JP2001063034A

JP2001063034A - インクジェットプリンタとその駆動方法

Info

Publication number: JP2001063034A
Application number: JP23908699A
Authority: JP
Inventors: Masao Yaji; 雅夫矢治
Original assignee: Oki Data Corp
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1999-08-26
Filing date: 1999-08-26
Publication date: 2001-03-13

Abstract

(57)【要約】【解決手段】インク加圧室６は、上部中間圧電体２と
下部中間圧電体４とを積層した左右２枚の壁に挟まれ
る。上部共通電極１と、上部中間圧電体２と、中間電極
３と、下部中間圧電体４と、下部共通電極５とは、この
順番に積層される。上部共通電極１に＋Ｖボルト、下部
共通電極５に０ボルトを加えておき、端子７Ａと７Ｂと
に＋Ｖボルトと０ボルトを交互に印加すると、インク加
圧室６にインクが吸入され噴出される。【効果】従来３個１組のスイッチで制御していたもの
を２個１組のスイッチで制御でき、駆動部の回路が簡素
化する。

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
リンタとその駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタは、インク加圧
室内部に収容したインクを電気パルスによって噴出させ
紙等の媒体上に印字を行う。インクを噴出させる方法の
１つとして、圧電体によりインク加圧室を取り囲み、こ
の圧電体に一定方向の電界を加えて歪みを発生させる方
法がある。この方法を採用するインクジェットヘッドに
は、圧電体に電界を加えるための多数の電極と、各電極
に所定のシーケンスで電圧を加える駆動回路とが設けら
れる。

【０００３】駆動回路には、各電極に電圧を加えるため
の電源をオンオフするためのスイッチが設けられる。こ
れらのスイッチを所定のシーケンスで駆動することによ
ってインク加圧室にインクを吸入し、そのインクを吐出
するといった動作が制御される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の技術には、次のような解決すべき課題があっ
た。上記のような圧電体を用いたインクジェットヘッド
では、従来、制御用の電極に＋Ｖボルトと−Ｖボルトと
０ボルトとを交互に印加するために、インク加圧室１個
あたり、それぞれ３つ１組のスイッチによる駆動回路が
設けられていた。ところが、インクジェットヘッドには
多数のインク加圧室が設けられ、これらを駆動するため
の全ての電極に３つ１組のスイッチを接続すると駆動回
路の回路規模が大きくなり、コスト高になるという問題
があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は以上の点を解決
するため次の構成を採用する。〈構成１〉上部共通電極と、上部中間圧電体群と、中間
電極群と、下部中間圧電体群と、下部共通電極とを順に
積層して成り、それぞれ、上記中間電極を挟む上記上部
中間圧電体と下部中間圧電体の対により、インク加圧室
群を仕切る壁が形成され、上記全ての上部中間圧電体
は、上記上部共通電極と中間電極との間に供給される駆
動パルスによって電界が形成されると剪断モード変形す
るように分極軸の方向が設定され、上記全ての下部中間
圧電体は、上記下部共通電極と中間電極との間に供給さ
れる駆動パルスによって電界が形成されると剪断モード
変形するように分極軸の方向が設定されているインクジ
ェットヘッドを備えたことを特徴とするインクジェット
プリンタ。

【０００６】〈構成２〉上部共通電極と、上部中間圧電
体群と、中間電極群と、下部中間圧電体群と、下部共通
電極とを順に積層して成り、それぞれ、上記中間電極を
挟む上記上部中間圧電体と下部中間圧電体の対により、
インク加圧室群を仕切る壁が形成され、上記全ての上部
中間圧電体は、上記上部共通電極と中間電極との間に供
給される駆動パルスによって電界が形成されると剪断モ
ード変形するように分極軸の方向が設定され、上記全て
の下部中間圧電体は、上記下部共通電極と中間電極との
間に供給される駆動パルスによって電界が形成されると
剪断モード変形するように分極軸の方向が設定されたイ
ンクジェットヘッドと、任意のインク加圧室を挟む一方
の壁を形成する上部中間圧電体に、上部共通電極と中間
電極とを用いて所定の方向の電界を加えると同時に、他
方の壁を形成する下部中間圧電体に、中間電極と下部共
通電極とを用いて、上記電界と同方向の電界を加えるよ
うに制御するスイッチと、上記インク加圧室を挟む一方
の壁を形成する下部中間圧電体に、下部共通電極と中間
電極とを用いて所定の方向の電界を加えると同時に、他
方の壁を形成する上部中間圧電体に、中間電極と上部共
通電極とを用いて、上記電界と同方向の電界を加えるよ
うに制御するスイッチとを備えた駆動部を備えたことを
特徴とするインクジェットプリンタ。

【０００７】〈構成３〉上部共通電極と、上部中間圧電
体群と、中間電極群と、下部中間圧電体群と、下部共通
電極とを順に積層して成り、それぞれ、上記中間電極を
挟む上記上部中間圧電体と下部中間圧電体の対により、
インク加圧室群を仕切る壁が形成され、上記全ての上部
中間圧電体は、上記上部共通電極と中間電極との間に供
給される駆動パルスによって電界が形成されると剪断モ
ード変形するように分極軸の方向が設定され、上記全て
の下部中間圧電体は、上記下部共通電極と中間電極との
間に供給される駆動パルスによって電界が形成されると
剪断モード変形するように分極軸の方向が設定されたイ
ンクジェットヘッドに対して、任意のインク加圧室を挟
む一方の壁を形成する上部中間圧電体に、上部共通電極
と中間電極とを用いて所定の方向の電界を加えると同時
に、他方の壁を形成する下部中間圧電体に、中間電極と
下部共通電極とを用いて、上記電界と同方向の電界を加
えるように制御する動作と、上記インク加圧室を挟む一
方の壁を形成する下部中間圧電体に、下部共通電極と中
間電極とを用いて所定の方向の電界を加えると同時に、
他方の壁を形成する上部中間圧電体に、中間電極と上部
共通電極とを用いて、上記電界と同方向の電界を加える
ように制御する動作のうちの、いずれか一方を実行した
後に他方を実行するようにして、当該インク加圧室を駆
動することを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方
法。

【０００８】〈構成４〉構成３に記載のインクジェット
ヘッドの駆動方法において、駆動をしないインク加圧室
の壁に設けられた中間電極の一方又は両方をハイインピ
ーダンスに保持することを特徴とするインクジェットヘ
ッドの駆動方法。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を具体
例を用いて説明する。〈具体例１〉図１は、本発明によるインクジェットヘッ
ド駆動部の例を示すもので、（ａ）がインクジェットヘ
ッドの主要部断面図、（ｂ）が駆動部の結線図である。
この図は、インクジェットヘッドを構成する１つのイン
ク加圧室６の周辺にある主要な要素のみを断面にして図
示したものである。

【００１０】図に示すように、上部共通電極１は、後で
説明する図示しない上側天板に貼り付けられており、下
部共通電極５は、後で説明する図示しない下側天板に貼
り付けられている。そして、上部共通電極１と、上部中
間圧電体２と、中間電極３と、下部中間圧電体４と、下
部共通電極５とが、この順に積層されてひとつの壁を形
成している。上部共通電極１と下部共通電極５の間に、
多数の壁が設けられて、これらの間にインク加圧室６を
形成するように構成されている。

【００１１】なお、上部中間圧電体２は、電極１−２及
び３−２をその上下面に貼り付けている。また、下部中
間圧電体４は、電極３−３と電極５−２をその上下面に
貼り付けている。そして、上部共通電極１と電極１−２
とが、導電性接着剤１−１によって相互に接着されてい
る。また、電極３−２と電極３−３とは、導電性接着剤
３−１により接着されている。電極５−２と下部共通電
極５とは、導電性接着剤５−１によって相互に接着され
ている。

【００１２】インクジェットヘッドを駆動する場合に
は、電極３−２と電極３−３とは、導電性接着剤３−１
により接着されており、等価の電極として作用する。従
って、これらをまとめて中間電極３と呼び、以下の説明
を続ける。

【００１３】上部共通電極１には、後で説明するよう
に、例えば＋Ｖボルトのバイアス電圧が加えられてお
り、下部共通電極５には０ボルトの電圧が加えられてい
る。即ち、下部共通電極５は接地電位に保持されてい
る。

【００１４】（ｂ）に示す駆動部は、スイッチ制御部１
１と４個のスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４
と、電源１２によって構成されている。２個１組のスイ
ッチＳＷ１，ＳＷ２が、（ａ）に示す端子７Ａに電気接
続される。また、２個１組のスイッチＳＷ３，ＳＷ４の
出力が、（ａ）に示す端子７Ｂに電気接続される。この
ように、本発明では、各壁の中間電極３には、それぞれ
２個ずつのスイッチが接続され、駆動制御されるように
なっている。この図の例では、２枚の壁を駆動するた
め、２×２の合計４個のスイッチを図示したが、このス
イッチの数は壁の数の２倍だけ設けられる。

【００１５】図に示す電源１２の出力は、スイッチＳＷ
１，ＳＷ３の入力側に接続される。従って、スイッチＳ
Ｗ１がオンすると、端子７Ａの電位が＋Ｖボルトにな
り、スイッチＳＷ３がオンすると、端子７Ｂの電位が＋
Ｖボルトになる。また、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ
４の入力側は接地電位に保持されている。従って、スイ
ッチＳＷ２がオンすると、端子７Ａの電位が０ボルトに
なる。また、スイッチＳＷ４がオンすると、端子７Ｂの
電位が０ボルトになる。また、例えばスイッチＳＷ１と
ＳＷ２の両方を開放すると、端子７Ａはハイインピーダ
ンスの状態に保持される。

【００１６】スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２とは、い
ずれか一方のみがオンするように互いに排他的に動作す
る。両方のスイッチＳＷ１とＳＷ２が同時にオフする場
合もある。また、スイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４と
は、いずれか一方のみがオンするように互いに排他的に
動作する。両方のスイッチＳＷ３とＳＷ４が同時にオフ
する場合もある。スイッチ制御部１１は、後で説明する
ようなタイミングで、これらのスイッチＳＷ１〜ＳＷ４
をコントロールする。

【００１７】なお、上記（ａ）に示した各部材の上部、
下部の関係は、図に示したような姿勢にしたときの見掛
け上の位置を考慮して命名したもので、必ずしも上部と
名付けられたものが上部に配置される必要はない。単に
各部材の位置関係を明確にするために便宜上付けた名称
である。

【００１８】図２には、一般的なインクジェットヘッド
の斜視図を示す。図のインクジェットヘッド本体２０に
は、その上部にインク吸入口２９が設けられ、ここから
図示しないインクタンクを通じてインクが供給される。
先端部にはインク加圧室の数だけオリフィス２２が配列
されている。後端部からは、これらを駆動する電極１５
が引き出され、ここに図示しない信号ケーブルが接続さ
れる。

【００１９】図３には、比較例の印字ヘッドＪ−Ｊ断面
図を示す。この図は、図２に示すＪ−Ｊ線に沿うインク
ジェットヘッドの縦断面図である。図に示す左端にオリ
フィス２２が配置されている。また、中央にインク加圧
室１６が配置されている。このインク加圧室１６は、上
側天板２３と基板２１によって上下面を挟まれている。
また、インク加圧室１６を駆動するために電極２４，２
５が設けられている。電極２５の延長部分が電極１５と
なって外部の信号ケーブルに電気接続される。

【００２０】図４には、比較例の駆動部結線図を示す。
図２と図３に示すような従来構造のインクジェットヘッ
ドには、この図に示すような駆動部が接続される。図に
示す３つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３は、スイッ
チ制御部１１によって排他的にいずれか１つがオンする
ように動作される。また、これらのスイッチには電源１
２Ａ，１２Ｂが電気接続されている。

【００２１】各スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の出力
はまとめて端子ＯＵＴに接続される。この端子ＯＵＴ
は、図３に示す電極１５に電気接続される。また、共通
電極２４には、接地用の端子Ｅが接続される。スイッチ
ＳＷ１がオンすると、端子ＯＵＴから＋Ｖボルトの電圧
が出力される。また、スイッチＳＷ２がオンすると、端
子ＯＵＴから０ボルトの電圧が出力される。また、スイ
ッチＳＷ３がオンすると、端子ＯＵＴから−Ｖボルトの
電圧が出力される。

【００２２】図５には、比較例の駆動部動作タイミング
チャートを示す。上記のような駆動部は、この図に示す
ようなタイミングで動作する。スイッチＳＷ１，ＳＷ
２，ＳＷ３は、それぞれ図に示すような一定のパターン
でオンオフ制御される。図の各信号レベルがハイレベル
の場合、スイッチがオンし、ロウレベルの場合はスイッ
チがオフされるように表示した。（ａ）から（ｃ）はそ
れぞれスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の動作タイミン
グを示し、（ｄ）は各スイッチの出力が合成された端子
ＯＵＴの出力電圧レベルを示す。（ｄ）の出力電圧は、
このように、ハイレベルの場合＋Ｖボルト、中間レベル
の場合０Ｖ、ロウレベルの場合−Ｖボルトとなる。

【００２３】図５に示したように、インクジェットヘッ
ドが駆動される状態では、いずれかのスイッチがオン
し、その他のスイッチはオフするように各スイッチが排
他的に動作する。その結果、図の（ｄ）に示すように、
端子ＯＵＴからは、＋Ｖボルト、−Ｖボルト、０ボル
ト、−Ｖボルト、＋Ｖボルト、０ボルトという順に信号
が出力される。端子ＯＵＴの出力が＋Ｖボルト、−Ｖボ
ルト、０ボルトと変化すると、インク室の壁が一サイク
ル分変形してインクを一滴噴出させる。

【００２４】図６には、比較例のインクジェットヘッド
動作説明図を示す。図の（ａ）と（ｂ）とは、いずれも
図３に示した比較例のインクジェットヘッドのＫ−Ｋ線
に沿う横断面の一部を示したものである。ここでは、イ
ンク加圧室をＶ１，Ｖ２，Ｖ３と表示した。これらは、
上側天板２３と、中間圧電体２６と、基板２１とによっ
て取り囲まれている。上側天板２３と中間圧電体２６の
間には共通電極２４が設けられている。また、中間圧電
体２６と基板２１の間には、中間電極Ｐ１〜Ｐ４が設け
られている。

【００２５】中間電極Ｐ１〜Ｐ４は、それぞれ互いに電
気的に分離され、共通電極２４との間に挟まれた対応す
る中間圧電体２６に所定の電界を加えるように構成され
ている。共通電極２４は、図４に示した端子Ｅに接続さ
れ、接地電位に保持されている。ここで、例えば中間電
極Ｐ２に−Ｖボルト、中間電極Ｐ３に＋Ｖボルトを印加
したとする。この場合、図に示す矢印の方向に電界Ｅが
加わる。

【００２６】中間圧電体２６と基板２１とは、それぞれ
電界Ｅが加わったとき、剪断モード変形するように、そ
の分極軸Ｐの方向が設定されている。その結果、図に示
す破線のように、インク加圧室Ｖ２を挟む壁が変形す
る。これによって、インク加圧室Ｖ２の容積が広がり、
図示しないインクタンクからインクを吸い込む。

【００２７】次のタイミングで、図の（ｂ）に示すよう
に、中間電極Ｐ２に＋Ｖボルト、中間電極Ｐ３に−Ｖボ
ルトの電圧を加える。即ち、図４に示したスイッチの切
換えによって、中間電極Ｐ２と中間電極Ｐ３とに加える
電圧を切り換える。これによって、インク加圧室Ｖ２を
挟む壁の変形方向が逆になり、図の破線に示すようにイ
ンク加圧室V２の容積を縮ませる。これによって、オリ
フィス２２からインク加圧室Ｖ２内部のインクが噴出さ
れる。

【００２８】なお、インク加圧室Ｖ２を駆動しないとき
は、壁が垂直になるように、中間電極Ｐ２とＰ３のいず
れにも０ボルトの電圧を加えるようにしている。このた
め、従来は、＋Ｖボルト、−Ｖボルト及び０ボルトの電
圧を加える仕組みが必要になり、３つ１組のスイッチが
各中間電極に接続されるという構成になっていた。

【００２９】図７には、比較例のインクジェットヘッド
タイミングチャートを示す。図に示す（ａ）は中間電極
Ｐ１、（ｃ）は中間電極Ｐ２、（ｅ）は中間電極Ｐ３、
（ｇ）は中間電極Ｐ４に印加される電圧の時間経過を示
す。この電圧は、既に図５の（ｄ）を用いて説明したパ
ターンと同一のものである。また、（ｂ）はインク加圧
室Ｖ１、（ｄ）はインク加圧室Ｖ２、（ｆ）はインク加
圧室Ｖ３の容積変化を示す。この容積変化は、図の上側
ほど容積が大きく、下側ほど容積が小さいことを示す。

【００３０】例えば、（ｂ）に示すインク加圧室Ｖ１の
場合、その両側の壁を駆動する中間電極Ｐ１とＰ２に、
図に示すようなタイミングで電圧が印加されると、時刻
ｔ１にインク加圧室Ｖ１の容積が最大になり、その直後
に最小になる。これによって、インクを吸入し噴出する
といった動作が実行される。その後は、いずれか一方の
壁が駆動されるが、インク加圧室の容積変化が小さいた
め、インクの噴出には至らない。そして、時刻ｔ４で再
び両側の壁が駆動されてインク加圧室が最大容積とな
り、その直後に最小容積となる。

【００３１】時刻ｔ１，ｔ４，ｔ７以降に電極Ｐ１、Ｐ
２に加えた電圧と同じパターンの電圧を、他の各電極に
加えると、それぞれ、図に示すように、インク加圧室Ｖ
２は、時刻ｔ２，ｔ５，ｔ８、インク加圧室Ｖ３は、時
刻ｔ３，ｔ６，ｔ９に、それぞれその容積を最大にし、
直後にインクを噴出するといった動作を行う。

【００３２】図８には、具体例１のインクジェットヘッ
ド動作説明図を示す。この図は、図６の比較例と対応す
るように本発明のインクジェットヘッドの断面を示した
ものである。図に示すように、このインクジェットヘッ
ドは、上側天板２７、上部共通電極１、上部中間圧電体
２、中間電極３１，３２，３３，３４、下部中間圧電体
４、下部共通電極５及び下側天板２８とが順番に積層さ
れ、インク加圧室Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を形成している。こ
れらの左右にも同様の構成の部分が連続しているが、こ
こでは図示を省略している。

【００３３】なお、上側天板２７、上部中間圧電体２、
下部中間圧電体４、下側天板２８の断面を示すハッチン
グは、図が見にくくなるため、その相当部分を簡略表示
した。なお、図１を用いて説明したように、本発明の場
合には、駆動部の２個１組のスイッチが、それぞれ各中
間電極３に電気接続されている。

【００３４】ここで、図に示すインク加圧室Ｖ２を駆動
する場合を考える。始めに、下部共通電極５を接地電位
とし、上部共通電極１に＋Ｖボルトのバイアス電圧を加
えておく。また、上部中間圧電体２と下部中間圧電体４
とはいずれも、図の上下方向に向かう電界が加わった場
合に剪断モード変形するように、分極軸Ｐの方向が設定
されているものとする。

【００３５】まず、動作しない通常の状態では、上部共
通電極１と下部共通電極５との間に＋Ｖボルトの電界が
加えられている。従って、上部共通電極１と下部共通電
極５によって形成される壁には垂直下方に向いた電界が
加わったままになっている。ところが、後で説明するよ
うな内部応力の相殺によって壁は歪むことがない。

【００３６】一方、図に示すように、例えば中間電極３
２に０ボルト、中間電極３３に＋Ｖボルトの電圧を供給
したとする。この場合、上部共通電極１と中間電極３２
との間には＋Ｖボルトの電圧が加えられ、下方向に向く
電界Ｅが加えられる。また、中間電極３３と下部共通電
極５との間には＋Ｖボルトの電圧が加えられ、下方向に
向く電界Ｅが形成される。その結果、図に示すインク加
圧室Ｖ２の左側の壁の上部中間圧電体２と、右側の壁の
下部中間圧電体４に歪みが生じ、図に示す破線に示すよ
うに壁が変形する。これによって、インク加圧室Ｖ２の
容積が最大になり、インクが吸入される。

【００３７】その後、図の（ｂ）において、中間電極３
２に＋Ｖボルトの電圧が加えられ、中間電極３３に０ボ
ルトの電圧が加えられる。このとき、中間電極３２と下
部共通電極との間に＋Ｖボルトの電圧が印加され、図に
示すように、下に向いた垂直方向の電界Ｅが形成され
る。また、上部共通電極１と中間電極３３との間に＋Ｖ
ボルトの電圧が加えられ、垂直方向の電界Ｅが形成され
る。

【００３８】これによって、インク加圧室Ｖ２を挟む左
右の壁のうち、左側の壁の下部中間圧電体４と右側の壁
の上部中間圧電体２に剪断モードの歪みが生じ、図に示
す破線に示すように変形する。こうして、インク加圧室
Ｖ２の容積が最小となり、オリフィス２２からインクが
吐出される。

【００３９】図９には、具体例１の駆動部動作タイミン
グチャートを示す。上記のような制御を行うために、図
１に示すスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４は、
図９の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すようなタ
イミングでオンオフ動作される。これによって、図１
（ａ）に示した端子７Ａと７Ｂとには、図９（ｅ）と
（ｆ）に細線で示すような電圧が加えられる。なお、図
９（ｅ）と（ｆ）の太線で示した部分は、該当する中間
電極がハイインピーダンス状態に保持された部分であ
る。このハイインピーダンス状態では、該当する端子に
接続された全てのスイッチがオープンになっている。

【００４０】即ち、例えば端子７Ａは、時刻ｔ１までハ
イインピーダンスの状態に保持される。次に端子７Ａ
は、時刻ｔ１〜ｔ２までの間、＋Ｖボルトの電位に保持
される。そして、時刻ｔ２〜ｔ３の間、０ボルトの電位
とされ、時刻ｔ３〜ｔ４の間、ハイインピーダンスとさ
れる。時刻ｔ４〜ｔ５の間は０ボルトの電位とされ、時
刻ｔ５以降、再び時刻ｔ６まで＋Ｖボルトの電位とされ
る。更に、時刻ｔ６〜時刻ｔ７までの間、ハイインピー
ダンスとされ、その後は時刻ｔ１〜時刻ｔ７までの動作
を繰り返す。端子７Ｂの場合、端子７Ａと時刻ｔ１と時
刻ｔ４の間の時間差分だけシフトした状態で同一の動作
を繰り返す。

【００４１】図１に示すスイッチＳＷ１とスイッチＳＷ
２の動作と端子７Ａの電位の関係を説明する。図１に示
すスイッチＳＷ１がオンすると、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の
間に、＋Ｖボルトの電圧が端子７Ａに印加される。そし
て、その直後、スイッチＳＷ１がオフし、スイッチＳＷ
２がオンすると、時刻ｔ２〜時刻ｔ３の間、端子７Ａが
０ボルトに保持される。その後、時刻ｔ３〜時刻ｔ４ま
での間は、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２が共にオフ
される。これによって、端子７Ａがハイインピーダンス
の状態に保持される。

【００４２】このように、中間電極をハイインピーダン
スの状態に保持するのは、中間電極の電位を上部共通電
極１と下部共通電極５との中間の電位に保持するためで
ある。この電位は、上部中間圧電体と下部中間圧電体の
インピーダンスによって決まる。インピーダンスは圧電
体の材料や寸法により定まる。この例では丁度Ｖ／２ボ
ルト程度の電位となる。このように中間電極をハイイン
ピーダンスの状態に保持することによって、図８（ａ）
に示した、例えば１番左側の壁のように、バイアス電界
が加わっていても変形しない状態を作ることができる。

【００４３】図１０は、このようなバイアス電圧の作用
説明図を示す。即ち、図８に示したように、上部共通電
極１と下部共通電極５との間に＋Ｖボルトのバイアス電
圧を供給すると、例えば図１０（ａ）に示すように、上
部中間圧電体２と下部中間圧電体４から成る壁の上端が
自由端になっている場合、壁は図のように右斜め方向に
傾斜するよう歪みを発生する。

【００４４】また、（ｂ）に示すように、上部中間圧電
体２が上側天板２７に固定され、下部中間圧電体４が下
側天板２８に固定されており、上部中間圧電体２と下部
中間圧電体４とが接着されていない場合には、図に示す
ように、それぞれ右に傾斜するような歪みを発生し、上
部中間圧電体２と下部中間圧電体４との接触面に大きな
ずれが生じる。

【００４５】ところが、実際には、上部中間圧電体２と
下部中間圧電体４とは、互いに連結されて１つの壁を形
成しており、上部中間圧電体２の上端は上側天板２７に
固定され、下部中間圧電体４の下端は下側天板２８に固
定されている。従って、図に示すように垂直方向の電界
が加わったとしても、内部応力が図の（ｃ）の矢印に示
すように右方向と左方向に発生して互いに打ち消し合う
ので、壁に歪みを生じない。従って、本発明のように、
バイアス電圧を加えた状態では壁に全く歪みが発生せ
ず、中間電極に＋Ｖボルトあるいは０ボルトの２種類の
電圧を供給することによって、壁を変形させ、インクを
噴出させ、再び壁を垂直の状態に戻すことが可能にな
る。

【００４６】図１１に、具体例１のインクジェットヘッ
ドタイミングチャートを示す。図の（ａ）に示した中間
電極３１に加える電圧、（ｃ）に示した中間電極３２に
加える電圧、（ｅ）に示した中間電極３３に加える電圧
及び（ｇ）に示した中間電極３４に加える電圧は、図９
に示した（ｅ）あるいは（ｆ）に示した信号と同様で、
互いに対応するインク加圧室を駆動させるために、その
タイミングが調整されている。

【００４７】（ｂ）に示したインク加圧室Ｖ１の容積の
変化は、図７の（ｂ）に示したものと変わらない。即
ち、この具体例のインクジェットによっても、インク加
圧室は従来と同様の動作によって、図のｔ１，ｔ４，ｔ
７のタイミングでインクを吸入し、吐出するといった動
作を行う。

【００４８】（ｄ）に示すインク加圧室Ｖ２についても
全く同様で、時刻ｔ２，ｔ５，ｔ８のタイミングでイン
クを吸入し、吐出する。（ｆ）に示すインク加圧室Ｖ３
も時刻ｔ３，ｔ６及びｔ９において、インクを吸入し、
次のタイミングでインクを吐出する。中間電極に加える
電圧信号の記載方法は図９に示したものと同様であり、
インク加圧室の容積変化の表現方法は図７に示したもの
と同様である。

【００４９】図１２には、インク加圧室の具体的な断面
変化を説明するための説明図を図示した。図１２におい
て、（ａ）は中間電極３１の電圧変化を示し、（ｅ）は
中間電極３２の電圧変化を示す。（ｂ）はこれらの中間
電極３１，３２の間にあるインク加圧室Ｖ１の容積変化
を示す。図のタイミングＰ１では、中間電極３２が＋Ｖ
ボルトとなり、中間電極３１が０ボルトとなることによ
って、インク加圧室を挟む壁が図の（ｄ）に示すよう
に、両外側に膨らむように変形する。これによって、イ
ンク加圧室の容積が増大する。ここでインクを吸入し、
次のタイミングＰ２では、逆の現象が生じる。

【００５０】即ち、中間電極３１の電圧が＋Ｖボルトと
なり、中間電極３２の電圧が０ボルトとなるから、イン
ク加圧室を挟む壁が内側に膨らむように変形し、インク
加圧室の容積を急激に減少させる。これによって、イン
ク加圧室内部のインクが噴出される。次のタイミングＰ
３では、中間電極３１と中間電極３２に接続された回路
がハイインピーダンスになる。これによって、既に図１
０を用いた原理で、インク加圧室の両側にある壁が垂直
に戻る。

【００５１】次のタイミングでは、隣接するインク加圧
室を駆動するために、中間電極３２を設けた側の壁が内
側に変形する。更に次のタイミングで、中間電極３２の
電圧が＋Ｖボルトになることから、中間電極３２を設け
た側の壁が外側に変形する。しかしながら、タイミング
Ｐ４やタイミングＰ５における片側の壁の変形ではイン
クが噴出しないように設計されているため、このインク
加圧室の内部のインクはそのままの状態に保たれる。

【００５２】タイミングＰ６では、再び中間電極３１と
中間電極３２とがハイインピーダンスの状態になり、壁
が垂直の状態に戻る。次のタイミングＰ７では、このイ
ンク加圧室の左側のインク加圧室を駆動するために、中
間電極３１を設けた側の壁が内側に歪む。次のタイミン
グＰ８では、その壁が外側に膨らむ。この場合にも、こ
のインク加圧室のインクは吐出されない。そして、タイ
ミングＰ９において、両側の壁が再び垂直に戻り、次の
タイミングではタイミングＰ１と同様の状態になり、再
びインクを噴出する動作に移る。

【００５３】即ち、各インク加圧室を挟む壁は全てこの
タイミングＰ１〜タイミングＰ９に示すような動作を繰
り返す。互いに隣接するインク加圧室を同時に駆動する
ことができないので、こうした制御を組み合わせること
によって、目的とするインク加圧室を選択してインクを
噴出させる制御を行うことが可能になる。なお、各イン
ク加圧室は、実際には、印刷するべきイメージデータの
内容によって、自由なタイミングで駆動される。ゆえ
に、必ずしも図１１に示すように隣接するインク加圧室
が一定の順に一定の周期で駆動されるわけではない。

【００５４】〈具体例１の効果〉以上の構成により、各
中間電極に接続するスイッチの数を従来の３個から２個
に減少させて、従来と同様の駆動制御をすることが可能
になった。これにより、駆動部の回路規模を縮小して、
小型化とコストダウンを図ることが可能になる。

【００５５】〈具体例２〉図１３に、具体例２のインク
ジェットヘッド動作説明図を示す。この具体例のインク
ジェットヘッドは、具体例１のインクジェットヘッドと
全く同一の動作を行う。具体例１と異なるのは、図１３
に示した下部中間圧電体群が互いに連結一体化されてい
る点である。ここでは、下部中間圧電体群をまとめて下
部中間圧電体ブロック４０と呼ぶことにする。このよう
な下部中間圧電体ブロック４０を採用することによっ
て、製造工程を簡単にすることができる。その動作は具
体例１と同様のため、図８に対応する動作説明図をこの
図１３に示して、具体的な動作説明は省略する。

【００５６】図１４には、具体例２のインクジェットヘ
ッド製法説明図を示す。図１３に示したようなインクジ
ェットヘッドの製造時には、図１４（ａ）に示すよう
に、上下面に図示しない電極を貼り付けた上部中間圧電
体２と、同様に上下面に図示しない電極を貼り付けた下
部中間圧電体ブロック４０と、上面に図示しない共通電
極を貼り付けた下側天板２８とを用意する。これらが図
１４（ｂ）に示すように重ね合わされて、互いに導電性
接着剤によって接着一体化される。

【００５７】その後、図に示すようなダイシングソウ４
１を用いて、上部中間圧電体２と、下部中間圧電体ブロ
ック４０の一部とを切削加工する。即ち、図の（ｂ）に
示すように、丁度インク加圧室に相当する平行な多数の
溝４２を切削加工して形成する。こうすれば、一挙に精
密に図１３に示す断面構造のインクジェットヘッドを製
造できる。図８に示すように下部圧電体を完全に分離し
ようとすると、下側電極まで切断してしまうおそれがあ
るが、具体例２の構造ならば、そのおそれはない。下部
中間圧電体ブロック４０を、具体例１に示すように切り
離してしまわないのは、下部中間圧電体や上部中間圧電
体によって形成される壁の間隔を精密に維持するためで
もある。

【００５８】〈具体例２の効果〉以上の構成によって、
具体例１と同様の機能を持ち、さらに機械的に強度が高
く、しかも精密で製造しやすいインクジェットヘッドを
提供できる。

【００５９】〈具体例３〉図１５に、具体例３のインク
ジェットヘッド断面図を示す。このインクジェットヘッ
ドの主要部分の構成や動作は、具体例１と全く同一であ
る。この具体例３では、インクジェットヘッドの側面に
導電性接着剤や導電性フィルム等を用いた短絡層４６と
４８を設けた。

【００６０】図１５の（ａ）に注目して説明をすると、
インクジェットヘッドの最も右端あるいは左端の壁の部
分の電極４５に、短絡層４６を電気接続する。インクジ
ェットヘッド内部の壁の該当部分には中間電極３があ
る。しかし、インクジェットヘッドの最も右端あるいは
左端の壁の部分の該当する電極は、インク加圧室を駆動
するためには使用されない。そこで、これらの電極４
５、４７には別の符号を付けて、他の中間電極３と区別
した。図の例では、インクジェットヘッドの最も右端の
電極４５と下側共通電極５とを、短絡層４６によって短
絡している。また、インクジェットヘッドの最も左端の
電極４７と上側共通電極１とを、短絡層４８によって短
絡している。なお、電極４５と電極４７とは、いずれ
も、中間電極と同様にして、図３に示したヘッド後端の
電極１５を介して、図示しない信号ケーブルに接続され
る。

【００６１】このような構造にすると、上側共通電極１
と図示しない駆動部とを電気接続するためのリード線や
下側共通電極５と図示しない駆動部とを電気接続するた
めのリード線を、中間電極３と電気接続するための信号
ケーブルに含めることができる。即ち、信号ケーブルを
図３に示した電極１５に接続するだけで、全ての配線が
終了する。図１５の（ｂ）に示すものは、具体例２に示
すような断面構造のインクジェットヘッドに対して、同
様の短絡層を取り付けたものである。

【００６２】〈具体例３の効果〉本発明の具体例１や具
体例２のインクジェットヘッドは、従来のものよりもや
や電極構造が複雑化している。従って、この具体例３に
示すような構造を採用して、適切かつ確実な配線を可能
している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインクジェットヘッド駆動部の説
明図である。

【図２】インクジェットヘッドの斜視図である。

【図３】比較例のインクジェットヘッドＪ−Ｊ断面図で
ある。

【図４】比較例の駆動部結線図である。

【図５】比較例の駆動部動作タイミングチャートであ
る。

【図６】比較例のインクジェットヘッド動作説明図であ
る。

【図７】比較例のインクジェットヘッドタイミングチャ
ートである。

【図８】具体例１のインクジェットヘッド動作説明図で
ある。

【図９】具体例１の駆動部動作タイミングチャートであ
る。

【図１０】バイアス電圧の作用説明図である。

【図１１】具体例１のインクジェットヘッドタイミング
チャートである。

【図１２】インク加圧室の動作説明図である。

【図１３】具体例２のインクジェットヘッド動作説明図
である。

【図１４】具体例２のインクジェットヘッド製法説明図
である。

【図１５】具体例３のインクジェットヘッド断面図であ
る。

【符号の説明】

１上部共通電極２上部中間圧電体３中間電極４下部中間圧電体５下部共通電極６インク加圧室１１スイッチ制御部１２電源ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上部共通電極と、上部中間圧電体群と、
中間電極群と、下部中間圧電体群と、下部共通電極とを
順に積層して成り、それぞれ、前記中間電極を挟む前記上部中間圧電体と下
部中間圧電体の対により、インク加圧室群を仕切る壁が
形成され、前記全ての上部中間圧電体は、前記上部共通電極と中間
電極との間に供給される駆動パルスによって電界が形成
されると剪断モード変形するように分極軸の方向が設定
され、前記全ての下部中間圧電体は、前記下部共通電極と中間
電極との間に供給される駆動パルスによって電界が形成
されると剪断モード変形するように分極軸の方向が設定
されているインクジェットヘッドを備えたことを特徴と
するインクジェットプリンタ。
【請求項２】上部共通電極と、上部中間圧電体群と、
中間電極群と、下部中間圧電体群と、下部共通電極とを
順に積層して成り、それぞれ、前記中間電極を挟む前記
上部中間圧電体と下部中間圧電体の対により、インク加
圧室群を仕切る壁が形成され、前記全ての上部中間圧電
体は、前記上部共通電極と中間電極との間に供給される
駆動パルスによって電界が形成されると剪断モード変形
するように分極軸の方向が設定され、前記全ての下部中
間圧電体は、前記下部共通電極と中間電極との間に供給
される駆動パルスによって電界が形成されると剪断モー
ド変形するように分極軸の方向が設定されたインクジェ
ットヘッドと、任意のインク加圧室を挟む一方の壁を形成する上部中間
圧電体に、上部共通電極と中間電極とを用いて所定の方
向の電界を加えると同時に、他方の壁を形成する下部中
間圧電体に、中間電極と下部共通電極とを用いて、前記
電界と同方向の電界を加えるように制御するスイッチ
と、前記インク加圧室を挟む一方の壁を形成する下部中
間圧電体に、下部共通電極と中間電極とを用いて所定の
方向の電界を加えると同時に、他方の壁を形成する上部
中間圧電体に、中間電極と上部共通電極とを用いて、前
記電界と同方向の電界を加えるように制御するスイッチ
とを備えた駆動部を備えたことを特徴とするインクジェ
ットプリンタ。
【請求項３】上部共通電極と、上部中間圧電体群と、
中間電極群と、下部中間圧電体群と、下部共通電極とを
順に積層して成り、それぞれ、前記中間電極を挟む前記
上部中間圧電体と下部中間圧電体の対により、インク加
圧室群を仕切る壁が形成され、前記全ての上部中間圧電
体は、前記上部共通電極と中間電極との間に供給される
駆動パルスによって電界が形成されると剪断モード変形
するように分極軸の方向が設定され、前記全ての下部中
間圧電体は、前記下部共通電極と中間電極との間に供給
される駆動パルスによって電界が形成されると剪断モー
ド変形するように分極軸の方向が設定されたインクジェ
ットヘッドに対して、任意のインク加圧室を挟む一方の壁を形成する上部中間
圧電体に、上部共通電極と中間電極とを用いて所定の方
向の電界を加えると同時に、他方の壁を形成する下部中
間圧電体に、中間電極と下部共通電極とを用いて、前記
電界と同方向の電界を加えるように制御する動作と、前記インク加圧室を挟む一方の壁を形成する下部中間圧
電体に、下部共通電極と中間電極とを用いて所定の方向
の電界を加えると同時に、他方の壁を形成する上部中間
圧電体に、中間電極と上部共通電極とを用いて、前記電
界と同方向の電界を加えるように制御する動作のうち
の、いずれか一方を実行した後に他方を実行するようにし
て、当該インク加圧室を駆動することを特徴とするイン
クジェットヘッドの駆動方法。
【請求項４】請求項３に記載のインクジェットヘッド
の駆動方法において、駆動をしないインク加圧室の壁に設けられた中間電極の
一方又は両方をハイインピーダンスに保持することを特
徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。