースエステル、ポリイミ
ド、スチロール樹脂等の熱可塑性樹脂；エポキシ樹脂、
ウレタン樹脂、ナイロン類、シリコーン樹脂、フェノー
ル樹脂、メラミン樹脂、キシレン樹脂、アルキッド樹
脂、熱硬化アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂；ポリビニル
カルバゾール、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラ
セン、ポリビニロール等の光導電性樹脂で、これらは単
独で、または組合わせて使用することができる。

【００５８】その他、液晶ポリマー等のエンジアプラス
チック類。プラスチック類と粉末、ウィスカーとの混合
物でもよい。

【００５９】感光性樹脂、厚膜用ホトレジスト樹脂等が
使用可能である。ベークライト・フッ素系樹脂、ガラス
・エポキシ樹脂（エポキシ中にガラスフィラー混入）で
もよい。

【００６０】図１０を参照して、ステップＳ０９では、
圧電素子１０５の上に電極材が塗布される。そして、塗
布された電極材の焼付を行ない、個別電極１０３が形成
され（Ｓ１０）、分極処理を行なう（Ｓ１２）。これに
より、圧電素子１０５のうち隔壁１０７と個別電極１０
３とにより挟まれた部分が駆動部として形成される。

【００６１】その後、洗浄（Ｓ１３）、乾燥（Ｓ１
４）、検査（Ｓ１５）が行なわれて、１つのインクジェ
ットヘッドの隔壁１０７と圧電素子１０５と個別電極１
０３とが形成される。その後、次のヘッドを製造する工
程が行なわれる（Ｓ１６）。

【００６２】このインクジェットヘッドの製造方法によ
れば、従来のダイシングソーを用いた機械加工で製造す
る方法に比べて、加工ピッチが半分以下となり、高密度
化が可能となる。また、インクチャンネル全部を一体的
に作製できるので、部分費、組み立て費等の削除が可能
となり、ローコストで製造することができる。

【００６３】図１１は、メンテナンス部１４の構成を説
明するための図である。図１１を参照して、メンテナン
ス部１４は、インクジェットヘッド３のノズル面と密着
し、外気とは隔てられた空気の流路を形成するための接
続部となるゴムキャップ２０１と、ゴムキャップ２０１
を保持し、流路の一部となる中空部２０５を有するゴム
キャップ保持部２０２と、ゴムキャップ保持部２０２と
ポンプ２０４とを接続し吸引される空気を流すための流
路２０３と、（図１２の回復系モータ駆動部３０８に含
まれる）ポンプコントローラによってコントロールされ
空気を吸引するためのポンプ２０４とを含んでいる。

【００６４】キャッピングの際には、インクジェットヘ
ッド３が矢印Ｅ４方向に降下することにより、ゴムキャ
ップ保持部２０２の中空部２０５とインクジェットヘッ
ド３のノズル面とが対向し、ゴムキャップ２０１とイン
クジェットヘッド３とが密着され、インクチャンネル内
の空気が矢印Ｅ５方向に吸引される。

【００６５】図１２は、インクジェットプリンタ１の制
御部の概略構成を示すブロック図である。図１２を参照
して、インクジェットプリンタ１の制御部は、ＣＰＵ３
０１と、ＲＡＭ３０２と、ＲＯＭ３０３と、データ受信
部３０４と、ヘッド吐出駆動部３０５と、ヘッド移動駆
動部３０６と、紙送り駆動部３０７と、回復系モータ駆
動部３０８と、各種センサ部３０９とを含んでいる。

【００６６】全体を制御するＣＰＵ３０１は、必要に応
じてＲＡＭ３０２を用い、ＲＯＭ３０３に記憶されてい
るプログラムを実行する。このプログラムには、データ
受信部３０４から読込まれる画像データに基づいて、ヘ
ッド吐出駆動部３０５、ヘッド移動駆動部３０６、紙送
り駆動部３０７、各種センサ部３０９を制御し記録シー
ト２上に画像を記録するための部分と、必要なときに回
復系モータ駆動部３０８、各種センサ部３０９を制御し
インクジェットヘッド３のノズル面を良好な状態に回復
させるための部分とが含まれる。

【００６７】データ受信部３０４はホストコンピュータ
などに接続され、記録すべき画像データを受信する。

【００６８】ＣＰＵ３０１の制御に基づいて、ヘッド吐
出駆動部３０５は、インクジェットヘッド３の圧電素子
１０５を駆動し、ヘッド移動駆動部３０６はインクジェ
ットヘッド３を保持するキャリッジ４を桁方向に移動さ
せる駆動モータ７を駆動し、紙送り駆動部３０７は紙送
りローラを駆動する。また、ＣＰＵ３０１の制御に基づ
いて、回復系モータ駆動部３０８は、インクジェットヘ
ッド３のノズル面を良好な状態に回復させるために必要
なモータなどを駆動する。

【００６９】図１３は、図１２のＣＰＵ３０１の構成を
示すブロック図である。図１３を参照して、ＣＰＵ３０
１は、データ受信部（画像ソース入力部）３０４から、
赤、緑および青の色に対応する信号ｒ，ｇ，ｂを入力
し、階調の補正を行なう階調補正部３２１と、階調の補
正が行なわれたｒ，ｇ，ｂのデータを、シアン（ｃ），
マゼンタ（ｍ），イエロー（ｙ）のデータに変換する色
変換部３２２と、黒色の再現性を向上させるために黒色
の部分に対してｃ，ｍ，ｙのデータ値を除去し、代わり
にブラック（ｋ）のデータを加える黒発生＋ＵＣＲ部３
２３と、変換後のデータにディザ処理を行なうディザ処
理部３２４とを備える。

【００７０】ヘッド吐出駆動部３０５へは、ディザ処理
の行なわれたデータが入力される。ヘッド吐出駆動部３
０５は、入力されたデータに基づいてインクジェットヘ
ッド３を駆動する。

【００７１】ヘッド吐出駆動部３０５は、遅延回路と、
ランプ波形用放電回路と反転回路とを合わせた回路（以
下、反転回路１０２とする）と、反転増幅回路とから構
成される。図１４〜図１６は、ヘッド吐出駆動部３０５
内の回路の構成を説明するための図である。図１４は遅
延回路の例を示す図であり、図１５は反転回路の例を示
す図であり、図１６は反転増幅回路の例を示す図であ
る。遅延回路の出力と反転回路の入力はノードｎ２を介
して、反転回路の出力と反転増幅回路の入力は、ｎ３を
介して、それぞれ直列に接続される。

【００７２】図１４において、画像信号Ｖｉｎは、ノー
ドｎ１から遅延回路に入力され、遅延回路は画像信号を
遅延させた信号Ｖｄを出力する。図１５において、反転
回路は、信号Ｖｄを入力し、方形波である信号Ｖｄをラ
ンプ波形信号にし反転させた信号Ｖｏを出力する。図１
６において、反転増幅回路は、信号Ｖｏを入力し、信号
Ｖｏを反転させ増幅させた信号Ｖｏｕｔをノードｎ４に
出力する。これらの個々の回路は汎用的に用いられてい
るものであり、説明を省略する。

【００７３】図１７は、圧電素子１０５に印加される電
圧の波形を示す図である。図を参照して、実線で示す波
形が、本実施の形態におけるインクジェットヘッド３に
印加される電圧の波形であり、点線で示す波形が、従来
のインクジェットヘッドに印加される電圧の波形であ
る。インクジェットヘッド３に印加される電圧の波形は
立上がりに３μｓｅｃを有し、３０［Ｖ］の電圧を１０
μｓｅｃ維持し、立下がりに８７μｓｅｃを要する。電
圧が圧電素子１０５に印加される時間の合計は、１００
μｓｅｃである。

【００７４】これに対して、従来のインクジェットヘッ
ドに印加される電圧の波形は、立上がりに９μｓｅｃを
有し、９０［Ｖ］の電圧を１０μｓｅｃ維持し、立下が
りに１５１μｓｅｃを要する。電圧が圧電素子に印加さ
れる時間の合計が、１７０μｓｅｃである。

【００７５】図から明らかなように、本実施の形態にお
けるインクジェットヘッドは、印加する電圧が低くて良
く、また、スループットが速い。

【００７６】図１８は、圧電素子１０５に印加される電
圧と、記録シート２に付着するドットの直径との関係を
示したグラフである。図を参照して、たとえば印加電圧
が１５Ｖのとき、付着するドット径は４０μｍである
（図中のＳ）。印加電圧が３０Ｖのとき、付着するドッ
ト径は７０μｍである（図中のＬ）。印加電圧を変化さ
せることにより、付着するドット径が変化するため、階
調に応じたドット径でのプリントが可能となる。

【００７７】図１９は、画像をプリントする際のＣＰＵ
３０１が行なう処理の手順を説明するためのフローチャ
ートである。

【００７８】画像のプリントに際して、まず、Ｓ１０１
で、プリント処理の開始を伝える所定のプリントスイッ
チがＯＮにされたことが検知される。Ｓ１０２では、メ
ンテナンス部１４（図１参照）によるメンテナンス（ノ
ズルへのインクの充填を含む）が終了したか否かが判断
される。

【００７９】メンテナンスが終了していなければ（Ｓ１
０２にて、ＮＯ）、Ｓ１０６でメンテナンスが継続され
るか、再メンテナンスが行なわれるかされ、メンテナン
スが終了した後に、Ｓ１０３へと処理が移される。

【００８０】メンテナンスが終了していれば（Ｓ１０２
にて、ＹＥＳ）、Ｓ１０３で画像データが転送され、Ｓ
１０４で、画像データの転送に同期が取られつつ記録紙
２（図１参照）が搬送され、Ｓ１０５でインクジェット
ヘッド３が記録紙２へのプリントを開始する。これらを
終えると、画像が記録紙２上に印字され、本プリント処
理は終了する。

【００８１】図２０は、本実施の形態におけるインクジ
ェットプリンタに用いられる水性のイエローインクの組
成を示す図である。

【００８２】イエローインクには、溶剤として、水を７
４．５％、多価アルコール／ＤＥＧ（ジエチレングリコ
ール）を１１．０％、多価アルコールエーテル／ＴＧＢ
（トリエチレングリコールモノブチルエーテル）を６．
５％、増粘剤／ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）＃４
００を４．５％含む。また、色材として染料／Ｂａｙｅ
ｒＹ−ＣＡ５１０９２を２．５％含む。その他添加剤
として、界面活性剤／オルフィンＥ１０１０を０．８
％、ｐＨ調整剤／ＮａＨＣＯ₃ を０．２％含む。

【００８３】図２１は、本実施の形態におけるインクジ
ェットプリンタで用いられる水性のマゼンタインクの組
成を示した図である。

【００８４】マゼンタインクは、溶剤として水を７４．
５％、多価アルコール／ＤＥＧを１１．０％、多価アル
コールエーテル／ＴＧＢを６．５％、増粘剤／ＰＥＧ＃
４００を４．５％含む。また、色材として染料／ＢＡＳ
ＦＲｅｄｆｆ−３２８２を２．５％含む。その他添
加剤として、界面活性剤／オルフィンＥ１０１０を０．
８％、ｐＨ調整剤／ＮａＨＣＯ₃ を０．２％含む。

【００８５】図２２は、本実施の形態におけるインクジ
ェットプリンタで用いられる水性のシアンインクの組成
を示した図である。

【００８６】シアンインクは、溶剤として、水を７４．
０％、多価アルコール／ＤＥＧを１１．０％、多価アル
コールエーテル／ＴＧＢを６．５％、増粘剤／ＰＥＧ＃
４００を４．５％含む。また、色材として染料／Ｂａｙ
ｅｒＣＹ−ＢＧを３．０％含む。また、添加剤として
界面活性剤／オルフィンＥ１０１０を０．８％、ｐＨ調
整剤／ＮａＨＣＯ₃ を０．２％含む。

【００８７】図２３は、本実施の形態におけるインクジ
ェットプリンタで用いられる水性のブラックインクの組
成を示した図である。

【００８８】ブラックインクは、溶剤として水を７７．
９％、多価アルコール／ＤＥＧを６．０％、多価アルコ
ールエーテル／ＴＧＢを６．０％、増粘剤／ＰＥＧ＃４
００を４．５％含む。また、色材として染料／Ｂａｙｅ
ｒＢＫ−ＳＰを４．６％含む。その他添加材として、
界面活性材／オルフィンＥ１０１０を０．８％、ｐＨ調
整剤／ＮａＨＣＯ₃ を０．２％含む。

【００８９】図２４は、本実施の形態におけるインクジ
ェットプリンタで用いられる非水性のインクの組成を示
した図である。例１〜例６までの６つの例を示してい
る。

【００９０】例１に示したインクは、溶媒としてトリエ
チレングリコールモノブチルエーテル（ｂｐ２７１℃）
を９３．５％、着色剤として色剤粒子１を５．０％、樹
脂としてブチラール樹脂ＢＬ−１（積水化学社）を１．
５％、添加剤としてボルネオールを０．００３％含む。
色剤粒子１は、次の方法により製造される。まず、２０
０ｍｌのビーカーに塩化メチレン９０ｇを入れてそこに
顔料（カーボンブラック：mogul l ：キャボット社）２
ｇと高分子量ポリエステル２０ｇを攪拌しながら加えて
予め室温で溶解してポリマー溶液を調製する。また、１
ｌのビーカーに水５００ｍｌを入れてドデシルベンゼン
スルホン酸ナトリウム０．５ｇとセルローズ誘導体（メ
トローズ６５５Ｈ−５０：信越化学社）５．０ｇを加
え、熱をかけずに２時間攪拌して完全に溶解させて水性
分散液を調製する。次に５００ｍｌのビーカーに上記水
性分散液２００ｍｌを入れてホモミキサを用いて毎分９
０００回転で攪拌させる。そこへ予め調製したポリマー
溶液を加え１０分間攪拌させる。その後スリーワンモー
タで毎分２００回転でゆっくり攪拌しながら２時間過熱
し、塩化メチレンを液中除去して、体積平均粒径１．５
μｍの色剤粒子１を得る。

【００９１】例２に示す非水系インクは、溶媒としてジ
エチレングリコールモノブチルエーテル（ｂｐ２３０
℃）を８７．２％、着色剤として色剤粒子２を５．８
％、樹脂としてブチラール樹脂ＢＬ−２（積水化学社）
を２．５％、添加剤としてボルネオールを４．５％含
む。色剤粒子２は次の方法により製造される。色剤粒子
１の製造方法において、顔料をカーボンブラックの代わ
りに染料（Diacotton Fast Black D：三菱化成工業社）
２．０ｇを使用する以外は同様にして、体積平均粒径
０．９μｍの色剤粒子２を製造する。

【００９２】例３に示す非水系インクは、溶媒としてジ
エチレングリコールモノエチルエーテル（ｂｐ１６２〜
２２８℃）を８８．７％、着色剤として色剤粒子３を
７．２％、樹脂としてブチラール樹脂ＢＬ−３（積水化
学社）を２．０％、添加剤としてメチルセルローズを
２．１％含む。色剤粒子３は、次の方法により製造され
る。色剤粒子３は、色剤粒子１の製造方法において、顔
料のカーボンブラックをＭＡ−８（三菱化学工業社）
３．０ｇを使用する以外は同様にして、体積平均粒径
０．４μｍの色剤粒子３を製造する。

【００９３】例４における非水系インクは、溶媒として
２−ピロリトン（ｂｐ２４５℃）を８９．９％、着色剤
として色剤粒子４を６．５％、樹脂としてブチラール樹
脂ＢＬ−Ｓ（積水化学社）を１．８％、添加剤としてイ
ソボルネオールを１．５％とトリエチルアミンを０．３
％含む。色剤粒子４は、次の方法により製造される。色
剤粒子１の製造方法において、カーボンブラックの代わ
りに染料（NigrosineNB conc. ：住友化学社）３．０ｇ
を使用する以外は同様にして、体積平均粒径１．０μｍ
の色剤粒子４を製造する。

【００９４】例５における非水系インクは、溶媒として
ジエチレングリコールモノブチルエーテル（ｂｐ２３０
℃）を８２．０％、着色剤として色剤粒子５を７．０
％、樹脂としてブチラール樹脂ＢＭ−１（積水化学社）
を２．４％、添加剤としてイソボルネオールを０．９％
とトリエタノールアミンを０．５％とグリセリンを７．
２％含む。色剤粒子５は、次の方法により製造される。
色剤粒子１の製造方法において、カーボンブラックをＲ
ＡＶＥＮ１０２０（コロンビアンカーボン社）２．５ｇ
を使用する以外は同様にして、体積平均粒径１．５μｍ
の色剤粒子５を製造する。

【００９５】例６に示す非水系インクは、溶媒として２
−ピロリロン（ｂｐ２４５℃）を５９．７％、着色剤と
して色剤粒子６を５．６％、樹脂としてブチラール樹脂
ＢＭ−２（積水化学社）を３．０％、添加剤としてメチ
ルセルローズを１．０％とトリエタノールアミンを０．
７％と水３０．０％とを含む。色剤粒子６は、次の方法
により製造される。色剤粒子１の製造方法において、カ
ーボンブラックの代わりに染料（NigrosineBR conc. ：
オリエント化学社）２．５ｇを使用する以外は同様にし
て、体積平均粒径０．８μｍの色剤粒子６を製造する。

【００９６】なお、数値はすべて重量％である。次にイ
ンクジェットヘッド３の変形例について説明する。

【００９７】［インクジェットヘッドの第１の変形例］
図２５は、インクジェットヘッド３の第１の変形例の内
部構成を示す斜視図である。図２６は、インクジェット
ヘッド３の第１の変形例のノズル面から見た平面図であ
る。図２７は、図２６のＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ線断面
図である。図２８は、図２５のＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩ
ＩＩ線断面図である。図２５〜図２８を参照して、第１
の変形例におけるインクジェットヘッドは、基板１３０
と隔壁１０７と圧電素子１０５と保護部１２０とを積層
した構成となっている。第１の変形例におけるインクジ
ェットヘッドのインクチャンネル１１６の形状は先に説
明したインクジェットヘッド３のインクチャンネル１１
６の形状と同じ略円錐型の形状となっている。図２６を
参照して、インクチャンネル１１６は、２列に配列さ
れ、一方の列のインクチャンネルの間に他方の列のイン
クチャンネルが配置された千鳥格子の配列となってい
る。したがって、インクチャンネルが配列する方向にお
けるノズル１１５が配列する間隔が狭くなっている。

【００９８】インクチャンネル１１６の側面を形成する
隔壁１０７の上に圧電素子１０５と保護部１２０とが積
層されている。圧電素子１０５の駆動部に該当する部分
の上には、個別電極１０３が形成されている。隔壁１０
７は共通電極を兼用する。したがって、圧電素子１０５
のうち個別電極１０３と共通電極とで挟まれた部分が駆
動部である。個別電極１０３と共通電極１０７との間に
所定の電圧が印加されると圧電素子１０５の駆動部が隔
壁１０７をインクチャンネル側に押す方向に変形する。

【００９９】隔壁１０７は、基板１０３に圧着されてい
る。隔壁１０７は、上述の製法により製造することがで
きる。基板１３０には、２つのインク供給部１１８とイ
ンクチャンネル１１６と同じ数のインレット１１７とが
形成されている。インク供給部１１８は複数のインクチ
ャンネルとインレット１１７を介して連結されている。
したがって、インク供給部１１８内のインクはインレッ
ト１１７を介してインクチャンネル１１６に供給され
る。また、インク供給部１１８は、図示しないインクカ
ートリッジに接続されてインクカートリッジよりインク
の供給を受ける。

【０１００】第１の変形されたインクジェットヘッド
は、インクチャンネルを２列の千鳥格子に配列したの
で、ノズル１１５が配列する間隔を小さくすることがで
きる。

【０１０１】［インクジェットヘッドの第２の変形例］
図２９は、インクジェットヘッド３の第２の変形例にお
ける断面図を示す図である。図を参照して、第２の変形
例におけるインクジェットヘッドは、表面撥水層１４１
と、ノズルプレート１４３と、充填剤１４５と、圧電素
子１０５と、隔壁１０７と、基板１４７と、スペーサ１
４９と、支持体１５１とを積層した構造となっている。

【０１０２】ノズルプレート１４３は、金属または合成
樹脂などからなり、孔１０１を有するノズル１１５を有
し、表面には表面撥水層１４１が形成されている。ノズ
ルプレート１４３のノズル１１５は、径が同じ孔１０１
を有する。ノズル１１５の径は約２８μｍである。ノズ
ルプレート１４３のノズル１１５より下方は、ノズル１
１５から離れるに従って孔１０１の径が徐々に大きくな
っている。また、径が徐々に大きくなる孔１０１の側面
は、孔１０１の中心に向かって膨らんでいる。ノズルプ
レート１４３は、電鋳法により製造されてＮｉ等の金属
から製造される。

【０１０３】隔壁１０７は、インクチャンネル１１６の
側面を形成するためにインクチャンネル１１６側に膨ら
んだ形で湾曲して盛り上がっており、その上部には孔が
開いている。隔壁１０７の孔の部分とノズルプレート１
４３とが圧着されている。

【０１０４】したがって、インクチャンネル１１６は、
隔壁１０７でその側面が形成される略円錐台と、ノズル
プレート１４３のノズル１１５の下方にその側面が形成
される略円錐台とを組合せた形状となっている。インク
チャンネル１１６は、底面に平行な断面の面積が、底面
からの距離が遠いほど小さくなり、その側面はインクチ
ャンネルの内側に撓んだ形状となっている。

【０１０５】隔壁１０７のインクチャンネル１１６と反
対側には圧電素子１０５が積層され、圧電素子１０５の
隔壁１０７と反対側にはインクチャンネル１１６と対向
する位置に個別電極１０３が形成されている。圧電素子
１０５のうち、個別電極１０３と隔壁１０７とで挟まれ
る部分が圧電素子１０５の駆動部となる。隔壁１０７は
共通電極を兼用する。

【０１０６】基板１４７のインクチャンネル１１６の底
面を形成する面の中心には、インクチャンネル１１６と
インク供給部１１８とを連結するためのインレット１１
７が形成されている。インレット１１７は、インク供給
部１１８側からインクチャンネル１１６に向かってその
径が徐々に小さくなる。

【０１０７】インク供給部１１８は支持体１５１とスペ
ーサ１４９と基板１４７とで囲まれている。インク供給
部１１８は、図示しないインクカートリッジに接続され
ており、インクカートリッジよりインクの供給を受け
る。

【０１０８】このような構成のインクジェットヘッドの
第２の変形例は、個別電極１０３と共通電極を兼ねる隔
壁１０７との間に所定の電圧が印加されると圧電素子１
０５の駆動部が隔壁１０７をインクチャンネル１１６側
に押す方向に変形する。隔壁１０７がインクチャンネル
１１６側に変形すると、インクチャンネル１１６内のイ
ンクが加圧されてノズル１１５から表面張力に打ち勝っ
てインクドロップとなって飛翔する。

【０１０９】インクチャンネル１１６の側面は、隔壁１
０７の部分で内側に向かって膨らんでおり、ノズルプレ
ート１４３の部分でも同様に内側に膨らんでいる。ま
た、インクチャンネル１１６の底面と平行な面の断面は
底面から離れるに従って面積が小さくなっている。した
がって、インクチャンネル１１６内のインクが加圧され
る方向は、ノズル１１５に向かう方向に集約される。こ
のため、ノズル１１６内のインクの速度は、ノズル１１
５に近いほど速度が増加し、飛翔する直前の速度は、あ
る速度へ収束する。

【０１１０】以上説明したとおり、第１の実施の形態に
おけるインクジェットプリンタ１に適用されるインクジ
ェットヘッド３は、インクチャンネル１１６の形状を、
略円錐形状とし、隔壁１０７により形成される側面を、
内側に膨らんだ形状とした。このため、インクチャンネ
ル１１６が圧電素子１０５により加圧されたときに、加
圧力がインクチャンネルの底面からノズル１０１に向け
てダイレクトに伝搬する。したがって、従来に比べて圧
力ロスを小さくできるので、インク排出方向の圧力が増
加し、インクの飛翔速度が上昇する。インクの飛翔速度
が上昇することにより、ノズル間におけるインクの飛翔
速度のばらつきが小さくなる。

【０１１１】また、インクチャンネル内のインクに加圧
力が効率よく伝搬するので、印加電力を低くすることが
でき、スルーレートを速くすることができる。

【０１１２】さらに、インクチャンネル１１６の側面を
形成する隔壁１０７に圧電素子１０５を積層することに
より、駆動部とインクチャンネル１１６とを一体構成と
したので、インクジェットヘッドを小型化することがで
き、ノズルが配列する方向に長くしたインクジェットヘ
ッドとすることができる。

【０１１３】また、本実施の形態におけるインクジェッ
トプリンタ１は、上述の小型化したインクジェットヘッ
ドを搭載するので、インクジェットプリンタ自体を小型
化することができる。また、インクジェットヘッドに印
加する電圧が小さくて済み、消費電力を抑えることがで
きるとともに、スループットが速いので印字速度を速め
ることができる。

【０１１４】また、インクジェットヘッドは、ノズル間
でインクドロップが飛翔する速度のばらつきが小さいの
で、印字品質が向上する。

【０１１５】［第２の実施の形態］図３０は、本発明の
第２の実施の形態におけるインクジェットヘッドが適用
されるインクジェットプリンタの構成を説明するための
模式的断面図である。

【０１１６】本インクジェットプリンタ５００では、記
録紙５０１は給紙ローラ５０２によってインクジェット
ヘッドユニット５１０に対向する部分に給紙される。イ
ンクジェットヘッドユニット５１０は、複数色のインク
ジェットヘッドを含む。インクジェットプリンタ５００
に接続されたコンピュータ等から出力された画像データ
が、入出力を制御する本体制御部５０３で受信される。
本体制御部５０３で受信された画像データは、画像制御
部５０４で処理され、処理された画像データに基づいて
インクジェットヘッドユニット５１０のインクジェット
ヘッドがインクを吐出することにより画像が記録紙５０
１上に形成される。画像が形成された後、記録紙５０１
は矢印Ｆ１方向に搬送され、定着部５０５でインクが記
録紙５０１上に定着された後、排紙部５０６上に排紙さ
れる。また、これらの各部の動作は制御部５０７によっ
て制御される。

【０１１７】本インクジェットプリンタは上述の各部の
ほかにメンテナンス部５４０を含んでおり、インクジェ
ットヘッドユニット５１０とメンテナンス部５４０とは
位置を移動させることができる。印字時には、インクジ
ェットヘッドユニット１５０とメンテナンス部２００と
は図３０に示すような位置にあり、上述のようにして記
録紙５０１上に画像が印字される。非印字時には、イン
クジェットヘッドユニット５１０が矢印Ｆ２方向に上方
に移動し、メンテナンス部５４０が矢印Ｆ３方向に前方
に移動する。このように移動された位置で、インクジェ
ットヘッドユニット５１０内のインクジェットヘッドは
メンテナンス部５４０によってキャッピングされる。

【０１１８】第２の実施の形態におけるインクジェット
プリンタに用いられるインクジェットヘッドは、固定型
のインクジェットヘッドであり、主走査方向（ノズルが
配列する方向）の長さが記録紙５０１の中の長さと同じ
である。このインクジェットヘッドには、第１の実施の
形態におけるインクジェットプリンタに適用されるイン
クジェットヘッドをノズルが配列する方向に長尺化した
インクジェットヘッドが用いられる。第１の実施の形態
におけるインクジェットヘッド３を長尺化した以外の構
成については、第１の実施の形態におけるインクジェッ
トヘッドと同様であるのでここでの説明は繰返さない。
また、第１の実施の形態における第１の変形例および第
２の変形例におけるインクジェットヘッドも同様に適用
できる。第１の実施の形態におけるインクジェットヘッ
ドの長尺化が可能となったのは、次の理由による。

【０１１９】（１）インクチャンネル１１６の側面を
形成する隔壁１０７を簡易な方法で製造することができ
ること（２）隔壁１０７に圧電素子１０７を積層することに
より駆動部分とインクチャンネルとを一体に構成したこ
と以上の理由により、インクジェットヘッドを小型化する
ことが可能となり、インクジェットヘッドをノズルが配
列する方向に長くすることができる。

【０１２０】図３１は、インクジェットヘッド５２２の
周辺の構成を説明するための斜視図である。インクジェ
ットヘッド５２２は、保持体５２０により保持されてい
る。保持体５２０は、インクカートリッジ５２６を収容
することができる。インクジェットヘッド５２２には、
その長手方向（主走査方向）にわたってインク接続口５
２４が形成されている。インクカートリッジ５２６は、
インクジェットヘッド５２２の長さ方向に形成された接
続口５２４と接続するための長方形の孔部５３４をイン
クジェットヘッド５２２との接続面に有する。インクカ
ートリッジ５２６は、保持体５２０に収容されるとき
に、保持体５２０に摺導されて図面矢印方向に移動す
る。インクカートリッジ５２６を収容した状態では、イ
ンクカートリッジ５２６の孔部５３４とインクジェット
ヘッド５２２の接続口５２４とが接続された状態とな
る。

【０１２１】インクカートリッジ５２６には、インクジ
ェットヘッド５２２にインクを供給しやすくするため、
上部に大気連通口５３０を有する。また、保持体５２０
は、蓋を有し、外部からの塵等の侵入を防止するように
している。さらに、保持体５２０の蓋を閉じた状態で固
定するためのフックジョイント５３２を有する。

【０１２２】図３２は、インクカートリッジ５２６とイ
ンクジェットヘッド５２２とが接続する状態を説明する
ための模式的断面図である。インクカートリッジ５２６
が保持体５２０に収容された状態では、インクジェット
ヘッド５２２の接続口５２４とインクカートリッジ５２
６の孔部５３４とが係合する。インクカートリッジ５２
６は、その内部にインクが収容されおり、孔部５３４の
部分にはスポンジ材で栓をしてある。したがって、イン
クカートリッジ５２６を保持体５２０に収容しない状態
では、スポンジ材５２８の働きにより、インクカートリ
ッジ内のインクが溢れることはない。インクカートリッ
ジ５２６が保持体５２０に収容されたときには、孔部５
３４とインク接続口５２４とが係合するので、スポンジ
材５２８を介してインクがインクカートリッジ５２６か
らインクジェットヘッド５２２に供給される。

【０１２３】図３３は、第２の実施の形態におけるメン
テナンス部５４０の構成を説明するための図である。メ
ンテナンス部５４０は、インクジェットヘッド５２２の
ノズル面と密着し、大気とは隔てられた空気の流路を形
成するためのラインゴムキャップ５４２を含む。インク
ジェットヘッド５２２のノズル１１５を有する面とライ
ンゴムキャップ５４２とが密着し、図示しないポンプに
よりラインゴムキャップ５４２のポンプ吸引口５４４か
らラインゴムキャップ５４２内の空気が吸引される。こ
れにより、ヘッド５２２のノズル１１５のメンテナンス
が行なわれる。

【０１２４】以上説明したように、第２の実施の形態に
おけるインクジェットプリンタは、適用されるインクジ
ェットヘッドが、固定型のラインヘッドであるが、第１
の実施の形態におけるインクジェットヘッドを長尺化し
たインクジェットヘッドを適用することができる。これ
は、第１の実施の形態におけるインクジェットヘッドを
小型化・長尺化することが可能であることによる。

【０１２５】したがって、第２の実施の形態におけるイ
ンクジェットプリンタは、第１の実施の形態におけるイ
ンクジェットプリンタと同様の効果を奏することができ
る。

【０１２６】なお、今回開示された実施の形態は全ての
点で例示であって、制限的なものではないと考えられる
べきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特
許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の
意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意
図される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるインクジェ
ットプリンタ１の概略構成を示す斜視図である。

【図２】第１の実施の形態におけるキャリッジ４周辺の
構成を説明するための斜視図である。

【図３】インクジェットヘッド３を切断し、切断面から
見た斜視図である。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

【図５】インクドロップの飛翔原理を説明するための図
である。

【図６】インクチャンネル内のインクの速度分布を説明
するための模式図である。

【図７】本実施の形態におけるインクジェットヘッド３
と従来のインクジェットヘッドとにおけるインクの飛翔
速度のばらつきを示す図である。

【図８】電鋳法によりインクジェットヘッド３の隔壁１
０７を形成するのに用いる型の部分的な斜視図である。

【図９】隔壁１０７と圧電素子１０５とを形成する製造
工程を説明するための図である。

【図１０】圧電素子１０５と個別電極１０３とを形成す
るための製造工程の流れを示す図である。

【図１１】メンテナンス部１４の構成を説明するための
図である。

【図１２】インクジェットプリンタ１の制御部の概略構
成を示すブロック図である。

【図１３】図１２のＣＰＵ３０１の構成を示すブロック
図である。

【図１４】遅延回路の例を示す図である。

【図１５】反転回路の例を示す図である。

【図１６】反転増幅回路の例を示す図である。

【図１７】圧電素子に印加される電圧の波形を本実施の
形態におけるインクジェットヘッドと従来のインクジェ
ットヘッドとを比較して示す図である。

【図１８】圧電素子１０５に印加される電圧と記録シー
ト２に付着するドットの直径との関係を示したグラフで
ある。

【図１９】画像をプリントする際のＣＰＵ３０１が行な
う処理の手順を説明するためのフローチャートである。

【図２０】本実施の形態におけるインクジェットプリン
タに用いられる水性のイエローインクの組成を示す図で
ある。

【図２１】本実施の形態におけるインクジェットプリン
タで用いられる水性のマゼンタインクの組成を示した図
である。

【図２２】本実施の形態におけるインクジェットプリン
タで用いられる水性のシアンインクの組成を示した図で
ある。

【図２３】本実施の形態におけるインクジェットプリン
タで用いられる水性のブラックインクの組成を示した図
である。

【図２４】本実施の形態におけるインクジェットプリン
タで用いられる非水性のインクの組成を示した図であ
る。

【図２５】インクジェットヘッドの第１の変形例の内部
構成を示す斜視図である。

【図２６】第１の変形例におけるインクジェットヘッド
をノズル面から見た平面図である。

【図２７】図２６のＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ線断面図で
ある。

【図２８】図２６のＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩ線断面
図である。

【図２９】インクジェットヘッドの第２の変形例におけ
る断面図である。

【図３０】第２の実施の形態におけるインクジェットヘ
ッドが適用されるインクジェットプリンタ５００の構成
を説明するための模式的断面図である。

【図３１】インクジェットヘッドの周辺の構成を説明す
るための斜視図である。

【図３２】インクジェットヘッドとインクカートリッジ
との接続状況を説明するための模式的断面図である。

【図３３】第２の実施の形態におけるインクジェットヘ
ッド５２２のメンテナンス部の構成を示す斜視図であ
る。

【図３４】従来のインクジェットヘッドを示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１０１孔１０３個別電極１０５圧電素子１０７隔壁１０９基板１１５ノズル１１６インクチャンネル１１７インレット１１８インク供給部１２１インク通路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを飛翔させるための孔を有するノ
ズルと、前記ノズルに接続されたインクチャンネルと、前記インクチャンネルの容積を変化させるための圧電素
子とを備え、前記インクチャンネルは、前記孔の面と平行な断面の面
積が前記孔に向かって小さくなる側面を含み、前記側面
は内側に膨らむ形状であることを特徴とする、インクジ
ェットヘッド。
【請求項２】前記圧電素子は、前記インクチャンネル
の前記側面の少なくとも一部を覆う位置に設けられてい
ることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェット
ヘッド。
【請求項３】前記インクチャンネルと前記圧電素子と
の間に隔壁をさらに備えたことを特徴とする、請求項１
または２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】前記インクチャンネルは複数あることを
特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のインクジ
ェットヘッド。
【請求項５】断面積が深さに伴って小さくなる孔であ
って、前記孔の側面が前記孔の中心方向に膨らんだ孔を
有する型に金属めっきを施して略円錐形状の隔壁を形成
する工程と、前記形成した隔壁の略円錐形状の側面の少なくとも一部
に圧電素子を形成する工程と、前記圧電素子の少なくとも一部に電極を形成する工程と
を含む、インクジェットヘッドの製造方法。