JPH058385A - インクジエツトプリントヘツド及びそれを備える電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】印字の高密度化且つ高品質化を実現する低廉な
インクジェットプリントヘッド、並びにこのプリントヘ
ッドを備える電子機器を提供することである。 【構成】ヘッド基台１に、これの表面に露出する個別イ
ンク路１１を一定間隔を置いてアレイ状に且つアレイ方
向に対して傾斜させて形成し、前記ヘッド基台１の表面
に、個別インク路１１と個別インク路間の隔壁１２とを
覆う圧電素子２１と、この圧電素子２１の一方側に配し
た、各隔壁１２に沿ってインクの流れ方向に延びる個別
電極２２とを有する隔壁変位手段２を取付けた。 【作用】個別電極２２に電圧を印加すると、圧電素子２
１の分極の電荷と電圧の極性とから、電圧印加に係る圧
電素子２１の部分が変位し、対応隔壁１２が当初の傾斜
状態からアレイ方向に変位する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電素子の変位による
インク容積の変化を利用してインクを吐出させる新規な
インクジェットプリントヘッド、並びにそれを備える、
プリンタ、ワープロ、ファクシミリ、プロッタ等の電子
機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリントヘッドの一つ
に、圧電素子を使用したものがある。このプリントヘッ
ドは、一般には共通インク路から分岐する個別インク路
の一部に圧電素子を貼り付け、圧電素子に電界を加えて
圧電素子を変位させて、個別インク路のインク容積を変
化させることにより、個別インク路のインクを個別イン
ク路の先端口から押し出すものである。又、ヘッド自体
をその走査方向に対して傾斜させて、印字ドットを高密
度化、高品質化することも行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなプリントヘッドを含めて一般のインクジェットプ
リントヘッドに採用する印字機構では、これまで以上に
印字ドットを高密度化すると共に印字を高品質化するの
は構造的に至難である。例えば、カイザー方式では、こ
れ以上印字密度を高めることは難しく、バブルジェット
方式では、熱によるバブルを利用しているため、バブル
の発生条件や焦げ付きを考慮するとインクの選択自由度
が低く、印字品質に限界がある。

【０００４】従って、本発明の目的は、印字の高密度化
且つ高品質化を実現する低廉なインクジェットプリント
ヘッド、並びにこのプリントヘッドを備える電子機器を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のインクジェットプリントヘッドは、ヘッド
基台に、このヘッド基台の表面に露出する個別インク路
を一定間隔を置いてアレイ状に且つアレイ方向に対して
傾斜させて形成し、前記ヘッド基台の表面に、少なくと
も個別インク路と個別インク路間の隔壁とを覆う圧電素
子と、この圧電素子の一方側に配した、少なくとも各隔
壁に沿ってインクの流れ方向に延びる個別電極とを有す
る隔壁変位手段を設けたことを特徴とする。

【０００６】本発明のプリントヘッドは、アレイ状に配
列した個別インク路によって個別インク路間に形成され
る隔壁を隔壁変位手段によってアレイ方向に変位させ
て、個別インク路の容積を変化させ、個別インク路のイ
ンクを押し出す新しい印字機構を取り入れたものであ
る。この印字機構について詳述すると、隔壁変位手段の
圧電素子は、例えばアレイ方向とインクの流れ方向に垂
直な方向に分極しており、この分極状態で、圧電素子の
一方側に配した個別電極に適当な極性の電圧を印加する
と共に、その個別電極の両隣に位置する別の個別電極に
前記極性とは反対の極性の電圧を印加すると、分極の正
負電荷と電圧の正負極性に応じて、電圧を印加した個別
電極に係る圧電素子の部分（特に真中に位置する個別電
極に係る部分）が前記垂直な方向に変位すると同時に、
この変位分だけ対応隔壁がアレイ方向に変位し、個別イ
ンク路の容積が変化する。

【０００７】即ち、例えば圧電素子の隔壁側を負電荷
に、その反対側（隔壁から離れる側）を正電荷に分極し
ておき、個別インク路が露出するヘッド基台の表面上に
圧電素子が位置するように隔壁変位手段をヘッド基台上
に設けた場合、任意の個別電極に正の電圧を、この個別
電極の両隣に位置する別の個別電極に負の電圧を印加す
ると、電圧印加の３つの個別電極に係る圧電素子の部分
（特に真中に位置する個別電極に係る部分）が対応隔壁
に向かって前記垂直な方向に変位し、圧電素子の当該部
分が当初から傾斜する対応隔壁を更に深く傾斜させる。
隔壁が傾けば、その傾いた側に在る個別インク路のイン
ク容積が減少し、個別インク路のインクが押されて、個
別インク路の先端口（オリフィス）からインクが噴出さ
れる。このように、本発明のプリントヘッドは、圧電素
子の前記垂直な方向への変位により隔壁をアレイ方向に
大きく変位させて、インク容積を変化させることによ
り、個別インク路のインクを押し出すという作用を有す
る。

【０００８】本発明のプリントヘッドで、隔壁変位手段
を構成する圧電素子としては、既知のものを使用すれば
よく、例えばＰＺＴからなるものを使用する。圧電素子
は個別インク路のアレイ方向とインクの流れ方向に垂直
な方向に分極しているものであるが、この分極化はヘッ
ドの電極（圧電素子上）の作製工程で行ってもよいし、
当初から分極化した圧電素子を用いても構わない。

【０００９】本発明のプリントヘッドに用いるヘッド基
台は、個別インク路間に形成される隔壁が上記圧電素子
の変位を受けてアレイ方向に変位する限り、素材に限定
はない。しかし、実際にはアレイ状の個別インク路の易
形成性、隔壁の変位容易性等から、素材としては感光性
ガラス等が最良である。

【００１０】

【実施例】以下、本発明のインクジェットプリントヘッ
ド、及びこれを備える電子機器を実施例に基づいて説明
する。図１はプリンタ、ワープロ等の電子機器に搭載す
るプリントヘッドの一実施例の一部分解斜視図を示す。
プリントヘッド以外の電子機器の構造については通常と
全く相違なく、ここではプリントヘッドを中心に述べ
る。図１に示すプリントヘッドは、ヘッド基台１と、ヘ
ッド基台１上に取付けた隔壁変位手段２と、ヘッド基台
１の前端面に付設したオリフィスプレート３とを備え
る。

【００１１】図１と図２において、ヘッド基台１には、
複数（この実施例では５つ）の個別インク路１１が一定
間隔を置いてアレイ状に形成されている。この個別イン
ク路１１は、ヘッド基台１の表面に露出すると共に、ア
レイ方向に対して傾斜しており、ヘッド基台１のほぼ中
央から前面に向かって延び、前端面で開口する（図１参
照）。この個別インク路１１によって、個別インク路間
には複数（この実施例では４つ）の隔壁１２が形成さ
れ、当然ながら隔壁１２も個別インク路１１と同様にア
レイ方向に傾斜する。又、個別インク路１１と隔壁１２
は平面及び断面とも矩形を呈する。

【００１２】個別インク路１１が露出するヘッド基台１
の表面に取付けた隔壁変位手段２は、前記圧電材からな
る圧電素子２１と、この圧電素子２１の一方側に図示の
如きパターンで形成した個別電極２２とを有する。圧電
素子２１は、個別インク路１１のインクの流れ方向とア
レイ方向に垂直な方向（図中の矢印方向）に分極してい
る。又、個別電極２２は、各隔壁１２に沿ってインクの
流れ方向に延び、圧電素子２１の一方側をほぼ横断す
る。但し、両端に存在する個別電極だけは、図１から明
らかなように、隔壁１２には対応しておらず、各々その
隣に在る個別電極と組んで圧電素子２１を変位させる作
用を担うものである。この隔壁変位手段２は、圧電素子
２１が各隔壁１２上に接触するようにヘッド基台１上に
取付けられる。これにより、個別電極２２は、図２から
よく分かるように、圧電素子２１を挟んで隔壁１２に対
向することになる。

【００１３】図１において、ヘッド基台１の一対の側壁
には、インク供給路１５が設けられ、インク供給路１５
はヘッド基台１の内部で個別インク路１１に連通する。
又、オリフィスプレート３はヘッド基台１の個別インク
路１１に対応する数（５つ）のオリフィス３１を有す
る。従ってインクは、インク供給路１５を経て、個別イ
ンク路１１に流れ、オリフィス３１から噴出される。

【００１４】次に、このように構成したプリントヘッド
の作用について述べる。要部の拡大図を示す図３におい
て、圧電素子２１が矢印方向（図面の上下方向）に分極
している状態で、例えば個別電極２２ａに正極性の電圧
を、両隣の個別電極２２ｂ、２２ｃに負極性の電圧をそ
れぞれ印加する。この極性の電圧印加により、左の個別
電極２２ｂから右の個別電極２２ｃに至る領域の圧電素
子２１の部分（特に真中の個別電極２２ａに係る部分）
は、隔壁１２側における正電荷及び個別電極側における
負電荷の分極と、個別電極２２ａの正極性及び個別電極
２２ｂ、２２ｃの負極性の電圧との関係から、図中の上
方向に変位する。この上方向への変位に連れて、隔壁１
２は上方向に引っ張られて、図示の如く当初の傾斜状態
からアレイ方向に変位し、傾斜が緩やかな状態になる。
すると、隔壁１２の左隣に在る個別インク路１１の容積
が実質上増加するため、この個別インク路１１にインク
が充足される。

【００１５】次いで、印加電圧を遮断するか、若しくは
印加電圧の極性を反転すると、電圧遮断の場合には、圧
電素子２１の当該部分が元の状態に戻る。電圧極性反転
の場合には、圧電素子２１には上記の作用とは逆の作用
が生ずる。即ち、圧電素子２１の当該部分は、隔壁１２
側の正電荷及び個別電極側の負電荷の分極と、個別電極
２２ａの負極性及び個別電極２２ｂ、２２ｃの正極性の
電圧とにより、下方向に変位する。いずれの場合も、隔
壁１２が元の傾斜状態に向かってアレイ方向に傾くた
め、一旦増えた個別インク路１１の容積が減少に転じ、
個別インク路１１のインクが押され、オリフィスプレー
ト３の対応オリフィス３１からインクが噴出される。

【００１６】なお、上述の実施例では、隔壁１２を一旦
上方向に引張上げてから元の状態に戻すことによる反動
によって、隔壁１２の左隣の個別インク路１１のインク
を押し出すようにしたが、隔壁１２を押し下げることに
よりインクを噴出させてもよい。これに関する別実施例
を図４に示す。図４では、圧電素子２１の分極方向が上
記実施例の下向きとは反対（上向き）である。この分極
状態で前例と同様に、個別電極２２ａに正極性、個別電
極２２ｂ、２２ｃに負極性の電圧をそれぞれ印加する
と、圧電素子２１の当該部分は、隔壁１２側の負電荷及
び個別電極側の正電荷の分極と、個別電極２２ａの正極
性及び個別電極２２ｂ、２２ｃの負極性の電圧とから、
下方向に変位する。これに伴い、隔壁１２が下方向に押
し下げられて、その傾斜度合が更に大きくなるため、そ
の左隣の個別インク路１１の容積が減ると同時に、イン
クが押し出される。

【００１７】

【発明の効果】本発明のインクジェットプリントヘッド
は、以上説明したように構成されるので、隔壁変位手段
の個別電極に適当な極性の電圧を印加することで、圧電
素子における分極の正負電荷と印加電圧の正負極性とに
応じて、電圧を印加した個別電極に係る圧電素子の部分
がインクの流れ方向とアレイ方向に垂直な方向に変位
し、それに連れて対応隔壁も当初の傾斜状態からアレイ
方向に大きく変位し、結果的に個別インク路のインク容
積が変化（増減）し、容積が減少に転じた個別インク路
のインクが押し出されるという画期的なものである。

【００１８】従って、本発明のプリントヘッドは、印字
の高密度化、高品質化を容易に実現できる。又、既存の
技術、製造工程を用いて量産できるので、生産性が非常
に高く廉価である。これらにより、上記プリントヘッド
を具備する電子機器でも、高品質な印字、印字性能の向
上等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプリントヘッドの一実施例に係る一部
分解斜視図である。

【図２】図１に示すプリントヘッドの要部拡大正面図で
ある。

【図３】図１に示すプリントヘッドの作用を説明するた
めの要部拡大正面図である。

【図４】図１に示すプリントヘッドにおいて圧電素子の
分極方向を逆向きにした場合の作用を説明するための要
部拡大正面図である。

【符号の説明】

１ ヘッド基台 ２ 隔壁変位手段 ３ オリフィスプレート １１ 個別インク路 １２ 隔壁 ２１ 圧電素子 ２２（ａ〜ｃ） 個別電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヘッド基台に、このヘッド基台の表面に露
   出する個別インク路を一定間隔を置いてアレイ状に且つ
   アレイ方向に対して傾斜させて形成し、前記ヘッド基台
   の表面に、少なくとも個別インク路と個別インク路間の
   隔壁とを覆う圧電素子と、この圧電素子の一方側に配し
   た、少なくとも各隔壁に沿ってインクの流れ方向に延び
   る個別電極とを有する隔壁変位手段を設けたことを特徴
   とするインクジェットプリントヘッド。
2. 【請求項２】請求項１記載のインクジェットプリントヘ
   ッドを具備してなることを特徴とする電子機器。