JPH08267744A

JPH08267744A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH08267744A
Application number: JP7075359A
Authority: JP
Inventors: Hideo Yasutomi; 英雄保富; Kenji Masaki; 賢治正木; Nan Touno; 楠東野
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1996-10-15
Also published as: US5874975A

Abstract

(57)【要約】【構成】インクジェット記録装置は、複数の溝状凹部
２１を形成した天板２０と、上記凹部２１を覆って凹部
内部にインク室２３を形成する隔壁２２と、接着層ｓを
介して隔壁２２にのみ固着され、各インク室２３に隔壁
を介してそれぞれ対向する複数の圧電体２６と、を備え
ている。電圧印加手段により電圧を印加すると上記圧電
体２６はインク室２３に沿う方向に変形する。【効果】圧電体は他の部材に固定されることなく接着
層を介して隔壁にのみ固着されているので、１の圧電体
の振動が隣接する他の圧電体に伝播して連動変位させる
ことがなく、クロストークによる不必要なインク飛翔や
インク滴径のばらつきを抑えることができ、印字品質を
向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像信号に応じてイン
ク滴を飛翔させことにより、紙等の被記録媒体に記録す
るインクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、画像信号に応じて圧電体に電
圧を印加し、圧電体の変形に基づきインクを加圧してノ
ズルからインク滴を飛翔させることにより、紙等の被記
録媒体に記録するインクジェットヘッドがプリンタなど
の記録装置に用いられている。

【０００３】上記インクジェットヘッドとして、例えば
特開平６−１４３５６３号公報に、図１０に示すものが
提案されている。このインクジェットヘッド７０は、イ
ンク室７４用の複数の凹部７１が並列に形成された流路
基板７２上に弾性膜７３が接合されている。この弾性膜
７３上に、基板７５と接着された複数の駆動用積層圧電
振動子７６及びダミー用積層圧電振動子７７が配置され
ている。駆動用積層振動子７６とダミー積層圧電振動子
７７は、基板７５に１枚の積層圧電振動子からなる板を
接着した後スリット加工によって分離されたものであ
る。そして、これら流路基板７２、弾性膜７３、積層圧
電振動子７６，７７および基板７５の接合体が２枚の剛
体固定板７８，７９で挾持されている。このように構成
されるインクジェットヘッド７０では、駆動用の積層圧
電振動子７６に電圧を印加して変形させ、弾性膜７３を
介してインク室７４の容積を変化させてインクを加圧す
ることにより、ノズルからインク滴が飛翔するようにな
っている。

【０００４】また、インクが充填された複数のインク室
のそれぞれに、例えばＰＺＴなどの圧電材料と金属板を
２層以上に接合したバイモルフ構成の振動板を配置し、
かかる振動板に電圧を印加して振動板を変形させ、この
変形に基づきインクを加圧吐出させるカイザー方式のイ
ンクジェットヘッドがよく知られている（アメリカ特許
第３，９４６，３９８号）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記イ
ンクジェットヘッド７０では、奥行き方向（図１０にお
いて紙面の表裏方向）に伸びる駆動用の積層圧電振動子
７６と基板７５との接触面が全面に亘って接着固定され
ているため、積層圧電振動子７６の個々の振動が基板７
５を介して隣接する積層圧電振動子７６にも伝播して連
動変位を生じさせていた。このため、インク吐出を欲し
ないインク室７４からインク滴が吐出したり、または、
インク滴が吐出しないまでもインク室７４内のインクの
流れに乱れを生じ、次の吐出の際にインク滴径が不均一
になるという、いわゆるクロストークと呼ばれるインク
吐出特性の相互干渉が発生し、印字品質が劣悪なものに
なるという問題がある。

【０００６】また、上記カイザー方式のインクジェット
ヘッドにおいて、バイモルフ構成の振動板を作用させて
インクを吐出させるには、大きな作用面積を有する振動
板を用いる必要があるため、多ノズル化による印字ドッ
トの高密度化が困難であり、その結果、印字速度を速く
することができないという問題がある。

【０００７】そこで、本発明は上記問題点を解決するた
めになされたもので、クロストークのない安定したイン
ク滴の飛翔を実現して印字品質を向上させることがで
き、かつ、多ノズル化による印字ドットの高密度化が容
易で印字速度を速くすることができるインクジェット記
録装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１発明は、第１の非圧電部材に複数の溝状凹部を
形成し、上記凹部を覆って凹部内部にインク室を形成す
る隔壁を設け、この隔壁を介して上記各インク室に対向
する複数の圧電体をそれぞれ配置するとともに、これら
の圧電体を覆う第２の非圧電部材を上記隔壁を介して上
記第１の非圧電部材に固定し、電圧印加手段により上記
圧電体に画像信号に応じて電圧を印加して変形させ、こ
の圧電体の変形に基づき上記インク室に充填されたイン
クを加圧吐出するようにしたインクジェット記録装置に
おいて、上記圧電体が接着層を介して上記隔壁にのみ固
着され、上記電圧印加手段により電圧を印加したときに
上記圧電体がインク室に沿う方向に変形するようにした
ことを特徴とする（請求項１）。

【０００９】また、第２発明は、上記第２の非圧電部材
の隔壁対向面に上記第１の非圧電部材の凹部に対応する
複数の溝部を形成し、この溝部内に上記圧電体をそれぞ
れ収容したことを特徴とする（請求項２）。

【００１０】さらに、第３発明は、上記各圧電体をそれ
ぞれ連結された部分を有する櫛歯状に形成したことを特
徴とする（請求項３）。

【００１１】

【作用】上記第１発明にかかるインクジェット記録装置
では、圧電体に電圧を印加して電界を形成すると、圧電
体はインク室に沿う方向に収縮変形または膨張変形する
が、このとき、圧電体は接着層を介して隔壁に固着され
ているので、圧電体の接着面の変形が拘束される。した
がって、圧電体が収縮変形しようとするときには、接着
面とは反対側の非接着面の収縮量が大きくなり、圧電体
は接着面側に湾曲してインク室の容積を減じる方向に急
峻に変形し、この変形によって加圧されたインクが液滴
状となって飛翔する。そして、電圧印加が解除され、圧
電体が元の状態に戻るときにインク室の容積が増加して
インク室内部に負圧が生じ、これによりインクが補充さ
れて次のインク飛翔の準備ができる。

【００１２】一方、電圧印加により圧電体がインク室に
沿って膨張変形するときには、接着面での変形が拘束さ
れることにより、圧電体の非接着面における伸長量が大
きくなる。このため、圧電体は非接着面側に湾曲してイ
ンク室の容積を増加させる方向に変形する。この変形で
インク室内部に生じた負圧によりインクが補充され、電
圧印加の解除により圧電体が元の状態に戻るときに、イ
ンク室内のインクが加圧されて飛翔する。

【００１３】上記いずれの場合にも、圧電体は隔壁にの
み固着され、他の部材に固定されていないので、１の圧
電体の振動が伝播して他の圧電体を連動変位させること
がなく、クロストークが発生することもない。

【００１４】上記第２発明にかかるインクジェット記録
装置では、圧電体の変形にねじれが発生した場合でも、
第２の非圧電部材に形成され、かつ各圧電体が収容され
ている溝部の側壁面がガイドの役割を果たすため、圧電
体の変形がインク室の容積を減少または増加させる方向
に確実に導かれる。

【００１５】上記第３発明にかかるインクジェット記録
装置では、櫛歯状に形成することで各圧電体の構造的強
度が増加するとともに、加工・組立面におけるハンドリ
ングが容易になり、組立ばらつきが少なくなり精度がよ
くなる。

【００１６】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。図１は本発明の実施例であるインクジ
ェット記録装置１の全体構成を概略的に示したものであ
る。このインクジェット記録装置１は大別して、コネク
タ２ａを備えた電源部２と、駆動系３と、メカコントロ
ーラ４と、メモリ５と、コントローラ６と、インク供給
部７と、スキャンキャリッジ８と、給紙部９と、ケース
１０と、操作パネル１１とから構成されている。上記ス
キャンキャリッジ８は通紙方向（矢印ａ方向）に直交す
る方向（図１において紙面の表裏方向）にスキャン可能
になっており、その内部にはブラック、シアン、マゼン
タおよびイエロの各色用に４つのインクジェットヘッド
１２が通紙方向に沿い、かつインク吐出ノズルを下方に
向けて配置されている。

【００１７】上記インクジェットヘッド１２は、図２に
示すように、第１の非圧電部材である天板２０を備えて
いる。この天板２０は、例えばアルミナなどの非圧電材
料からなるプレートで構成され、図３に示すように、そ
の下面には複数の溝状凹部２１がダイシング加工等によ
り形成されている。これら凹部２１は天板２０の幅方向
に所定ピッチで形成され、天板２０の長手方向にそれぞ
れ平行に伸びている。天板２０の凹部２１形成面には、
例えばアラミド樹脂からなる隔壁２２が設けてあり、天
板２０との接触面において接着固定されている。そし
て、この隔壁２２で覆われた各凹部２１内部にインク室
２３が形成されている。

【００１８】上記隔壁２２には、各インク室２３に隔壁
２２を介して対向する複数の圧電体２６が接着層ｓを介
してそれぞれ固着されている。この圧電体２６は、例え
ばＰＺＴ圧電セラミックからなるプレートをダイシング
ソーで切断して形成され、矩形断面を有し、かつインク
室２３に沿う方向に柱状体をなしている。上記隔壁２２
に接着されている圧電体２６の上面には共通電極２７が
形成され、共通電極２７とは反対側の圧電体２６の下面
には個別電極２８が形成されている。これらの電極は、
各圧電体２６に切断する前の圧電セラミックプレートの
上下面に、メッキ法によるＡｕ／Ｎｉ膜、または、スパ
ッタリングによるＡｕ／（Ｎｉ，Ｃｒ）膜を付着させる
ことによって形成され、その厚さは０．１〜１０μｍ程
度である。また、圧電体２６は個別電極２８から共通電
極２７へ向かう方向（矢印Ｐ方向）に分極処理がなされ
ている。なお、圧電体２６の表面には、大気中の湿気が
浸透することによる電圧を印加したときの変形量の低下
を防止するため、例えばポリイミド樹脂をスピンコート
法で塗布し、１８０℃で１時間焼き付けてオーバコート
処理するのが好ましいが、湿度抵抗の高い圧電材料を圧
電体２６に用いた場合には、この処理を省略してもよ
い。

【００１９】上記天板２０の幅方向両端側の隔壁２２に
は、スペーサ１９（一方のみ図示）がそれぞれ接着固定
され、その下部には、各圧電体２６の下方を覆う第２の
非圧電部材である基板２４が接着固定されている。この
基板２４は、天板２０と同様に、非圧電材料からなるプ
レートで構成され、圧電体２６の個別電極２８形成面と
の間に空間を形成している。このように、圧電体２６は
他の部材には全く固定されることなく、隔壁２２にのみ
固着されて支持されている。なお、天板２０へのスペー
サ１９および基板２４の固定には、２枚の固定板とボル
トなどの締め付け具を用いて上下方向から挾持するか、
または、これらの周囲を一体的に樹脂モールディングす
る等の方法を併用してもよい。

【００２０】上記天板２０、隔壁２２、スペーサ１９お
よび基板２４の接合体の前端面には、図２または図４に
示すように、例えば厚さ２５〜２００μｍ程度のポリイ
ミドフィルムからなるノズルプレート３０が接着固定さ
れている。このノズルプレート３０には、例えばエキシ
マレーザなどによって複数のノズル孔３０ａが上記イン
ク室２３と等ピッチで形成され、このピッチは例えば約
４２．３〜２５４μｍ（画素密度：６００〜１００ｄｐ
ｉ）程度である。

【００２１】上記天板２０の後端面には、図４に示すよ
うに、各インク室２３に対応するインク供給口３１ａを
備えたオリフィスプレート３１が接着されている。この
オリフィスプレート３１には、図４の上方から見てコ字
状のバックプレート３２が接着され、オリフィスプレー
ト３１との間にすべてのインク供給口３１ａと連通し、
かつ上方に開口するインク分配路３３が形成されてい
る。上記隔壁２２の後端部はバックプレート３２の下部
に接着され、インク分配路３３の下方を封止している。
天板２０の後方上部には、上記インク分配路３３を覆う
インクマニホールド３４が固定され、その上部にインク
チューブ３４ａが突設されている。

【００２２】上記圧電体２６の後端側の個別電極２８
は、引き出し配線支持材３５に支持され、かつ各圧電体
２６に対応する引き出し配線３６にワイヤボンディング
等の方法でそれぞれ接続されている。この引き出し配線
３６は図示しない駆動用ＩＣを介して電圧印加手段であ
るコントローラ６（図１参照）に接続され、このコント
ローラ６により圧電体２６に画像信号に応じて電圧が印
加される。一方、圧電体２６上面の共通電極２７は、ア
ースされている。このアースへの接続は図示していない
が、例えば、隔壁２２を導電性を有する樹脂または金属
で形成するか、または、導電性接着剤を用いて隔壁２２
と各圧電体２６を接着してすべての共通電極２７に導通
する接着剤層を形成し、このような隔壁２２または接着
剤層に１箇所だけアースする等の方法で行う。

【００２３】続いて、上記構成からなるインクジェット
ヘッド１２のインク吐出動作について説明する。インク
は、図４に示すように、インク供給部７（図１参照）か
らインクチューブ３４ａに供給され、インク分配路３３
およびインク供給口３１ａを介して各インク室２３に充
填される。圧電体２６の個別電極２８に図５（ａ）に示
すような正極性のパルス状電圧を印加すると、図６
（ａ），（ｂ）に示すように、圧電体２６には個別電極
２８から共通電極２７に向かう方向（矢印Ｅ方向）、即
ち、分極方向（矢印Ｐ方向）と平行に電界が形成され、
圧電体２６はいわゆる厚み方向振動モード（圧電体２６
の長手方向に見れば長手方向振動モード）によりインク
室２３に沿う方向に変形、振動する。ここで、圧電体２
６を全く接着固定しない場合には、図６（ａ）中破線で
示すように、圧電体２６は電圧印加により厚み方向に膨
張変形する一方、長さ方向および奥行き方向に収縮変形
する。

【００２４】しかし、本実施例では圧電体２６を接着層
ｓを介して隔壁２２に固着しているために、共通電極２
７を形成した圧電体２６の接着面における収縮変形が拘
束され、個別電極２８を形成した非接着面の収縮量の方
が大きくなる。その結果、圧電体２６は、図６（ｂ）中
破線で示すように、接着面側に湾曲して変形する。この
変形によって、図４中破線で示すように、隔壁２２が急
峻に押し上げられてインク室２３の容積が減少し、これ
により加圧されたインクがノズル孔３０ａより液滴状と
なって飛翔し、図示しない記録紙上に付着する。

【００２５】個別電極２７への電圧印加が解除され電界
が消滅すると、圧電体２６は元の状態に戻り、隔壁２２
も同時に復元する。このとき、インク室２３の容積が増
加して内部に負圧が生じ、マニホールド３４、インク分
配路３３及びインク供給口３１ａを介してインク室２３
にインクが補給され、次のインク吐出の準備ができる。

【００２６】ただし、上記インク補給時に、図５（ａ）
に示すように電圧を瞬時にゼロにして圧電体２６の弾性
に基づき復元させ、急峻にインク室２３の容積を増加さ
せると、ノズル孔３０ａからインク室２３内に気泡が吸
引され、次のパルス電圧の印加時に気泡が圧力を吸収し
てインク飛翔を妨げるおそれがある。このため、図５
（ｂ）に示すように、圧電体２６が復元動作の際の電圧
のパルス形状に傾斜をもたせ、圧電体２６および隔壁２
２が気泡の吸引が生じない範囲で最も速く戻るようにし
て、これを防止する。

【００２７】また、図５（ａ）に対して同電圧でパルス
幅を変えたパルス電圧を印加して圧電体２６の変形量を
調節すれば、飛翔するインク滴径を変えることができ、
これにより記録紙上に付着するドット径を変えられるの
で、中間調再現が可能になる。例えば、図５（ｃ）に示
すように、パルス幅を小さくすると、ドット径が小さく
なる。図５（ｄ）に示すパルス電圧は、主パルスに対し
て逆極性で小電圧の後パルスを印加したものである。こ
の波形のパルス電圧を圧電体２６に印加すれば、主パル
スによってインク滴が飛翔した後にノズル孔３０ａから
伸びるインク柱をサブパルスによって強制的にインク室
２３に引き込むことができるので、サテライトノイズを
軽減できる。図５（ｅ）に示すパルス電圧は、主パルス
に対して同極性で小電圧の前パルスを印加するもので、
この波形のパルス電圧によれば主パルスの電圧値を低く
抑えることができ、これによってドライバー負担が小さ
くなるため、ドライバーコストを低減できる。

【００２８】上記のようなインク吐出動作が画像信号に
応じて各インク室２３毎に独立して行われることによ
り、１ライン分の画像が描かれ、これが記録紙の移動に
同期して繰り返されることで、画像信号に応じた画像が
記録紙上に描かれる。

【００２９】以上に説明したように本実施例では、圧電
体２６を他の部材に固定することなく、接着層を介して
隔壁２２にのみ固着してあるだけなので、従来のインク
ジェットヘッドのように、１の圧電体２６の振動が隣接
する他の圧電体２６に基板２４を介して伝播することが
なく、連動変位を完全に抑制することができる。また、
隔壁２２の天板２０との接触部はすべて接着されている
ので、隔壁２２を介して振動が伝播することもない。こ
のため、クロストークによる不必要なインク吐出やイン
ク室３２内のインク流の乱れもなく、インク吐出を非常
に安定して行うことができ、その結果、インク飛翔滴の
ドット間のバラツキがなくドット径が安定し、印字品質
を格段に向上させることができる。

【００３０】また、本実施例の構成によれば、圧電体２
６の変形に基づく隔壁２２を押し上げ量を大きくとるこ
とができる。したがって、従来のインクジェットヘッド
に比べ、低電圧で同程度のインク飛翔を達成できるの
で、ドライバーＩＣを安価な低電圧（例えば、６０ボル
ト以下）用のものを使用でき、ドライバーコストの低減
を図ることができる。

【００３１】さらに、従来のカイザー方式のインクジェ
ットヘッドに比べ、電歪素子に相当する圧電体２６を高
密度に配置することが容易であるため、安価に多ノズル
化することができ、これにより印字速度の高速化が可能
になる。

【００３２】ところで、上記実施例では、図５（ａ）〜
（ｅ）に示すパルス電圧を印加して圧電体２６を長さ方
向に収縮変形させ、この変形に基づき隔壁２２を押し上
げてインクを飛翔させ、圧電体２６とともに隔壁２２が
復元するときにインクを補充するようにしたが、これと
は反対に、圧電体２６に図５（ｆ）または（ｇ）に示す
ような逆極性のパルス電圧を印加してもよい。この場
合、圧電体２６には、図６（ｃ）に示すように、共通電
極２７から個別電極２８に向かう方向（矢印Ｅ方向）に
電界が形成され、圧電体２６は長さ方向に膨張変形する
が、接着面での変形が拘束されるために個別電極２８を
形成した非接着面における伸長量が大きくなり、圧電体
２６は非接着面側に湾曲して変形する。この変形によっ
てインク室２３の容積が増加してインクが補充され、電
圧印加の解除により圧電体２６が復元するときにインク
が飛翔することになる。ここで、図５（ｇ）のパルスの
立ち上げ部を傾斜させてある理由は、上記図５（ｂ）の
場合と同様である。なお、電圧を印加したときに圧電体
２６を非接着面側に湾曲するように変形させるには、図
５（ｆ），（ｇ）のパルス電圧を印加する以外に、圧電
体２６の分極方向を逆にする、接着層ｓの硬度や隔壁２
２の弾性定数を変更する等の方法によっても可能であ
る。

【００３３】次に、上記実施例の変形例について図７〜
９を参照して説明するが、特記する以外の部材および作
用効果は上記実施例と同一であるため説明を省略する。
上記スペーサ１９および基板２４に代えて、図７に示す
ように、隔壁２２に対向する面に天板２０の各凹部２１
に対応する複数の溝部３７を形成した基板３８を用いて
もよい。この基板３８は、隔壁２２に接着された圧電体
２６を上記各溝部３７内にそれぞれ収容した状態で、接
着層ｓおよび隔壁２２を介して天板２０に対して固定さ
れている。なお、この場合にも圧電体２６は、上記溝部
３７の内壁面と接触することなく、隔壁２２にのみ固着
されている。

【００３４】上記基板３８を用いたインクジェット記録
装置によれば、圧電体２６の変形にねじれが発生した場
合にも、上記溝部３７の側壁面がガイドの役割を果た
し、圧電体２６の変形がインク室２３の容積を減少また
は増加させる方向に確実に導かれるので、インク滴径が
不均一になることがなく安定したインク飛翔が達成され
る。また、隔壁２２は、天板２０の各凹部２１を仕切る
凸部先端と、基板３８の各溝部３７を仕切る凸部先端と
の間に挾持されて固定されている。このため、インク室
２３の一壁を形成する隔壁２２の振動が他のインク室２
３に伝播するのをより完全に遮断でき、隔壁２２を介し
てのクロストークの発生を確実に防止することができ
る。さらに、上下方向から固定されることによってイン
ク室２３の一壁を形成する隔壁２２の構造的強度が高く
なるので、寿命が伸びて装置の耐久性が増すとともに、
振動の減衰が早くなるので次のインク飛翔を早く行うこ
とができ、その結果、高周波応答性が上がり印字速度を
速くすることができる。

【００３５】上記実施例およびその変形例では単層の圧
電体２６を使用したが、図８に示すように、公知のグリ
ーンシート法により圧電材料を２層以上の多層に積層
し、内部に接着層を兼ねた個別電極および共通電極を形
成した積層型圧電体４０を使用すれば、積層数に応じて
大きな実効変位を得ることができるので、駆動電圧を低
くすることができ、ドライバーコストの低減を図れる。
なお、この場合も積層型圧電体４０の変形をガイドする
溝部３７を形成した上記基板３８を使用するのが好まし
い。

【００３６】また、上記実施例およびその変形例では、
平板状の圧電材料をダイシング加工により各圧電体２６
を完全に分割して細長い柱状体に形成したが、図９に示
すように、いわゆる櫛歯状に形成した圧電部材４１を用
いるようにしてもよい。この圧電部材４１は、インク室
２３に対応する領域では各圧電体４２は細長い柱状体に
分割されているが、その後部領域ｒでは、個別電極２８
形成面より一段低くなった面を有する連結部４３によっ
て各圧電体４２がそれぞれ連結されている。なお、連結
部４３は、プレート状の圧電材料をダイシングソーによ
りスリット加工する際に、連結部４３のところで切削深
さを浅くすることによって形成される。また、この連結
部４３に対応する各圧電体４２の後部領域ｒには個別電
極２８を形成しない。これは、この後部領域ｒに変形が
生じないようにして、各圧電体４２間で振動が影響し合
うのを防止するためである。

【００３７】このように圧電体４２を櫛歯状に形成する
ことで、各圧電体４２の構造的強度が増し、装置の耐久
性、信頼性が向上するとともに、加工・組立面のハンド
リングが容易になり、組立バラツキが少なく精度が高く
なるので、歩留まりが良くなり製造コストを安価にする
ことができる。また、連結部４３の存在によって各圧電
体４２の下面の共通電極２７も共通化されて導通するた
め、導電性接着剤層を用いなくても一か所の接続で各圧
電体４２の共通電極２７のアースが可能になり、接続を
容易に行うことができる。

【００３８】次に、上記実施例のインクジェットヘッド
に使用できる材料等について説明する。圧電体の材料上記圧電体２６，４０，４２の材料としては、以下に示
す圧電材料を用いることができる。（１）圧電結晶水晶（ＳｉＯ₂），ロッシェル塩（ＲＳ：ＮａＫＣ₄Ｈ
₄Ｏ₆・４Ｈ₂Ｏ）酒石酸エチレンジアミン（ＥＴＤ：Ｃ₆Ｈ₁₄Ｎ₂Ｏ₆）
，酒石酸カリウム（ＤＫＴ：Ｋ₂Ｃ₄Ｈ₄Ｏ₆・1/2Ｈ
₂Ｏ），第２リン酸アンモニウム（ＡＤＰ：ＮＨ₄Ｈ₂
ＰＯ₄），プロブスカイト系結晶（ｅｘ．ＣａＴｉ
Ｏ₃，ＢａＴｉＯ₃，ＰＬＺＴ），タングステンブロン
ズ系結晶（ｅｘ．Ｎａ_xＷＯ₃ 〔０．１＜ｘ＜０．２
８〕），ニオブ酸バリウムナトリウム（Ｂａ₂ＮａＮ
ｂ₅Ｏ₁₅），ニオブ酸カリウム鉛（Ｐｂ₂ＫＮｂ
₅Ｏ₁₅），ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃），タン
タル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃），さらに、塩素酸ソ
ーダ（ＮａＣｌＯ₃），電気石（Ｔｏｕｒｍａｌｉｎ
ｅ），閃亜鉛鉱（ＺｕＳ），硫酸リチウム（ＬｉＳ
Ｏ₄Ｈ₂Ｏ），メタガリウム酸リチウム（ＬｉＧａ
Ｏ₂），ヨウ素酸リチウム（ＬｉＩＯ₃），硫酸グリ
シン（ＴＧＳ），ゲルマニウム酸ビスマス（Ｂｉ₁₂Ｇ
ｅＯ₂₀），ゲルマニウム酸リチウム（ＬｉＧｅＯ₃）
，チタニウム酸バリウム，ゲルマニウム（Ｂａ₂Ｇ
ｅ₂ＴｉＯ₃）等の結晶。

【００３９】（２）圧電半導体ウルツ鉱，ＢｅＯ，ＺｎＯ，ＣｄＳ，ＣｄＳｅ
，ＡｌＮ。（３）圧電セラミックスチタニウム酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃），チタニウム
酸ジルコニウム酸鉛（ＰｂＴｉＯ₃・ＰｂＺｒＯ₃），
チタニウム酸鉛（ＰｂＴｉＯ₃），ニオブ酸バリウム
酸鉛（（Ｂａ−Ｐｂ）Ｎｂ₂Ｏ₆）。（４）上記（１）圧電結晶、（２）圧電性半導体、
（３）圧電セラミックス材料の粉をプラスチック類に分
散して成型したものでも良い。（５）圧電性高分子ポリフッ化ビニリデンＰＶＤＦ（−ＣＨ₂−ＣＦ₂−）_n
，ポリフッ化ビニリデン／ＰＺＴ，ゴム／ＰＺＴ
，トリフルオロエチレンとフッ化ビニリデンの共重合
体，シアン化ビニリデンと酢酸ビニルの共重合体，
ポリシエン化ビニリデン等。以上に挙げた圧電材料を分極処理した後、圧電体として
加工して用いるか、もしくは圧電体として加工した後分
極処理して用いてもよい。

【００４０】圧電体のオーバコート処理上記圧電体２６，４０，４２のオーバコート処理は、次
の（１）〜（５）に挙げる方法で行うこともできる。（１）プラスチック類の塗布飽和ポリエステル樹脂，ポリアミド樹脂，ポリイミ
ド樹脂，アクリル樹脂，アラミド樹脂，エチレン
−酢酸ビニル樹脂，イオン架橋オレフィン共重合体
（アイオノマー），スチレン−ブタジェンブロック共
重合体，ポリアセタール，ポリカーボネード，塩
化ビニル−酢酸ビニル共重合体，セルロースエステル
，ポリイミド，スチロール樹脂等の熱可塑性樹脂。

【００４１】エポキシ樹脂，フェノキシ樹脂，ウレ
タン樹脂，ナイロン類，シリコーン樹脂，フルオ
ロシリコン樹脂，フェノール樹脂，メラミン樹脂
，キシレン樹脂，アルキッド樹脂，熱硬化アクリ
ル樹脂等の熱硬化性樹脂。ポリビニルカルパゾール，
ポリビニルピレン，ポリビニルアントラセン，ポリビ
ニロール等の光導電性樹脂。

【００４２】これらは単独で、または組み合わせて使用
することができる。その他、液晶ポリマー等のエンジニ
アプラスチック類、プラスチック類と粉末、ウィスカー
との混合物でも良い。感光性樹脂，厚膜用フォトレジ
スト樹脂等が使用可能である。ベークライト，フッ素
系樹脂，ガラス・エポキシ樹脂（エポキシ中にガラス
フィラー混入）でもよい。これらは、塗布，ディップ，
スプレー法等、公知の液体塗布方法を用いればよい。上
記の中では特に、ポリイミド樹脂、アラミド樹脂、エポ
キシ樹脂、フェノキシ樹脂、フルオロシリコーン樹脂、
フッ素樹脂、ガラス・エポキシ樹脂の効果が優れてい
る。

【００４３】（２）酸化・窒化・硫化金属化合物等の
蒸着酸化金属化合物（ＳｉＯ₂，ＳｉＯ，ＣｒＯ，Ａｌ₂Ｏ₃
等）や、窒化金属化合物（Ｓｉ₃Ｎ₄，ＡｌＮ等）や、硫
化金属化合物（ＺｎＳ等）、あるいはこれらの合金を、
真空蒸着やスパッタ等でコートする。また、上記（１）
のプラスチックを蒸着によって塗布してもよいし、パリ
レン樹脂蒸着してもよい。上記の中では、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｓ
ｉ₃Ｎ₄の効果が優れている。

【００４４】（３）炭化水素化合物の塗布炭化水素，酸素含有炭化水素，硫黄含有炭化水素を始め
とするIV属元素含有炭化水素、窒素含有炭化水素，ケ
イ素含有炭化水素，フッ素含有炭化水素を始めとするハ
ロゲン含有炭化水素、III属元素含有炭化水素を、Ｐ
−ＣＶＤ（プラズマＣＶＤ）によって塗布し、オーバコ
ート処理する。あるいは、これらの混合気相下でＰ−Ｃ
ＶＤにより塗布してもよい。上記の中ではフッ素含有炭
化水素の効果が優れている。なお、これらの膜は、圧電
体との接着性の相性にしたがって適宜、ａ−Ｓｉ（アモ
ルファスシリコン），ａ−ＳｉＣ，ａ−ＳｉＮ等による
アンダーコートを設ける必要がある。（４）上記（１）のプラスチック類を、塗液状態で圧
電体プレート表面の塗布する代わりに、減圧下で圧電体
形成部に置換，含浸させて成形する。（５）圧電体プレートの表面を撥インク性の溶剤で表
面処理する。

【００４５】以上の（１）〜（５）に挙げる方法で形成
したオーバコート膜を比較すると、次のような特徴が見
られる（ただし（３）はアンダーコート有りの場合）。強度：強 (２)，(３)＞(１)，(４)＞(５) 弱平滑性：良 (１)，(４)＞(２)，(３)，(５) 悪接着性（耐振動性を含む）：強 (１)，(４)＞(２)，(３)＞(５) 弱耐久性（耐インク性を含む）：良 (１)，(４)＞(２)，(３)＞(５) 悪その他、（５）は処理が簡便であり、（１）〜（４）の
後処理として利用することもできる。また、コスト面に
おいては、（１），（４）が特に安価である。なお、上
記（１）〜（５）に挙げる方法を、圧電体やインク種に
応じて適宜組み合わせて使用してもよい。

【００４６】天板，基板の材料天板２０，基板２４，３８を構成する非圧電材料に用い
ることができるものとして、次の（１）〜（４）に挙げ
るものがある。（１）セラミックスＡｌ₂Ｏ₃ ，ＳｉＣ，Ｃ，ＢａＴｉＯ₃ ，ＢｉＯ₃
・３ＳｎＯ₂ ，Ｐｂ（Ｚｒ_x，Ｔｉ_1-x）Ｏ₃ ，ＺｎＯ
，ＳｉＯ₂ ，（１−ｘ）Ｐｂ（Ｚｒ_x，Ｔｉ_1-x）Ｏ₃
＋（ｘ）Ｌａ₂Ｏ₃ ，Ｚｎ_1-xＭｎ_xＦｅ₂Ｏ₃ ，γ−Ｆ
ｅ₂Ｏ₃ ，Ｓｒ・６Ｆｅ₂Ｏ₃ ，Ｌａ_1-xＣａ_xＣｒＯ₃
，ＳｎＯ₂ ，遷移金属酸化物，ＺｎＯ−Ｂｉ₂Ｏ₃
，半導体ＢａＴｉＯ₃ ，β−Ａｌ₂Ｏ₃ ，安定化ジ
ルコニア，ＬａＢ₆ ，Ｂ₄Ｃ，ダイヤモンド，Ｔｉ
Ｎ，ＴｉＣ，Ｓｉ₃Ｎ₄ ，Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ，ＰＬ
ＺＴ，ＴｈＯ₂ ，−ＣａＯ・ｎＳｉＯ₂ ，Ｃａ
₅（Ｆ，Ｃｌ）Ｐ₃Ｏ₁₂ ，ＴｉＯ₂ ，Ｋ₂Ｏ・ｎＡｌ₂
Ｏ₃。

【００４７】（２）ガラス類元素ガラス＝Ｓｉ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ａｓ水素結合ガラス＝ＨＰＯ₃ ，Ｈ₃ＰＯ₄ ，ＳｉＯ₂ ，
Ｂ₂Ｏ₂ ，Ｐ₂Ｏ₅ ，ＧｅＯ₂ ，Ａｓ₂Ｏ₃ 酸化物ガラス＝ＳｂＯ₃ ，Ｂｉ₂Ｏ₃ ，Ｐ₂Ｏ₃ ，Ｖ₂
Ｏ₅ ，Ｓｂ₂Ｏ₅ ，Ａｓ₂Ｏ₃ ，Ｓｏ₃ ，ＺｒＯ₂ フッ化物ガラス＝ＢｅＦ₂ ，塩化物ガラス＝ＺｎＣｌ₂ 硫化物ガラス＝ＧｅＳ₂ ，Ａｓ₂Ｓ₃ 炭酸塩ガラス＝Ｋ₂ＣＯ₃ ，ＭｇＣＯ₃ 硝酸塩ガラス＝ＮａＮＯ₃ ，ＫＮＯ₃ ，ＡｇＮＯ₃ 硫酸塩ガラス＝Ｎａ₂Ｓ₂Ｏ₃ ，Ｈ₂Ｏ，Ｔｌ₂ＳＯ
₄ ，ミョウバンケイ酸ガラス＝ＳｉＯ₂ ケイ酸アルカリガラス＝Ｎａ₂Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２カリ石灰ガラス＝Ｋ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ₂ ソーダ石灰ガラス＝Ｎａ₂Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ₂ 鉛ガラスバリウムガラスホウケイ酸ガラス。

【００４８】（３）プラスチック類飽和ポリエステル樹脂，ポリアミド樹脂，ポリイミ
ド樹脂，アラミド樹脂，アクリル樹脂，エチレン
−酢酸ビニル樹脂，イオン架橋オレフィン共重合体
（アイオノマー），スチレン−ブタジェンブロック共
重合体，ポリアセタール，ポリカーボネード，塩
化ビニル−酢酸ビニル共重合体，セルロースエステル
，ポリイミド，スチロール樹脂等の熱可塑性樹脂。
エポキシ樹脂，ウレタン樹脂，ナイロン樹脂，シ
リコーン樹脂，フェノール樹脂，メラミン樹脂，
キシレン樹脂，アルキッド樹脂，熱硬化アクリル樹
脂等の熱硬化性樹脂。ポリビニルカルパゾール，ポリ
ビニルピレン，ポリビニルアントラセン，ポリビニロ
ール等の光導電性樹脂。

【００４９】上記（１）〜（３）に挙げるものは単独
で、または組み合わせて使用することができる。その
他、液晶ポリマー等のエンジニアプラスチック類、プラ
スチック類と粉末、ウィスカーとの混合物でも良い。感
光性樹脂、厚膜用フォトレジスト樹脂等も使用可能であ
り、ベークライト、フッ素系樹脂、ガラス・エポキシ樹
脂（エポキシ中にガラスフィラー混入）でもよい。

【００５０】（４）その他インク室に接する側面を絶縁膜コートする場合は、全て
の金属が使用できる。これらの非圧電材料は、板状にし
た後、天板２０等に加工するか、もしくは型成型した
り、パターンエッチング、光硬化等を利用して最初から
天板２０等の形状に成型しても良い。

【００５１】隔壁の材料上記隔壁２２の材料としては、以下に挙げるものを用い
ることができる。（１）エポキシ樹脂，フェノキシ樹脂，ウレタン樹
脂，ナイロン類，シリコーン樹脂，フルオロシリ
コン樹脂，フェノール樹脂，メラミン樹脂，キシレ
ン樹脂，アルキッド樹脂，熱硬化アクリル樹脂等の
熱硬化性樹脂。上記の中では、エポキシ樹脂、フェノキ
シ樹脂、フルオロシリコーン樹脂が好適い用いられる。

【００５２】（２）ポリエステル樹脂，ポリアミド
樹脂，アクリル樹脂，アラミド樹脂，エチレン−
酢酸ビニル樹脂，イオン架橋オレフィン共重合体（ア
イオノマー），スチレン−ブタジェンブロック共重合
体，ポリアセタール，ポリフェニレンサルファイド
，ポリカーボネイト，塩化ビニル−酢酸ビニル共重
合体，セルロースエステル，ポリイミド，スチロ
ール樹脂等の熱可塑性樹脂。上記の中では、アラミド樹
脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、エチレン−酢酸
ビニル樹脂が好適に用いられる。

【００５３】（３）液晶ポリマ（４）感光性樹脂，厚膜用フォトレジスト樹脂（５）ゴム，合成ゴム（６）ニッケル，ステンレス，チタン，タング
ステン等の薄板なお、上記（１）〜（５）に挙げた材料は、単体もしく
は組み合わせて用いてもよい。

【００５４】以上の（１）〜（６）に挙げた材料の優劣
を比較すると、（１）〜（３）についてはほぼ同等であ
るが、優（１）〜（３）＞（４）＞（６）＞（５）劣という特徴が見られる。さらに、材料の厚さは１００μ
ｍ以下、できれば５０μｍ以下とするのが好ましい。

【００５５】接着剤の材料インクジェットヘッドの組み立てに用いる接着剤として
は、次の（１）〜（４）に挙げるものが使用できる。た
だし、接着剤層を共通電極をアースする際の導体として
用いる場合には、当然に導電性を有する必要がある。（１）エポキシ樹脂，フェノール樹脂，フェノキ
シ樹脂，アクリル系樹脂，フラン樹脂，ポリウレ
タン樹脂，ポリイミド樹脂，シリコーン樹脂等の熱
硬化性樹脂接着剤。（２）ポリ酢酸ビニル，ポリ塩化ビニル，ビニル
アセタール，ポリビニルアルコール，ポリビニルブ
チラール等の熱可塑性樹脂接着剤。（３）ＵＶ硬化樹脂接着剤。（４）嫌気性硬化型接着剤。

【００５６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、第１発
明のインクジェット記録装置では、圧電体を接着層を介
して隔壁にのみ固着してあり、電圧を印加したときに圧
電体がインク室に沿って変形するようにしてある。この
ため、圧電体を他の剛性を有する部材に固定した場合の
ように、１の圧電体の振動がその剛性部材を介して隣接
する圧電体に伝播することがなく、連動変位を完全に抑
えることができる。したがって、クロストークによる不
必要なインク吐出やインク室内のインク流の乱れもな
く、インク吐出を非常に安定して行うことができ、その
結果、インク飛翔滴のドット間のバラツキがなくドット
径が安定し、印字品質を向上させることができる。

【００５７】また、圧電体の変形に基づく隔壁の押し上
げ量を大きくとることができるので、低電圧駆動が可能
となり、ドライバーコストを低減することができる。さ
らに、圧電体の高密度配置が可能であるため、安価に多
ノズル化することができ、印字速度を速くすることがで
きる。

【００５８】第２発明にかかるインクジェット記録装置
によれば、第２の非圧電部材に第１の非圧電部材の凹部
に対応した複数の溝部を形成し、各溝部に圧電体をそれ
ぞれ収容した状態で上記第２の非圧電部材を第１の非圧
電部材に固定しているため、圧電体の変形にねじれを生
じた場合にも、上記溝部の側壁面がガイドとなって圧電
体の変形がインク室の容積を減少または増加させる方向
に確実に導かれ、安定したインク飛翔を達成することが
できる。

【００５９】第３発明にかかるインクジェット記録装置
によれば、各圧電体がそれぞれ連結された部分を有する
櫛歯状に形成されることにより、各圧電体の構造的強度
が増し、装置の耐久性、信頼性が向上するとともに、加
工・組立面のハンドリングが容易になり、組立バラツキ
が少なく精度が高くなるので、歩留まりが良くなり製造
コストを安価にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェット記録装置の概略構成図であ
る。

【図２】インクジェットヘッドの全体斜視図である。

【図３】図２に示すインクジェットヘッドの幅方向断
面図である。

【図４】図２に示すインクジェットヘッドの長手方向
断面図である。

【図５】圧電体に印加する電圧のパルス形状を示す図
である。

【図６】圧電体の分極方向、電界形成方向および電圧
印加時の変形状態を示す図である。

【図７】インクジェットヘッドの変形例を示す図であ
る。

【図８】積層型圧電体を用いたインクジェットヘッド
の幅方向断面図である。

【図９】櫛歯状に形成された圧電部材の斜視図であ
る。

【図１０】従来のインクジェットヘッドの一例を示す
部分断面図である。

【符号の説明】

１…インクジェット記録装置、６…コントローラ（電圧
印加手段）、２０…天板（第１の非圧電部材）、２１…
凹部、２２…隔壁、２３…インク室、３７…溝部、３８
…基板（第２の非圧電部材）、４１…櫛歯状に形成され
た圧電部材、ｓ…接着層。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の非圧電部材に複数の溝状凹部を形
成し、この凹部を覆って凹部内部にインク室を形成する
隔壁を設け、この隔壁を介して上記各インク室に対向す
る複数の圧電体をそれぞれ配置するとともに、これらの
圧電体を覆う第２の非圧電部材を上記隔壁を介して上記
第１の非圧電部材に固定し、電圧印加手段により上記圧
電体に画像信号に応じて電圧を印加して変形させ、この
圧電体の変形に基づき上記インク室に充填されたインク
を加圧吐出するようにしたインクジェット記録装置にお
いて、上記圧電体を接着層を介して上記隔壁にのみ固着し、上
記電圧印加手段により電圧を印加したとき上記圧電体が
上記インク室に沿う方向に変形するようにしたことを特
徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】上記第２の非圧電部材の隔壁対向面に上
記第１の非圧電部材の凹部に対応する複数の溝部を形成
し、この溝部内に上記圧電体をそれぞれ収容したことを
特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】上記各圧電体がそれぞれ連結された部分
を有する櫛歯状に形成されていることを特徴とする請求
項１または２に記載のインクジェット記録装置。