JPH08276578A

JPH08276578A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH08276578A
Application number: JP7865995A
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: 1995-04-04
Filing date: 1995-04-04
Publication date: 1996-10-22

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を形成する基板２４と、各インク室
２３に対応して設けられた複数の駆動部２５とを備えて
いる。駆動部２５は、一部分がインク室２３内に延びた
作用部材２６と、作用部材２６のインク室２３外にある
部分に固定された圧電体２７，２８とから構成され、圧
電体２７，２８に電圧を印加すると変形し、この変形に
基づき作用部材２６のインク室２３内に延びた部分が変
位してインク室２３に充填されたインクを加圧吐出す
る。【効果】圧電体にインクが接触しないため、インク浸
透によるインク飛翔効率の低下を防止できる。また、一
の駆動部の振動が隣接する他の駆動部に伝播して作用部
材を連動変位させることがなく、クロストークを防止で
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
特開昭６２−５６１５０号公報に、図１０に示すものが
開示されている。このインクジェットヘッド６０は、複
数の凹部６１が形成された圧電部材６２と、これら複数
の凹部６１を覆うカバープレート６３を有し、各凹部６
１の内部にインク室６４が形成されている。また、上記
凹部６１の底面には凸部６５が形成されており、この凸
部６５の上面と、圧電部材６２の背面の上記凸部６５に
対応する位置には、電極６６，６７がそれぞれ配置され
ている。このように構成されるインクジェットヘッド６
０では、電極６６，６７間に電圧を印加することによっ
て上記圧電部材６２の凸部６５を変形させ、インク室６
４の容積を急峻に減少させてインク室６４に充填された
インクを加圧することで、ノズルからインク滴を吐出す
るようになっている。

【０００４】また、金属フィルムを圧電材料で挟み込
み、圧電材料の上下面に電極層を形成したバイモルフ構
成の円形振動板をインク室に配置し、上記電極層を介し
て電圧を印加して振動板を変形させ、この変形に基づき
インク室に充填された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６０では、インク室６４を形成する
凹部６１の側壁も圧電材料であるため、電極６６，６７
間の電界が回り込むことによって側壁にも変形が生じ
る。また、このような電界の回り込みを小さくできたと
しても、各凹部６１および凸部６５は一体的に形成され
ているため、凸部６５の振動が隣接するインク室６４の
側壁や凸部６５に伝播して連動変位が発生する。その結
果、インク吐出を欲しない隣接するインク室６４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６４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、圧電材料である凸部６５とインクが
直接接触しているために、時間の経過とともに凸部６５
にインクが浸透して低抵抗化を招き、これにより電極６
６，６７に電圧を印加しても凸部６５に実効電圧がかか
らなくなり、凸部６５の変形量が低下してインクの飛翔
効率が悪くなるという問題がある。さらに、圧電部材６
２に複雑な形状の溝加工を施す必要があるために製造コ
ストが高くなるのに加えて、インク室６４を高密度に配
置して多ノズル化することが困難であり、印刷速度の高
速化を図るうえで構造的に適さないという問題もある。

【０００７】上記カイザー方式のインクジェットヘッド
についても、上記インクジェットヘッド６０と同様の問
題がある。すなわち、圧電材料に電極層を介してインク
が浸透してインク飛翔効率の低下を招くうえに、バイモ
ルフ構成の円形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、インク室の高密度配置が困難であり、多ノズル
化による印字速度の高速化を図ることができない。

【０００８】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、圧電材料へのインク浸透による飛
翔効率の低下を防止し、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、高密度配置の多ノズル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。

【０００９】

【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発明のインクジェット記録装置は、複数の溝状
凹部を形成した非圧電プレートと、上記非圧電プレート
の凹部形成面に設けられ、各凹部を覆って凹部内部にイ
ンク室を形成する基板と、上記各インク室に対応して設
けられ、一部分が各インク室内に延びている作用部材
と、この作用部材のインク室外にある部分に固定された
圧電体とを有し、この圧電体を介して上記基板に固定さ
れた複数の駆動部と、画像信号に応じて上記圧電体に電
圧を印加して変形させ、この変形に基づき上記作用部材
のインク室内に延びた部分を変位させ、この変位により
インク室に充填されたインクを加圧してノズルから吐出
させる電圧印加手段と、を備えたことを特徴とする（請
求項１）。

【００１０】また、第２発明のインクジェット記録装置
は、上記駆動部が上記作用部材を２つの圧電体で挟み込
んで構成され、上記電圧印加手段によって電圧を印加す
ることにより上記２つの圧電体が上記作用部材に沿って
相反する方向に変形するようにしたことを特徴とする
（請求項２）。

【００１１】さらに、第３発明のインクジェット記録装
置は、上記２つの圧電体の作用部材に沿う方向の長さが
異なることを特徴とする（請求項３）。

【００１２】加えて、第４発明のインクジェット記録装
置は、上記２つの圧電体について、各駆動部間で作用部
材の同じ側に位置する圧電体を、連結部でそれぞれ連結
して櫛歯状に形成したことを特徴とする（請求項４）。

【００１３】

【作用】上記第１発明のインクジェット記録装置では、
電圧印加手段によりインク室外に配置された圧電体に電
圧を印加して変形させると、この変形に伴い圧電体が固
定されている作用部材のインク室内に延びた部分にも変
位が生じる。この作用部材の変位によってインク室に充
填されたインクが加圧され、ノズルからインク滴となっ
て飛翔する。一方、圧電体への電圧印加を解除すると、
圧電体とともに作用部材も元の状態に戻る。このときに
インク室内部に負圧が生じ、これによりインク室にイン
クが補給されて次のインク飛翔の準備ができる。

【００１４】上記圧電体はインク室外に配置されてお
り、インクと直接接触しないため、インクが浸透して低
抵抗化することがない。また、駆動部は圧電体を介して
基板に固定されているが、一の駆動部の振動が基板を介
して隣接する他の駆動部に伝播することはなく、たとえ
伝播したとしても間接的に固定されている作用部材を連
動変位させるまでには至らず、クロストークは生じな
い。

【００１５】上記第２発明のインクジェット記録装置で
は、２つの圧電体が作用部材を挟み込んで固定され、こ
れら２つの圧電体に電圧を印加すると作用部材に沿って
互いに相反する方向に膨張変形または収縮変形する。こ
のような圧電体の相反する変形によって、１の圧電体の
変形による場合よりも作用部材のインク室内に延びた部
分について大きな変位が得られる。また、作用部材に固
定した２つ圧電体の長さを異ならせた第３発明のインク
ジェット記録装置では、作用部材が変形しやすくなるた
めにインク室内に延びた部分についてさらに大きな変位
が得られる。

【００１６】上記第４発明の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。

【００１７】

【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。

【００１８】上記インクジェットヘッド１２は、図２に
示すように、非圧電プレートである天板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
で形成され、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（図３において左右
方向）に所定ピッチで形成され、天板２０の長手方向
（図３において奥行き方向）にそれぞれ平行に延びてい
る。

【００１９】上記天板２０の凹部２１形成面には、天板
２０と同様に非圧電プレートからなる基板２４が設けて
あり、この基板２４で覆われた凹部２１の内部にインク
室２３が形成されている。天板２０と基板２４は接着剤
で接着したり、２枚の挾持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したり、あるいは、それらの
周囲を一体的に樹脂モールディングするなどの方法によ
って固定される。

【００２０】天板２０と基板２４との接合体の前端面に
は、図２および図４に示すように、例えば厚さ２５〜２
００μｍ程度のポリイミドフィルムからなるノズルプレ
ート３１が固定されている。このノズルプレート３１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
３１ａがインク室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
〜１００ｄｐｉ）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、バックプレート３２が固定されている。このバッ
クプレート３２の下部には、後述する駆動部２５の作用
部材２６を余裕をもって収容可能な寸法を備えた複数の
切欠溝３３が各インク室２３に対応して形成されてい
る。また、天板２０の凹部２１の底部には、各インク室
２３にそれぞれ連通する複数のインク供給口３４が形成
され、これらインク供給口３４を覆うようにして、上部
にインクチューブ３５を突設したインクマニホールド３
６が設けてある。

【００２２】基板２４の後方領域の上面２４ａは、イン
ク室２３に対応する前方領域より一段低く形成されてい
る。この上面２４ａには、各インク室２３に対応して複
数の駆動部２５が設置されている。この駆動部２５は、
バックプレート３２の切欠溝３３を介して前半部分がイ
ンク室２３内に延びている作用部材２６と、この作用部
材２６のインク室２３の外部にある後半部分に上下から
作用部材２６を挟み込んで接着固定された第１の圧電体
２７および第２の圧電体２８とで構成されている。

【００２３】上記作用部材２６は、インク室２３内に延
びた部分が常時インクと接触することになるため、装置
の長寿命化を図るうえで、インク浸透によって劣化する
ことのない耐インク性に優れた材料で形成されるのが好
ましい。また、インク室２３内に延びた作用部材２６の
両側面と、インク室２３を形成する凹部２１の側壁面と
の間隔は、作用部材２６の急峻な変位によって加圧され
たインクが作用部材２６の両側を通って下側に回り込む
のを抑え、加圧力のロスによるインク飛翔効率の低下を
防止するため、３０μｍ以下となるように形成するのが
好ましい。

【００２４】上記第１，第２の圧電体２７，２８の作用
部材２６との接触面には共通電極２９が、また、この接
触面とは反対側の面は個別電極３０がそれぞれ形成され
ている。上記共通電極２９はアースされる一方、上記個
別電極３０は図示しないドライバー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）に接続されて
いる。これにより、各圧電体２７，２８に画像信号に応
じて電圧が印加されるようになっている。また、図４に
おいて矢印Ｐでそれぞれ示すように、第１の圧電体２７
は共通電極２９から個別電極３０に向かう方向に、第２
の圧電体２８は個別電極３０から共通電極２９に向かう
方向に分極処理されている。なお、上記共通電極２９の
アースは、導電性接着剤を用いて第１，第２の圧電体２
７，２８のすべての共通電極２９に導通する接着剤層を
形成し、この接着剤層にアースする等の方法で行うが、
第１，第２の圧電体２７，２８を作用部材２６に固定す
るのに導電性接着剤を用いた場合には、各共通電極２
９，２９の形成を省略することもできる。

【００２５】上記駆動部２５は、上記第１の圧電体２７
を介して、すなわち上記第１の圧電体２７の個別電極３
０形成面を接着されて基板２４に固定されているが、固
定される部材は基板２４に限られず、その他の部材であ
ってもよい。

【００２６】上記駆動部２５は、作用部材２６の原材料
となる平板を挟んで、第１，第２の圧電体２７，２８と
なる例えばＰＺＴ圧電プレートを接着したものを基板２
４に固定したのち、例えばダイシングソーで切断するこ
とによって形成され、作用部材２６および各圧電体２
７，２８はそれぞれ矩形断面を有し、かつインク室２３
４に沿う方向に柱状体をなしている。上記各圧電体２
７，２８に形成された共通電極２９および個別電極３０
は、切断前の圧電プレートの両側面に、無電界メッキに
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。なお、圧
電体２７，２８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時間焼き付けるなどによってオーバコ
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２７，２８に用いた場合には、この処理を省略
してもよい。

【００２７】上記作用部材２６が挿入されているバック
プレート３２の切欠溝３３は、インク室２３に充填され
たインクが作用部材２６との間の隙間から漏れないよう
に、例えばフルオロシリコンゴムなどの封止材３７で封
止されている。ただし、この封止材３７は作用部材２６
の変位を拘束しないように弾性を有する必要がある。

【００２８】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３５に供給され、インク供給口３４を
介して各インク室２３に充填される。電圧印加手段であ
るコントローラ６により、図５（ａ）に示すような正極
性のパルス状電圧を上記第１，第２の圧電体２７，２８
に印加すると、各圧電体２７，２８には個別電極３０か
ら共通電極２９に向かう方向に電界がそれぞれ形成さ
れ、各圧電体２７，２８はいわゆる厚み方向振動モード
により変形、振動する。

【００２９】しかし、上述したように、第１の圧電体２
７は共通電極２９から個別電極３０に向かう方向に分極
処理される一方、第２の圧電体２８は個別電極３０から
共通電極２９に向かう方向に分極処理されているため、
各圧電体２７，２８は作用部材２６に沿って、互いに相
反する方向に変形することになる。すなわち、第１の圧
電体２７は、全く固定されていない状態にあるときに
は、長手方向（図４において左右方向、以下第２の圧電
体２８についても同様。）に均一に膨張変形するととも
に厚み方向に収縮変形するが、基板２４および作用部材
２６との固定面の変形が拘束される傾向にあるため、第
１の圧電体２７は図４中破線で示すように長手方向両端
面が湾曲して膨らむように変形する。一方、これとは逆
に、第２の圧電体２８は長手方向に均一に収縮変形しよ
うとするが、作用部材２６に対する固定面の変形が拘束
される傾向にあるため、図４中破線で示すように側面形
状が台形状に変形する。

【００３０】上記のような第１，第２の圧電体２７，２
８の変形に基づき、これらの圧電体が固定された作用部
材２６に以下のような変形および変位が生じる。すなわ
ち、作用部材２６について、第１の圧電体２７が固定さ
れている下面には、引っ張り力が作用して僅かに伸び変
形を生じ、第２の圧電体が固定された上面には圧縮力が
作用して僅かに縮み変形を生じる。その結果、作用部材
２６のインク室２３内に延びた自由端部分が図４中破線
で示すように急峻に変位する。この際、封止材３７は弾
性を有しているので、作用部材２６の変位を拘束するこ
とはない。この作用部材２６の変位によってインク室２
３に充填されたインクが加圧され、ノズル孔３１ａから
液滴状となって飛翔し、図示しない記録紙上に付着す
る。

【００３１】個別電極３０ヘの電圧印加が解除され電界
が消滅すると、各圧電体２７，２８は元の状態に戻り、
作用部材２６も同時に復元する。このとき、作用部材２
６とインク室２３の側壁との間の隙間は僅かであること
から、インク室２３の内部に負圧が生じ、インクマニホ
ールド３６及びインク供給口３４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。

【００３２】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各圧電体２７，２
８の弾性に基づき復元させ、インク室２３内にある作用
部材２６を急峻に復元させると、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２
７，２８が復元動作する際の電圧のパルス形状に傾斜を
もたせ、作用部材２６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。

【００３３】また、図５（ａ）に対して同一値でパルス
幅を変えたパルス電圧を印加し、各圧電体２７，２８の
変形量を調節することで作用部材２６の自由端部分の変
位量を制御すれば、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、中間調再現が容易になる。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
径も小さくなる。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各圧電体２７，２８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３１ａから延びるインク柱を後パルスによって
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。

【００３４】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。

【００３５】以上に説明したように本実施例では、イン
クを加圧吐出させるための駆動部２５のうち、作用部材
２６のみがインク室２３内に延設されてインクと直接接
触しており、インク室２３外に配置されている第１，第
２の圧電体２７，２８にインクが接触することはない。
したがって、インクが浸透して低抵抗化することによっ
て各圧電体２７，２８に実効電圧がかからなくなり、各
圧電体２７，２８の変形量とともに作用部材２６の変位
量が小さくなってインク飛翔効率が低下するという事態
を防止できる。

【００３６】また、上記駆動部２５は第１の圧電体２７
を介して基板２４に固定されているが、一の駆動部２５
の振動が基板２４を介して隣接する他の駆動部に伝播す
ることはなく、たとえ伝播したとしても第１の圧電体２
７を介して間接的に固定されている作用部材２６を連動
変位させるまでには至らず、クロストークによる不必要
なインク吐出やインク流の乱れを生じることがない。し
たがって、飛翔するインク滴径をバラツキのない安定し
たものにすることができ、印字品質の向上を図ることが
できる。

【００３７】さらに、本実施例におけるインク室２３用
の凹部２１や駆動部２５は、ダイシング加工等により比
較的容易に高密度に形成することができるので、多ノズ
ル化による印字速度の高速化が可能になる。

【００３８】加えて、本実施例では作用部材２６を第
１，第２の圧電体２７，２８で挟み込んで固定したバイ
モルフ構成としたことで、各圧電体２７，２８の変形量
を作用部材２６のより大きな変位量に変換することがで
きる。このため、低電圧駆動が可能になり、その結果、
ドライバーＩＣを安価な低電圧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。

【００３９】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作用部材２６を図４
中破線で示すように変位させるようにしたが、第１，第
２の圧電体２７，２８について分極処理をそれぞれ逆方
向にするとともに、作用部材２６との接触面に個別電極
３０をそれぞれ形成し、図５（ｆ）または（ｇ）に示す
パルス電圧を印加するようにしても、作用部材２６につ
いて同様の変位を得ることができる。なお、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。

【００４０】次に、上記実施例の変形例について図６〜
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。
上記駆動部２５では第１，第２の圧電体２７，２８を同
一長さに形成したが、図６（ａ），（ｂ）に示すよう
に、作用部材２６に沿う方向の長さを互いに異なるよう
に形成してもよい。このように形成すると、各圧電体２
７，２８の変形に基づいて作用部材２６が変形しやすく
なり、自由端部における変位量をさらに大きくとること
ができので、より低い電圧での駆動が可能となり、ドラ
イバーコストの一層の低減を図ることができる。

【００４１】また、上記実施例では、第１，第２の圧電
体２７，２８を用いて作用部材２６を変位させるように
したが、図７（ａ）に示すように、第２の圧電体２８を
省略して第１の圧電体２７のみを用いて作用部材２６を
変位させてもよい。この際、第１の圧電体２７の一部分
のみを基板２４に固定してもよく、この場合には第１の
圧電体２７の非固定領域が図７（ｂ）中破線で示すよう
に反り変形し、この反り変形によって作用部材２６が変
位する。

【００４２】上記実施例およびその変形例では単層の圧
電体を使用したが、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３０および共通電極２９を
形成した積層型圧電体を第１，第２の圧電体２７，２８
として使用すれば、積層数に応じて大きな変形量を得る
ことができ、かつ作用部材２６を変位させる際の発生力
が強くなるために、低電圧駆動によるドライバーコスト
の低減を図れるとともに、インク滴の飛翔安定性が向上
する。

【００４３】また、上記実施例およびその変形例では、
ダイシング加工等により各駆動部２５を完全に分割して
第１，第２の圧電体２７，２８を細長い柱状体に形成し
たが、図９に示すように、各駆動部間で作用部材２６の
同じ側に位置する圧電体、すなわち、第１の圧電体２７
相互間（図示せず。）、および第２の圧電体２８相互間
を連結部４０でそれぞれ連結して櫛歯状に形成してもよ
い。なお、連結部４０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４０に対応する各圧電体２７，２８の
後部領域には個別電極３０を形成しない。これは、この
後部領域に変形が生じないようにして、各圧電体間で振
動が影響し合うのを防止するためである。

【００４４】このように各圧電体２７，２８を櫛歯状に
形成することで、各圧電体２７，２８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４０の存在
によって各圧電体２７，２８の作用部材２６接触面に形
成した共通電極２９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２
７，２８の共通電極２９のアースが可能になり、接続を
容易に行うことができる利点もある。

【００４５】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２７，２８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：Ｃ₆
Ｈ₁₄Ｎ₂Ｏ₆），酒石酸カリウム（ＤＫＴ：Ｋ₂Ｃ₄Ｈ₄
Ｏ₆・1/2Ｈ₂Ｏ），第２リン酸アンモニウム（ＡＤ
Ｐ：ＮＨ₄Ｈ₂ＰＯ₄），プロブスカイト系結晶（ｅ
ｘ．ＣａＴｉＯ₃，ＢａＴｉＯ₃，ＰＬＺＴ），タング
ステンブロンズ系結晶（ｅｘ．Ｎａ_xＷＯ₃ 〔０．１＜
ｘ＜０．２８〕），ニオブ酸バリウムナトリウム（Ｂ
ａ₂ＮａＮｂ₅Ｏ₁₅），ニオブ酸カリウム鉛（Ｐｂ₂Ｋ
Ｎｂ₅Ｏ₁₅），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（Ｔｏｕｒｍａｌｉ
ｎｅ），閃亜鉛鉱（ＺｕＳ），硫酸リチウム（Ｌｉ
ＳＯ₄Ｈ₂Ｏ），メタガリウム酸リチウム（ＬｉＧａＯ
₂），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（Ｂｉ₁₂Ｇｅ
Ｏ₂₀），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。

【００４６】（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。
また、必要に応じて積層化し、低電圧駆動できるように
してもよい。

【００４７】圧電体のオーバコート処理上記圧電体２７，２８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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】（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、パリレン樹脂の効果が優れている。

【００５１】（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。

【００５２】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。

【００５３】天板，基板，作用部材の材料天板２０，基板２４，作用部材２６に用いることができ
る材料として、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。

【００５４】（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 ，Ａｓ₂Ｏ_３酸化物ガラス＝ＳｂＯ_３，Ｂｉ₂Ｏ₃ ，Ｐ₂Ｏ₃ ，Ｖ
₂Ｏ₅ ，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−ＳｉＯ₂ カリ石灰ガラス＝Ｋ₂Ｏ−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。

【００５５】（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，ポリフェニレンサルファ
イド，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，フェノ
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。

【００５６】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、ウィスカーやガラスフィラー等との
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。

【００５７】（４）その他ゴム、合成ゴムも使用できるほか、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。
上記（１）〜（４）に挙げる材料は、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。

【００５８】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。

【００５９】封止材の材料上記封止材３７の材料としては、フルオロシリコンゴム
等のゴム類のほか、上記接着剤を使用することもでき
る。

【００６０】

【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、駆動部を構成する作
用部材と圧電体のうち、一部分がインク室内に延びて配
置されている作用部材のみがインクと直接接触し、イン
ク室外に配置されている圧電体はインクと接触しない。
したがって、圧電体へのインク浸透に起因するインク飛
翔効率の低下を防止することができる。

【００６１】また、上記駆動部は圧電体を介して基板ま
たはその他の部材に固定されているが、一の駆動部の振
動が基板等を介して隣接する他の駆動部に伝播すること
がなく、たとえ伝播したとしても間接的に固定されてい
る作用部材を連動変位させるまでには至らず、クロスト
ークは生じない。このため、不必要なインク吐出やイン
ク室内のインク流の乱れを防止でき、その結果、飛翔す
るインク滴径をバラツキのない安定したものにすること
ができ、印字品質を向上させることができる。

【００６２】上記駆動部を作用部材を２つの圧電体で挟
み込んで構成するとともに、上記２つの圧電体を作用部
材に沿って互いに相反する方向に変形するようにした第
２発明のインクジェット記録装置によれば、圧電体が１
つの場合よりも作用部材のインク室内に延びた部分につ
いて大きな変位量を得ることができる。したがって、低
電圧駆動が可能になり、ドライバーコストの低減を図る
ことができる。また、上記２つの圧電体の作用部材に沿
う方向の長さを互いに異なるように形成した第３発明の
インクジェット記録装置によれば、作用部材が変形しや
すくなることから、作用部材のインク室に延びた部分に
ついてさらに大きな変位量を得ることができ、より一層
の低電圧駆動が可能になる。

【００６３】上記各圧電体をそれぞれ連結した部分を有
する櫛歯状に形成した第４発明のインクジェット記録装
置によれば、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】駆動部の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】作用部材に沿う方向の長さが異なる２つの圧
電体を備えた駆動部の側面図である。

【図７】駆動部の変形例を示す図である。

【図８】積層型圧電体を用いた駆動部の側面図と部分
拡大図である。

【図９】櫛歯状に形成された圧電体を備えた駆動部の
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（非圧電プレート）、２１…凹
部、２３…インク室、２４…基板、２５…駆動部、２６
…作用部材、２７，２８…圧電体。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の溝状凹部を形成した非圧電プレー
トと、上記非圧電プレートの凹部形成面に設けられ、各凹部を
覆って凹部内部にインク室を形成する基板と、上記各インク室に対応して設けられ、一部分が各インク
室内に延びている作用部材と、この作用部材のインク室
外にある部分に固定された圧電体とを有し、この圧電体
を介して上記基板に固定された複数の駆動部と、画像信号に応じて上記圧電体に電圧を印加して変形さ
せ、この変形に基づき上記作用部材のインク室内に延び
た部分を変位させ、この変位によりインク室に充填され
たインクを加圧してノズルから吐出させる電圧印加手段
と、を備えたことを特徴とするインクジェット記録装
置。
【請求項２】上記駆動部が上記作用部材を２つの圧電
体で挟み込んで構成され、上記電圧印加手段によって電
圧を印加することにより上記２つの圧電体が上記作用部
材に沿って相反する方向に変形するようにしたことを特
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２つの圧電体の作用部材に沿う方向
の長さが異なることを特徴とする請求項２に記載のイン
クジェット記録装置。
【請求項４】上記２つの圧電体について、各駆動部間
で作用部材の同じ側に位置する圧電体を、連結部でそれ
ぞれ連結して櫛歯状に形成したことを特徴とする請求項
２または３に記載のインクジェット記録装置。