JPH068426A - インクジェットプリントヘッドのアクチュエータ側壁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】Ｐ方向に分極した圧電材料からなる第１のアク
チュエータ側壁部３２と、底壁から伸延してこの第１の
アクチュエータ側壁部３２に付着した上面を有している
第２のアクチュエータ側壁部３０と、第１のアクチュエ
ータ側壁部３２にＰ方向に対して略垂直に電場を加える
ための手段３４、３６、３８、４０、４２、４４とを備
えており、上記電場により、チャンネル１８に圧力パル
スを加える動作をさせられるようなインクジェットプリ
ントヘッドのチャンネルアレイのアクチュエータ側壁で
ある。 【効果】構造が簡単で安価に製造可能でありプリント速
度の速い高密度のプリントヘッドを提供できる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高密度インクジェット
プリントヘッドに関し、より詳細にはインク射出圧パル
スを加えるための高密度インクジェットプリントヘッド
チャンネルの側壁アクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンタは、人間の読み取り可能な形で
の永久的記録を出力する手段を提供するものである。一
般には、印刷技術は、衝撃式印刷又は非衝撃式印刷のど
ちらかに分類することができる。衝撃式印刷において
は、用紙の表面近傍に配置されたインクリボンをたたく
こと（striking）によりイメージが形成される。衝撃式
印刷技術はさらに、既製文字印刷又はマトリックス印刷
のいづれかで特徴づけられる。既製文字印刷において
は、イメージを形成するためにリボンをたたく素子は、
所望文字の盛り上がった鏡像からなる。マトリックス印
刷においては、文字は、備え付けのワイヤ又はリボンに
対向するワイヤをたたくことにより形成された近接する
一連のドットとして形成される。すなわち、文字は、備
え付けのワイヤ又はリボンに対向するワイヤをたたくこ
とにより形成された近接する一連のドットとして形成さ
れる。選択的に備え付けのワイヤをたたくことによっ
て、ドットのマトリックスにより表し得るいかなる文字
をも形成可能である。

【０００３】非衝撃式印刷は、しばしば、高速印刷、図
形印刷及びハーフトーンイメージへのより良い適合性と
いう観点から衝撃式印刷よりも好まれている。非衝撃式
印刷技術は、マトリックス、静電及び電子写真型の印刷
技術を含んでいる。マトリックス型印刷においては、電
気的パルスにより選択的にワイヤが加熱され、これによ
り発生した熱が用紙、通常は特別用途の用紙、に印を生
じさせる。静電型印刷においては、印刷素子と導電性用
紙との間の電気的アークが用紙の非導電性被覆を取り除
くことにより、対照色の下側層が現れる。さらに、電子
写真型印刷においては、通光性材が選択的にレーザのよ
うな光源を用いることにより荷電される。このときトナ
ー粒子は、荷電領域に引き付けられ、用紙と接触して置
かれたときに用紙表面に移動する。このトナーは加熱さ
れて用紙に溶ける。

【０００４】非衝撃式印刷のもう一つの形式は、一般に
インクジェット印刷として分類されている。インクジェ
ット印刷システムは、イメージを生成するためにインク
小滴を射出するものである。この装置は高度に再現性が
ありかつ制御可能な小滴を作り出すので、この小滴はデ
ジタル的に記憶されたイメージデータにより特定された
位置に印刷され得る。たいていの商業的に現存するイン
クジェット印刷システムは、形成される所望のイメージ
に依存してプリントヘッドから用紙に直接或いは用紙か
ら離れて上記小滴が連続的に射出される「連続ジェット
型」のインクジェット印刷システムか、又は、形成され
るイメージに関係した特定コマンドに応じてプリントヘ
ッドから上記小滴が射出される「要求ドロップ型（drop
on demand type）」インクジェット印刷システムかの
いずれかに一般には分類される。

【０００５】連続ジェット型インクジェット印刷システ
ムは、オリフィスから射出される液体の流れから一様な
小滴が形成されるという現象をもとにしたものである。
直径約５０から８０マイクロメータのオリフィスから圧
力をかけられて射出される流体は、たとえば圧力振動を
流体中に伝播させる電気機械的装置によってジェットに
誘発される毛細波（capillary wave）を増幅することに
より、一様な小滴に分離されやすいということが観測さ
れている。たとえば、図１において、連続ジェット型イ
ンクジェットプリンタ２００が示されている。図中にお
いて、ポンプ２０２は、インク源２０４からノズルアセ
ンブリ２０６にインクをくみ上げるものである。ノズル
アセンブリ２０６は、結晶ドライバ２１０により供給さ
れる電圧により連続的に操作される圧電結晶２０８を含
んでいる。ポンプ２０２は、ノズルアセンブリ２０６に
供給されるインクを、連続流としてノズル２１２から射
出させるようにする。

【０００６】連続発振する圧電結晶２０８は、圧力の乱
れを生じさせることにより、インクの連続流が一様な小
滴に分解しかつ静電場の存在のために静電荷電を得るよ
うにさせるが、この静電場は電極２１４により生成され
荷電場といわれるものである。高電圧偏向プレート２１
６を用いることにより、静電荷電された小滴の選択され
たものの軌跡は、用紙２１８の所望のスポットにたたき
つけられるように制御され得る。さらに、高電圧偏向プ
レート２１６は、選択されない小滴を用紙２１８から遠
ざけ、リサイクル用途のためにインク溜２２０へ偏向さ
せる。小滴の大きさが小さいため及び正確な軌跡の制御
のために、この型の印刷システムの質は既製文字衝撃式
印刷のそれに近づくものとなり得る。しかしながら、連
続ジェット型インクジェット印刷システムの不利益は、
たとえ小量又は全く印刷が必要とされないときにおいて
も流体がジェット射出されなければならないことであ
る。この要求のためにインクが減少し、印刷システムの
信頼度が損なわれることになる。

【０００７】この欠点のために、電気機械的に発生され
た圧力波により小滴を生成することに興味がもたれてき
た。この型のシステムにおいては、流体の体積的変化
が、電圧パルスの適用によって、直接的或いは間接的に
上記流体と結合された圧電材料に誘導される。この体積
的変化は、圧力／速度過渡現象を起こし、オリフィスか
ら発される小滴が生成される。上記電圧パルスは小滴が
所望されるときのみ適用されるので、こういった型の印
刷システムは要求ドロップ型といわれる。

【０００８】たとえば、図２において、要求ドロップ型
インクジェットプリンタが概略的に示されている。ノズ
ルアセンブリ３０６はインク溜（図示せず）からインク
を引き上げる。ドライバ３１０は文字データを受け取っ
て、これに応じて圧電材料３０８を作動させる。たとえ
ば、もし受け取った文字データがインク小滴がノズルア
センブリ３０６から射出されることを要求するのであれ
ば、ドライバ３１０は圧電材料３０８に電圧を加える。
そして、この圧電材料は、ノズルアセンブリ３０６がオ
リフィス３１２からインク小滴を射出するようにこれを
変形する。そして、射出されたインク小滴は用紙３１８
に衝突する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】インクジェットプリン
タに圧電材料を用いることは周知である。最も一般的に
は、圧電材料は、電場を加えることにより電気エネルギ
が機械的（力学的）エネルギに変換される圧電変換器に
用いられ、これにより圧電材料が変形される。この圧電
材料を歪曲させる能力は、しばしばインクジェットプリ
ンタのインク保持チャンネル（保持部）からインクを射
出させるために用いられてきた。このようなインクジェ
ットプリンタの一つに、インク保持チャンネルを囲む管
状圧電変換器を含むものがある。この変換器が電圧パル
スの適用により動作させられると、インク保持チャンネ
ルは圧縮されてインクの小滴が保持チャンネルから射出
される。この例として、たとえば、円形変換器を用いた
インクジェットプリンタがゾルテン（Zolten）の米国特
許３，８５７，０４９号に見受けられる。しかしなが
ら、変換器及びインク保持チャンネルが複雑であること
から、このような装置は製造するには時間がかかりかつ
高価なものとなる。

【００１０】インクジェットプリントヘッド、特に圧電
アクチュエータを有するインクジェットプリントヘッド
のインク保持チャンネル（ジェット）についての製造コ
ストを減少させるために、アレイを備える個々のチャン
ネルが隣接するチャンネル間の間隙が非常に小さくなる
ように配列されているようなチャンネルアレイを有する
インクジェットプリントヘッドを製造することが長く望
まれてきた。たとえば、隣接するチャンネル間の間隙が
約４及び８ミリ離れたチャンネルアレイを有するインク
ジェットプリントヘッドを製造することは、非常に望ま
しいであろう。このようなインクジェットプリントヘッ
ドは、「高密度」プリントヘッドとして定義される。イ
ンク保持チャンネルについての製造コストの減少に加え
て、高密度インクジェットプリントヘッドを製造するこ
とのよる他の利点は、プリンタ速度が増大することであ
る。しかしながら、このような高密度インクジェットプ
リントヘッドにおけるチャンネル間の極近接した間隙
は、長くこのようなプリントヘッド製造における主問題
であった。

【００１１】近年、インクジェットプリントヘッド装置
のために、せん断モード（shear mode）圧電変換器を用
いることがより一般的になった。たとえば、フィッシュ
ベック（Fischbeck）の米国特許４，５８４，５９０号
及び４，８２５，２２７号は、並列チャンネルアレイイ
ンクジェットプリントヘッド装置のためのせん断モード
圧電変換器を開示している。これらの特許においては、
一連の開放端並列インク圧力チャンバーが、その頭部に
沿って圧電材料のシートで覆われている。ここで、電極
は、正電極が上記圧力チャンバーを分離する垂直壁上に
位置し、かつ、負電極が上記チャンバー自身の上に位置
するように、圧電材料のシートの対向部に備えられてい
る。電場が電極間に加えられたとき、電場方向に垂直な
方向に分極された圧電材料は、インク圧力チャンバーを
圧縮するようにせん断モードに変形する。しかしなが
ら、この場合、圧電材料の大部分は動作していない。さ
らに、圧電材料の変形領域は狭いものである。

【００１２】インク保持チャンネルの側壁を形成するた
めに圧電材料を用いかつ並列チャンネルアレイを有する
インクジェットプリントヘッドが、ニルソン（Nilsso
n）の米国特許４，５３６，０９７号に示されている。
この特許において、インクジェットチャンネルマトリッ
クスは、互いに離間して並列に配されかつ対向部が第１
及び第２のプレートにより被覆された一連の圧電材料片
から形成されている。上記プレートのひとつは、導電性
材料からなっており、すべての圧電材料片のせん断電極
を形成するものである。圧電材料片の対向部には、圧電
材料片の組を定めるチャンネルを電気的に接続するため
の電気的コンタクトが用いられている。チャンネルを定
める２つの圧電材料片に電圧を加えると、これら圧電材
料片は、チャンネルの断面が拡大しかつインクがチャン
ネルに引き込まれるようにより狭くかつより背高にな
る。電圧が取り除かれると、これら圧電材料片はその原
型に戻り、チャンネル体積が減少してインクがここから
射出される。

【００１３】さらに、チャンネルの垂直壁のせん断モー
ドアクチュエータを形成するために圧電材料を用いかつ
並列インク保持チャンネルアレイを有するインクジェッ
トプリントヘッドが開示されている。たとえば、圧電材
料がアレイを形成する各チャンネルの全長に沿った垂直
壁として用いられているインクジェットプリントヘッド
アレイが、バートキー（Bartky）ら米国特許４，８７
９，５６８号及びミカエリス（Michaelis）らの米国特
許４，８８７，１００号に示されている。これらにおい
て、垂直チャンネル壁は、互いに隣接して取り付けられ
かつ頂底壁間においてインクチャンネルを形成すべく挟
まれた２つの対向する分極した圧電材料片からなってい
る。インクチャンネルが形成され、電極が垂直チャンネ
ル壁の全高さにわたり付着されている。この電極間に圧
電材料片の分極方向に垂直な電場が発生すると、垂直チ
ャンネル壁はインクジェットチャンネルをせん断モード
で圧縮するように変形する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】一つの具体例としては、
本発明は、頂壁、底壁、並びに、上記頂壁と上記底壁と
側壁とで定められかつ軸状に伸延した少なくとも一つの
細長型液体閉じ込め用のチャンネルを有するインクジェ
ットプリントヘッドチャンネルアレイのためのアクチュ
エータ側壁である。このアクチュエータ側壁は、第１の
軸状伸延チャンネルに垂直な第１の方向に分極しかつ上
記頂壁に備え付けられた圧電材料からなる第１のアクチ
ュエータ側壁部と、上記第１のアクチュエータ側壁部及
び上記底壁に備え付けられた第２のアクチュエータ側壁
部と、上記第１のアクチュエータ側壁部に上記分極の方
向に垂直に電場を加えるための手段とを備えている。電
場が上記第１のアクチュエータ側壁部に加えられたと
き、アクチュエータ側壁はチャンネル内にインク射出圧
力パルスを発生するような動作をするようになる。本具
体例のひとつの観点においては、上記第１のアクチュエ
ータ側壁部は、上記第２のアクチュエータ側壁部をせん
断状動作で引っ張るせん断動作を行う。

【００１５】本発明のこの具体例の他の観点において
は、上記第１のアクチュエータ側壁部は、圧力材料から
形成された２以上の下位部（subsections）を含むよう
に構成され得る。ここで、奇数個の下位部が上記第１の
方向に分極されておりかつ偶数個の下位部が上記チャン
ネルに垂直な第２の方向に分極されている。また、各第
１の側壁下位部に分極の第１又は第２の方向にそれぞれ
垂直に電場を加えるための手段は、各第１のアクチュエ
ータ側壁下位部が同方向にせん断動作をするように備え
られている。本具体例のさらなる他の観点においては、
上記第２のアクチュエータ側壁部が１以上の分極した圧
電材料の下位部から形成されていてもよい。さらに、こ
の場合、奇数個の下位部が上記第１の方向に分極されて
おりかつ偶数個の下位部が上記第２の方向に分極され、
各側壁下位部に分極の第１又は第２の方向にそれぞれ垂
直に電場を加えるための手段が、第２のアクチュエータ
側壁下位部が同方向にせん断しかつ上記第１及び第２の
アクチュエータ側壁部が逆方向にせん断動作をするよう
に備えられている。

【００１６】もう一つの具体例においては、本発明は、
頂壁、底壁、並びに、上記頂壁と上記底壁と側壁とで定
められかつ軸状に伸延した少なくとも一つの細長型液体
閉じ込め用のチャンネルを有するインクジェットプリン
トヘッドチャンネルアレイのためのアクチュエータ側壁
である。このアクチュエータ側壁は、第１の軸状伸延チ
ャンネルに垂直な方向に分極した圧電材料からなる第１
のアクチュエータ側壁部と、上記頂壁及び上記第１のア
クチュエータ側壁部に導電可能に取り付けられた第１の
導電材料片と、上記底壁に接続された第２のアクチュエ
ータ側壁部と、上記第１及び第２のアクチュエータ側壁
部に導電可能に取り付けられた第２の導電材料片とを備
えている。電場が上記第１及び第２の導電材料片間に上
記分極の方向に垂直に発生すると、アクチュエータ側壁
はチャンネル内にインク射出圧力パルスを発生するよう
な動作をするようになる。本具体例のひとつの観点にお
いては、上記第１のアクチュエータ側壁部は、上記第２
のアクチュエータ側壁部をせん断状動作で引っ張るせん
断動作を行う。

【００１７】本発明のこの具体例の他の観点において
は、上記第１のアクチュエータ側壁部は、圧力材料から
形成された２以上の下位部（subsections）を含むよう
に構成され得る。ここで、奇数個の下位部が上記第１の
方向に分極されておりかつ偶数個の下位部が上記チャン
ネルに垂直な第２の方向に分極されている。

【００１８】また、本発明のこれらの観点において、相
当数の付加導電材料片が付加側壁下位部を導電可能に取
り付けるために備え付けられ、各第１のアクチュエータ
側壁下位部が同方向にせん断動作をするようになってい
る。本具体例のさらなる他の観点においては、上記第２
のアクチュエータ側壁部が１以上の分極した圧電材料の
下位部から形成されていてもよい。さらに、この場合、
奇数個の下位部が上記第１の方向に分極されておりかつ
偶数個の下位部が上記第２の方向に分極され、相当数の
付加導電材料片が付加側壁下位部を導電可能に取り付け
るために備え付けられ、各第１のアクチュエータ側壁下
位部が同方向にせん断しかつ上記第１及び第２のアクチ
ュエータ側壁部が逆方向にせん断動作をするように備え
られている。

【００１９】

【実施例】以下の詳説中の符号はかなり普通でない順序
で表現されているように見えるかもしれないが、この順
序は、先に併合された係属中の幾つかの出願との間で、
相互に共通して符号を付するための準備として選択され
たものである。

【００２０】今、上記図面を参照すると、説明のための
必要から、幾つかの図面を通じて同一の参照符号の指示
する同一又は類似の部品が、図面によっては厚さその他
の長さが、拡大されていると考えることができるであろ
う。図３では、本発明が教示する通りに構成されたイン
クジェットプリントヘッド１０が示されている。インク
ジェットプリントヘッド１０は、ボディ頂部１６にそろ
えて密着され接着されたボディ中間部１４と、順次にこ
のボディ中間部１４にそろえて密着され接着されたボデ
ィ主部１２とを備えている。本発明の本具体例が、さら
に明らかに描写された図６では、ボディ主部１２はボデ
ィ中間部１４及びボディ頂部１６の後ろへさらに続いて
おり、それによってインクジェットプリントヘッド１０
用のコントローラ（図３では示されていない）を載せる
ための表面が提供される。しかしながら、ボディ主部１
２、ボディ中間部１４及びボディ頂部１６の全てが、等
しい長さを有するようにした場合には、そのために上記
コントローラ５０を、インクジェットプリントヘッド１
０から離して配置する必要性が生じることも十分に考慮
されている。

【００２１】複数の圧力チャンバすなわちチャンネル１
８（図３には示さず）を形成するために、予め決められ
た幅と深さを有する複数の垂直な溝が、ボディ中間部１
４及びボディ主部１２を通して形成されており、これに
よりインクジェットプリントヘッド１０用のチャンネル
アレイが提供される。チャンネル１８につながっている
マニホールド２２（これもまた図３には示されていな
い）は、インクジェットプリントヘッド１０の後部の近
くに形成されている。好ましくは、マニホールド２２は
ボディ中間部１４及びボディ頂部１６を通じてチャンネ
ル１８とほぼ垂直な方向に延びた溝を備えている。以下
にさらに詳しく述べるなら、マニホールド２２は外部イ
ンク導管４６とつながっており、この外部インク導管４
６は、外部インク導管４６に接続されたインク供給部２
５からチャンネル１８にインクを供給するための手段と
なる。

【００２２】続けて図３を参照すると、上記インクジェ
ットプリントヘッド１０はさらに、前側２０ａ、後側２
０ｂ、及びそこを貫いて延びた複数のテーパオリフィス
２６を有する前壁２０を備えている。前壁２０の上記後
側２０ｂは、ボディ主部１２、ボディ中間部１４、ボデ
ィ頂部１６のそれぞれに対して、そろえられ、密着さ
れ、接着されている。このため、各オリフィス２６はボ
ディ中間部１４に形成された複数のチャンネル１８の対
応する一つと連続しており、それによってインクジェッ
トプリントヘッド１０のためのインク排出ノズルを提供
している。好ましくは、各オリフィス２６は、対応する
チャンネル１８の端部の中央に位置するように位置決め
されるのがよく、それによってチャンネル１８のための
インク排出ノズルを提供するものである。しかしなが
ら、各チャンネル１８の上記端部が、前壁２０及びオリ
フィス２６が無くても、プリント過程におけるインク液
滴排出用のオリフィスとして機能し得ることも考慮され
ている。さらに、オリフィス２６を有したオリフィスア
レイ２７の前壁２０に沿ったディメンションは、想定さ
れた特別なインクジェットプリントヘッド１０のチャン
ネル１８の必要に応じて、様々な選択された長さをカバ
ーできるように変更され得ることも考慮されている。例
えば、一つの態様では、オリフィスアレイ２７が高さほ
ぼ０．０６４インチ、長さ０．１９３インチであって、
およそ２８個のオリフィス２６を備えており、互い違い
に配置され、隣接したオリフィス２６の中央がほぼ０．
００６８インチ離間している。

【００２３】次は、図３の４−４線で切って見せたイン
クジェットプリントヘッド１０の拡大部分断面図である
図４を参照する。ここで明らかに示されるように、イン
クジェットプリントヘッド１０は複数の並列なチャンネ
ル１８を備えており、各チャンネル１８はボディ頂部１
６から、ボディ中間部１４及びボディ主部１２の一部に
沿って垂直に延びており、また、インクジェットプリン
トヘッド１０を通して縦に延びている。ボディ主部１２
及びボディ頂部１６は不活性物質、例えば、分極してい
ない圧電物質によって構成されている。それぞれに第１
側壁部３０及び第２側壁部３２を備えた側壁アクチュエ
ータ２８によって、隣接するチャンネル１８が分離され
ている。第１側壁部３０は不活性物質、例えば分極して
いない圧電物質によって構成されており、また、本発明
の好ましい態様としては、第１側壁部３０を、ボディ主
部１２と一体に形成するようにしてもよい。第２側壁部
３２は、圧電物質、例えば、チャンネル１８に対して垂
直な矢印Ｐ方向に分極している鉛ジルコン酸塩チタン酸
塩（すなわち“ＰＺＴ”）によって形成されている。

【００２４】各第１側壁部３０の上面には、例えば金属
片である金属被覆導電面（metallized conductive surf
aces) ３４が配設されている。同様に、金属被覆導電面
３６及び３８もまた、金属片によって形成され、それぞ
れ各第２側壁部３２の上面と底面に配設されている。例
えばエポキシ樹脂である導電性接着剤の第１層４０は、
第１側壁部３０に配設された金属被覆導電面３４と、第
２側壁部３２に配設された金属被覆導電面３８とを導電
的に接合するために用いられる。最後に、導電性接着剤
の第２層４４を用いて、第２側壁部３２の金属被覆導電
面３６に対して導電的に接合された金属被覆導電面４２
を有するボディ頂部１６の底面が提供される。このよう
に、各チャンネル１８は、その底面に沿ったボディ主部
１２の分極していない圧電物質と、その上面に沿った導
電性接着剤層４４と、一対の側壁アクチュエータ２８と
によって画定されており、これによってチャンネル１８
の連続的な配列が提供される。各側壁アクチュエータ２
８は、隣接するチャンネル１８の間に振り分けられてい
る。第１側壁部３０は、第２側壁部３２との関係におい
て、何種類かの異なる高さを有するように形成してもよ
い。しかしながら、分極していない圧電物質からなる第
１側壁部３０と、分極している圧電物質からなる第２側
壁部３２との間の比率は、１．３対１とするのが、使用
に際して最も満足の行く結果をもたらすことが発見さ
れ、立証されている。その上に、図４に示した本発明の
具体例の中には、金属被覆導電面３４、３６、３８、及
び４２を用いるが、本発明の振る舞いに悪影響を及ぼす
ことが無い限りにおいて、これらの面を省略してもよい
ことが分かっている。

【００２５】次に、高密度インクジェットプリントヘッ
ド１０の側面図である図５では、インク供給部２５から
チャンネル１８にインクを供給するための手段が良く描
写されている。インク供給部２５に蓄えられたインク
は、外部インク導管４６を経て、ボディ頂部１６中を垂
直に延びた内部インク導管２４に供給される。内部イン
ク導管２４は、インクジェットプリントヘッド１０のボ
ディ頂部１６中のどの位置に配置してもかまわないが、
本発明の好ましい具体例では、内部インク導管２４はボ
ディ頂部１６のほぼ中央部を貫いて延びている。内部イ
ンク導管２４を通じて供給されるインクは、各チャンネ
ル１８に対してほぼ垂直に延び、かつ各チャンネル１８
に連続して設けられたマニホールド２２に送られる。マ
ニホールド２２はボディ中間部１４又はボディ頂部１６
の何方の中に形成するようにしてもよいが、ここに描写
されたインクジェットプリントヘッド１０では、マニホ
ールド２２はボディ頂部１６の中に形成されている。チ
ャンネル１８が、インクジェットプリントヘッド１０の
全長にわたって延びている一方で、チャンネル１８の後
端部を合成物質のブロック４８が閉塞するので、供給さ
れたインクをチャンネル１８の作動によって確実に前方
へ送り、対応する一つのテーパオリフィス２６を通じ
て、上記インクをインクジェットプリントヘッド１０か
ら排出する。

【００２６】次に、チャンネル１８の側壁を描いた図４
を６ａ−６ａでのインクジェットプリントヘッド１０の
後部の部分断面図である図６（Ａ）を参照する。ここで
は、インクジェットプリントヘッド１０の電気的な接続
関係も示されている。例えばマイクロプロセッサ又は他
の集積回路であるコントローラ５０は、第１、第２の側
壁部３０、３２を分離する金属被覆導電面３４に接続さ
れている。さらに、図６（Ａ）の具体例には離れた場所
に配置されたコントローラ５０が示されているが、コン
トローラ５０をボディ主部１２の後方伸延部１２' の上
に載置することも考慮されている。一方で、第２側壁部
３２とボディ頂部１６とを分離している各金属被覆導電
面４２は、接地接続されている。図６（Ａ）には、一つ
の金属被覆導電面３４がコントローラ５０に接続され、
また、上記一つの金属被覆導電面４２が接地されてい
る、という電気的接続関係が示されているが、各第１側
壁部３０が、図示と同様に構成され、インクジェットプ
リントヘッド１０の上記後部にてコントローラ５０に接
続するために外部へ延びた金属被覆導電面３４、及び図
示と同様に構成され接地接続された金属被覆導電面４２
を備えていることは明白である。

【００２７】さらに詳しく述べるなら、コントローラ５
０は、一連の正及び／又は負の電荷を、選択された一つ
の金属被覆導電面３４に送出することにより、インクジ
ェットプリントヘッド１０を作動させる。ボディ頂部１
６及びボディ主部１２は非導電性であり、他方、導電性
接着剤層４０、金属被覆導電面３８、ボディ中間部１
４、金属被覆導電面３６、導電性接着剤層４４、及び金
属被覆導電面４２は全て導電性であるので、選択された
金属被覆導電面３４に対応するボディ中間部１４では電
圧降下が発生する。これが原因となって、電圧降下の起
こったボディ中間部１４を含んだ側壁が、ある方向に変
形する。このように、選ばれた電圧を様々の側壁アクチ
ュエータ２８上に選択的に加えることにより、与えられ
たパターンに応じてチャンネル１８が“発射”すなわち
インク排出を行い、これによって所望のイメージが描か
れる。

【００２８】チャンネル１８による選択的発射を行うた
めのパルスシーケンスの厳格な形態を、本発明の教示す
るところに反しない限りにおいて変形することは許容さ
れる。好適なパルスシーケンスの例については、“A Me
thod of Characteristic Model of a Drop-on-Demand I
nk-Jet Device Using an Integral Method Drop Format
ion Model ”89−WA/FE −4 (1989)という表題を付され
た文献中のWallace とDavid B.の記事を参照することに
よって理解できるであろう。その中の記載のおおよその
意味は、側壁アクチュエータ２８のための上記パルスシ
ーケンスは、側壁アクチュエータ２８によって発射させ
られているチャンネル１８に対して圧力パルスを与える
正（すなわち“＋”）セグメントと、上記発射中のチャ
ンネル１８に隣接したチャンネル１８に対して相補的で
付加的な圧力パルスを与える負（すなわち“−”）セグ
メントとから構成されており、これらが作動される全て
の側壁アクチュエータ２８に分配される。例えば、本発
明の一具体例では、チャンネル１８を画定する隣接した
一対の側壁アクチュエータ２８を成す各側壁アクチュエ
ータ２８が、上述した正及び負電圧のセグメントを含む
パルスシーケンスを受けることとなるが、これらは一対
の側壁アクチュエータ２８のそれぞれについて時間間隔
が反対の正及び負の電圧セグメントでなければならな
い。つまり、電圧を印加した後でひとつおきのチャンネ
ル１８にインクの液滴を排出させるための＋、−、＋、
−から成る一つの電圧パターンが形成されなければなら
ない。

【００２９】本発明の第２の具体例では、第１のチャン
ネル１８を画定する第１の対を成す隣接する側壁アクチ
ュエータ２８が、上記第１の対を成す各側壁アクチュエ
ータ２８のそれぞれについて時間間隔が反対の正及び負
の電圧セグメントを含んだパルスシーケンスの供給を受
けてもよく、また、この第１のチャンネル１８に隣接す
る第２のチャンネル１８を画定する第２対を成す隣接し
た側壁アクチュエータ２８が、これらの時間に正及び負
の電圧セグメントを含んだパルスシーケンスの供給を受
けなくてもよい。つまり、＋、−、０、０から成る一つ
の電圧パターンが形成され、４番目ごとのチャンネル１
８が、電圧印加の後で発射を行う。さらに、各側壁アク
チュエータ２８に対応した第１の導電性接着剤層４０に
対する電圧の上記選択的供給によって、非常に多くのチ
ャンネル１８の作動のパターンを用意できることが分か
る。

【００３０】インクジェットプリントヘッド１０の後部
を６ｂ−６ｂ線に沿って切って見せた部分断面図である
図６（Ｂ）を参照すると、この図には、内部インク導管
２４及びマニホールド２２を経てチャンネル１８に至る
インク供給路がよく描写されている。また、図６（Ｂ）
には、典型的には絶縁性の合成物質によって形成された
ブロック４８が明確に示されており、このブロック４８
はチャンネル１８の後端部を閉塞するので、チャンネル
１８に供給されたインクは、詳しく説明したように圧力
パルスが加えられることによって前方に送られる。

【００３１】次に、高密度インクジェットプリントヘッ
ド１０の詳しい構造をより明確に見せるために、ボディ
頂部１６及び合成物質からなるブロック４８を除去して
描写したインクジェットプリントヘッド１０の後部を示
す図７を参照する。ここに示されたように、チャンネル
１８の形状は、好ましくは、ボディ主部１２及び予め決
められた箇所に密着されたボディ中間部１４を切除し、
さらに金属被覆導電面３４の一部が除去される。これに
よって、金属被覆導電面３４が、各第１側壁部３０のた
めの個々の電気的コンタクトとしての役割を果たすこと
が可能となり、また、金属被覆導電面３６の一部が各第
１側壁部３０のための個々の接地接続としての役割を果
たすことが可能となる。

【００３２】次に、図８（Ａ）では、インクジェットプ
リントヘッド１０の単一のアクチュエータ壁が示されて
いる。側壁アクチュエータ２８は、第１側壁部３０と第
２側壁部３２とを備え、これらは何れも隣接するチャン
ネル１８の全長に渡って延びている。第１側壁部３０
は、分極していない圧電物質から成り、インクジェット
プリントヘッド１０のボディ主部１２と一体に形成され
ている。第２側壁部３２は、チャンネル１８に直交する
方向性に分極した圧電物質から構成され、導電的に高密
度インクジェットプリントヘッド１０の非分極圧電材料
のボディ頂部１６に接合されている。第１、第２の側壁
部３０、３２は、互いに導電的に接合されている。例え
ば、第１、第２の側壁部３０、３２は、それぞれ金属被
覆導電面層３４、３８に対し、導電性接着剤層４０によ
って接着されるようにしてもよい。最後に、第２側壁部
３２の上面は、導電的に接合された金属被覆導電面３
６、４２によって、導電的にボディ頂部１６に接合され
る。

【００３３】今、図８（Ｂ）を参照しながら、金属被覆
導電面３４、４２の間に電場が作用した場合における、
図８（Ａ）のアクチュエータ壁の変形について詳しく説
明する。選択された電圧が金属被覆導電面３４に印加さ
れると、分極の方向に直交する方向の電場が発生する。
そのとき、第２側壁部３２は、せん断変形を引き起こそ
うとする。しかしながら、第２側壁部３２の金属被覆導
電面３６は拘束されているので、金属被覆導電面３６が
固定されている一方で、金属被覆導電面３８はせん断動
作をする。不活性物質から成る第１側壁部３０は、電場
による影響を受けない。しかし、第１側壁部３０は、せ
ん断変形しようとする第２側壁部３２に接合されている
ので、第１側壁部３０は第２側壁部３２によって引っ張
られ、これによって第１側壁部３０は、折れ曲がろうと
する運動、すなわち“せん断状運動（shear-like motio
n ）”とでも定義すべき運動をするような力を受ける。
側壁アクチュエータ２８によるこの運動によって、一部
がこれにより画定された隣接するチャンネル１８の一つ
において、圧力を増加させる圧力パルスが発生し、これ
によって、その直後にチャンネル１８からのインク液滴
の排出が行われ、また、隣接するチャンネル１８におい
て圧力パルスの増強が行われる。

【００３４】図９は、高密度インクジェットプリントヘ
ッド１０のチャンネルの他の具体例における典型的な作
動を示した。本発明のこの具体例では、金属被覆導電面
３４、３８、及び導電性接着剤層４０が、導電性接着剤
層５１の一つの層によって置き換えられている。同様
に、金属被覆導電面３６、４２、及び導電性接着剤層４
４が、導電性接着剤層５２の一つによって置き換えられ
ている。しかしながら、高密度インクジェットプリント
ヘッド１０の作動を十分に保持したまま上述した金属被
覆導電面を無視するために、ボディ中間部１４の面１４
ｂ及びボディ主部１２の面１２ａは、導電的に接合され
なければならず、導電性接着剤層５１に安定して電圧を
印加することが可能であることが要求される。また、ボ
ディ中間部１４の面１４ａ及びボディ頂部１６の面１６
ａは、導電的に接合され、導電性接着剤層５２を安定し
て接地接続することが可能であることが要求される。

【００３５】インクジェットプリントヘッド１０を作動
させるために、コントローラ５０（図９には示されてい
ない）は、プリントされるべきイメージを表示する入力
イメージ信号に応答し、そして、作動されるべき各チャ
ンネル１８の面上のある一つの側壁アクチュエータ２８
に対応する導電性接着剤層５１に対して、選択されたも
のに対して、予め定められた大きさ及び極性の電圧を印
加する。例えば、正の電圧が導電性接着剤層５１に印加
されるとすると、そのとき、導電性接着剤層５１から導
電性接着剤層５２に向かう方向において、分極の方向に
直交する方向の電場Ｅが発生され、また、第２側壁部３
２は第１側壁部３０を引っ張りながらチャンネル１８に
直交する方向の第１の方向にせん断変形し、これによっ
て、せん断状変形が引き起こされる。他方、金属被覆導
電面３４に負電圧を印加すると、電場Ｅの方向が反転
し、第１の方向と反対の第２の方向であってチャンネル
１８に直交する方向に向かって第２側壁部３２がせん断
動作で歪む。このようにして、チャンネル１８を画定す
る隣接した側壁上に、極性が反対で大きさの等しい電荷
が存在することによって、２つの隣接した側壁の間のチ
ャンネル１８に正の圧力波が作りだされ、チャンネル１
８の開放端又はテーパオリフィス２６を通してインクの
液滴が排出される。

【００３６】次に、図９に示した一対の側壁アクチュエ
ータ２８と、チャンネルアレイの中の一つのチャンネル
１８とに関する不動作モードにおける拡大図である図１
０（Ａ）を参照する。ここでは、側壁アクチュエータ２
８は、図９と同一の構造のものであるので、さらになる
説明を追加することは不必要であろう。側壁アクチュエ
ータ２８を動作させるに先立って、チャンネル１８は非
導電性のインクによって満たしておく。上記側壁アクチ
ュエータの形成に用いられる圧電材料の比誘電率は３３
００であり、また、上記非導電性のインクの非誘電率は
１である。本発明の本具体例については、２つの別の試
験が行われた。第１の試験では、プラス、マイナス、ゼ
ロ、ゼロ、・・・・の電圧パターンを印加することによ
って、４つごとのチャンネル１８を活性化し、また、第
２の試験では、プラス、マイナス、プラス、マイナス、
・・・・の電圧パターンを印加することによって、１つ
おきのチャンネル１８を動作させる。上記２つの試験の
間には大きな差異は無いので、上記第２の試験の結果だ
けを以下に説明する。この試験では、導電性接着剤層５
２の電位はゼロボルトに保持され、導電性接着剤層５１
ａの電位はプラス１ボルトに保持され、また、導電性接
着剤層５１ｂの電位はマイナス１ボルトに保持された。
このような電圧の構成は、中央のチャンネル１８' を圧
縮するためのものである。

【００３７】次に、上記第２の試験のパラメータによっ
て、側壁アクチュエータ２８が作動している間に発生し
た静電場の図式分析である図１０（Ｂ）を参照する。こ
こに示されたように、分極した圧電材料の変位が大きい
ので、トゥース・トゥ・トゥース（tooth-to-tooth）及
びジェット・トゥ・ジェット（ jet-to-jet ）のクロス
トーク効果が、非導電性インクに関して無視できる。一
つの予期しなかった結果として、分極していない圧電材
料中の電場の大きさは、分極している圧電材料中の電場
の大きさの６０パーセントを越えていた。この現象は、
上記圧電材料の高い誘電率によって電荷の流れが支配さ
れるために起きるものである。付言するなら、分極して
いない圧電材料中の上記場の方向は上記のようなもので
あって、もしこの材料が分極されたならば、上記トゥー
スの変位は、上記トゥースの分極していない部分が分極
部分よりも長いために、６０パーセントより大きな値に
まで増加する。だから、もし分極していない部分がもっ
と長ければ、圧電材料が分極され上記変位は、さらに大
きなものとなる。

【００３８】ここには描写しないが、導電性のインクを
用いて同様な試験が行われた。その試験では、導電性イ
ンクで満たされたチャンネルに隣接する側壁アクチュエ
ータの面に沿って存在する導電性材料の薄い層によって
側壁アクチュエータ２８が絶縁されなければ、導電性イ
ンクは、導電性接着剤層５１、５２をショートさせるで
あろう。そのために、導電性インク使用に際しては、チ
ャンネル内部が、ほぼ２〜１０マイクロメートルの均一
な厚さを有した誘電性材料の層によって被覆されるよう
に考慮される。誘電性材料の層の必要性を別とすれば、
導電性インクを利用した場合でもインクジェットプリン
トヘッド１０の作動は大きく異なることはない。

【００３９】次に、図１１（Ａ）には、側壁アクチュエ
ータ２８の第２の具体例が示されている。この具体例
は、分極していない圧電材料によって形成され、かつ、
ボディ主部１２から延びた形にて一体に形成された第１
側壁部３０と、圧電材料によって形成された第２側壁部
５４と、これもまた圧電材料によって形成された第３側
壁部５６とを備えている。第２、第３側壁部５４、５６
は、分極の向きが互いに１８０°回転したように接合さ
れている。分極した圧電材料である各側壁部５４、５６
は、それぞれに、その上部及び底部に金属被覆導電面５
７と５８、６０と６２の金属層を備えている。第２側壁
部５４の第１金属被覆導電面５７は、第１の導電性接着
剤層４０によって第１側壁部３０の金属被覆導電面３４
に対して接合されており、また、第２側壁部５４の第２
金属被覆導電面５８は、第３の導電性接着剤層６４によ
って第３側壁部５６の第１金属被覆導電面６０に対して
接合される。最後に、第３側壁部５６の第２金属被覆導
電面６２は、第２の導電性接着剤層４４によってボディ
頂部に対して接合される。金属被覆導電面５８及び金属
被覆導電面６０は、相互接続されて共通の電位、すなわ
ち共に接地電位に保持されている。第２、第３側壁部５
４、５６の間の金属被覆導電面に対して電圧を印加する
ことにより、電場が発生する。図１１（Ｂ）に示すよう
に、側壁アクチュエータの変形は、第２側壁部５４と第
３側壁部５６の各部が個々にせん断変形を被る点を除け
ば、先に説明した具体例と大きく異なるところは無い。

【００４０】次に、図１２（Ａ）を参照しながら、側壁
アクチュエータ２８の第３の具体例について詳しく説明
する。この具体例では、第１及び第２の側壁部が、共
に、分極の方向が互いに反対の圧電材料によって構成さ
れていることが、より明確に示されている。二つの分極
した圧電材料からなる側壁部６６、６８の間の面に電圧
を印加することによって電場が発生する。第２側壁部６
８における電場ベクトルは、第１側壁部６６におけるそ
れに対して１８０°の角度を有している。それゆえに、
第１、第２側壁部６６、６８は反対方向にせん断運動を
行う。しかしながら、同じ変位を達成するためには、電
圧が半分より低いことが必要である。ここでは、側壁ア
クチュエータ２８は、再度、一対の側壁部を備えている
が、しかしここでは、第１及び第２側壁部６６、６８
は、それぞれに第１及び第２の金属被覆導電面７０、７
２、７４、７６を備え、活性材料によって構成される。
第１の導電性接着剤層４０が、ボディ主部１２の第１の
金属被覆導電面３４を、第１側壁部６６の第１の金属被
覆導電面７０に対して導電的に接合させ、第４の導電性
接着剤層７８が、第１側壁部６６の第２金属被覆導電面
７２と、第２側壁部６８の第２金属被覆導電面７４とを
導電的に接合する。また、第２の導電性接着剤層４４が
第２側壁部６８の第２金属被覆導電面７６と、ボディ頂
部１６の金属被覆導電面４２とを導電的に接合する。本
発明のこの具体例では、図１２（Ｂ）に描写したよう
に、２つの側壁部６６、６８が個々にせん断変形を引き
起こす。

【００４１】次に、図１３（Ａ）を参照しながら、側壁
アクチュエータ２８の第４の具体例について詳しく説明
する。ここでは、側壁アクチュエータ２８は、不活性材
料によって形成された第１側壁部３０と、活性材料によ
って形成された第２、第３、第４の側壁部８０、８２、
８４とを備えている。各活性側壁部８０、８２、８４
は、それぞれに第１、第２の金属被覆導電面８６と８
８、９０と９２、９４と９６を備えている。この具体例
では、第１の導電性接着剤層４０は金属被覆導電面３４
と８６を導電的に接合し、第３層の金属被覆導電面９８
は金属被覆導電面８８と９０を導電的に接合し、第４の
導電性接着剤層１００は金属被覆導電面９２と９４を導
電的に接合し、また第２の導電性接着剤層４４は金属被
覆導電面９６と４２を導電的に接合する。図１３（Ｂ）
に示すように、変形については、図８（Ｂ）における説
明及び描写と同様である。

【００４２】次に、図１４（Ａ）を参照しながら、側壁
アクチュエータ２８の第５の具体例について詳しく説明
する。ここでは、側壁アクチュエータ２８は、第１、第
２、第３、第４、第５、及び第６の側壁部１０４、１０
６、１０８、１１０、１１２、及び１１４を備えてお
り、これら各側壁部は、活性材料によって形成され、ま
た、それぞれに接合した第１及び第２の金属被覆導電面
１１６と１１８、１２０と１２４、１２６と１２８、１
３０と１３２、１３４と１３６、１３８と１４０を各々
が備えている。第１の導電性接着剤層４０は導電的に金
属被覆導電面３４と１１６を接合し、第３の導電性接着
剤層１４２は導電的に金属被覆導電面１１８と１２０を
接合し、第４の導電性接着剤層１４４は導電的に金属被
覆導電面１２４と１２６を接合し、第５の導電性接着剤
層１４６は導電的に金属被覆導電面１２８と１３０を接
合し、第６の導電性接着剤層１４８は導電的に金属被覆
導電面１３２と１３４を接合し、第７の導電性接着剤層
１５０は導電的に金属被覆導電面１３６と１３８を接合
し、また、第２の導電性接着剤層４４は導電的に金属被
覆導電面１４０と４２とを接合する。図１４（Ｂ）に示
したように、本発明のこの具体例では、側壁アクチュエ
ータ２８が前方へ変形した状態をとる点で、図１２
（Ｂ）における描写、説明と同様である。

【００４３】図１５には、本発明のさらなるもう一つの
具体例が示されている。この具体例においては、インク
ジェットプリントヘッド４１０は、ボディ主部４１２に
結合されており、かつ、ボディ中間部１４と同様に構成
されたボディ中間部４１４を備えている。上述のよう
に、ボディ中間部４１４は、Ｐ方向に分極された圧電材
料からなっており、面４１４ｂ、４１４ａにそれぞれ備
えられた金属被覆面４３６、４３８を有している。この
具体例においては、ボディ主部４１２は、Ｐ方向に分極
された圧電材料から形成されており、かつ、その上に導
電材料の層４３４が付着される面４１２ａを有してい
る。ボディ中間部４１４及びボディ主部４１２は、ボデ
ィ中間部４１４の金属被覆面４３８とボディ主部４１２
の金属被覆面４３４とを導電可能に取り付ける導電性接
着剤の層４４０によって結合されている。

【００４４】あるいは、ボディ中間部４１４の金属被覆
面４３８とボディ主部４１２の金属被覆面４３４との間
の結合は、これら４３４と４３８とのはんだ付けにより
達成されてもよい。本発明の他の観点においては、金属
被覆面４３４、４３８の一方又は両方は、本発明の作動
が十分に維持される限りは省略してもよい。

【００４５】ボディ主部４１２とボディ中間部４１４と
が互いに導電可能に取り付けられた後、インクジェット
プリントヘッド４１０のチャンネルアレイを形成するた
めに加工過程が行われる。図１５に示したように、軸状
に伸延する実質的に平行なチャンネル４１８が、ボディ
中間部４１４とボディ主部４１２とを貫いて伸延する溝
を加工することにより形成される。好ましくは、この加
工過程は、金属被覆面４３６、ボディ中間部４１４、金
属被覆面４３８、導電性接着剤の層４４０、金属被覆面
４３４及びボディ主部４１２の一部が取り除かれるよう
に、形成される各チャンネル４１８が下方に伸延するよ
うに行われるべきである。

【００４６】このように、インクジェットプリントヘッ
ドのチャンネルアレイと、第１の側壁アクチュエータ部
及び第２の側壁アクチュエータ部をそれぞれ有しかつチ
ャンネル４１８の側部を定める側壁アクチュエータ４２
８とを備えるチャンネル４１８が形成される。以下によ
り詳しく述べるように、ここで述べたようなやり方で並
列のチャンネルアレイを形成することによって、チャン
ネル４１８の対向する側部の第１の側壁アクチュエータ
部４３０と、チャンネル４１８の対向する側部の上記第
１の側壁アクチュエータ部４３０間を連結するボディ主
部４１２の一部とを備えている略Ｕ字型側壁アクチュエ
ータ（図１５内に破線で示す）が、各チャンネル４１８
に提供される。

【００４７】インクジェットプリントヘッドのチャンネ
ルアレイは、ボディ中間部４１４の金属被覆面４３６に
対する底面４１６ａに形成された金属被覆面４４２の単
一層を有する非分極圧電材料の第３片を、導電可能に取
り付けることによって形成される。第３片４１６、これ
以降ではインクジェットプリントヘッドのボディ頂部と
いう、は、ボディ頂部１６について述べたと同様に製造
されたものであってよい。インクジェットプリントヘッ
ドのチャンネルアレイを完成させるために、ボディ頂部
４１６の金属被覆面４４２は、導電性接着剤の第２の層
４４４によって第２の側壁部４３２の金属被覆面４３６
に導電可能に取り付けられる。好ましくは、導電性接着
剤の層４４４が金属被覆面４４２上に塗布され、そし
て、ボディ頂部４１６が金属被覆面４３６上に設置され
るべきである。上述のように、本発明の一つの具体例と
しては、金属被覆面４３６又は４４２のどちらかひとつ
或いは両方が、動作を保持できる範囲で省略されてもよ
い。

【００４８】略Ｕ字型アクチュエータ４５０が各チャン
ネル４１８に備えられるように図１５に示された並列チ
ャンネルアレイを電気的に接続するために、チャンネル
４１８の片側にある電気的コンタクト４５２、他の具体
例としては導電性接着剤４４０により互いに導電可能に
取り付けられる金属被覆面４３６及び４３８、互いには
んだ付けされる金属被覆面４３６及び４３８、或いは、
面４１２ａと４１４ａとに付着される導電性接着剤の単
一層に、＋１Ｖの電圧源（図示せず）が接続される。そ
して、第２の電気的コンタクト４５４には、−１Ｖの電
圧源（図示せず）が接続される。並列チャンネルアレイ
の電気的接続を完成するために、導電性接着剤の層４４
４がアースされる。このように、チャンネル４１８は、
２つのコンタクト４５２と４５４との間に２Ｖ、コンタ
クト４５２とアースとの間が＋１Ｖでコンタクト４５４
とアースとの間が−１Ｖ、の電圧降下を有する略Ｕ字型
アクチュエータ４５０を備えている。このように製造さ
れると、これらコンタクトに＋、−、＋、−の電圧パタ
ーンが印加されると、ひとつおきのチャンネル４１８
は、非常に大きな圧縮力及び／又は膨張力（側壁アクチ
ュエータ２８によりチャンネル１８に加えられるものよ
りも大きい）がこのチャンネル４１８に接する略Ｕ字型
アクチュエータ４５０の組及び側壁アクチュエータ４３
２の組により加えられるので、この電圧によりインク小
滴を射出する。

【００４９】この具体例における各ディメンションは本
発明の観点の範囲内において変更が可能であるが、たと
えば以下のような値であってよい。 オリフィス ４０μｍ ＰＺＴ長さ １５ｍｍ ＰＺＴ高さ １２０μｍ チャンネル高さ ３５６μｍ チャンネル幅 ９１μｍ 側壁幅 ８１μｍ

【００５０】以上に述べた本発明の具体例において、各
側壁アクチュエータ３０は、一組の隣接チャンネル１８
により共有され使用され、したがって、チャンネル組の
いずれか一つからインクが射出される。たとえば、図９
において、ひとつおきのチャンネル１８ａは、このチャ
ンネルを圧縮するような側壁部を形成する両方の側壁ア
クチュエータ３０が変位させられることによって、イン
クを射出する。このインクを射出するチャンネル１８ａ
に隣接するチャンネル１８ｂは、インクを射出しない。
しかしながら、各側壁アクチュエータ３０はインクを射
出するチャンネル１８ａと射出しないチャンネル１８ｂ
とに共有されているため、射出しないチャンネル１８ｂ
を形成する側壁アクチュエータ３０は変位されてもイン
クを射出させることをしない。射出するチャンネル１８
ａを動作させるのに必要な側壁アクチュエータ３０の変
位によるチャンネル１８ｂに起こされた圧力パルスは、
一般には「クロストーク」といわれる。低粘度で低表面
張力のインクを用いるといった条件の下では、側壁アク
チュエータ３０によりチャンネル１８ｂに起こされるク
ロストークは、このチャンネル１８ｂに不要の動作を生
じさせることになる。

【００５１】図１６には、図９のプリントヘッド１０の
動作中のクロストークを減少させるために用いられる、
図３のインクジェットプリントヘッド１０の前壁２０′
の他の具体例の概略図が示されており、これについて以
下に詳述する。この具体例においては、オリフィスアレ
イ２７′は、傾斜状に配されたオリフィス２６−１、２
６−２、２６−３、２６−４、２６−５、２６−６、２
６−７及び２６−８を備えている。より詳細には、各オ
リフィスは、対応するチャンネル１８−１、１８−２、
１８−３、１８−４、１８−５、１８−６、１８−７及
び１８−８とそれぞれ連結されており、それぞれのオリ
フィスが隣接するオリフィスから距離“ｄ”だけ離れて
配置されているようなグループに分けられている。ま
た、一つの具体例としてはこの“ｄ”は動作方向Ａに１
／３画素（pixel）だけづつ略等間隔である。たとえ
ば、図１６のオリフィスアレイ２７において、オリフィ
ス２６−１及び２６−２が、２６−３、２６−４及び２
６−５が、２６−６、２６−７及び２６−８が、それぞ
れ第１、第２及び第３のグループを形成している。

【００５２】図１６に示したようなオリフィスアレイを
有する本発明のインクジェットプリントヘッドの動作時
において、インク射出チャンネルの側壁部を定める側壁
アクチュエータ２８（図１６には図示せず）を圧縮する
ことによって、第２列にあるオリフィス２６−１、２６
−４及び２６−７が同時にインクを射出し、第３列にあ
るオリフィス２６−２、２６−５及び２６−８が同時に
インクを射出し、また、第１列にあるオリフィス２６−
３、２６−６及び２６−９が同時にインクを射出する。
このようにオリフィス２６−１から２６−８からインク
射出することにより、クロストーク効果は最小化され
る。

【００５３】図１７に示すｔ＝１状態では、チャンネル
１８−３、１８−６及び１８−９（第１列にあるオリフ
ィス２６−３、２６−６及び２６−９に対応）を定める
両方の側壁アクチュエータ２８が、図９において述べた
ように第２の側壁部３２に正の電圧降下をくわえること
により、同時に動作される。これに応じて、チャンネル
１８−３、１８−６及び１８−９は圧縮され、チャンネ
ル内のインクに圧力が加えられインク小滴が射出され
る。隣接するチャンネル１８−２、１８−４、１８−
５、１８−７及び１８−８が不要に動作される確率は、
これらチャンネルを定める側壁アクチュエータ２８の一
つだけが動作されるために減少し、非動作チャンネルに
加えられる圧力パルスの大きさは半分に減少する。

【００５４】図１８に示すｔ＝２状態では、用紙が約１
／３画素だけＡ方向に移動し、チャンネル１８−１、１
８−４及び１８−７（第２列にあるオリフィス２６−
１、２６−４及び２６−７に対応）が同様に動作され
る。上述のように、隣接するチャンネル１８−２、１８
−３、１８−５、１８−６及び１８−８が不要に動作さ
れる確率は、非動作チャンネルに加えられる圧力パルス
の大きさが半分に減少するために減少する。

【００５５】最後に、図１９に示すｔ＝３状態では、用
紙が約１／３画素だけＡ方向に移動し、チャンネル１８
−２、１８−５及び１８−８（第３列にあるオリフィス
２６−２、２６−４５び２６−８に対応）が同様に動作
される。上述のように、隣接するチャンネル１８−１、
１８−３、１８−４、１８−６、１８−７及び１８−９
が不要に動作される確率は、非動作チャンネルに加えら
れる圧力パルスの大きさが減少することのために減少す
る。

【００５６】以上のとおり、側壁アクチュエータに含ま
れる活性材料の量が減少したにもかかわらず、側壁アク
チュエータの変位量が期待よりも大きい高密度のインク
ジェットプリントヘッドのさまざまな側壁アクチュエー
タが開示された。しかしながら、これらは本発明の実施
例に過ぎず本発明を限定するものではなく、当業者は、
特許請求の範囲に記載された本発明の観点から離れるこ
とのない限りさまざまな設計変更が可能である。

【００５７】

【発明の効果】隣接するチャンネル間の間隙が約４及び
８ミリである高密度プリントヘッドを得ることができ
る。また、構造が簡単であるため、安価に製造できる。
さらに、プリンタ速度が従来に比べて速い。

【図面の簡単な説明】

【図１】連続ジェット型インクジェットプリントヘッド
の概略図である。

【図２】要求ドロップ型インクジェットプリントヘッド
の概略図である。

【図３】本発明の教示に従って構成されたインクジェッ
トプリントヘッドの概略的斜視図である。

【図４】図３の４−４線に沿った部分拡大断面図であっ
て、図３のインクジェットプリントヘッドの並列チャン
ネルアレイを示す図である。

【図５】図３のインクジェットプリントヘッドの縦断面
図である。

【図６】（Ａ）は図４の６ａ−６ａ線に沿ったインクジ
ェットプリントヘッドの後方部の部分拡大断面図であ
り、（Ｂ）は、図４の６ｂ−６ｂ線に沿ったインクジェ
ットプリントヘッドの後方部の部分拡大断面図である。

【図７】ボディ主部を除いた図３のインクジェットプリ
ントヘッドの後方部の部分拡大斜視図である。

【図８】（Ａ）は図３のインクジェットプリントヘッド
の単一で非偏向のアクチュエータ側壁の正面図であり、
（Ｂ）は偏向後の（Ａ）の単一アクチュエータ側壁の正
面図である。

【図９】前壁を除きかつ並列チャンネルアレイのアクチ
ュエータ側壁の偏向後の図３のインクジェットプリント
ヘッドのもう一つの具体例を示す図である。

【図１０】（Ａ）は図９のインクジェットプリントヘッ
ドの部分拡大正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の側壁にお
ける静電場の強度分布を示す図である。

【図１１】（Ａ）は図８（Ａ）に示された非偏向のアク
チュエータ側壁の第２の具体例の正面図であり、（Ｂ）
は偏向後の（Ａ）のアクチュエータ側壁の正面図であ
る。

【図１２】（Ａ）は図８（Ａ）に示された非偏向のアク
チュエータ側壁の第３の具体例の正面図であり、（Ｂ）
は偏向後の（Ａ）のアクチュエータ側壁の正面図であ
る。

【図１３】（Ａ）は図８（Ａ）に示された非偏向のアク
チュエータ側壁の第４の具体例の正面図であり、（Ｂ）
は偏向後の（Ａ）のアクチュエータ側壁の正面図であ
る。

【図１４】（Ａ）は図８（Ａ）に示された非偏向のアク
チュエータ側壁の第５の具体例の正面図であり、（Ｂ）
は偏向後の（Ａ）のアクチュエータ側壁の正面図であ
る。

【図１５】図３の１５−１５線に沿ったインクジェット
プリントヘッドのもう一つの具体例の部分断面図であ
る。

【図１６】図３のインクジェットプリントヘッドのさら
なるもう一つの具体例の部分拡大正面図である。

【図１７】前壁を除きかつ並列チャンネルアレイのアク
チュエータ側壁についての偏向シーケンスの第１偏向後
の図１６のインクジェットプリントヘッドの側面図であ
る。

【図１８】偏向シーケンスの第２偏向後の図１７のイン
クジェットプリントヘッドを表す図である。

【図１９】偏向シーケンスの第３偏向後の図１７のイン
クジェットプリントヘッドを表す図である。

【符号の説明】

１０ インクジェットプリントヘッド １２ ボディ主部 １４ ボディ中間部 １６ ボディ頂部 １８ 圧力チャンバ（チャンネル） ２８ 側壁アクチュエータ ３０ 第２のアクチュエータ側壁部 ３２ 第１のアクチュエータ側壁部 ３４ 金属被覆導電面 ３６ 金属被覆導電面 ３８ 金属被覆導電面 ４０ 導電性接着剤 ４２ 金属被覆導電面 ４４ 導電性接着剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デビッド・ビー・ウォーレス アメリカ合衆国テキサス州75205ダラス・ マクファーリン4425 (72)発明者 ドナルド・ジェイ・ハイス アメリカ合衆国テキサス州75075プラノ・ デーボンシャー3140

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】頂壁と、底壁と、一組の対向する側壁並び
   に上記頂壁及び上記底壁で定められて軸状に伸延してい
   る少なくとも一つの細長型液体閉じ込め用のチャンネル
   とを有するインクジェットプリントヘッドのチャンネル
   アレイの第１のチャンネルに圧力パルスを加えるための
   アクチュエータ側壁において、 上記第１のチャンネルの伸延方向に略垂直な方向に分極
   した圧電材料からなり、かつ、上記頂壁に付着した上面
   と下面とを有している第１のアクチュエータ側壁部と、 上記底壁と一体となってこの底壁から伸延しており、か
   つ、上記第１のアクチュエータ側壁部に付着した上面を
   有している第２のアクチュエータ側壁部と、 上記第１のアクチュエータ側壁部に上記分極の方向に対
   して略垂直に電場を加えるための手段とを備えており、 上記電場により、上記第１のチャンネルに圧力パルスを
   加える動作をさせられることを特徴とするアクチュエー
   タ側壁。
2. 【請求項２】上記電場が上記第１のアクチュエータ側壁
   部にせん断動作をさせ、上記第１のアクチュエータ側壁
   部が上記第２のアクチュエータ側壁部を引っ張ってせん
   断状動作をさせることを特徴とする請求項１のアクチュ
   エータ側壁。
3. 【請求項３】上記チャンネルアレイが細長型液体閉じ込
   め用の第２のチャンネルを備えており、上記第１及び第
   ２のチャンネルが上記アクチュエータ側壁により分離さ
   れており、 上記アクチュエータ側壁が、上記第１のアクチュエータ
   側壁部に上記分極の方向に対して略垂直に第２の電場を
   加えるための手段を備えており、 上記第２の電場により、上記第２のチャンネルに圧力パ
   ルスを加える第２の動作をさせられることを特徴とする
   請求項１のアクチュエータ側壁。
4. 【請求項４】上記電場及び第２の電場が上記第１のアク
   チュエータ側壁部にせん断動作をさせ、上記第１のアク
   チュエータ側壁部が上記第２のアクチュエータ側壁部を
   引っ張ってせん断状動作をさせることを特徴とする請求
   項３のアクチュエータ側壁。
5. 【請求項５】上記第１のアクチュエータ側壁部が、 上記第１のチャンネルの伸延方向に略垂直な第１の方向
   に分極した圧電材料からなり、かつ、上記頂壁に付着し
   た上面と下面とを有している第１のアクチュエータ側壁
   下位部と、 上記第１のチャンネルの伸延方向に略垂直で上記第１の
   方向と互いに反対方向である第２の方向に分極した圧電
   材料からなり、かつ、上記第１のアクチュエータ側壁下
   位部の下面に付着した上面と上記第２のアクチュエータ
   側壁部の上面に付着した下面とを有している第２のアク
   チュエータ側壁下位部とを備えていることを特徴とする
   請求項１のアクチュエータ側壁。
6. 【請求項６】上記電場を加えるための手段が、 上記第１のアクチュエータ側壁下位部に第１の電場を加
   えるための手段と、 上記第２のアクチュエータ側壁下位部に第２の電場を加
   えるための手段とを備えていることを特徴とする請求項
   ５のアクチュエータ側壁。
7. 【請求項７】上記第１の電場が上記第１のアクチュエー
   タ側壁下位部に第１のせん断動作をさせ、上記第２の電
   場が上記第２のアクチュエータ側壁下位部に上記第１の
   せん断動作と同方向の第２のせん断動作をさせ、上記第
   ２のアクチュエータ側壁下位部が上記第２のアクチュエ
   ータ側壁部を引っ張ってせん断状動作をさせることを特
   徴とする請求項６のアクチュエータ側壁。
8. 【請求項８】上記第１のアクチュエータ側壁部が、 上記第１のチャンネルの伸延方向に略垂直な第１の方向
   に分極した圧電材料からなり、かつ、上記頂壁に付着し
   た上面と下面とを有している第１のアクチュエータ側壁
   下位部と、 上記第１のチャンネルの伸延方向に略垂直で上記第１の
   方向と互いに反対方向である第２の方向に分極した圧電
   材料からなり、かつ、上記第１のアクチュエータ側壁下
   位部の下面に付着した上面と下面とを有している第２の
   アクチュエータ側壁下位部と、 上記第１の方向に分極した圧電材料からなり、かつ、上
   記第２のアクチュエータ側壁下位部の下面に付着した上
   面と上記第２のアクチュエータ側壁部の上面に付着した
   下面とを有している第３のアクチュエータ側壁下位部と
   を備えていることを特徴とする請求項１のアクチュエー
   タ側壁。
9. 【請求項９】上記電場を加えるための手段が、 上記第１のアクチュエータ側壁下位部に第１の電場を加
   えるための手段と、 上記第２のアクチュエータ側壁下位部に第２の電場を加
   えるための手段と、 上記第３のアクチュエータ側壁下位部に第３の電場を加
   えるための手段とを備えていることを特徴とする請求項
   ８のアクチュエータ側壁。
10. 【請求項１０】上記第１の電場が上記第１のアクチュエ
    ータ側壁下位部に第１のせん断動作をさせ、上記第２の
    電場が上記第２のアクチュエータ側壁下位部に上記第１
    のせん断動作と同方向の第２のせん断動作をさせ、上記
    第３の電場が上記第３のアクチュエータ側壁下位部に上
    記第１のせん断動作と同方向の第３のせん断動作をさ
    せ、上記第３のアクチュエータ側壁下位部が上記第２の
    アクチュエータ側壁部を引っ張ってせん断状動作をさせ
    ることを特徴とする請求項９のアクチュエータ側壁。
11. 【請求項１１】上記第２のアクチュエータ側壁部が、 上記第１の方向に分極した圧電材料からなり、かつ、上
    記第３のアクチュエータ側壁下位部に付着した上面と下
    面とを有している第４のアクチュエータ側壁下位部と、 上記第２の方向に分極した圧電材料からなり、かつ、上
    記第４のアクチュエータ側壁下位部の下面に付着した上
    面と下面とを有している第５のアクチュエータ側壁下位
    部と、 上記第１の方向に分極した圧電材料からなり、かつ、上
    記第５のアクチュエータ側壁下位部の下面に付着した上
    面と上記底壁に付着した下面とを有している第６のアク
    チュエータ側壁下位部とを備えていることを特徴とする
    請求項９のアクチュエータ側壁。
12. 【請求項１２】上記第４のアクチュエータ側壁下位部に
    第４の電場を加えるための手段と、 上記第５のアクチュエータ側壁下位部に第５の電場を加
    えるための手段と、 上記第６のアクチュエータ側壁下位部に第６の電場を加
    えるための手段とを備えていることを特徴とする請求項
    １１のアクチュエータ側壁。
13. 【請求項１３】上記第１、第２、第３、第４、第５及び
    第６の電場が上記第１、第２、第３、第４、第５及び第
    ６のアクチュエータ側壁下位部に第１、第２、第３、第
    ４、第５及び第６のせん断動作をさせ、上記第１、第２
    及び第３のせん断動作が互いに同方向であり、上記第
    ４、第５及び第６のせん断動作が互いに同方向であっ
    て、上記第１、第２及び第３のせん断動作が上記第４、
    第５及び第６のせん断動作とは反対方向であることを特
    徴とする請求項１２のアクチュエータ側壁。
14. 【請求項１４】上記第２のアクチュエータ側壁部が上記
    第１のアクチュエータ側壁部と同方向に分極された圧電
    材料からなることを特徴とする請求項１のアクチュエー
    タ側壁。
15. 【請求項１５】上記第２のアクチュエータ側壁部に第２
    の電場を加えるための手段を備えていることを特徴とす
    る請求項１４のアクチュエータ側壁。
16. 【請求項１６】上記電場が上記第１のアクチュエータ側
    壁部に第１のせん断動作をさせ、上記第２の電場が上記
    第２のアクチュエータ側壁部に上記第１のせん断動作と
    互いに反対方向の第２のせん断動作をさせることを特徴
    とする請求項１５のアクチュエータ側壁。