JPH0383648A - インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、インク液滴を画像記録媒体上へ選択的に付着
させるインクジェットプリンタに関する。

［従来の技術］ 従来の技術として、ガラス基板とガラス薄板の間に複数
のインクキャビティを形成し、電極を両面に形成した圧
電体の板をインクキャビティの面積程度に切断加工した
後、各インクキャビティの上にガラス薄板をはさんで接
着したインクジェットプリンタがある。

［発明が解決しようとする課題１ 複数のインクノズルより選択的にインク滴を飛翔させる
、マルチノズルのオンデマンド方式インクジエツトプリ
ンタでは、インクキャビティの広ろさは一辺が数百ミク
ロン程度であるため、機械変位発生手段としてインクキ
ャビティ程度の広さの圧電体の板を各インクキャビティ
ごとに接着する従来技術では、インクキャビティとの位
置合わせ精度が高くできない、作業性が悪い、接着の不
均一さによる特性のばらつきが大きい、接着部の剥離が
起こり易い、切断加工時の内部歪による特性のばらつき
が大きい、などの問題点を有している。また、これらの
問題点は、ノズルを多くするほど、あるいはノズルの密
度を高くするほど顕著になると言う問題点を有している
。

そこで本発明の課題は、これらの問題点を解決すること
で、その目的とするところは、高密度・高ノズル数、容
易に制作可能、各ノズル間のばらつきの少ない高精度、
そして耐久性の高いインクジェットプリンタを提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明のインクジェットプリンタは、電界により機械歪
を生じる電気機械変換素子と該電気機械変換素子へ電界
を加える電界印加手段とからなる機械変位発生手段と、
前記機械変位発生手段によって容積の変化するインクキ
ャビティとからなるインクジェットプリンタにおいて、
前記機械変位発生手段の電気機械変換素子が複数のイン
クキャビティにわたって同一部材からなることを特徴と
する。

さらに加えて、前記電界印加手段が、前記電気機械変換
素子の表面に設けた交差指電極からなることを特徴とす
る。

またさらに加えて、前記電界印加手段が設けられていな
い部分の前記電気機械変換素子の厚さが、電界印加手段
の設けられている部分の電気機械変換素子の厚さより薄
い部分を有することを特徴とする。

［作用］ 電気機械変換素子を複数のインクキャビティにわたって
同一部材で形成した場合においても、電界を各インクキ
ャビティに選択的に印加させる電界印加手段を用いるこ
とにより、インクキャビティごどの選択的機械変位が可
能である。

さらに、電界印加手段が電気機械変換素子の表面に設け
た交差指電極である場合には、交差指電極近傍では電界
が強く大きな変位が生じるが、交差指電極面より遠ざか
るにつれ電界が弱くなるため変位は小さくなり、弾性体
との複合構造あるいはバイモルフ構造にすることなくた
わみ変位を得ることが可能となる。この時、圧電セラミ
クスなど分極を必要とする素子では、先に形成した交差
指電極を用いて分極を行なうことで、大きなたわみ変位
を得ることができる。

さらに、複数のインクキャビティに対して同一部材で形
成された電気機械変換素子の、インクキャビティに対応
した位置へ選択的に電界を印加させる電界印加手段を設
けた領域外の電気機械変換素子の厚さを薄くすることで
、電界でたわみ変位をする領域の周囲の機械的拘束条件
を小さくでき、より大きな機械変位を得ることができる
。

［実施例］ 本発明の実施例を以下で詳細に説明する。

以下の実施例の説明に用いる図に於いては、駆動電源装
置および駆動電源装置と各電極を結ぶ配線手段は、本発
明を限定する構成ではないため、図示していない。

第１図に示される実施例において、ガラス基板１にイン
クキャビティ２とインクノズル流路３とインク供給流路
４によって構成されるインク吐出流路５をエツチングに
より複数形成する。各インク吐出流路５はインク供給流
路４を通じて、同じくガラス基板１の上へエツチングで
形成したインク供給部６へ通じている。流路に蓋をする
形でガラス基板１へ接着したガラス薄板７には、ガラス
基板１との接着面と反対の面にネサ［８が形成されてい
る。電気機械変換素子である厚さ方向に分極した圧電体
セラミクス薄板１０は、エポキシ系の接着剤を用いてガ
ラス薄板７のネサ膜側へ接着する。圧電体セラミクス薄
板１０のガラス薄板７との接着面と反対の面には、各イ
ンク吐出流路５のインクキャビティ２と重なる位置に電
極２０を蒸着し、共通電極としてのネサ膜８と合わせて
電界印加手段を構成している。さらに′Ｉｌ極に挟まれ
る圧電体セラミクスを合わせて機械変位発生手段を構成
している。また、図には示されていないが、各電極へ電
圧を供給するための配線は、圧電体セラミクス薄板の機
械変位を拘束しないよう、導電性のゴムを１！ｌ極へ重
ねる方法を用いた。

印字信号に応じた騒動電圧パルスが、図示されていない
駆動電源装置により各電極２０と共通電極であるネサ膜
８との間に印加されると、駆動電圧パルスが印加された
電極部分の圧電体セラミクスが機械変形し、厚さ方向へ
たわむため、電極の下に形成されているインクキャビテ
ィ２の容積を減少させ、インクキャビティ２内に満たさ
れたインクをインクノズル流路３を経てインク滴として
吐出させることができる。

本発明の他の実施例である第２図に於いて、電気機械変
換素子としての、圧電体セラミクス薄板１０を、ガラス
基板ｌの流路に蓋をする形で接着し、ガラス基板工との
接着面と反対の面へ各インク流路のインクキャビティ２
と重なる位置に因に示したような交差指電極２１を蒸着
する。

交差指電極２１を用いてたわみ変位を得るために、交差
指電極２１へ駆動電圧パルスと同極性の高電圧を加え圧
電体セラミクス薄板１０の分極を行なう。このような分
極操作を行なった後、印字信号に応じた駆動電圧パルス
が、図示されていない駆動電源装置より交差指電極２１
へ印加されると、交差指電極２１の下の圧電体セラミク
ス薄板１０が厚さ方向へたわみ、交差指電極２１の下に
形成されているインクキャビティ２の容積を減少させ、
インクキャビティ内に満たされたインクをインクノズル
流路３を経てインク滴として吐出させることができる。

第３図は本発明の他の実施例で、第２図に示した実施例
の各交差指電極２１の間の部分の電気機械変換素子であ
る圧電体セラミクス薄板に溝１１をつけた構造をしてい
る。このような構造にすることにより、隣接する電極部
の機械変位の影響を抑え、大きなたわみ変位を得ること
ができた。

第４図は本発明の他の実施例で、アルミナ基板１７上へ
電気機械変換素子である圧電体セラミクス薄板１０を、
インクキャビティ２と重なる部分が他より厚くなるよう
にスパッタリングによって形成し、さらに圧電体セラミ
クス表面のインクキャビティ２と重なる部分に図に示し
たような交差指電極２１を蒸着する。

第２図の実施例と同様に、交差指電極２１を用いてたわ
み変位を得るために、交差指電極２１へ駆動電圧パルス
と同極性の高電圧を加え圧電体セラミクス薄板１０の分
極を行なう。このような分極操作を行なった後、印字信
号に応じた駆動電圧パルスが、図示されていない駆動電
源装置より交差指電極２１へ印加されると、交差指電極
２１の下の圧電体セラミクス薄板１０が厚さ方向へたわ
み、交差指電極２１の下に形成されているインクキャビ
ティ２の容積を減少させ、インクキャビティ２内に満た
されたインクをインクノズル流路３を経てインク滴とし
て吐出させることができる。

このような構成にすることにより、低駆動電圧での大き
な機械変位と相互に独立安定した振動特性、そして圧電
体セラミクスの付着性の強化を得ることができた。

以上で述べた実施例に於いて、電気機械変換素子として
圧電体セラミクスを用いているが、交差指電極を用いる
実施例では分極によって電気機械変換素子としての機能
を有する物質、たヒえばポリフッ化ビニリデンなどの強
誘電高分子材料なども可能である。また、その他の電極
構造では通常の圧電、電歪材料が可能であることをっけ
加える。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、複数の機械変位発生
手段にわたって同一部材から成る電気機械変換素子を用
い、機械変位を必要とする部分にのみ電極による電界印
加手段を設けることにより、インクキャビティ上へ電気
機械変換素子を接着する必要がなくなるため、製造行程
の簡略化、位置合わせ精度の向上による特性の安定化と
いう効果が得られる。さらに電界印加手段として交差指
電極を用いることにより、電気機械変換素子のみで機械
変位を得ることが可能となり、接着部の減少により特性
の安定化と耐久性の向上、・そして低駆動電圧化という
効果が得られる。またさらに、電極の周囲の電気機械変
換素子の厚さを薄くすることにより、機械変位を大きく
とれるため低駆動電圧化の効果が得られるとともに、隣
接する機械変位発生手段間の相互作用が小さくなるため
、高ノズル密度化の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインクジェットプリンタの実施例の一
つを示す図。第２図は本発明の交差指電極を用いたイン
クジェットプリンタの実施例の一つを示す図。第３図は
本発明の交差指電極の周囲の電気機械変換素子の厚さを
薄くしたインクジェットプリンタの実施例の一つを示す
図。第４図は本発明の交差指電極の周囲の電気機械変換
素子の厚さを薄くしたインクジェットプリンタの他の実
施例を示す図。 １１５．ガラス基板、２００．インクキャビティ、５０
０．インク吐出流路、８０１．ネサ膜、　０８ 圧電セラミクス薄板、 ２０゜ 電極、 １゜ 交差指電極 以上

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電界により機械歪を生じる電気機械変換素子と該
   電気機械変換素子へ電界を加える電界印加手段とからな
   る機械変位発生手段と、該機械変位発生手段によって容
   積の変化する空間（以後インクキャビティと表現する）
   とからなるインクジェットプリンタにおいて、前記電気
   機械変換素子が複数の前記機械変位発生手段にわたって
   同一部材からなることを特徴とするインクジェットプリ
   ンタ。
2. （２）前記電界印加手段が、前記電気機械変換素子の表
   面に設けた交差指電極からなることを特徴とする、請求
   項１記載のインクジェットプリンタ。
3. （３）前記電界印加手段が設けられていない部分の前記
   電気機械変換素子の厚さが、電界印加手段の設けられて
   いる部分の電気機械変換素子の厚さより薄い部分を有す
   ることを特徴とする、請求項１または請求項２記載のイ
   ンクジェットプリンタ。