JP2006199030A - 記録ヘッド及びこれを備えたインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録ヘッドの異常振動やクロストークを抑制し、安定にインク滴を吐出させることにより、高品位な画像を、高速且つ高信頼で記録可能な記録ヘッド及びインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】インク加圧室の一部を形成するダイアフラム１２に圧電素子１１０を取り付け、圧電素子の伸縮に応じてダイアフラムを変形させることにより、ノズル孔１３１からインク液を吐出させるようにしたノズル素子を、複数個配列してなるインクジェット記録ヘッドにおいて、隣接する第１及び第２のノズル素子を、互いに分極極性が逆極性である圧電素子で構成し、第１及び第２のノズル素子の圧電素子に共通の駆動信号を印加することにより、一方のノズル素子のダイアフラムの振動と、他方のノズル素子のダイアフラムの振動を逆方向となるようにした。
【選択図】図３−１

Description

本発明は記録ヘッド及びこれを備えたインクジェット記録装置に関し、特に高品位な画像を高速且つ高信頼で記録可能な記録ヘッド及びこれを備えたインクジェット記録装置に関する。

多数のノズルを集積したマルチノズル・オンデマンド型インクジェット記録ヘッドを用いて、高品位な画像を、高速且つ高信頼で記録を行うためには、ノズルからのインク滴の吐出速度を速くすることと、高い周波数まで安定にインク滴を吐出可能にすることが特に重要である。

インク滴の吐出速度を高速にし、しかも高周波数まで安定に吐出可能とするためのノズル構造としては、特許文献１に開示されているように、ノズル孔を開口とするインク加圧室の一面をダイアフラムで構成し、このダイアフラムを棒状圧電素子の縦振動で押し、インク加圧室の体積を減少させてインク滴を吐出させる、所謂プッシュ型圧電素子方式が知られている。

このプッシュ型圧電素子方式において用いられる棒状圧電素子は、少なくともノズル数と同数が１列に並べられ、棒状圧電素子のダイアフラムと反対側が圧電素子支持基板に固着される。そしてこの圧電素子支持基板はヘッドハウジングに接着固定される。

このような構造の記録ヘッドでは、記録信号入力データに応じて圧電素子を駆動すると、ダイアフラムが振動するだけでなく、圧電素子の縦振動が圧電素子支持基板やヘッドハウジング等に伝わり、インク滴の吐出特性が不安定になり易いという問題がある。

また駆動された圧電素子が振動すると、その圧電素子に対応するノズルと隣接するノズルにも影響を与え、インク滴吐出特性を変動させるという、所謂クロストークの問題もある。

このような問題を回避するため、特許文献２には、圧電素子支持基板を比較的高い剛性の部材で構成し、圧電素子の振動を受け止めるようにした構造が開示されている。

また、特許文献３にはインク滴を吐出するための駆動パルスが印加された圧電素子の振動の影響を、少なくとも他の一つの圧電素子を励起することにより補償し、各ノズルユニット間の相互干渉を緩和する方法が提案されている。

特開平６−２７０４０３号公報 特開２００２−３６１８６８号公報 特開平９−９９５５４号公報

しかしながら、特許文献２に開示されたように圧電素子支持基板の剛性を適正化する方法や、特許文献３に開示されたように圧電振動子の振動の影響を他の振動子を励起して補償する方法を用いても、インク滴を吐出する際、特定周波数領域においてヘッド各部位や全体が異常振動してインクミストが発生したり、インク吐出方向が所定の方向からずれたり、或いはノズル孔からインクがはみ出してノズル孔周辺を濡らし、この結果不吐出を起こすという問題を生じることがあった。

また、正常吐出しても、所謂クロストークでインク滴吐出特性変動を引き起こすという問題を生じることがあった。このような問題はプッシュ型オンデマンド記録ヘッドにおいて、多数のノズルを集積してヘッドを長尺化する場合により顕著となり、また高粘度のインクを吐出可能にするために、圧電素子支持基板等の各部の共振周波数が低下したり、加振力が増大した場合に、特に深刻な問題となっていた。

また従来の記録ヘッド駆動装置では、各ノズルに対応する圧電素子に駆動パルスを選択的に印加するために圧電素子毎にスイッチング素子等の制御素子を設けると共に、各制御素子と圧電素子間を接続するフレキシブルケーブルを設ける必要があった。このため多数のノズルを高密度で集積した記録ヘッドでは、前記制御素子の数が増加しコストアップになったり、フレキシブルケーブルの配線数が増加してコストアップや実装上の問題になることがあった。

本発明の課題は上述の従来の問題を解決した記録ヘッド及びこれを備えたインクジェット記録装置を提供することにある。

具体的には本発明の目的は、記録ヘッドの各部位及び各部材の異常振動がなく常に安定したインク滴吐出が可能な記録ヘッド及びこれを備えたインクジェット記録装置を提供することにあり、他の目的は、圧電素子を選択的に駆動するためのスイッチング素子数を減少させることにより低価格で且つ実装が容易な記録ヘッド及びインクジェット記録装置を提供することにある。

本発明は上記の目的を達成するために、インク加圧室の一部を形成するダイアフラムに圧電素子を取り付け、該圧電素子の伸縮に応じてダイアフラムを変形させることにより、ノズル孔からインク液を吐出させるようにしたノズル素子を、複数個配列してなるインクジェット記録ヘッドにおいて、隣接する第１及び第２のノズル素子を、互いに分極極性が逆極性である圧電素子で構成し、該第１及び第２のノズル素子の圧電素子に共通の駆動信号を印加することにより、一方のノズル素子のダイアフラムの振動と、他方のノズル素子のダイアフラムの振動を逆方向となるようにしたことに一つの特徴を有する。

本発明の他の特徴は、前記駆動信号を発生する駆動信号源として、負のパルスの次に正のパルスを発生するＡ位相駆動パルスと、正のパルスの次に負のパルスを発生するＢ位相駆動パルスを発生させる信号源を用い、前記第１及び第２のノズル素子の圧電素子に、前記Ａ位相駆動パルスを印加したときには第１のノズル素子よりインク液を吐出し、Ｂ位相駆動パルスを印加したときには第２のノズル素子よりインク液を吐出させるようにしたことにある。

本発明の他の特徴は、隣接する第１及び第２のノズル素子のそれぞれの圧電素子は、共通電極と個別電極を有し、該共通電極は前記圧電素子を駆動するための駆動信号源に接続され、各個別電極は共通のスイッチング素子に接続され、該スイッチング素子の開閉に応じて前記駆動信号源の駆動信号が前記第１及び第２のノズル素子の圧電素子に印加されるようにしたことにある。

本発明の他の特徴は、前記第１及び第２のノズル素子の各圧電素子の個別電極は、圧電素子支持基板上の配線で電気的に接続された後、前記スイッチング素子に接続されることにある。

本発明の他の特徴は、前記ノズル素子のインク加圧室は、共通インク室から前記インク加圧室にインクを流入させるためのインク流入口部を有し、該インク流入口部は、前記共通インク室側の断面面積よりインク加圧室側の断面面積を小さくしたことにある。

本発明の他の特徴は、ダイアフラムに形成されたノズル孔の開口部周辺を前記ダイアフラム表面より低くして段差をつけ、インク溜め部を形成したことにある。

本発明によれば、隣接する第１及び第２のノズル素子の圧電振動子が駆動されたとき、それぞれのノズル素子のダイアフラムの振動が逆方向であるため、他の部位、即ち他のノズル素子や圧電素子支持基板、ハウジング等の共通部材への加振力が抑制され、異常振動が抑制されると共に、メニスカスの異常振動が無くなり、クロストークも減少して安定なインク滴吐が可能になるという効果がある。

このため、インク吐出速度や重量が揃ったインク滴を各ノズルから信頼度良く吐出できるようになるので、高品位な画像を高速且つ、高信頼で記録可能なインクジェット記録装置が提供できる。

また、隣接する第１及び第２のノズル素子が、スイッチング素子を共有するため、スイッチング素子の数を半減させ、更に記録ヘッドと記録ヘッド駆動装置間を接続するケーブルの配線本数も半減させることができるので記録装置の実装小型化、低価格化にも有利である。

以下本発明を実施するための最良の形態を図を参照して説明する。図１は本発明にかかるインクジェット記録装置の装置構成を示すもので、記録ヘッド１０と記録ヘッド駆動装置２０とから構成される。最初に記録ヘッド１０の一実施例について説明し、次に記録ヘッド駆動装置２０について説明する。引き続いて本発明記録装置のインク滴吐出動作、記録ヘッドの他の実施例について順に説明する。

（１）記録ヘッド１０
本発明にかかる記録ヘッド１０は図１に示すように、インク流路ユニット１０１と、該ユニット１０１を保持するヘッドハウジング１０２と、圧電素子ユニット１０３とから構成される。このうち、インク流路ユニット１０１は、図２に示すようにノズル孔１３１が列状に設けられたオリフィス板１３０と、インク流路形成板１４２と、ダイアフラム１２０が形成されたダイアフラム形成板１２２を順に接着剤で貼り付けられるか、或いは陽極接合法等により接合することにより形成される。

上記インク流路ユニット１０１により、ノズル孔１３１を開口端とするインク加圧室１４０、このインク加圧室１４０にインクを導くインク流入口１４５、このインク流入口１４５にインクを供給する共通インク室１５０が構成される。また、ダイアフラム形成板１２２の貼り付けにより、インク加圧室１４０の少なくとも一つの壁面はダイアフラム１２０で形成される。そして、ダイアフラム１２０のインク加圧室１４０と反対側の面には、圧電素子ユニット１０３の棒状圧電素子１１０の先端部が突き当てられ、接着剤によりダイアフラム１２０に接着されている。

圧電素子ユニット１０３は複数の棒状圧電素子１１０を櫛歯状に圧電素子支持基板１１３に固着することにより構成される。棒状圧電素子１１０は、複数の層状圧電素子１１１が層状電極１１２を介して積層された構造を有する。層状電極１１２は１つおきに棒状圧電素子１１０の側面に形成された共通電極１１２１と個別電極１１２２に接続される。そして、共通電極１１２１と個別電極１１２１は圧電素子支持基板１１３の上面に形成された共通電極１１２１’と個別電極１１２２’にそれぞれ接続される。更に個別電極１１２１’は２個を１組にしてフレキシブルケーブル１６０のフレキシブルケーブル端子１６１に接続される。

上記圧電素子１１０の配列方向の両端に位置する圧電素子支持基板１１３には、図１に示すように柱状の圧電素子支持基板固定部１１４が設けられて、該固定部１１４の底面がインク流路ユニット１０１に接着剤等により固定されている。一方、インク流路ユニット１０１は、前記接着固定部の近傍でヘッドハウジング１０２に接着固定されているため、圧電素子支持基板固定部１１４の底面がヘッドハウジング１０２に対して固定されていることになる。

上記のように構成された記録ヘッド１０において、オリフィス板１３０には図３−１に示すように、所定ピッチで列状にｎ個のノズル孔１３１が形成され、このノズル孔１３１を開口端とするインク加圧室１４０及び櫛歯状の棒状圧電素子１１０によりｎ個のノズル素子（＃１、＃２、…ｎ）が形成される。各ノズル素子からは３０で示されるインク液滴が吐出され、記録媒体４０に記録される。

本発明においては隣接する２つの棒状圧電素子１１０が互いに逆極性に分極され、且つ分極の大きさが略同一になるように予め設定されている。

従って、図３−１の第１番目のノズル素子＃１と第２番目のノズル素子＃２についてみた場合、ノズル素子＃１の共通電極１１２１と個別電極１１２２との間の圧電素子には図示の方向に分極が残留しており、一方、ノズル素子＃２の共通電極１１２１と個別電極１１２２との間には図のように逆方向でノズル素子＃１と略同じ大きさの分極が残留しているため、両素子＃１、＃２に同じ電圧が印加された際、ノズル素子＃１とノズル素子＃２も圧電素子は、互いに反対方向に略同一量変位する。

（２）記録ヘッド駆動装置２０
記録ヘッド駆動装置２０は、図１に示すように記録データ信号作成回路３０２、圧電素子駆動データ信号作成回路３０３、圧電素子駆動スイッチング回路３０４、タイミング信号発生回路３０１、Ａ＆Ｂ相圧電素子駆動パルス波形発生回路３０５を備える。

記録データ信号作成回路３０２は、図示しない上位装置（例えば、パーソナルコンピュータ）から送られてくる記録信号入力データに基づいて、記録データ信号を作成する。圧電素子駆動データ信号作成回路３０３は記録データ信号とタイミング信号発生回路３０１からのタイミング信号をもとに、圧電素子駆動データ信号を作成する。

圧電素子駆動データ信号作成回路３０３は、記録ヘッドの奇数番目のノズルを駆動するための奇数番ノズル用圧電素子駆動データ信号回路と、偶数番目のノズルを駆動するための偶数番ノズル用圧電素子駆動データ信号回路を備える。また、隣接する奇数番目のノズル素子と、偶数番目のノズル素子は２個毎に順次グルーピングされ、各グループの２つの圧電素子１１０は、圧電素子駆動スイッチング回路３０４の一個のスイッチング素子に共通に接続される。

即ち図３−１に示すように、第１番目のノズル素子＃１と第２番目のノズル素子＃２を１組として、それぞれの圧電素子１１０の個別電極１１２２が圧電素子駆動スイッチング回路３０４のスイッチＳＷ１に接続される。そして第３番目のノズル素子＃３と第４番目のノズル素子＃４を１組として、それぞれの圧電素子１１０の個別電極１１２２かスイッチＳＷ２に接続される。以下同様にして隣接する２個のノズル素子が１組としてその組に属する圧電素子１１０の個別電極１１２２が別々のスイッチに接続される。また全てのノズル素子＃１、＃２、＃３…＃ｎの圧電素子１１０の共通電極１１２１は共通に接続される。

一方、Ａ＆Ｂ相圧電素子駆動パルス波形発生回路３０５は、図４の（ａ）に示すようなＡ位相駆動パルス及びＢ位相駆動パルスを発生し、このパルスが共通電極１１２１を介して圧電素子１１０に印加される。スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２は、圧電素子駆動データ信号で制御されるスイッチング素子駆動回路３０４２により作動し、例えばスイッチＳＷ１がオンすると隣接する２つのノズル素子＃１と＃２の圧電素子１１０にはＡ相及びＢ相の圧電素子駆動パルスが同時に印加される。

（３）インク滴吐出動作
次に本発明にかかるインクジェット記録装置のインク滴吐出動作を図３−１，３−２，３−３及び図４を用いて説明する。

図４（ａ）はＡ＆Ｂ相圧電素子駆動パルス波形発生回路３０５の出力、（ｂ１）はスイッチング素子ＳＷ１の駆動パルス、（ｂ２）はスイッチング素子ＳＷ２の駆動パルスの各波形を示す。

圧電素子１１０を駆動するためのパルスはＡ位相駆動パルスとＢ位相駆動パルスとからなる。Ａ位相は電圧が期間Ｔ１において０レベルから−Ｖに変化し、−Ｖを所定時間Ｔ２維持した後、期間Ｔ３において−Ｖから＋Ｖに上昇し、＋Ｖを所定時間Ｔ４維持した後、期間Ｔ５において＋Ｖから０レベルに戻る波形である。Ｂ位相はＡ位相とは逆に最初Ｔ１の時間に０レベルから＋Ｖに上昇し、＋Ｖを所定時間Ｔ２維持した後、期間Ｔ３において＋Ｖから−Ｖに変化し、−Ｖを所定時間Ｔ４維持した後期間Ｔ５において−Ｖから０レベルに戻る波形である。

また（ｂ１）及び（ｂ２）の駆動パルスのレベルが高のとき、それぞれスイッチＳＷ１及びＳＷ２がオンし、駆動パルスのレベルが低のとき、それぞれスイッチＳＷ１及びＳＷ２はオフするように駆動される。

図４において、Ｔ（１）−Ａの時間には（ｂ１）の信号によりスイッチング素子ＳＷ１がオン、（ｂ２）の信号によりスイッチング素子ＳＷ２がオフに制御されるため、図３−１のようにＳＷ１の接点は閉じＳＷ２の接点は開く。従って、スイッチング素子ＳＷ１を介してノズル素子＃１とノズル素子＃２の圧電素子１１０の個別電極１１２２が接地される。

一方、圧電素子１１０の共通電極１１２１には図４（ａ）に示す駆動パルス電圧が印加されているので、ノズル素子＃１とノズル素子＃２はＡ位相駆動パルス電圧で駆動されることになる。

このためノズル素子＃１の圧電素子１１０は期間Ｔ１において次第に縮み、期間Ｔ２において縮んだ状態を保ち、期間Ｔ３で急激に伸び、期間Ｔ４では伸びた状態を保ち、期間Ｔ５では次第に元の状態に戻る。このような圧電素子の伸縮運動により、インク加圧室１４０の体積が変化する。

図３−１におけるノズル素子＃１は時刻ｔ_１の状態、つまり圧縮素子１１０が急激に伸びた状態を示す。この圧電素子１１０の伸長及びインク加圧室の体積収縮により、インク滴３０がノズル素子＃１のノズル孔１３１から吐出される。これに対してノズル素子＃２の圧電素子１１０は、その分極の方向がノズル素子＃１の圧電素子１１０とはとは逆で、分極の大きさが略同程度に設定してあるので、ノズル素子＃２の圧電素子１１０及びインク加圧室１４０の伸縮運動はノズル素子＃１とは全く逆になる。よって期間Ｔ３では加圧室１４０の体積は増加し、インクが共通インク室１５０からインク流入口１４５を通ってインク加圧室１４０に供給されることになる。

このため図４（ａ）のＡ位相駆動パルスが印加されてもノズル素子＃２のノズル孔１３１からインク滴が吐出されることはない。逆にメニスカスがノズル孔１３１からインク加圧室１４０側に引き込まれるが、インク流入口１４５を大きめに設定すること等で、ノズル孔１３１からインク加圧室１４０への気泡吸い込みは防止できる。またノズル素子＃３、＃４は、ＳＷ２がオフであるので、図４（ａ）の駆動パルス電圧が印加されることはなく圧電素子１１０は伸縮せず停止したままである。

次に、Ｔ（１）−Ｂの期間には図４（ｂ１）の信号によりスイッチング素子ＳＷ１がオフになり、図４（ｂ２）の信号によりＳＷ２がオンに制御される。従って図３−２に示すようにスイッチング素子ＳＷ１の接点は開き、ＳＷ２の接点が閉じる。このためスイッチング素子ＳＷ２を介してノズル素子＃３とノズル素子＃４の圧電素子１１０の個別電極１１２２が接地される。

圧電素子１１０の共通電極１１２１には、図４（ａ）の駆動パルス電圧が印加されているので、ノズル素子＃３とノズル素子＃４はＢ位相駆動パルスで駆動されることになる。このためノズル素子＃４の圧電素子１１０は時刻ｔ₂において伸長し、インク加圧室１４０の体積は収縮状態になるため、インク滴３０が吐出される。一方ノズル素子＃３の圧電素子１１０は逆方向に分極するため時刻ｔ₂においてインク加圧室１４０の体積が増加し、共通インク室１５０からのインクがインク加圧室１４０に吸い込んだ状態になるのでインク滴は吐出しない。また、スイッチング素子ＳＷ１はオフであるため、ノズル素子＃１、＃２の圧電素子１１０に駆動パルス電圧が印加されることはなく、停止のままになる。

次に図４のＴ（２）−Ａの期間においてはスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２が共にオフであるため、ノズル素子＃１、＃２は引き続き停止のままであり、ノズル素子＃３、＃４も停止となる。

Ｔ（２）−Ｂの期間においては、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２が共にオンである。したがってノズル素子＃１〜４に、Ｂ位相駆動パルス電圧が印加され、時刻ｔ３において圧電素子１１０及びインク加圧室１４０は図３−３のような伸縮状態となる。従って、ノズル素子＃２、＃４からインク滴が吐出するように制御される。

以上４個のノズル素子＃１〜＃４の動作について説明したが、ノズル素子の数が増加しても同様の制御が可能である。即ち、多数ノズル素子の中の所望のノズル素子からインク滴を吐出するには、そのノズル素子に接続されたスイッチング素子を、当該ノズル素子が奇数番目の時には、Ａ位相駆動パルスで駆動すればよい。また、当該ノズル素子が偶数番目のノズルの場合には、Ｂ位相駆動パルスで駆動すればよい。隣接する奇数ノズル素子と偶数ノズル素子から同時にインク滴を吐出することはできないが、奇数ノズル素子が記録する記録データと、偶数ノズル素子が記録する記録データを、Ａ位相駆動パルスとＢ位相駆動パルスの時間差をもとにずらすことで対応可能である。

以上述べたように、本発明にかかるインクジェット記録装置は、記録ヘッドを構成する多数のノズル素子が、隣接する２個のノズル素子毎にグルーピングされると共に、隣接する２個のノズル素子は、分極極性が逆で、且つ、分極の大きさが略同じ圧電素子を有し、各圧電素子が同一波形の駆動パルス電圧で駆動されるように構成されているため、これら２個のノズル素子におけるダイアフラムの振動、圧電素子支持基板への加振状態、各部の変位等は完全に逆になる。このため、これら隣接する２個のノズル素子の圧電振動子が駆動されたとき、他の部位への加振力、即ち他のノズル素子や圧電素子支持基板、ハウジング等の共通部材への加振力が抑制されるため、圧電振動子の駆動による異常振動が抑制される。従って、本発明によればメニスカスの異常振動が無くなり、クロストークも減少し安定なインク滴の吐出が可能になる。

また、本発明によれば、隣接する２個のノズル素子が１個のスイッチング素子に接続されるため、スイッチング素子の数が従来に比べて半減し、また記録ヘッドと記録ヘッド駆動装置間を接続するケーブルの配線本数も半減する。よって記録装置の低価格化、小型化にも有利である。

なお以上の実施例は圧電素子１１０の分極１１２３の方向が隣接するノズルで逆方向となるように構成された例であるが、図３−４に示すように圧電素子１１０の分極１１２３の方向を、各ノズルに付いて全て同じとし、共通電極１１２１も個別電極１１２２と同構造に、ノズルごとに独立した構成としてもよい。この場合は、第一の圧電素子の共通電極１１２１と第二の圧電素子の個別電極１１２２が結線Ａで接続され、また、第一の圧電素子の個別電極１１２２と第二の圧電素子の共通電極１１２１が結線Ｂで接続される。結線Ａは、各ペアーノズル間で束ねられ、Ａ＆Ｂ相圧電素子駆動パルス波形発生回路３０５に接続され、結線Ｂは、各ペアーノズルごとにスイッチング素子３０４１に接続されている。

この構成により、第一の圧電素子と、第二の圧電素子には、分極極性に対して、互いに逆の駆動電圧が印加されるので、ダイヤフラムヘの振動を逆方向になるように動作させることが可能である。

この実施例によれば、共通電極をノズルごとに独立させる必要があるが、図３−１〜図３−３の実施例のように第一の圧電素子と第二の圧電素子の分極方向を逆にする必要はなく、本発明を実施することが可能である。

（４）記録ヘッドの他の実施例
図５は本発明にかかる記録ヘッドの第２の実施例を示す概略構成図である。この実施例では、隣接する２個のノズル素子が、スイッチング素子を共有できるようにするために、２個のノズル素子の個別電極１１２２が、圧電素子支持基板１１３の面上の配線で接続されている。図２に示す第１の実施例に比べ、圧電素子支持基板１１３の面上に形成される個別電極１１２２’の面積が広くなるので、フレキシブルケーブル１６０のケーブル端子１６１と個別電極１１２２’との接続が容易になる。

尚、隣接する２個のノズル素子がスイッチング素子を共有するために、２つの配線を圧電素子駆動スイッチング回路基板上で結線してもよい。この場合は、フレキシブルケーブル１６０の配線本数は従来と同じであるが、スイッチング素子の数は半減することができる。

図６は本発明にかかる記録ヘッドの第３の実施例を示す概略構成図である。この実施例では、インク流入口１４５の大きさを、共通インク室１５０からインク加圧室１４０に向かう方向に徐々に小さくなるような形状に構成されている。即ち図２に示す実施例に比べて共通インク室１５０からインク加圧室１４０に向かう方向に流路を絞った形状にし、流体ダイオード特性を持たせている。

このように構成すると隣接する２個のノズル素子が同一の駆動パルスで駆動された場合、インク滴を吐出しない側のノズル素子のインク加圧室の体積が増大し、共通インク室からインクが流れ込んだとき、メニスカスのインク加圧室側への移動を抑制することができる。このため、ノズル孔からの空気吸い込みを防止したりインク吐出の周波数応答特性の低下を防止することができる。

また本実施例では、オリフィス板１３０の表面のノズル孔１３１の周囲に凹部状のインク溜め１３２が形成されている。これにより、ノズル孔周辺インク溜め１３２中に溜まったインクがインク加圧室側１４０に移動可能になるため、メニスカスのインク加圧室１４０側への移動に伴う悪影響を更に効果的に防止することができる。

以上説明した本発明にかかる記録ヘッドは、シリアル走査型インクジェット記録装置やライン走査型インクジェット記録装置に好適である。シリアル走査型インクジェット記録装置に、本発明記録ヘッドを用いる場合は、オリフィス板１３０の面を記録用紙に対向させて設置し、該記録ヘッドを長手記録用紙の連続方向と交叉する横方向に、インク滴を記録信号に応じて吐出しながら移動（主走査）させて一行分を記録し、その後、長手記録用紙の連続方向に、記録用紙を所定量紙送り（副走査）し、続いて次の行の画像を主走査して記録する。この主走査と副走査を繰り返して画像を記録する。

また本発明記録ヘッドを、ライン走査型インクジェット記録装置に用いる場合は、多数の記録ヘッドを、連続記録用紙の幅方向に、幅いっぱいに記録用紙面に対向して配置し、インク滴を記録信号に応じて噴射する。同時に記録用紙を、連続記録用紙の長手方向に高速移動させて主走査する。この主走査とインク滴の吐出制御で走査線への記録ドット形成の制御を行い、記録画像を記録用紙上に得る。このような本発明によるインクジェット記録装置によれば、高品位画像を高速で印刷することが可能になる。

本発明は、記録用紙にインクで記録するインクジェット記録装置の用途の他に、生産物へのマーキング装置や塗膜装置等の工業用液体分配装置にも適用可能である。

本発明にかかるインクジェット記録装置の構成概略図である。 本発明にかかる記録ヘッドの第１の実施例を示す斜視略図である。 本発明記録ヘッドの動作説明図である。 本発明記録ヘッドの動作説明図である。 本発明記録ヘッドの動作説明図である。 本発明記録ヘッドの別の実施例を示す説明図である。 本発明記録ヘッドの動作を説明するための各部信号波形図である。 本発明にかかる記録ヘッドの第２の実施例を示す斜視略図である。 本発明にかかる記録ヘッドの第３の実施例を示す斜視略図である。

符号の説明

１０：記録ヘッド
２０：記録ヘッド駆動装置
３０：インク滴
４０：記録媒体
１０１：インク流路ユニット
１０２：ヘッドハウジング
１０３：圧電素子ユニット
１１０：圧電素子
１１１：層状圧電素子
１１２：層状電極
１１２１：共通電極
１１２２：個別電極
１１２３：分極
１１３：圧電素子支持基板
１１４：圧電素子支持基板固定部
１２０：ダイアフラム
１２２：ダイアフラム形成板
１３０：オリフィス板
１３１：ノズル孔
１４０：インク加圧室
１４２：インク流路形成板
１４５：インク流入口
１５０：共通インク室
１６０：フレキシブルケーブル
１６１：フレキシブルケーブル端子
３０１：タイミング信号発生回路
３０２：記録データ信号作成回路
３０３：圧電素子駆動データ信号作成回路
３０４：圧電素子駆動スイッチング回路
３０４１，ＳＷ１，ＳＷ２：スイッチング素子
３０４２：スイッチング素子駆動回路
３０５：Ａ＆Ｂ相圧電素子駆動パルス波形発生回路

Claims (9)

1. インク加圧室の一部を形成するダイアフラムに圧電素子を取り付け、該圧電素子の伸縮に応じてダイアフラムを変形させることにより、ノズル孔からインク液を吐出させるようにしたノズル素子を、複数個配列してなるインクジェット記録ヘッドにおいて、隣接する第１及び第２のノズル素子は、互いに分極極性が逆極性である圧電素子を有し、該第１及び第２のノズル素子の圧電素子に共通の駆動信号を印加することにより、前記第１のノズル素子のダイアフラムの振動と、前記第２のノズル素子のダイアフラムの振動を逆方向となるようにしたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. 請求項１において、前記駆動信号を発生する駆動信号源は、負のパルスの次に正のパルスを発生するＡ位相駆動パルスと、正のパルスの次に負のパルスを発生するＢ位相駆動パルスを発生させる信号源よりなり、前記第１及び第２のノズル素子の圧電素子に、前記Ａ位相駆動パルスを印加したときには第１のノズル素子よりインク液を吐出し、Ｂ位相駆動パルスを印加したときには第２のノズル素子よりインク液を吐出させるようにしたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
3. 請求項１において、隣接する第１及び第２のノズル素子のそれぞれの圧電素子は、共通電極と個別電極を有し、該共通電極は前記圧電素子を駆動するための駆動信号源に接続され、各個別電極は共通のスイッチング素子に接続され、該スイッチング素子の開閉に応じて前記駆動信号源の駆動信号が前記第１及び第２のノズル素子の圧電素子に印加されるようにしたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
4. 請求項３において、前記第１及び第２のノズル素子の各圧電素子の個別電極は、圧電素子支持基板上の配線で電気的に接続された後、前記スイッチング素子に接続されることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
5. 請求項１において、前記ノズル素子のインク加圧室は、共通インク室から前記インク加圧室にインクを流入させるためのインク流入口部を有し、該インク流入口部は、前記共通インク室側の断面面積よりインク加圧室側の断面面積を小さくしたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
6. 請求項１において、ダイアフラムに形成されたノズル孔の開口部周辺を前記ダイアフラム表面より低くして段差をつけ、インク溜め部を形成したことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項記載のインクジェット記録ヘッドを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
8. 複数のノズル孔が列状に設けられたオリフィス板と、上記ノズル孔に対応してインク加圧室が設けられたインク流路形成板と、上記インク加圧室の一つの面を形成するように設けられたダイアフラム板とを一体的に構成してなるインク流路ユニットと、上記ダイアフラム板に先端部が接着された複数の圧電素子を有する圧電素子ユニットとを備えた記録ヘッドを有するインクジェット記録装置において、前記ノズル孔を開口端とするインク加圧室と、記録信号に応じて伸縮し、前記インク加圧室の一面に形成されたダイアフラムを変形させてインク液を吐出する圧電素子とからなる第１のノズル素子と、該第１のノズル素子と隣接し、該第１のノズル素子の圧電素子とは分極の極性が逆の圧電素子を有する第２のノズル素子を備え、前記第１及び第２のノズル素子の圧電素子の個別電極に接続された共通のスイッチング素子と、前記第１及び第２のノズル素子の圧電素子の共通電極に接続された駆動信号源とを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
9. 請求項８において、前記駆動信号源は少なくとも正及び負のパルスよりなるＡ位相駆動パルスと、上記正及び負のパルスとは逆位相の負及び正のパルスよりなるＢ位相駆動パルスを発生し、前記スイッチング素子により前記Ａ位相又はＢ位相駆動パルスの一方を選択して第１及び第２のノズル素子の圧電素子の両方に印加することを特徴とするインクジェット記録装置。
   

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