JP3185804B2 - インクジェット式記録ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧電素子により発生させ
た機械的エネルギによりインクを液滴として飛翔させて
記録媒体にドットを記録するインクジェット式記録ヘッ
ドに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクを吐出させて記録を得るインクジ
ェットヘッドの代表例としては、米国特許第3946398号
明細書に開示されているように、ピエゾ素子を振動させ
てインク室の容積を変化させて第１のタイミングでイン
クの吸引し、第２のタイミングでインクに圧力を加えて
液滴として記録用紙に飛翔させるものや、また特開昭54
-161935号公報に示されているように極めて細いノズル
形成部材に発熱要素を内蔵させ、熱エネルギによりノズ
ル形成部材に瞬間的に気泡を生じさせ、気泡の膨張力に
よりインクを吐出させるものなどが提案されている。

【０００３】このようなポンプの原理を利用した記録ヘ
ッドは、１回の吐出するインク滴の最低の大きさが１０
０μｍ〜２００μｍ程度となるため、１５０ＤＰＩから
３００ＤＰＩ程度の密度での記録が可能なため、文字情
報のような２値記録の場合には実用上十分な品質での記
録が可能となるが、写真や絵等の画像情報のように各ド
ットの濃度情報を含むデータに対してはドット単位で対
応することができない。

【０００４】このため、画像情報の単位となる１画素を
複数のドットで構成し、ドット数の増減により濃度を表
現する必要がある。このため、１画素を印刷するために
複数ドット分の面積が必要となり、原稿画像のデータを
適当な密度でサンプリングして印刷データを形成するこ
とになるから、印刷された画像が原稿の画像に比較して
画素数が少なくなり、結果として解像度が低下するとい
う問題があった。

【０００５】このような問題を解消するために音響レン
ズを備えた超音振動子をインク中に浸漬し、一点に収束
された超音波ビームによりインク滴を噴出させるように
した記録ヘッドも提案されている（特開昭63-166547号
公報）。このような原理によれば記録用紙に照射するイ
ンク量が超音波振動子の作動時間に比例するから、作動
時間を制御することによりドット自体の光学的濃度を自
由に調整でき、記録密度の低下を招くことなく画像情報
を記録することができる。しかしながら、振動エネルギ
の利用効率が低いため、個々のインク滴を発生させる超
音波振動子にサイズの大きなものが必要となって記録ヘ
ッドが大型化するばかりでなく、インクの水面を露出さ
せる関係上、記録ヘッドの配置の向きが制約されるとい
う不都合がある。

【０００６】このような問題を解消するために本出願人
は、特開平2-269058号公報に示されたようにインクが供
給される端縁部分に表面弾性波を導く伝播面とを有する
伝播体と、この伝播体に表面弾性波を発生させる手段と
を備えたノズルレスインクジェット式記録ヘッドを提案
した。これによればインク粒子のサイズに関わりなく十
分な飛翔力を備えているため、印刷可能なドットのサイ
ズを制御できるばかりでなく、インク圧力室が不要とな
って構造の簡素化と耐久性を向上することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら表面弾性
波を利用している関係上、表面波が生じる程度の伝播路
が必要となって或る程度の大きさの振動基板が必要とな
るばかりでなく、駆動周波数が極めて高く、信号処理回
路が複雑化し、しかも伝播路が長いためにインクミスト
生成部に到達するまでに振動が減衰して効率が低いとい
う不都合があった。本発明は、このような問題に鑑みて
なされたものであって、その目的とするところはドット
自体の濃度を自由に調整することが可能であるばかりで
なく、振動波の伝播経路を可及的に短くしてエネルギ効
率の向上と小形化を図ることができ、しかも比較的低い
駆動周波数でもって作動させることができるインクジェ
ット式記録ヘッドを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、エッジモ−ドで振動可能な
圧電体基板の少なくとも一方の端縁部分の両面の、ドッ
ト形成領域に対向して形成され、ドット形成時に交番電
圧が印加される第１、第２の電極を備え、厚み方向に分
極処理が行われている振動体と、前記振動体の電極が形
成された端縁部分にインクミストの発生に適した間隙を
形成する間隙形成部材と、前記間隙にインクを供給する
手段とを備えるようにした。

【０００９】

【作用】電極にエッジモ−ドでの振動を生じさせる交番
電圧を印加すると、圧電体基板で生じた振動が間隙に保
持されているインク中を伝播し、インクと大気との境界
まで表面波となってインクをミストとして飛翔させるこ
とになる。ミスト化されるインク量は、交番電圧の印加
時間に比例するから、ドット自体の光学的濃度が連続的
に変化する。

【００１０】

【実施例】そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例
に基づいて説明する。図１、図２は、本発明のインクジ
ェットヘッドを一実施例を示すものであって、図中符号
１は圧電体基板で、ＰＺＴセラミクス（株トーキン製
ネペックＮ２１）を厚さ６００μｍ程度に成形してエッ
ジモードでの振動が可能となるように厚み方向に分極処
理が施されている。エッジモード振動は、圧電板の端部
に振動エネルギが集中する振動形態で、少ない駆動エネ
ルギで端縁部分に接触している物質に高い運動エネルギ
を与えることができるという特徴を有している。圧電体
基板１の一方の表面、つまり記録ヘッドとして組立られ
たとき外側となる表面の端部近傍には、端面１ａに平行
な導電性被膜を形成して共通電極２が設けられている。

【００１１】一方、記録ヘッドとして組立られたときに
インクに接する圧電体基板１の表面１ｂにはインク噴射
方向に平行、つまり共通電極２と直交する方向に等間隔
で複数のセグメント電極３、３、３…が形成されてい
る。これら電極２、３はスパッタリングによりニクロム
（ＮｉＣｒ）と金（Ａｕ）との２層の金属層を形成した
後、フォトリソグラフィ等により所定寸法に成形して構
成されている。また、これらセグメント電極３、及び共
通電極２の幅は共に１５０μｍで、セグメント電極３、
３‥‥の相互間の間隔は２５４μｍ程度に設定されてい
る。

【００１２】４はインク供給部材で、印字ヘッドとして
圧電基板１に組付けられたとき、圧電体基板に対向する
側には、インク供給口５からのインクをセグメント電極
３、３、３に均等に供給するためのインク室６が形成さ
れている。一方、圧電体基板１の端面１ａに対向する部
分には、セグメント電極３、３、３…と一定の間隙、５
及至３０ミクロンｍ程度を確保してインクミスト吐出口
８を形成するように、電極３、３、３‥‥間に位置する
スペーサ７、７、７を介して圧電体基板１に固定されて
いる。

【００１３】このスペーサ７は、厚さ１mm程度のガラス
基板の表面に厚さ１０μｍのアルミ膜をスパッタリング
して、次いでこのアルミ薄膜をフォトリソグラフィによ
り所定の形状にエッチングして構成したり、また形成す
べき間隙とほぼ同様の直径のマイクロビーズを接着剤に
混練したものを塗布することにより構成されている。

【００１４】この実施例において、インク供給部材４と
圧電体基板１ギャップ部材５により形成されるインクミ
スト吐出口８内に表面張力によりインク室６のインクが
供給されている状態において、共通電極３を接地し、イ
ンクを噴射させるべき領域のセグメント電極２を選択し
て、この電極に周波数２及至７メガヘルツ程度の交番電
圧を印加すると、駆動信号が印加されたセグメント電極
３と共通電極２とに挟まれた圧電体基板１の狭い領域に
だけ交番電界が作用する。この結果、圧電体基板１のう
ち、電界が作用する領域、つまり端縁部分だけが駆動信
号の周波数に同期して振動する。

【００１５】この振動は、駆動信号の周波数を圧電体基
板１の厚さと、厚みエッジモードの周波数定数とで決ま
る一定の周波数を印加することにより、圧電体基板１の
共通電極２の形成された端部にエネルギが集中した振
動、いわゆる厚みエッジモードの振動が生じることにな
る。この振動エネルギは、毛細管現象によりインク供給
部材からインクミスト吐出口８に移動してきているイン
クに伝達される。インクに伝達された振動は、インク中
を伝播して空気との界面において表面波に変換されるこ
とになる。このとき、表面波のエネルギレベルが一定レ
ベル以上になると、インクが微小な粒子に剥離されてミ
ストとなって一定の方向に数ミリｍの飛翔し、吐出口の
前方に配置されている記録用紙に付着してドットを形成
することになる。

【００１６】図３は、ヘッドを用いて、駆動交番電圧の
印加時間を１００及至５００マイクロ秒まで１００マイ
クロ秒刻みで変化させて形成させたドットの顕微鏡写真
による結果を示すものであって、インクミストの拡散面
積は一定で、インクミストの積算量が時間に比例してが
増加するため、形成されるドットは、その面積を変える
ことなく濃度だけが印加時間に比例して高くなっていく
ことが判る。

【００１７】図４は、このように交番電圧印加時間を１
ミリ秒まで延長して形成したドットの光学的濃度を測定
した結果を示すもので、光学的濃度０．１から１．８程
度の大きな濃度範囲にわたってドット自体の面積に変動
をきたすことなく交番電圧の印加時間により変更するで
きることが判明した。もとより、この程度の光学的濃度
範囲であれば２５６段階に細分化することが可能である
から、駆動電圧印加時間を調整するという簡単な操作
で、ドット自体の面積を変動させることなく、その光学
的濃度だけをきめ細かく変化させることができる。した
がって、解像度を低下させることなく、画像情報のよう
に階調情報を含む情報を高い忠実度で記録することが可
能となる。

【００１８】ところで、表１に示したような振動特性を
有する厚さ６００μｍのＰＺＴセラミクス（株トーキン
ネペックＮ２１）を厚み方向に分極処理したものに、
前述したような共通電極２とセグメント電極を形成した
ものを試料に用い、分極反転が生じないように分極方向
にバイアス電圧Ｖｂ＝２００ボルトを印加し、圧電振動
体１の共通電極２とセグメント電極３間に供給する実効
電力を一定値に維持し、その周波数だけを変化させた場
合のインクの吐出量の変化について調査を行った。

【００１９】図５はその結果を示すもので、図中符号ａ
により示す曲線は、図６（ａ）に示したような正弦波
を、また符号ｂにより示す曲線は図６（ｂ）に示したよ
うな矩形波を使用した場合の特性を示すものである。こ
の特性図からの明らかなように共に駆動電圧の周波数
２．２メガヘルツを中心にその±５パーセントの範囲内
でのみインクをミストとして吐出させることが可能で、
また矩形波の方がインク噴射効率が高い。

【表１】

【００２０】この実験の結果から、圧電体基板の厚さと
共振周波数から計算するとインク吐出が行われる場合の
周波数定数が約１３００Ｈｚ−ｍとなるから、表１の振
動形態別の周波数定数に照すと、縦モードまたは厚みエ
ッジモードのいずれかである。この２種類の振動形態の
いずれであるかを確認するため、厚さ６００μｍの圧電
体基板を用いて周波数２．２ＭＨｚで駆動させたとき
の、セグメント電極上の最大変位量を変位計（オプチカ
ルプローブＢＭＩ社製）により測定したところ、図７に
示すような結果を得た。

【００２１】すなわち、図７において横軸は、共通電極
２が設けられている圧電体基板の端部を原点とし、セグ
メント電極３側への距離をμｍで表したものであり、ま
た縦軸は各位置の微小領域での伸縮量を表しており、図
からも明らかなようにエッジ部分で厚さ方向の振幅が最
大である一方、圧電基板の中心部の変位は急激に小さく
なっている。この結果、圧電基板は、図８に示したよう
に電極の形成されている領域の端縁部分１ａが中心線Ｃ
ーＣを対称とした最大振幅を示す厚みエッジモードで振
動していると判断できる。この関係を式に表わすと、最
もインク吐出の効率がよい駆動信号の周波数ｆ（Ｈ
ｚ）、圧電体基板の厚みエッジモードの周波数定数をＮ
（Ｈｚ−ｍ）とし、圧電体基板の厚さをｔ（ｍ）とする
と、下記の式（１）が成立つ。 ｆ＝Ｎ／ｔ …式（１）

【００２２】また、上述の結果はインクミストが発生す
る最適なギャップを試行錯誤により設定したものである
が、インクミストの発生形態とギャップとの関係を明確
にするため、ギャップ長を変化させながらインクミスト
の発生量、及びインクミストの広がり、つまり記録用紙
に形成されるドットの直径との関係を調査したところ、
図９、図１０に示したような結果となった。

【００２３】すなわち、ギャップ長を０から徐々に拡大
していくと、５μｍからインクミストが発生し、２０μ
ｍ程度までは安定してインクミストが持続した（以下、
ギャップ長５及至２０μｍまでを領域Ａという）。２０
μｍを越えると急激に減少してギャップ長４０μｍ当り
でインクミストの発生が停止した（以下、ギャップ長２
０及至４０μｍまでを領域Ｂという）。その後１００μ
ｍまではインクミストが発生せず（以下、ギャップ長４
０及至１００μｍまでを領域Ｃという）、ギャップ長が
１００μｍを越えると再びインクミストが発生し、以後
急激にインクミスト量が増大し、ギャップ長１０５μｍ
当りでピ−クを迎え、１１５μｍ当りで停止した（以
下、ギャップ長１１０及至１１５μｍまでを領域Ｄとい
う）。

【００２４】一方、ギャップ長と、記録用紙に形成され
るドットの直径との関係について調べると、前述の領域
Ａでは、記録用紙に形成されるドットの直径は２００μ
ｍ程度で、ミストを構成している各インク粒子もその大
きさが平均化している。また領域Ｂでは記録用紙に形成
されるドットは、その大きさが５００μｍを越え、個々
のインク粒子の大きさも極端にバラ付くようになる。さ
らに領域Ｄでは記録用紙に形成されるドットは、大きさ
が３０００μｍから５０００μｍと極めて大きくなるば
かりでなく、個々のインク粒子のサイズも大きくなって
ドットに斑が出て、その光学的濃度が局所的に不均一に
なっている。

【００２５】図１１は、これらの現象を模式的に表した
もので、領域Ａでは、インク粒子は、インクミスト吐出
口で一定方向に発生し、この方向を維持したまま収束し
て記録用紙に飛翔することになる。また領域Ｂでは、イ
ンク粒子は、インクミスト吐出口で発散する方向に発生
し、そのまま発散する方向に飛翔することになる。この
とき十分に霧化されないインク、つまり液滴も発生する
ため、インク粒子の直径にもばらつきが生じるようにな
る。さらに領域Ｃでは、インクミスト吐出口のインク
は、吐出口で振動はしているがミスト化されるまでには
至らない。さらに領域Ｄでは、前述の領域Ｃでの傾向を
引継ぎつつミスト化も起こるので、十分にミスト化され
ないインク滴も発生し、しかも放出される開口面積も大
きくなっているので、インク滴は大きな角度で発散しな
がら飛翔するようになる。以上、説明したことを印字品
質という観点から総合すると、上述した圧電体基板につ
いてはインクミスト吐出口の間隙が５μ及至２０μｍの
時に、インクミストは、これを構成している各インク粒
子の大きさが安定していて、しかも一定方向に飛翔する
ため、小さなドットを形成することになる。

【００２６】ところで、上述したように上記実験に用い
た圧電体基板は、その厚みが６００μｍであったが、厚
さ２００μｍのＰＺＴセラミックス圧電体基板を用いて
同様な調査を行ったところ、６．６ＭＨｚでエッジモー
ドの振動を起こした。そしてインクミスト吐出口の間隙
長を変化させて前述したのと同様に発生するインクミス
トの形態を調査した。その結果、インクミスト吐出口の
間隙が７μｍ以下のときに前述のＡ領域と同様の現象が
発生し、インクミスト吐出口の間隙が７及至１３μｍの
時に前述のＢの現象が、インクミスト吐出口の間隙が３
４及至４０μｍのときに前述の領域Ｃでの現象が発生し
た。すなわち、圧電体基板の厚みが１／３にとなったの
に比例してインクミスト吐出口の間隙長も１／３のとこ
ろでまったく同一の現象を発生していることになる。

【００２７】この現象さらにインクに伝達される振動の
波長と関連させて考察すると、この実験では水系のイン
クを使用しているので、間隙に存在するインクに生じる
振動の波長は、圧電体基板に６００μｍのものを使用し
た時には６８０μｍとなり、また圧電体基板に２００μ
ｍのものを使用した時には２３０μｍ（水の音速が１５
００ｍ／Ｓの場合）となるから、前述の領域Ａでの現
象、つまり発生するインクミストが収束していて形成さ
れるドットのサイズが小さく、しかも各インク粒子のサ
イズが小さくて安定して発生する現象は、圧電体基板の
端縁部分の間隙長がインクに発生する波長の約１／３０
以下の場合であると結論することができる。

【００２８】図１２は、本発明のインクジェット式記録
ヘッドを作動させるのに適した駆動回路の一実施例を示
すもので、発振回路１０からの周波数２．２ＭＨｚの信
号は増幅器１１によりインクミストを発生させるに適し
た電力まで増幅され、バイアス発生部１２により分極電
圧側にバイアスを受ける。一方、データ生成部１３によ
り生成された信号は、シフトレジスタ１４、１４、１４
‥‥によりセグメント電極３、３、３‥‥の位置に対応
させて順次蓄積される。これら２つの信号は、アンドゲ
ート回路１５、１５、１５‥‥に入力し、書込み制御部
１６からのタイミング信号の入力タイミングにあわせて
セグメント電極３、３、３、‥‥に出力されるように構
成されている。

【００２９】この実施例においてドットを形成すべき位
置のセグメント電極に接続されているフトレジスタ１４
にデータ生成部１３からの信号を蓄積し、ついで書込み
制御部１６からの印字タイミングが出力すると、ドット
を形成すべきセグメント電極に接続されているアンドゲ
ート１５だけが同時に開いてセグメント電極３に駆動信
号が供給されることになる。

【００３０】なお、上述の実施例においては、ドットを
形成する複数の領域のセグメント電極に同時に駆動信号
を印加するようにしているが、解像度を向上させるため
にセグメント電極の配置間隔を小さくすると、隣接する
電極で振動が伝播して、ドットを形成してはならない位
置にドットが形成される現象、いわゆるクロストークが
生じることもある。このような場合には、セグメント電
極を奇数列と偶数列にグループ分けするとともに、図１
３に示したように１ドットを形成するに要する期間を２
倍のＴｂとし、この期間Ｔｂを１／２に分割し、奇数列
は前半のＴｂ／２の期間で、また偶数列は後半のＴｂ／
２の期間で印刷するようにするとよい。つまり奇数列の
セグメント電極Ｓｎ−１、Ｓｎ＋１を用いてドットを形
成する場合、これらのセグメント電極に駆動信号を印加
する一方、偶数列のセグメント電極Ｓｎには奇数列のセ
グメント電極Ｓｎ−1、Ｓｎ＋1に印加されている駆動信
号と逆位相で、しかもクロストークを相殺できる程度の
大きさの駆動電圧を印加し、また奇数列Ｓｎ−1、Ｓｎ
＋1を用いてドットを形成する場合、偶数列のセグメン
ト電極Ｓｎにクロストークを相殺できる程度の逆位相の
駆動電圧を印加するようにすれば、隣接するセグメント
電極領域からの漏洩振動による無用なインク滴の発生を
確実に防止することができる。

【００３１】なお、上述の実施例においてはセグメント
電極３、３、３‥‥をインクに接触させるようにしてい
るが、図１４に示したように圧電体基板の表裏を反対に
して共通電極２０をインクに接触させ、またセグメント
電極２１を表面に露出させることにより、前述の実施例
に示した場合よりも圧電体基板２２の幅をインク供給部
材程度の幅とすることができるばかりでなく、セグメン
ト電極と駆動信号回路との接続構造を簡素化することが
できる。

【００３２】図１５は本発明の他の実施例を示すもので
あって、図中符号２５は、インクミスト吐出口８に配置
されている電極、例えば共通電極２０に対向させて一定
の間隙おいて置された圧電体基板２５で、インクミスト
を形成する全領域をカバーする長さを備えており、これ
の表面には圧電体基板に駆動用交番電界を作用させるた
めの電極２５ａ、２５ｂが形成されている。

【００３３】この実施例においてこの圧電体基板２５の
電極２５ａ、２５ｂにインクミストが吐出しない程度の
低レベルの駆動信号を常時印加し、圧電体基板２５全体
を振動させておくことにより、インクミスト吐出口のイ
ンクにミスト発生寸前のエネルギを持つ表面波を発生さ
せておく。この状態でドットを形成すべき位置のセグメ
ント電極に駆動信号を印加すると、このセグメント電極
の領域に存在しているインクは予め励起状態にあるか
ら、極めて小さなエネルギの表面波の作用を受けても簡
単にミスト化されることになる。したがって、この実施
例によればインクのミスト化に必要なエネルギを２つの
圧電体基板に分割することができるから、圧電体基板に
印加する駆動信号の電圧レベルを低減させて駆動回路に
安価な低耐圧回路部品を使用することができる。なお、
圧電体基板２５に印加する信号は、この圧電体基板がエ
ッジモードでの振動を発生する周波数の信号であること
が望ましい。

【００３４】図１６は、インクミスト吐出口の他の実施
例を示すものであって、図中符号３０は、圧電体基板３
１の一方の端縁部分３１ａに開口するスリットで、幅が
１０μｍ程度で、またミスト化するのに充分なインクを
保持できる程度の深さとなるようにダイシングソウによ
りカッテングして構成され、必要に応じてギャップ保持
部材３２が挿入される。このスリット３０には、圧電体
基板３１の一方の表面に穿設されたインク供給口３２、
３２、３２が連通しており、ここからインクが供給され
る。またスリット３０を挟むようにして圧電体基板３１
の表面に共通電極３４が、また基板３１を挟んで共通電
極３４にクロスさせてセグメント電極３５、３５、３５
が形成されている。

【００３５】この実施例において、共通電極３４とセグ
メント電極３５に駆動信号を印加すると、スリット３０
の底部附近にエッジモード振動による振動を生じる。こ
れにより、スリット３０の開口部分のインクが前述した
のと同様の表面波を受けてミスト化されることになる。
この実施例によれば前述したようなインク保持部材が不
要となるため、ヘッド全体を極めて薄く構成できるの
で、各圧電体基板のドット形成領域を一定ピッチずらせ
て積層することにより高い密度での記録が可能でしかも
小型の記録ヘッドを構成することができる。

【００３６】上述の実施例におけるセグメント電極は、
スパッタリングやフォトリソグラフィにより個々が独立
するように形成しているが、図１７に示したように圧電
体基板４０の一方の面全体にスパッタリングにより導電
層を形成しておき、これを脊セグメント電極として機能
できる程度の間隔となるピッチでダイシングソウにより
圧電体基板４０の厚さの１／２程度の深さで、かつ両端
縁部分に繋がる溝４１、４１、４１‥‥を形成して電気
的に分離すると、セグメント電極４２、４２、４２、４
２‥‥が形成される。このような圧電体基板の一端に共
通電極４３を形成し、共通基板４３側にインクミスト吐
出口を形成して、ここにインクを供給することにより印
字ヘッドが完成する。

【００３７】この実施例によれば各セグメント電極４
２、４２、４２‥‥が溝４１、４１、４１‥‥により分
離されているので、隣接するセグメント電極で発生した
振動が隣に伝播するのを溝４１、４１、４１‥‥により
減衰させることができから、セグメント電極の配置間隔
を詰めてドット密度の高い印字ヘッドを構成できるばか
りでなく、各振動領域の拘束が溝４１、４１、４１、４
１により開放されるので、パターンにより電極を形成し
た場合に比較して低い電圧でも十分なインクミストを発
生させることができ、さらには隣接するセグメント電極
に同時に印加される駆動信号の位相ずれによる振動干渉
が小さくなって破損事故を防止することができる。

【００３８】なお、このようにセグメント電極間に溝を
形成するとインクの供給を簡単に行う事ができる。すな
わち図１８に示したように圧電体基板４３に形成されて
いるセグメント電極４４、４４、４４‥‥を分離する溝
４５、４５、４５‥‥が形成されている面と反対の面、
つまり共通電極４６が形成されている側の面に、セグメ
ント電極４４、４４、４４‥‥分離用の溝４５、４５、
４５‥‥と交差し、しかもこれと繋がる程度の深さの溝
４７を形成する。これにより、溝４５、４５、４５‥‥
と溝４７がその重なる領域４８、４８、４８‥‥で連通
することになる。

【００３９】このように構成した圧電体基板４３のセグ
メント電極４４の側にインクミスト吐出口を形成するス
リット板４９を配置し、共通電極４６側からインクを供
給すると、溝４７に注入されたインクは、溝４５と溝４
７が交差する領域４８からセグメント電極４４側に流れ
込み、スリット板４９とセグメント電極４４とで形成さ
れた間隙に保持される。この状態でセグメント電極４４
に駆動信号を印加すると、圧電体基板４３の端縁部分に
エッジモードの振動が発生し、インクをミスト化するこ
とになる。この実施例によれば隣接するセグメント電極
からのクロストークを防止することができるばかりでな
く、インクミスト吐出口へのインクの供給路を簡素化す
ることができる。

【００４０】図１９は、本発明の他の実施例を示すもの
であって、図中符号５０は、圧電体基板で、これの表面
には、セグメント電極５１、５１、５１と、共通電極５
３が形成されている。５２は、圧電体基板５０のセグメ
ント電極５１、５１、５１‥‥に対向させて配置された
インクミスト吐出口形成部材で、セグメント電極５１、
５１、５１‥‥と対向する領域には、インクミストを発
生させるのに適した間隔を形成する凸部５２ａ、５２
ａ、５２ａを、またセグメント電極間にはインクミスト
が発生出来ない程度の間隙を形成するように凹部を形成
して構成されている。この実施例によれセグメント電極
５１、５１、５１‥‥で発生した振動がセグメント電極
５１と５１の間の領域に漏洩しても、ここの間隙長は、
インクミストが発生しない程度の値に設定されているか
ら、インクミストを発生することがない。

【００４１】図２０は、本発明の他の実施例を示すもの
であって、図中符号５５は、圧電体基板で、ドット形成
領域をカバーするように両表面に共通の電極５６、５７
が形成されている。５９、５９、５９‥‥はエッジモー
ドでの振動を生じる圧電体基板で、ドット形成領域に位
置するように、圧電体基板５５の一方の電極５６と導電
関係を維持するように配設され、他方の面にはセグメン
ト電極６０が形成されている。５８は、インクミスト吐
出口形成部材で、圧電体基板５９、５９、５９‥‥のセ
グメント電極６０、６０、６０とインクミストを形成す
るのに適した間隙を維持して配設されている。

【００４２】この実施例において、電極５６をアース側
とし、圧電体基板５５にインクミストを発生させない程
度の電力の交番電圧を印加すると、この振動は圧電体基
板５９、５９、５９‥‥を伝播してセグメント電極６
０、６、６０とインクミスト吐出部材５８の間に存在す
るインクに振動を与える。この状態で、ドットを形成す
べき位置のセグメント電極６０に駆動信号を印加する
と、圧電体基板５９がエッジモードでの振動を発生して
圧電体基板５５により振動エネルギを受けているインク
に重畳して振動エネルギを与えることになる。この結
果、この領域のインクはミスト化されて記録用紙に向け
て飛翔することになる。圧電体基板５９、５９、５９‥
‥は間隔をおいて圧電体基板５５に配置されているか
ら、ドットを形成しない領域の間隙は、セグメント電極
６０、６０、６０‥‥が形成されている領域の間隙に比
較して大きくなっているから、ここに存在するインクが
ミスト化されることはなく、クロストークが防止される
ことになる。

【００４３】図２１は、インクミスト吐出口形成部材の
実施例を示すものであって、図中符号６２は、圧電体基
板６３の端縁部分に形成された共通電極６４に対向させ
て配置したインクミスト吐出口形成部材で、インクミス
トを形成する領域６５、６５、つまり共通電極とセグメ
ント電極が交差する領域には、最大幅Ｗsで、深さＤt0
のＶ字状の切欠部６２ａ、６２ａ‥‥が形成されてい
る。

【００４４】この実施例によれば切欠部６２ａ、６２ａ
‥‥に表面張力により保持されたインクは、圧電体基板
６３で発生したエッジモードの振動を受けて表面波を発
生させられ、インクミストを生じることになる。このイ
ンクミストは、窓のように外部への開孔を制限している
インクミスト吐出口形成部材６２の切欠部６２ａ、６２
ａ‥‥により飛翔方向を制約され、切欠部６２ａ、６２
ａ‥‥により開放されている方向に飛出すことになる。
この結果、切欠部６２ａ、６２ａ‥‥が存在しない場合
に較べてインクミストの飛翔方向が絞られてサイズの小
さなドットを印刷させることができるばかりでなく、た
とえ隣接するセグメント電極からの漏洩して来る振動を
うけても無用な領域で発生したインクミストの飛出しを
阻止することができて、品質の高い印刷を可能とする。

【００４５】図２２は、インクミスト吐出口形成部材の
他の実施例を示すものであって、図中符号６６は、圧電
体基板６３に対向させて配置されたインクミスト吐出口
形成部材で、圧電体基板６３の端縁部の共通電極６４と
セグメント電極６５との交差領域に、底部がＷt1で、ま
た高さがＤt1の三角形状凸部６６ａ、６６ａ‥‥を形成
して構成されている。

【００４６】この実施例によれば、インクミスト吐出口
形成部材６６と圧電体基板６３との間に存在するインク
は、三角形状凸部６６ａ、６６ａ‥‥との表面張力によ
りさらに先端の共通電極６４とセグメント電極６５との
交差領域にだけ移動する。この状態でドットを形成すべ
き領域のセグメント電極６５に駆動信号を印加すると、
ここで発生したエッジモードの振動が三角形状凸部６６
ａ、６６ａ‥‥に保持されているインクに作用してイン
クをミスト化することになる。一方、隣接するセグメン
ト電極から振動が漏洩しても、三角形状凸部６６ａと三
角形状凸部６６ａの間にはインクが存在しないから、こ
の領域からはインクミストの発生はなく、したがってク
ロストークを完全に防止することができる。

【００４７】図２３は、インクミスト吐出口の他の実施
例を示すものであって、図中符号６８は、第１の規制部
材で、その一方の端部が圧電体基板６３に形成されてい
る共通電極６４とセグメント電極６５、６５と交差する
領域に位置するように配置されている。６９は、第２の
規制部材で、その一方の端部が振動領域Ｗc上で第１の
規制部材６８と望ましいドット径が発生する間隙Ｄｔ2
を保持させて配置されている。

【００４８】この実施例において、インク供給部材を兼
ねる第１の規制部材６８側にインクを供給すると、圧電
体基板６３と第１の規制部材６８との毛細管現象により
インクが第１の規制部材６８の端縁部分に保持される。
この状態でドットを形成すべき領域のセグメント電極に
駆動信号を印加してエッジモードの振動を発生させる
と、第１の規制部材６８の先端に保持されているインク
がミスト化され外部に飛出そうとする。しかしながら外
部との開口が第２の規制部材により制限されているた
め、発生したミストの一部は外部に飛出すことができ
ず、印刷に適した径を有するドットが形成されることに
なる。

【００４９】図２４（ａ）（ｂ）は、インクミスト形成
領域の共通電極の構造を示すものであって、図中符号７
０は、共通電極７１とセグメント電極７２とが交差する
振動領域に形成されたホーン状凸部で、溶媒により粘性
を下げた銀ペースト等の乾燥すると高い密度を発揮する
塗料を厚膜印刷して形成されている。

【００５０】この実施例によれば、圧電体基板７３で発
生したエッジモードの振動は極めて波長が短いからその
振動エネルギは、ホーン状凸部７０の先端に収束される
ことになる。この結果、図示しないインクミスト吐出口
形成部材との間で保持されたインクはホーン状凸部７０
の先端という限られた領域から高いエネルギを受けるこ
とになり、極めて粒子径が小さなミストととなって高速
度で飛翔することになる。この結果、径の小さなドット
が記録用紙に形成されることになる。

【００５１】なお、この実施例のおいてはホーン状凸部
を銀ペーストにより構成したが、図２５（ａ）、（ｂ）
に示したように直径が徐々に小さくなる円形状の金属膜
７４ａ、７３ｂ、７４ｃ、７４ｄ‥‥をスパッタリング
により複数回重ねて形成することによりやはり同様の機
能を備えたホーン状凸部７５を構成することができる。

【００５２】図２６は、インクミスト形成領域の共通電
極７１の他の実施例を示すものであって、図中符号７６
は、共通電極７１の表面に形成された凹部で、この実施
例では、中央部の穴が徐々に大きくなる円環状金属パタ
ーン７７ａ、７７ｂ、７７ｃ、７７ｄをスパッタリング
により複数層形成して構成されている。

【００５３】この実施例によれば、図示しないインク供
給部材からここに移送されてきたインクは、表面張力に
より凹部７６に侵入する。この状態でセグメント電極７
２に駆動信号を印加すると、圧電体基板７３にエッジモ
ードの振動が発生し、この振動は、凹部７６の周囲壁面
により凹部７６の中心方向に収束され、ここに存在する
インクに高い振動エネルギを与えることになる。このた
め、インクは、高い振動エネルギを受けてミスト化さ
れ、凹部７６の壁面によりその飛翔方向を拘束されて外
部に飛出すことになる。この結果、径の小さなドットが
記録用紙に印刷されることになる。

【００５４】なお、この実施例においては共通電極７１
の表面に円環状金属パターンを形成することにより凹部
を構成しているが、図２７（ａ）、（ｂ）に示したよう
に振動領域の圧電体基板７３を半径が徐々に小さくなる
凹部７７ａ、７７ｂ、７７ｃ、７７ｄを複数回にわたっ
てエッチング等により形成して凹部７８を構成しても同
様の作用を奏することは明らかである。この実施例によ
れば、振動領域の質量に増加を招くことがないので、エ
ッジモードの振動を安定して発生させることができる。

【００５５】これら図２４（ａ）及至図２７（ｂ）に示
した実施例では、共通電極にインクを接触させる場合の
構成について説明したが、セグメント電極をインクに接
触させる形式のものでは、同様の手法により切欠部６２
ａ、先鋭部６６ａ、凸部７０、７１凹部７６をセグメン
ト電極に形成すれば同様の作用を奏することは明らかで
ある。

【００５６】ところで、上述したところからも明らかな
ところではあるが、インクミストを発生させるには圧電
体基板の端縁部分の最大振幅領域の振動だけを利用する
とともに、実際のプリンタを構成する場合にはその駆動
エネルギを最小限にして回路構成の簡素化と、圧電体基
板での無用な発熱を可及的に防止する必要がある。図２
８（ａ）、（ｂ）は、このような要求を満たすべく開発
された、圧電体基板に形成する共通電極とセグメント電
極との実施例を示すものであって、図中符号８０は、エ
ッジモードでの振動を起こすのに適した圧電体基板で、
厚さｈがたとえば２００及至６００μｍ程度のものが選
択されている。８１は、圧電体基板８０の一方の表面の
端縁部分に形成される共通電極で、幅Ｗが圧電体基板８
０の厚さｈの１／２に選択されている。

【００５７】８２、８２、８２‥‥は、圧電体基板８０
の他方の表面の端縁部分に形成されるセグメント電極
で、共通電極８１と対向する部分は、その幅Ｗ’が共通
電極８１と同様に圧電体基板の厚さの１／２に選択され
ており、ドットを形成すべき長さとなるように等間隔で
形成されている。各セグメント電極８２、８２、８２‥
‥には、駆動信号源と接続するためのリードパターン８
２ａ、８２ａ、８２ａ‥‥の一端が接続しており、その
幅はセグメント電極部８２に比較して極めて狭い幅とな
るように形成されている。

【００５８】この実施例によれば、外部の駆動回路から
印加された駆動信号は、リード部８２ａ、８２ａ、８２
ａ‥‥を通ってセグメント電極部８２、８２、８２に作
用し、圧電体基板８０の端縁部分からｈ／２の領域に電
界を作用させることになる。このため、圧電体基板８０
は、端部から厚みの１／２の距離の領域だけでエッジモ
ードの振動をすることになり、電極８１、８２に印加さ
れた電力をミスト発生のために有効に利用することがで
きる。いうまでもなく、リードパターン８２ａ、８２
ａ、８２ａ‥‥は、その幅が狭く、しかもこれに対向す
る他方の極である共通電極も存在しないから、この領域
での電力の無用な消費は起らない。

【００５９】ところで、共通電極８１とセグメント電極
８２、８２、８２‥‥の幅Ｗ、Ｗ’の大きさを変化させ
ていくと、電極の幅Ｗ、Ｗ’が圧電体基板８０の厚さｈ
に対して３０パーセントより小さくなった場合には、圧
電体基板８０の端縁部分にインクミストを発生させるに
足る振動を発生させることができず、また７０パーセン
トよりもの大きい場合にはインクミストの発生に関係の
無い領域にも振動を発生させることになるから、電力の
浪費が生じるばかりでなくクロストークが大きくなる可
能性が高くなる。したがって、これら共通電極８１とセ
グメント電極部８２の幅は、圧電体基板の厚さｈを中心
にして３０及至７０パーセントの範囲に選択した場合が
インクミストの発生効率、電力の有効利用、さらにはク
ロストークの防止の面から最良の結果を得ることができ
る。

【００６０】一般に液体は表面張力を有するから、気温
や気圧の急激な変化によりインクミスト吐出口に過剰に
インクが供給された場合には、図３０に示したように圧
電体基板８５とインクミスト吐出口形成部材８６により
形成される間隙を覆うようにインクが水玉８７となって
間隙を封鎖する。このような水玉はインクミストの発生
を妨害するから、安定したインクミストを発生させるに
は水玉が生成するのを防止する必要がある。

【００６１】図３０（ａ）は、このような水玉の生成を
防止することを目的としたもので、図中符号９１、９２
は、それぞれインクミスト吐出口を形成する圧電体基板
８５とインク供給部材８６の端縁部分に形成された被膜
で、油性インクの場合には親油性の材料が、また水性イ
ンクの場合には親水性の材料が選択されて塗布などによ
り形成されている。なお、図中符号９８、９９はそれぞ
れ圧電体基板８５に形成された共通電極とセグメント電
極を示す。

【００６２】この実施例によれば、圧電体基板８５とイ
ンク供給部材８６とにより形成されているインクミスト
吐出口９３のインクが印字の停止により停滞すると、そ
の表面張力により吐出口９３の先端で水玉を形成しよう
とするが、圧電体基板８５とインク供給部材８６との表
面に形成されている親油性、または親水性の被膜９１、
９２により図３０（ｂ）に示したように膜９１、９２に
沿って層９４、９５になるように拡散させられ、このた
め水玉を形成することができない。このため、休止状態
から印刷に移った場合にもインクミストを安定して発生
することになる。

【００６３】なお、この実施例においてはインクミスト
吐出口の表面張力を下げさせて濡れ性を高めるようにし
て水玉の発生を防止しているが、図３１に示したように
インクミスト吐出口を形成している圧電体基板８５、及
びインク供給部材８５の端縁部分にインクを吸収するこ
とができる多孔質体９６、９７を配設して、インクミス
ト吐出口９３に水玉になろうとするインクを多孔質体９
６、９７により吸収させるようにしても同様の作用を奏
することは明らかである。この実施例によれば、多孔質
体９６、９７に吸収されているインクの溶媒によりイン
クミスト吐出口９３が常時保湿状態におかれているか
ら、インクミスト吐出口の乾燥を可及的に防止して円滑
な印刷が可能となる。

【００６４】上述の実施例においては圧電体基板８５と
インク供給部材８６との両方に被膜を形成したり、多孔
質体を配置するようにしているが、一方の側にだけ設け
るようにしても同様の作用を奏することは明らかであ
る。

【００６５】また、上述の実施例においては溶媒に顔料
を溶解、懸濁させたインクを用いる場合を例に採って説
明したが、超微粉化磁性体を溶媒に懸濁させた磁性イン
クを用いる場合には、図３２に示したように前述した記
録ヘッド１００のインクミスト吐出口１０１の前方に記
録用紙１０２をセットするとともに、記録用紙１０２の
背面に磁石１０３を設けるようにするとより一層、品質
高い印字が可能となる。すなわち、インクミスト吐出口
１０１に保持されている磁性インクは、圧電体基板１０
４のエッジモードの振動を受け、これを構成して超微粉
化磁性体が溶媒とともにミストとなって記録用紙１１０
２に向けて飛翔する。ミストとなった超微粉化磁性体
は、飛翔の過程で磁石１０３からの磁気吸引力を受けて
加速されながら記録用紙に到達する。このため、一旦、
ミストとなったインク粒子は拡散することなく、確実に
記録用紙に付着することになる。またインクはミスト化
さえされれば後は磁気吸引力により記録用紙に向けて飛
翔するから、圧電体基板による飛翔エネルギの付与がほ
とんど不要になるから、圧電体基板１０４に供給する駆
動電力が小さくなり駆動回路の低電圧化を図ることがで
きる。

【００６６】上述の実施例においてはインク供給部材と
圧電体基板との間に形成される空間にインクを収容する
ようにしているが、多孔質体などにより構成されたイン
ク保持部材にインクを保持させ、ここからミスト化領域
にインクを供給するようしてもよい。

【００６７】図３３は、多孔質体をインク保持部材とす
る記録ヘッドの実施例を示すものであって、図中符号１
０５は、端縁部分にセグメント電極１０６と共通電極１
０７が形成された圧電体基板で、これの端縁部部分には
ケース１０８によりインクミスト吐出口１０９が形成さ
れている。１１０は、ケースに収容された多孔質体で、
インク供給口１１１からのインクを吸収して保持するも
のである。

【００６８】この実施例において、インク供給口１１１
から流れ込んだインクは、一旦、多孔質体１１０に吸収
されてこれの表面張力により保持される。この状態で共
通電極１０７とセグメント電極１０６に駆動信号を印加
すると、圧電体基板１０５がエッジモードでの振動を生
じる。多孔質体１１０に吸収されているインクは、この
振動をうけてインクミスト吐出口１０９に染みだし、こ
こでミスト化されて外部に飛翔する。駆動信号が停止し
て多孔質体１１０に振動が作用しなくなると、ミスト化
されずにインクミスト吐出口１０９に残留していたイン
クは、多孔質体１１０に再び吸収されることになる。こ
の結果、休止時にインクがインクミスト吐出口１０９の
表面で水玉を形成することが防止され、安定な印刷が可
能となる。

【００６９】図３４は、本発明の他の実施例を示すもの
であって、図中符号１１５は、端縁部分に共通電極１１
６とセグメント電極１１７が形成され、厚み方向に分極
処理が施された圧電体基板で、これの一方の表面にはス
ペーサ１１８を介してインク保持部材１１９が設けら
れ、圧電体基板１１５の端縁部分でインクミスト吐出口
１２０を形成している。１２１は、楔部材で、圧電体基
板１１５、もしくはインク保持部材１１９の何れにか、
この実施例ではインク保持部材１１９のインクミスト吐
出口側に設けられており、常時はセグメント電極１１７
に接してインクがインクミスト吐出口１２０に流れ込む
のを防止する程度にセグメント電極１１７に弾接されて
いる。

【００７０】この実施例において、インク供給口１２２
から注入されたインクは、楔部材１２１によりインクミ
スト吐出口１２０への流入を阻止された状態で、インク
保持部材１１９と圧電体基板１１５との空間に保持され
る。この状態においてセグメント電極１１７に駆動信号
を印加すると、圧電体基板１１５がエッジモ−ドで振動
を起こす。この振動により楔部材１２１とセグメント電
極１１７との間に微小な間隙が間欠的に形成されインク
保持部材１１９と圧電体基板１１５との空間に保持され
インク保持部材１１９と圧電体基板１１５との空間に保
持されているインクがこの間隙を通ってインクミスト吐
出口１２０に移動する。ここに移動したインクは、圧電
体基板１１５のエッジモ−ドの振動を受けてミスト化さ
れ、記録用紙に向けて飛翔することになる。

【００７１】駆動信号が停止して圧電体基板１１５の振
動が停止すると、楔部材１２１がセグメント電極１１７
に弾接してインクミスト吐出口１２０への流路を閉塞す
るから、たとえ隣接するセグメント電極からのクロスト
−クを受けたとしても無用なインクミストを発生するこ
ととならないばかりでなく、楔部材１２１により大気か
ら遮断されるからインク溶媒の乾燥と目詰りを防止され
ることになる。

【００７２】図３５は、やはり前述の図３５と同様の原
理を用いた実施例であって、図中符号１２５は圧電体基
板で、インクミスト吐出口１２６が形成される手前まで
延長された溝１２７が設けられ、インクミスト吐出口１
２６からこの溝１２７を経由して外部駆動回路と接続す
るのに便利な位置までセグメント電極１２８が形成され
ている。１２９は、スペ−サ部材で、圧電体基板１２５
の端縁部分にインクミスト吐出口１２６を形成するのに
適した厚みを有するとともに、インクミスト吐出口１２
３が圧電体基板１２５の溝１２７の先端に弾接するよう
に後端側（図において左側）でのみ圧電体基板１２５と
インクミスト吐出口形成部材１３０とに固定されてい
る。

【００７３】この実施例において、インク供給口１３１
から供給されたインクは、圧電体基板１２５に形成され
た溝１２７を経由してインクミスト吐出口１２６の近傍
に移動する。圧電体基板に駆動信号が印加されていない
状態ではスペ−サ部材１２９が溝１２７の先端部分を閉
塞しているから、インクはインクミスト吐出口１２６に
流れ込むことができない。この状態でセグメント電極１
２８に駆動信号を印加すると、圧電体基板１２５がエッ
ジモ−ドでの振動を生じるから、スペ−サ部材１２９と
セグメント電極１２８との間に間欠的に間隙が形成さ
れ、インクはこの間隙を通ってインクミスト吐出口１２
６に移動することになる。インクミスト吐出口１２６に
流れ込んだインクは、圧電体基板１２５のエッジモード
の振動を受けてミスト化され、記録用紙に向けて飛翔す
ることになる。駆動信号の印加が停止すると、圧電体基
板１２５の溝１２７の先端がスペーサ部材１２９により
閉塞されるから、インクミスト吐出口１２６へのインク
の供給が停止され、したがって隣接するセグメント電極
からのクロスト−クによるインクミストの発生や目詰り
が防止されることになる。

【００７４】図３６（ａ）、（ｂ）は、本発明の他の実
施例を示すものであって、図中符号１３５は、板バネ材
により形成されたインクミスト吐出口形成部材で、一端
が圧電体基板１３６の共通電極１３７に弾接するように
固定部材１３８を介して圧電体基板１３６に設けられて
いる。なお、図中符号１４０は、圧電体基板１３６に設
けられたセグメント電極を示す。

【００７５】この実施例において圧電体基板１３６とイ
ンクミスト吐出形成部材１３５とにより形成された空間
１３９にインクを充填すると、インクは共通電極１３７
とインクミスト吐出口形成部材１３５とにより形成され
た隙間を表面張力により先端まで移動する。この状態で
は、インクミスト吐出口形成部材１３５によりインクは
外気と遮断されているので、インクを形成している溶媒
の蒸発が抑制されて目詰りが防止されることになる。

【００７６】この状態でセグメント電極１４０に駆動電
圧を印加すると、圧電体基板１３６にエッジモードの振
動が生じるので、共通電極１３７とインクミスト吐出口
形成部材１３５との間に間隙が生じる。この結果、この
間隙に流れ込んだインクが圧電体基板１３６からのエッ
ジモードの振動を受けて表面波を発生してミストとなっ
て外部に飛翔することになる。

【００７７】この実施例では複数のドット形成領域を連
続する１枚の板バネ材で覆うようにしているが、図中一
点鎖線により示すようにドット形成領域毎に切れ目を入
れることにより、隣接するセグメント電極からのクロス
トークの影響を防止することができる。また、この実施
例においてはインクミスト吐出口形成部材を共通電極に
接触させるようにしているが、セグメント電極に接触さ
せるようにしても同様の作用を奏することは明らかであ
る。

【００７８】図３７は、本発明の圧電体基板の実施例を
示すものであって、図中符号１４５は、エッジモードで
の振動を生じる圧電体基板で、一方の面には共通電極１
４６が、また他方の面にはセグメント電極１４７、１４
７、１４７が形成され、厚み方向に分極処理が施されて
いる。１４８は、振動増幅板で、圧電体基板１４５の厚
さに比較して極めて薄い板を圧電体基板１４５の端縁部
分１４５ａから外側に突出させて圧電体基板１４５に固
定されている。

【００７９】この実施例において、前述したように振動
増幅板１４８に対向させてインクミスト吐出口形成部材
を配置し、これらにより形成される間隙にインクを保持
させた状態でセグメント電極１４７に駆動信号を印加す
ると、前述したように圧電体基板１４５がエッジモード
での振動を発生することになる。圧電体基板１４５の振
動は、圧電体基板１４５の端縁を最大振幅とする振動で
あるから、振動増幅板１４８は、図３８に示したように
一点を中心とした回転運動をすることになり、振動増幅
板１４８の先端の振幅は、圧電体基板１４５の端部より
も大きくなる。したがって、インクミスト吐出口形成部
材と振動増幅板１４８との間に存在するインクは圧電振
動体基板１４５に比較して大きな振幅の振動を受け、高
い効率でもってミスト化されることになる。

【００８０】図３９は、振動増幅板の他の実施例を示す
もので、図中符号１５０は、前述したものと同様に圧電
体基板１４５の端縁部分１４５ａに固定された振動増幅
板で、これの先端には、セグメント電極１４７と対向す
る位置にＶ字状の凹部１５０ａ、１５０ａ、１５０ａ‥
‥が形成されている。

【００８１】この実施例において、前述したものと同様
に振動増幅板１４８に対向させてインクミスト吐出口形
成部材を配置し、これらにより形成される間隙にインク
を充填すると、インクは表面張力により凹部１５０ａ、
１５０ａ、１５０ａ‥‥に侵入し、この凹部１５０ａ、
１５０ａ、１５０ａ‥‥に保持されることになる。この
状態でセグメント電極１４７に駆動信号を印加すると、
圧電体基板１４５がエッジモードで振動する。振動は、
振動増幅板の先端を最大振幅で振動させるから、凹部１
５０ａ、１５０ａ、１５０ａ‥‥に保持されているイン
クがミスト化されることになる。この実施例によれば振
動を受けるインクは凹部１５０ａ、１５０ａ、１５０ａ
‥‥に保持されたものに限定されるから、ミストの拡散
を防止することができる。

【００８２】図４０は、振動増幅板の他の実施例を示す
もので、図中符号１５３は、圧電体基板で、これの先端
は、エッチングなどにより段差１５３ｂが形成して振動
増幅部１５３ａが設けられている。この段差１５３ｂの
近傍の一方の面には共通電極１５４が、また他方の面に
はセグメント電極１５５、１５５、１５５‥‥を形成し
て、段差１５３ｂの近傍でエッジモードの振動を誘起さ
せるように構成されている。

【００８３】この実施例において、前述したのと同様に
振動増幅部１５３ａに対向させてインクミスト吐出口形
成部材を配置し、これらにより形成された間隙にインク
を保持させた状態でセグメント電極１５５に駆動信号を
印加すると、段差１５３ｂの近傍にエッジモードの振動
が生じる。この振動は先端に設けられている振動増幅部
１５３ａに伝播して、その振幅を増幅され、これに接し
ているインクを高い効率でもってミスト化することにな
る。この実施例によれば、増幅板と圧電体基板との固定
作業が不要となって製造工程の簡素化を図ることができ
るばかりでなく、振動領域における極端な質量の増加を
招くことなく増幅板を形成することができる。なお、上
述の実施例においては、共通電極、またはセグメント電
極の一方にインクミスト吐出部材を対向配設してインク
を電極に接触させてミスト化するようにしているが、圧
電体基板の前端部分にインクを供給するようにしても同
様の作用を奏する。すなわち、図４１において、図中符
号１６０は、端縁部分の一方の表面に共通電極１６１
が、またこれと交差するように他方の表面にセグメント
電極１６２、１６２、１６２‥‥が形成され、厚み方向
に分極処理が施された圧電体基板で、これの前端部分１
６０ａにはインクミストを発生させるのに適した間隙１
６３を形成するようにして間隙形成部材１６４が設けら
れている。この実施例によれば、圧電体基板１６０の前
端部分１６０ａと間隙形成部材１６４とにより形成され
た間隙に、図示しないインク供給部材によりインクを供
給して、ここに毛細管現象によりインクを保持させる。
この状態でセグメント電極１６２に駆動信号を印加する
と、圧電体基板１６０の端縁部分１６０ａで発生したエ
ッジモードの振動がインクに伝達され、これによりイン
クと大気との界面に生じた表面波によりインクがミスト
化されて一定方向に飛翔することになる。またミスト化
されない程度の振動をインクに予め付与する形式の記録
ヘッドの場合には、図４２に示したように、圧電体基板
１６０の前端部分１６０ａと間隙を形成部材としてエッ
ジモードで振動する圧電体基板１６５を、インクミスト
を発生するのに適した間隙１６６を形成するように配置
し、この間隙側に電極１６７、１６８を形成すれば、前
述と同様に間隙に保持されているインクがミスト化され
ない程度の振動を圧電体基板１６５に常時付与してお
き、ドットを形成すべき領域のセグメント電極１６２に
比較的小さな駆動信号を印加するだけで選択的にインク
をミスト化することができる。

【００８４】図４３は、本発明の他の実施例を示すもの
であって、図中符号１７０は一方の表面の前端部分に共
通電極１７１が、また他方の表面にセグメント電極１７
２、１７２、１７２‥‥が形成され、また厚み方向に分
極処理が施された圧電体基板で、一方の表面、この実施
例ではセグメント電極１７２、１７２、１７２‥‥側
に、インクミストを発生させるのに適した間隙１７３を
おいて端縁部分近傍に圧電体基板１７４が配置されてい
る。圧電体基板１７４の表面にはセグメント電極１７
２、１７２、１７２‥‥に対向するようにして櫛形電極
１７５、１７５、１７５‥‥が設けられている。この実
施例において、図示しないインク供給部材により間隙１
７３にインクを供給し、インクの上昇をレベルを間隙の
下端面までに抑える。この状態で、ドットを形成すべき
領域のセグメント電極１７２に対向する櫛形電極１７５
に圧電体基板１７４が表面波を発生する程度の周波数、
たとえば２０ＭＨｚ程度の交番信号を印加する。これに
より櫛形電極１７５からセグメント電極１７２に向かう
表面波が発生し、間隙１７３の下端に位置するインクを
セグメント電極１７２の表面に沿わせて上昇させる。こ
の状態でセグメント電極１７２に駆動信号を印加する
と、圧電体基板１７０の端縁部分でエッジモードの振動
が発生し、これがセグメント電極１７２に沿って上昇し
ているインクに作用してここのインクをミスト化するこ
とになる。ドットの形成が終了して櫛形電極１７５、及
びセグメント電極１７２の駆動信号が停止すると、セグ
メント電極１７２に沿って上昇していたインクは間隙１
７３の下端まで低下する。この結果、休止時にインクが
間隙による毛細管現象により上昇してインクミスト吐出
口に水玉を形成するといった不都合を防止することがで
きるばかりでなく、インク供給のために付与される圧電
体基板１７４からの表面波エネルギをインクのミスト化
のエネルギとしても利用できるので、圧電体基板１７０
のセグメント電極１７２に印加する駆動信号の電圧レベ
ルを下げることが可能となる。

【００８５】図４４は、本発明の他の実施例を示すもの
であって、図中符号１８０は、圧電体基板で、端縁部分
の前端面からエッジモードの振動を生じさせるのに必要
な共通電極幅に一致する深さを有するスリットが厚み方
向の中央部に形成され、ここに導体を埋め込んで共通電
極１８１が形成され、共通電極を境にして２つの層１８
０ａ、１８０ｂに分割されている。これら各層１８０
ａ、１８０ｂは、図中矢印により示すように対向する方
向に分極処理が施されている。また圧電体基板１８０の
両表面にはそれぞれ対向するようにセグメント電極１８
２、１８３、１８４‥‥１８５、１８６、１８７‥‥が
形成されている。この実施例において一方のセグメント
電極１８５、１８６、１８７‥‥側にインクミスト吐出
口形成部材１８８を対向配置してインクミストを発生さ
せるのに適した間隙を形成し、ここにインクを保持させ
る。この状態でドットを形成すべき領域のセグメント電
極１８３、１８６と共通電極１８１に駆動信号を印加す
ると、圧電体基板１８０の各層１８０ａ、１８０ｂは、
セグメント電極１８３と共通電極１８１、及びセグメン
ト電極１８６と共通電極１８１とに挟まれた領域がそれ
ぞれ逆位相の交番電界の作用を受けるため、あたかも１
枚の圧電基板の表裏に電極が設けられた場合と同様にエ
ッジモードの振動を発生する。この振動は間隙に保持さ
れているインクに伝達されてこれをミスト化させること
になる。この実施例によれば、圧電体基板１８０を厚み
方向に２分割して電界を作用させているので、インクミ
ストの発生に必要な電界強度を発生させるために共通電
極１８１とセグメント電極１８２及至１８７に印加する
駆動信号の電圧レベルを１／２に減少させることがで
き、駆動回路の低コスト化を図ることができる。なお、
セグメント電極１８２〜１８７の間に図中符号１８２の
点線により示した溝を設けることにより隣接するセグメ
ント電極からのクロストークを低減させて、より品質の
高い印字を行うことができる。

【００８６】図４５（ａ）（ｂ）は、それぞれ本発明の
インクジェット式記録ヘッドに適した圧電体基板の他の
実施例を示すものであって、図中符号１９０、１９０、
１９０‥‥は、ドット形成領域に合せて圧電体基板１９
１に穿設された断面矩形状の通孔で、１列に等間隔に形
成され、隣接する他の列の通孔とは適当なピッチ、たと
えば１／２ピッチずれる位置に形成されている。このよ
うにピッチをずらせることにより、印刷されるドット間
の距離を小さくできるという効果がある。隣接する通孔
１９０同士を隔ている隔壁１９２は、エッジモードでの
振動を起こす厚みとなるようにそのサイズが選択され、
厚み方向に分極処理が施されている。これら隔壁１９２
の壁面には同図（ｂ）に示したようにそれぞれ電極が形
成されていて隔壁１９２がエッジモードでの振動を起こ
すように構成されている。

【００８７】この実施例において、圧電体基板の一方の
面、たとえば下面側にインク供給部材を接続すると、表
面張力により通孔１９０、１９０、１９０‥‥にインク
が上昇する。この状態でドットを形成すべき位置の隔壁
に形成されている電極に駆動信号を印加すると、このこ
の壁面が端部モードでの振動を起こすことになる。この
振動は、通孔に保持されているインクに伝播してインク
をミスト化させて外部に飛翔させることになる。なお、
この実施例においては駆動信号が印加される隔壁の両面
からインクミストが発生するため、特に大きなサイズの
ドットが必要なプリンタに適している。また、この実施
例においては１つの隔壁を励起させてドットを発生させ
るようにしているが、対向する２つの隔壁にエッジモー
ドの振動を発生させることにより、これら隔壁間に保持
されているインクをミスト化することができる。

【００８８】図４６は、本発明のインクジェット式記録
ヘッドに適した圧電体基板の他の実施例を示すものであ
って、図中符号１９５は角柱状に切出された圧電体ブロ
ックで、１つの面に等間隔で溝１９６、１９６、１９６
‥‥を形成し、櫛歯状の凸部１９７、１９７、１９７‥
‥が複数個形成されている。各凸部１９７は、エッジモ
ードでの振動を起こすのに適した厚みに選択され、隣接
する凹部の方向に分極処理が施されており、さらに各凸
部１９７の対向する面には無電解メッキ等により電極１
９８、１９９が形成されている。

【００８９】このように構成された振動子集合体をイン
クが収容されている容器等に浸漬すると、溝１９６にイ
ンクが保持される。この状態で、凸部１９７の両面に形
成されている電極１９８、１９９に駆動信号を印加する
と、凸部１９７がエッジモードでの振動を起こし、溝１
９６に保持されているインクがミスト化して外部に飛翔
する。

【００９０】図４７は、振動子組立体の他の実施例を示
すものであって、図中符号２００は、エッジモードでの
振動を起こすのに適した圧電体基板で厚み方向に分極処
理が施されていおり、各基板２００の表面に電極２０
１、２０２を形成して振動素子２０３に形成されいる。
これら振動素子２０３は、インクをミスト化するのに適
した間隔２０４を保持するスペーサ２０５を介して一端
で複数個列状となるように接着固定して振動子集合体と
して構成されている。

【００９１】この実施例において、前述の図４６に示し
たものと同様に間隙２０４にインクを保持させて電極２
０１、２０２に駆動信号を印加すると、圧電体基板２０
０がエッジモードでの振動を起こすから、間隙２０４の
インクがミスト化されて外部に飛翔することになる。

【００９２】図４８は、本発明のインクジェット式記録
ヘッドの他の実施例を示すものであって、図中符号２１
０は、厚み方向に分極処理が施された圧電体基板で、一
方の面には隔壁２１１、２１１、２１１‥‥により区画
されて、一端に開放する平行に延びる複数の凹部２１
２、２１２、２１２‥‥が複数形成されている。この凹
部が形成された部分の圧電体基板は、厚みがエッジモー
ドで振動するのに適した値となるように基板の厚みが選
択されている。また圧電体基板２１０の他側側にはこれ
ら凹部２１２、２１２、２１２‥‥を纏めるようにイン
ク溜め用の凹部が形成されている。これら平行にのびる
凹部２１２、２１２、２１２‥‥の底部にはスパッタリ
ングや無電解鍍金等により導電層２１４、２１４、２１
４‥‥を形成してセグメント電極２１５、２１５、２１
５‥‥が形成されている。また圧電体基板２１０の他面
には凹部２１２の開口近傍に共通電極２１６が形成され
ている。このように構成された圧電体基板２１０の凹部
開放側に蓋体となる基板２１７を接着等により固定する
と、記録ヘッドが完成する。なお、図中符号２１８はイ
ンク供給口を示す。

【００９３】この実施例において、インク供給口２１８
から凹部２１３にインクを充填すると、表面張力により
インクが凹部２１３から凹部２１２、２１２、２１２‥
‥を移動してその開口部に到達する。この状態でセグメ
ント電極２１２に駆動信号を印加すると、凹部２１２の
底部を形成している領域の圧電体基板がエッジモードで
振動し、上部の凹部２１２に保持されているインクをミ
スト化して外部に飛翔させることになる。

【００９４】この実施例では、インク溜めの凹部を含め
た全体を圧電体基板により構成しているが、共通電極と
セグメント電極を形成する部分だけを圧電体基板で、イ
ンクだめ等の部分は高分子材料により構成し、これらを
接着により一体化しても同様の作用を奏することは明ら
かである。またこの実施例においては圧電体基板２１０
の凹部２１２にセグメント電極を形成しているが、図４
９に示したように凹部２１２と隔壁２１１とを横切るよ
うに共通電極２２０を形成し、また圧電体基板２１０の
他方の面には凹部２１２、２１２、２１２‥‥に対向さ
せてセグメント電極２２１、２２１、２２１‥‥を形成
するようにしても同様の作用を奏することは明らかであ
る。

【００９５】図５０（ａ）は本発明の他の実施例を示す
ものであって、図中符号２２５は、圧電体基板で、一方
の面にはドットを形成する領域に合せて同図（ｂ）に示
したように一端から他端に至るまで同一深さの凹部２２
６、２２６、２２６‥‥が形成され、これを挟むように
して２つで１組となるセグメント電極２２７ａ、２２７
ｂが形成されている。これら駆動電極は、予め凹部を形
成すべき位置をカバーする連続の導電パターンを形成し
ておき、これの中央をダイシングソウにより溝を形成す
ることによっても構成することができる。圧電体基板２
２５の一方の端縁部分の他面には、共通電極２２８が形
成されている。なお図中符号２２９は、圧電体基板２２
５の他方の端縁部分にインク溜め部を形成するための部
材で、合成樹脂等の射出成型などにより構成されて接着
剤により固定されている。

【００９６】この実施例において、前述したように圧電
体基板の凹部２２６、２２６、２２６‥‥、及びインク
溜部２２９の開口側に基板を固定して開口を密閉し、イ
ンク溜部にインクを充填する。この状態で、セグメント
電極２２７ａ、２２７ｂに駆動信号を印加すると、セグ
メント電極２２７ａ、２２７ｂが形成されている領域が
エッジモードでの振動を発生する。この凹部２２６を挟
むようにして発生した振動は、凹部に伝播してここに保
持されているインクをミスト化して外部に飛翔させるこ
とになる。

【００９７】なお、この実施例においては圧電体基板２
２５に同一深さの凹部２２６を形成するようにしている
が、図５０（ｃ）に示したようにインクミスト発生側に
行くにしたがって浅くなる断面舟形の溝を形成すること
により、インクミストの拡散を防止することができる。

【００９８】図５１は、本発明のインクジェット式記録
ヘッドに適した圧電体基板の他の実施例を示すものであ
って、図中符号２３５は、圧電体基板で、一方の端縁部
分にはドット形成領域に合せて前端部２３５ａを最深部
とし、他端がその表面に接続する凹部２３６、２３６、
２３６‥‥が形成され、先端部での厚みがエッジモード
での振動を発生するのに適した値となるように設定され
ている。この凹部２３４、２３４、２３４の底面には５
２に示したようにセグメント電極２３７が形成され、外
部の信号源との接続に便利な位置までリード部２３８に
より延長されている。図中符号２３９は、凹部２３６の
開口部を封止する基板で、圧電体基板２３５に接する面
には凹部２３６の一部に対向する位置からインク供給に
適する位置までの長さを有する溝２４０が形成され、イ
ンク供給口２４１から凹部２３７にインクが供給できる
ように構成されている。なお、図中符号２４２は、圧電
体基板２３５の凹部２３７に対向して形成された共通電
極を示す。

【００９９】この実施例においてインク供給口２４１か
ら供給されたインクは、基板２３９の溝２４０を通って
圧電体基板２３５の凹部２３７に流れ込み、ここで表面
張力により保持される。この状態でドットを形成すべき
位置のセグメント電極２３７に駆動信号を印加すると、
凹部２３６の底面がエッジモードで振動する。この振動
は、凹部２３６に保持されているインクに伝播して、こ
このインクをミスト化して外部に飛翔させることにな
る。

【０１００】この実施例においてはインクミストを発生
させる圧電体基板を単独で使用する場合について説明し
たが、対で利用することもできる。すなわち、図５３に
示したように圧電体基板２５０、２６０の一方の面に共
通電極２５１、２６１を、また他方の面にセグメント電
極２５２、２５３、２５４‥‥、２６２、２６３、２６
４‥‥を形成したエッジモード振動子２５５、２６５を
インクミストを発生させるのに適した間隔２７０を形成
するように、共通電極２５１、２６１が形成されている
前端面を対向させて配置して記録ヘッドを構成する。

【０１０１】各振動子の一方の面、たとえば駆動電極の
側にインクを供給すると、インクは表面張力により間隙
２７０に保持されることになる。この状態で各振動子２
５５、２６５の各セグメント電極２５２、２５３、２５
４‥‥、２６２、２６３、２６４‥‥にはそれぞれ位相
が異なる同一レベルの駆動信号を印加する。この状態で
は、対向する振動子２５５、２６５の前端部分で発生す
るエッジモードの振動は、互いに位相が逆であるため、
相殺し合ってここに保持されているインクをミスト化さ
せるまでには至らない。一方、特定の領域、たとえばセ
グメント電極２５３、２６３が対向する領域にドットを
形成する場合には、これらセグメント電極２５３、２６
３の一方、たとえばセグメント電極２５３に印加されて
いる駆動信号の位相を反転させる。これによりこれらの
電極２５３、２６３は同一位相の駆動信号を受けること
になるから、電極２５３、２６３の領域の圧電体基板２
５０、２６０が同一位相でのエッジモードの構造振動を
発生し、したがってここに保持されているインクがミス
ト化されて外部に飛翔する。言うまでもなくこれらの電
極２５３、２６３に隣接し、かつドットを形成する必要
のない領域に保持されているインクは、依然として圧電
体基板２５０、２６０から逆位相の振動を受けているの
で、振動エネルギを相殺されてミストになるまでには至
らない。

【０１０２】この実施例によれば、ドット形成時には間
隙２７０に保持されているインクに対して、２つの振動
子２５５、２６５からの振動エネルギを重畳させて与え
ることができるため、ミスト化のために各振動子に要求
される振動エネルギは、１つの振動子によりミスト化す
る上述の形式のものの半分程度でよく、このため駆動信
号発生回路のコスト化が可能となる。

【０１０３】なお、この実施例においては非ドット形成
時においてもドット形成時同一レベルの駆動信号を印加
する場合を例に採って説明したが、非ドット形成時に
は、まったく駆動信号を印加せず、またドット形成時に
だけ両方の振動子のセグメント電極に同一位相の駆動信
号を印加してもよいことは明らかである。また、ドット
を形成するための駆動信号が印加されているセグメント
電極に隣接し、かつドットを形成することを要しないセ
グメント電極に対しては、駆動状態にあるセグメント電
極から漏洩してくる振動を相殺できる程度のレベルで、
かつ逆位相の信号を印加するようにすればクロストーク
を完全に防止することができる。また、上述した実施例
においては、ドット形成のタイミングに合せて圧電結晶
体に駆動電圧を印加するようにしているが、圧電結晶体
とスリット形成部材とにより形成される流路をドット形
成タイミングに合せて弁機構を開閉するようにしても同
様の作用を奏することは明らかである。

【０１０４】図５４（ａ）、（ｂ）は、上述した弁機構
を備えた記録ヘッドのいち実施例を示すものであって、
図中符号２８０は、圧電体板２８１の両面に電極２８
２、２８３を形成してエッジモードでの振動が生じる振
動子で、一側が記録用紙に対向する方向に、他側がイン
クタンク２８４のインク２８５に接するようにインクタ
ンク２８４の開口部に固定されている。２８６は、イン
クタンクに形成された開口の端部に設けられたスリット
形成部材で、振動子２８０によりインクをミスト化でき
る程度の間隙２８７を電極２８３との間に確保するよう
に配置されている。２８８は、電圧の印加により一端が
湾曲するバイモルフ圧電素子で、常時は自由端２８８ａ
が間隙２８７に弾接してインクが間隙２８７に侵入する
のを阻止するように他端２８８ｂがタンク側に固定され
ている。

【０１０５】この実施例によれば、振動子２８０は、エ
ッジモードの振動を生じる周波数の交番電圧が常時印加
されている。駆動信号が入力していない状態では間隙２
８７がバイモルフ圧電素子２８８の端部２８８ａにより
閉塞されているから、間隙２８７にインクが流入でき
ず、したがってインクミストは発生しない。一方、ドッ
ト形成が必要な箇所に対応するバイモルフ圧電素子２８
８に駆動信号を印加すると、バイモルフ圧電素子２８８
の先端２８８ａがタンク側に湾曲して間隙２８７がイン
クタンク２８４に連通するため（同図ｂ）、間隙２８７
にインクが流入する。間隙２８７に流入したインクは、
振動子２８０のエッジモードの振動を受けてミスト化さ
れ外部に飛翔して記録用紙にドットを形成する。必要な
濃度のドットが記録用紙に印刷された時点でバイモルフ
振動子２８８への駆動信号を断つと、再びバイモルフ振
動子２８８の先端２８８ａが間隙を閉塞するから（同図
ａ）、間隙へのインク供給が断たれ、振動子２８０の振
動に関わりなくインクミスの発生が停止する。

【０１０６】この実施例によれば、振動子２８０には常
時駆動電圧を印加しておき、ドット形成時にだけバイモ
ルフ振動子２８８を作動させるに足る電圧レベルの信号
を印加すればよいので、高い周波数で、しかも比較的高
電圧である振動子２８０の駆動信号をＯＮーＯＦＦする
必要がなく、駆動回路の簡素化を図ることができるばか
りでなく、印刷を行なわない場合にはインクミスト吐出
口である間隙とタンクのインクとをバイモルフ振動子に
より遮断してインク溶媒の蒸発を阻止して間隙での目詰
りを防止することができる。

【０１０７】なお、上述の実施例においては圧電体基板
としてＰＺＴセラミクスを使用した場合を例に採って説
明したが、結晶構造をもつニオブ酸リチュウム（ＬｉＮ
ｂＯ3 ）等を使用した場合には分極破壊電圧が大きいた
めバイアス電圧が不要となって駆動回路の簡素化を図る
ことができる。またポリフッ化ビニリデンフィルム（Ｐ
ＶＤＦ）などの高分子材料からなる圧電材料も使用でき
ることは明らかであり、この場合にはインクミストを発
生させるに適した形状の圧電体基板を射出成形により製
造することができ、製造工程の簡素化を図ることができ
るばかりでなく、脆性破壊に対する耐久性が高いから、
記録ヘッドの信頼性を向上させることが可能となる。

【０１０８】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
エッジモ−ドで振動可能な圧電体基板の少なくとも一方
の端縁部分の両面の、ドット形成領域に対向して形成さ
れ、ドット形成時に交番電圧が印加される第１、第２の
電極を備え、厚み方向に分極処理が行われている振動体
と、振動体の電極が形成された端縁部分にインクミスト
の発生に適した間隙を形成する間隙形成部材と、間隙に
インクを供給する手段とを備えるようにしたので、電極
に交番電圧を印加することにより圧電体基板の端部に集
中的に発生する振動エネルギをここに保持されているイ
ンクに伝達してミストとさせるため、発生した振動を直
接インクに伝達することができて、高い効率でインク滴
を発生させることができる。また交番電圧の印加時間を
変化させることによりドット自体の光学的濃度を連続的
に変化させることができ、さらには圧電体基板にインク
を保持させるだけでインク滴を発生させることができる
ため、構造が極めて簡単となって信頼性の向上を図るこ
とができる。また圧電体基板の端部での振動を利用する
ため、伝播路が不要となって小型が可能となるばかりで
なく、圧電体のエッジモード程度の振動周波数を取り扱
うため、表面波を利用するものに比較して回路構成を簡
素化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す組立分解図である。

【図２】図２は同上装置の断面構造を示す図で、図１に
おける配置を上下反転させて示したものである。

【図３】本発明のインクジェット式記録ヘッドを用いて
圧電体基板に信号を印加する時間と、これにより記録用
紙に形成されたドットの濃度との関係を示す図である。

【図４】本発明のインクジェット式記録ヘッドへの駆動
信号の印加時間と、これにより形成されるドットの光学
的濃度の関係を示す線図である。

【図５】駆動信号として正弦波と矩形波を用いた場合の
単位時間当りのインクの吐出量を周波数との関係で示す
線図である。

【図６】同図（ａ）（ｂ）は、それぞれ本発明に用いる
駆動信号の一例を示す図である。

【図７】圧電体基板の端部での厚み方向における振動変
位を示す線図である。

【図８】本発明に使用する圧電体基板に生じるエッジモ
ードの振動による変位を示す模式図である。

【図９】本発明のインクジェット式記録ヘッドにおける
インクミスト吐出口のギャップ長と単位エネルギ当りの
インク吐出量との関係を示す線図である。

【図１０】本発明のインクジェット式記録ヘッドにおけ
るインクミスト吐出口のギャップ長と記録用紙に形成さ
れるドットのサイズとの関係を示す線図である。

【図１１】本発明のインクジェット式記録ヘッドにおけ
るインクミスト吐出口のギャップ長とインクミストの発
生形態を模式的に示す図である。

【図１２】本発明のインクジェット式記録ヘッドの駆動
に使用する駆動回路の一実施例を示すブロック図であ
る。

【図１３】同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ本
発明の記録ヘッドを駆動するのに適した駆動信号の位相
関係を示す波形図である。

【図１４】本発明におけるインクジェット式記録ヘッド
の第２実施例を断面構造でもって示す図である。

【図１５】本発明におけるインクジェット式記録ヘッド
の第３実施例を断面構造でもって示す図である。

【図１６】本発明におけるインクジェット式記録ヘッド
の第４実施例を示す斜視図である。

【図１７】圧電体基板の他の実施例を示す斜視図であ
る。

【図１８】セグメント電極分離用の溝を積極的に利用し
てインク供給路を形成した実施例を示す図であって、同
図（ａ）は共通電極が形成されている側からみた図であ
り、また同図（ｂ）は同上線Ｅ−Ｅにおける断面構造を
示す図である。

【図１９】本発明におけるインクジェット式記録ヘッド
の第７実施例を断面構造でもって示す図である。

【図２０】インクミスト吐出口形成部材の実施例を示す
上面図である。

【図２１】インクミスト吐出口形成部材の実施例を示す
上面図である。

【図２２】インクミスト吐出口の他の実施例を示す上面
図である。

【図２３】インクミスト吐出口の他の実施例を示す上面
図である。

【図２４】同図（ａ）、（ｂ）は、それぞれインクミス
ト形成領域の電極の実施例を示す上面図と側面図であ
る。

【図２５】同図（ａ）（ｂ）は、それぞれインクミスト
形成領域の電極の実施例を示す上面図と断面図である。

【図２６】（ａ）、（ｂ）は、それぞれインクミスト形
成領域の電極の実施例を示す上面図と断面図である。

【図２７】同図（ａ）、（ｂ）は、それぞれそれぞれイ
ンクミスト形成領域の電極の実施例を示す上面図と側面
図である。

【図２８】同図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明のイ
ンクジェット式記録ヘッドに最適な共通電極とセグメン
ト電極とのサイズの関係を説明するための説明図であ
る。

【図２９】インクミスト吐出口に過剰にインクが供給さ
た状態を示す説明図である。

【図３０】同図（ａ）は、インクミスト吐出口に過剰に
供給されたインクによる水玉発生を防止した実施例を示
す図であり、同図（ｂ）はその動作を示す図である。

【図３１】インクミスト吐出口に過剰に供給されたイン
クによる水玉発生を防止する他の実施例を示す図であ
る。

【図３２】本発明に磁性インクを使用する場合における
好ましい記録ヘッド周りの構造を示す図である。

【図３３】多孔質体にインクを保持させてインクミスト
発生領域へのインクの供給を行う部材の実施例を示す図
である。

【図３４】圧電体基板の振動を利用してインクミスト発
生領域にインクを供給する実施例を示す図である。

【図３５】圧電体基板の振動を利用してインクミスト発
生領域にインクを供給する実施例を示す図である。

【図３６】同図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ圧電体基板
の振動を利用してインクミスト発生領域にインクを供給
する実施例を示す図である。

【図３７】圧電体基板の端縁部分の振動を増幅する機構
を備えた実施例を示す図である。

【図３８】図３７に示した装置の動作を示す説明図であ
る。

【図３９】圧電体基板の端縁部分の他の実施例を示す図
である。

【図４０】圧電体基板の端縁部分の他の実施例を示す図
である。

【図４１】インクミスト吐出口を形成するための他の実
施例を示す図である。

【図４２】インクミスト吐出口を形成するための他の実
施例を示す図である。

【図４３】インク吐出口へのインク供給を表面波を利用
して行う実施例を示す図である。

【図４４】圧電体基板の駆動電圧を下げるのに適した圧
電体基板の実施例を示す図である。

【図４５】同図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の記
録ヘッドに適した圧電体基板の実施例を示すものであっ
て、同図（ａ）は全体構造を、また同図（ｂ）は同上線
ＤーＤにおける断面構造を拡大して示す図である。

【図４６】記録ヘッドに適した振動子集合体の実施例を
示す図である。

【図４７】記録ヘッドに適した振動子集合体の他の実施
例を示す図である。

【図４８】同図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の記録
ヘッドの他の実施例を示すものであって、同図（ａ）は
蓋体を外してインク流路側の圧電体基板の構造を示す図
であり、また同図（ｂ）はインクミスト吐出口側から見
た構造を示す図である。

【図４９】図４８に示した実施例における電極の配置を
替えた実施例を示す図である。

【図５０】同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ本
発明の記録ヘッドに適した圧電体基板を示すものであっ
て、同図（ａ）はセグメント電極側の構造を示す図であ
り、同図（ｂ）（ｃ）は、それぞれ圧電体基板に形成さ
れる流路の構造を示す断面図である。

【図５１】本発明の記録ヘッドに適した圧電体基板の構
造を示す図である。

【図５２】図５１の圧電体基板を使用した記録ヘッドの
断面構造を示す図である。

【図５３】同図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ上述した振
動子を２つ用いて記録ヘッドを構成した実施例を示すも
のであって、同図（ａ）は共通電極側から見た図であ
り、また同図（ｂ）は断面構造を示す図である。

【図５４】同図（ａ）（ｂ）は、本発明のドット形成原
理を使用した記録ヘッドの実施例を印刷停止状態と印刷
時の構造状態でもって示す図である。

【符号の説明】

１ 圧電体基板 ２ 共通電極 ３ セグメント電極 ４ インク供給部材 ５ インク供給口 ６ インク室 ７ スペーサ ８ インクミスト吐出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平2−310514 (32)優先日 平成２年11月16日(1990．11．16) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平2−315467 (32)優先日 平成２年11月20日(1990．11．20) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平3−19847 (32)優先日 平成３年２月13日(1991．2．13) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 水谷 肇 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイ コーエプソン株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−217251（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−185471（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−79515（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/045

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エッジモ−ドで振動可能な圧電体基板の
   少なくとも一方の端縁部分の両面の、ドット形成領域に
   対向して形成され、ドット形成時に交番電圧が印加され
   る第１、第２の電極を備え、厚み方向に分極処理が行わ
   れている振動体と、前記振動体の電極が形成された端縁
   部分にインクミストの発生に適した間隙を形成する間隙
   形成部材と、前記間隙にインクを供給する手段とを備え
   たインクジェット式記録ヘッド。
2. 【請求項２】 エッジモ−ドで振動可能な圧電体基板の
   少なくとも一方の端縁部分の両面の、ドット形成領域に
   対向して形成され、ドット形成時に交番電圧が印加され
   る第１、及び第２の電極を備えた振動体と、前記圧電体
   基板の前端面に対向させてインクミストが発生する程度
   の間隙を形成するように対向配置された間隙形成部材
   と、前記間隙にインクを供給するインク供給部材とを備
   えたインクジェット式記録ヘッド。
3. 【請求項３】 エッジモ−ドで振動可能な圧電体基板の
   少なくとも一方の端縁部分の両面の、ドット形成領域に
   対向して形成された第１の電極と、前記圧電体基板の厚
   み方向中央部に形成された第２の電極とを備え、第２電
   極を対称線とするように分極処理が行われた振動子と、
   前記振動子の振動領域にインクミストが発生する程度の
   間隙を形成するように対向配置された間隙形成部材とを
   有し、第１と第２の電極に駆動信号が印加されるインク
   ジェット式記録ヘッド。
4. 【請求項４】 エッジモ−ドで振動可能な圧電体基板の
   少なくとも一方の端縁部分の両面のドット形成領域に対
   向して形成され、ドット形成時に交番電圧が印加される
   第１、第２の電極を備えるとともに、厚み方向に分極処
   理が行われた振動体と、前記振動体の電極が形成された
   端縁部分にインクミストの発生に適した間隙を形成する
   間隙形成部材と、前記端縁部分に振動伝達可能な状態で
   配置された補助振動板とを備えたインクジェット式記録
   ヘッド。
5. 【請求項５】 エッジモ−ドで振動可能な圧電体基板の
   少なくとも一方の端縁部分の複数のドット形成領域に連
   通し、インクミストを発生させるためのインクを保持で
   きる深さで平行に延びる複数の第１の溝と、第１の溝の
   各底面と前記圧電体基板を挟んでこれに対向する外表面
   に第１、第２の電極と、第１の溝に後 端側で連通して外
   部からインクを供給する第２の溝とが形成され、前記圧
   電体基板の第１の溝の開口面が基板により封止されてい
   るインクジェット式記録ヘッド。
6. 【請求項６】 エッジモ−ドで振動可能な圧電体基板の
   少なくとも一方の端縁部分の両面に対向させて一定の間
   隙で、ドット形成時に交番電圧が印加される第１、第２
   の電極を備えるとともに、前記端縁部分に連通し、ドッ
   ト形成間隔に合わせて複数の溝が列状に形成された振動
   体と、前記溝の開口を封止するように配置された基板
   と、前記溝にインクを供給する手段とを備えたインクジ
   ェット式記録ヘッド。
7. 【請求項７】 エッジモ−ドで振動可能な圧電体基板の
   厚み方向にドット形成間隔に合せて複数の通孔を列状に
   穿設するとともに、前記通孔を分離する隔壁部の対向す
   る面にドット形成時に交番電圧が印加される第１、第２
   の電極を備えた振動体と、前記通孔の一端にインクを供
   給する手段とを備えたインクジェット式記録ヘッド。
8. 【請求項８】 エッジモ−ドで振動可能な圧電体基板を
   ドット形成間隔に合せて櫛形に切出して形成された断面
   矩形状の凸部の、先端部の各対向する面に交番電圧が印
   加される電極を形成してなる振動体と、先端部以外を封
   止する基板と、前記凸部の間に形成された凹部にインク
   を供給する手段とを備えたインクジェット式記録ヘッ
   ド。
9. 【請求項９】 エッジモ−ドで振動可能で、ドットを形
   成するの適した幅を有する圧電体基板のドット形成領域
   にドット形成時に交番電圧が印加される第１、第２の電
   極を両面に形成された圧電素子体を、前記ドット形成領
   域にインクを保持できる凹部を形成するように前記圧電
   素子体をその厚み方向に間隙形成部材を介して交互に積
   層して構成された振動体と、前記凹部にインクを供給す
   る手段とを備えたインクジェット式記録ヘッド。
10. 【請求項１０】 エッジモ−ドで振動可能な圧電体基板
    の少なくとも一方の端縁部分の両面の、ドット形成領域
    に対向して形成され、ドット形成時に交番電圧が印加さ
    れる第１、第２の電極を備えるとともに、厚み方向に分
    極処理が行われた振動体を２つ、それぞれの前端面をイ
    ンクミストを形成するのに適した間隔を設け、かつ各ド
    ット形成領域が対向するように配置するとともに、ドッ
    ト形成時には対向する電極に同一位相の駆動信号が、ま
    たドット非形成時には逆位相の駆動信号が印加されるイ
    ンクジェット式記録ヘッド。
11. 【請求項１１】 エッジモ−ドで振動可能な圧電体基板
    の少なくとも一方の端縁部分の両面の、ドット形成領域
    に対向して形成され、ドット形成時に交番電圧が印加さ
    れる第１、第２の電極を備えた振動体と、前記振動体の
    端縁部分にインクミストを発生するのに適した間隙を形
    成するように配置された間隙形成部材と、前記間隙にイ
    ンクを供給するインク部材と、常時は前記間隙とインク
    供給部材との流路を断ち、また駆動信号が印加されたと
    き前記間隙とインク供給部材との流路を開放する弁部材
    とを備え、前記振動体に常時、エッジモードでの振動を
    発生させるインクジェット式記録ヘッド。