JPH10226080A - 圧電素子トリミング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドライバの負担を軽減し生産コストを減少さ
せることができる圧電素子トリミング方法を提供する。 【解決手段】 本ＰＺＴトリミング方法によると、イン
クジェットヘッドの複数のＰＺＴの各々の分極量は、レ
ーザの照射によりトリミングされる。矢印１０８のよう
にレーザ光照射部にレーザ光が照射されると、熱は局所
的にＰＺＴ３１５内部に点線１０７のように伝えられ、
局所的にキュリー点に達したＰＺＴ３１５の分極は消さ
れる。実際には、テスト印字後に、テスト印字で記録シ
ートに付着したインクのドット径の最小のものに合わせ
て、それ以外のインクを吐出するインクチャンネルに対
応するＰＺＴに対して、レーザ光を照射してＰＺＴの分
極量を調整する。これにより、ＰＺＴの変位が調整さ
れ、各インクチャンネルから飛翔し記録シートに付着す
るインクのドット径を均一にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の圧電素子を
トリミングする圧電素子トリミング方法に関し、特に、
インクジェット記録装置の記録ヘッドに用いられる複数
の圧電素子をトリミングする圧電素子トリミング方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、微細加工したＰＺＴピエゾ素子
（圧電素子）を用いたインクジェットヘッドの開発が行
なわれている。このようなインクジェットヘッドの開発
においては、インクジェットヘッド組み立て後にインク
ジェットヘッドからのインク滴の飛翔をチェックするこ
とによって、ＰＺＴピエゾ素子やインクチャンネル部の
寸法精度を向上させても各ＰＺＴに対応するノズル間で
のインク滴のドット径のばらつきが小さくはならないと
いう問題が認識されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような問題に対し
て、圧電素子を駆動するドライバでの調整によって、こ
れらのばらつきを小さく抑えることが考えられている。
ところが、このように圧電素子を駆動するドライバでド
ット径の調整を行なうためには、各ノズルに対応する圧
電素子毎にドライバが圧電素子に印加するパルス電圧の
パルス振幅や波形等を調整するための回路やＲＯＭ等を
ドライバに付加する必要が生じ、圧電素子を駆動するド
ライバの負担が増大し、生産コストの増大につながるこ
ととなる。

【０００４】本発明は、これらのような問題点を解決す
るためになされたもので、その目的は、圧電素子を駆動
するドライバの負担を軽減し生産コストを減少させるこ
とができる圧電素子トリミング方法を提供することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、圧電素子トリミング方法であり、複数の圧電素子の
各々に対して熱エネルギを作用させることにより、複数
の圧電素子の各々の分極量をトリミングすることを特徴
としている。

【０００６】請求項１に記載の発明によると、複数の圧
電素子の各々に対して熱エネルギが作用され分極量がト
リミングされる。これにより、各圧電素子に応じてドラ
イバに駆動を調整させる必要が無くなり、圧電素子を駆
動するドライバの負担は軽減され生産コストを減少させ
ることができる。

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明であって、複数の圧電素子はインクジェット記録
装置の記録ヘッドに設けられる。

【０００８】請求項２に記載の発明によると、インクジ
ェット記録装置の記録ヘッドの複数の圧電素子の各々は
熱エネルギによりトリミングされる。これにより、各圧
電素子に応じてドライバに駆動を調整させる必要が無く
なり、圧電素子を駆動するドライバの負担は軽減され生
産コストを減少させることができる。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の発明であって、上記の熱エネルギはレ
ーザ光によって与えられる。

【００１０】請求項３に記載の発明によると、複数の圧
電素子の各々はレーザ光によってトリミングされる。こ
れにより、各圧電素子に応じてドライバに駆動を調整さ
せる必要が無くなり、圧電素子を駆動するドライバの負
担は軽減され生産コストを減少させることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
における第１の実施の形態であるＰＺＴトリミング方法
と本発明における第２の実施の形態であるＰＺＴトリミ
ング方法と（以下、これらをそれぞれ第１のＰＺＴトリ
ミング方法、第２のＰＺＴトリミング方法とする）につ
いて説明する。

【００１２】図１は、第１のＰＺＴトリミング方法を用
いてトリミングしたＰＺＴを持つインクジェットヘッド
３を有する、インクジェット記録装置１の概略構成を示
す斜視図である。

【００１３】インクジェット記録装置１は、用紙やＯＨ
Ｐシートなどの記録媒体である記録シート２と、インク
ジェット方式のプリンタヘッドであるインクジェットヘ
ッド３と、インクジェットヘッド３を保持するキャリッ
ジ４と、キャリッジ４を記録シート２の記録面に平行に
往復移動させるための揺動軸５、６と、キャリッジ４を
揺動軸５、６に沿って往復駆動させる駆動モータ７と、
駆動モータ７の回転をキャリッジの往復運動に変えるた
めのタイミングベルト９、アイドルプーリ８とを含んで
いる。

【００１４】また、インクジェット記録装置１は、記録
シート２を搬送経路にそって案内するガイド板を兼ねる
プラテン１０と、プラテン１０との間の記録シート２を
押さえ浮きを防止する紙押さえ板１１と、記録シート２
を排出するための排出ローラ１２、拍車ローラ１３と、
インクジェットヘッド３のインク吐出不良を良好な状態
に回復させる回復系１４と、記録シート２を手動で搬送
するための紙送りノブ１５とを含んでいる。

【００１５】記録シート２は、手差しあるいはカットシ
ートフィーダ等の給紙装置によって、インクジェットヘ
ッド３とプラテン１０とが対向する記録部へ送り込まれ
る。この際、図示しない紙送りローラの回転量が制御さ
れ、記録部への搬送が制御される。

【００１６】インクジェットヘッド３には、後述するＰ
ＺＴトリミング方法によりトリミングされたＰＺＴがイ
ンクを飛翔させるエネルギ源として用いられている。Ｐ
ＺＴにはパルス電圧が印加され、ひずみが生じる。この
ひずみは、インクで満たされたチャンネルの容積を変化
させる。この容積の変化により、チャンネルに設けられ
たノズルからインクが吐出され、記録シート２への記録
が行なわれる。これらについては後に詳述する。

【００１７】キャリッジ４は、駆動モータ７、アイドル
プーリ８、タイミングベルト９により、記録シート２を
横切る方向である記録シート２の桁方向に主走査し、キ
ャリッジ４に取り付けられたインクジェットヘッド３は
１ライン分の画像を記録する。１ラインの記録が終わる
毎に、記録シート２は縦方向に送られ副走査され、次の
ラインが記録される。

【００１８】図２〜図４は、インクジェットヘッド３の
構成を説明するための図である。図２はインクジェット
ヘッド３の一部を示す平面図であり、図３は図２のＩ−
Ｉ線断面図であり、図４は図３のＩＩ−ＩＩ線断面図で
ある。ここで、図３のＩＩ−ＩＩ線は、小径ヘッド部３
０２を横切るものであり、図４は小径ヘッド部３０１に
ついて示したものであるが、大径ヘッド部３０１につい
ても同様である。

【００１９】インクジェットヘッド３は、大径ヘッド部
３０１と小径ヘッド部３０２とからなる。これら大径ヘ
ッド部３０１と小径ヘッド部３０２とは、チャンネルプ
レート３０３、隔壁３０４、振動板３０５、基板３０６
とを一体に重ねた構成となっている。複数のドット径の
インク滴のうち、大径ヘッド部３０１からは大きなドッ
ト径のインク滴が吐出され、小径ヘッド部３０２からは
小さなドット径のインク滴が吐出される。

【００２０】チャンネルプレート３０３は、金属または
セラミックなどからなり、表面３２０には撥水コート層
を有する。隔壁３０４との対向面はＮｉ電鋳またはフォ
トレジスト等により微細加工され、大径ヘッド部３０１
と小径ヘッド部３０２とにはそれぞれインク３０７を収
容する複数のインクチャンネル３０８と、各インクチャ
ンネル３０８をインク供給室３１０に連結するインクイ
ンレット３１１が形成されている。

【００２１】図３に示すように、大径ヘッド部３０１と
小径ヘッド部３０２とのインクチャンネル３０８は、大
径ヘッド部３０１と小径ヘッド部３０２とが対向する方
向に向かって伸びる長溝状にかつ平行に形成されてい
る。また、インク供給室３１０とインクチャンネル３０
８とは中央線３１２をはさんで対称に形成されており、
図示しないインクタンクに接続されている。

【００２２】隔壁３０４には、薄肉フィルムが使用され
ており、チャンネルプレート３０３と振動板３０５との
間に固定されている。なお、隔壁３０４は所定の張力が
加わった状態で固定される。

【００２３】振動板３０５はＰＺＴ３１５を含んでい
る。振動板３０５の加工は、まず基板３０６に絶縁接着
剤で固定され、その後ダイサー加工によりセパレート溝
３１８、３１９が形成され分断されることにより行なわ
れる。また、この分断によって、各インクチャンネル３
０８に対応するＰＺＴ３１５と、隣接するＰＺＴ３１５
の間に位置するＰＺＴ柱部３１６と、これらを囲む周囲
壁３１７とが分離される。ＰＺＴ３１５については後に
詳述する。

【００２４】以上のような構成のインクジェットヘッド
３では、図示しないインクタンクからインク供給室３１
０にインク３０７が供給される。インク供給室３１０の
インク３０７は、インクインレット３１１を介して各イ
ンクチャンネル３０８に分配される。

【００２５】後述するヘッドドライバ６５（図６参照）
からはＰＺＴ３１５の両端に設けられた共通電極と個別
電極との間に、印字信号である所定のパルス電圧が印加
され、ＰＺＴ３１５は変形する。ＰＺＴ３１５の変形は
隔壁３０４に伝えられ、これによりインクチャンネル３
０８内のインク３０７が加圧され、ノズル３０９を介し
てインク滴が記録シート２に向かって飛翔する。

【００２６】図５は、インクジェットヘッド３の組み立
て図である。以上に説明した、ノズル３０９を有するノ
ズルプレート３０３、隔壁３０４、ＰＺＴ３１５、基板
３０６などからなるインクジェットヘッド３は、電極引
出し配線３２１と、ホルダ３２２、３２３、３２４、３
２５と、インク導入管３２６と、インクフィルタ３２７
などと、図のように組み立てられる。また、図の矢印１
０９はレーザ光を照射する方向を示している。

【００２７】図６は、インクジェット記録装置１の制御
部を説明するためのブロック図である。

【００２８】メインコントローラ５１は、コンピュータ
等からの画像データを受け取り、１フレーム単位でバッ
ファ用のフレームメモリ５２に格納する。記録シート２
への印字の際には、メインコントローラ５１は、モータ
ドライバ５４、５５を通じて、キャリッジ４の駆動モー
タ７と紙送りモータとを駆動制御する。

【００２９】これらの駆動制御とともに、メインコント
ローラ５１は、フレームメモリ５２から読み出した画像
データをもとに、ドライバコントローラ５３、ヘッドド
ライバ５６とを介して、インクジェットヘッド３の大径
ヘッド部３０１、小径ヘッド部３０２のＰＺＴ３１５を
駆動する。

【００３０】上述のようなＰＺＴ３１５は、次に示すよ
うにしてトリミングされる。図７、図８は第１のＰＺＴ
トリミング方法を説明するための図である。図７はＰＺ
Ｔ３１５周辺の正面断面図であり、図８はＰＺＴ３１５
周辺の側面断面図である。また、図７は図３に示す大径
ヘッド部３０１の一部に相応し、図８は図４に相応す
る。

【００３１】ＰＺＴ３１５は、基板３０６と絶縁接着層
１０６により接着されている。ＰＺＴ３１５は、各ＰＺ
Ｔにそれぞれ設けられる個別電極１０４と、アースに接
続される各ＰＺＴに共通な共通電極１０５とを有する。
また、個別電極１０４は外部電極１０１ａ、内部電極１
０２ａからなり、共通電極１０５は外部電極１０１ｂ、
内部電極１０２ｂからなる。

【００３２】個別電極１０４にパルス電圧が印加される
と、内部電極１０２ａと内部電極１０２ｂとの間のクロ
スセクション１０９でＰＺＴ３１５の分極方向に応じて
変形が生じ、この変形が前述のインクチャンネルの容積
を変化させることによって、インク滴が吐出される。ま
た、図示のようにＰＺＴ３１５は積層型のＰＺＴであ
り、１層当たり３５μｍの層が２０層程度積層される。

【００３３】図７の矢印１０８のように、（図８の）レ
ーザ光照射部１１０にレーザ光が照射されると、熱は局
所的にＰＺＴ３１５内部に点線１０７のように伝えら
れ、局所的にキュリー点に達したＰＺＴ３１５の分極は
消される。

【００３４】実際には、これらのレーザ光の照射は次の
ようにして行なう。まず、ＰＺＴに対応する各インクチ
ャンネルのノズルから記録シートへのテスト印字を行な
う。次に、テスト印字で記録シートに付着したインクの
ドット径の最小のものに合わせて、それ以外の（ドット
径が最小のものでない）インクを吐出するインクチャン
ネルに対応するＰＺＴに対して、レーザ光を照射してＰ
ＺＴの分極量を調整する。これにより、ＰＺＴの変位が
調整され、各インクチャンネルから飛翔し記録シートに
付着するインクのドット径を均一にすることができる。

【００３５】図９は、第１のＰＺＴトリミング方法での
レーザ光照射によるインクのドット径の変化を説明する
ための図である。

【００３６】ここでは、ＹＡＧレーザを用い各条件は次
に示す通りである。波長１０６０ｎｍ、周期５００Ｈ
ｚ、出力２０Ｗ、パルス幅２０ｎｓｅｃ。このレーザ光
を図７に示す方向から複数回照射することにより、ＰＺ
Ｔの分極量を減少させ、インクのドット径を小さくす
る。

【００３７】各々ＰＺＴを有するＮＯ．１〜８のノズル
を、周波数４ｋＨｚ、パルス振幅２５Ｖ、パルス幅５０
μｓｅｃの駆動条件で、トリミング前に１００回印字さ
せたところ表中に示すような結果を得て、平均ドット径
が最も小さかったものはＮＯ．４のノズルであった。

【００３８】このＮＯ．４のノズルを標準とし、ＮＯ．
１〜ＮＯ．３、ＮＯ．５〜ＮＯ．８のノズルに上述のよ
うな条件で、また、平均ドット径の標準からのばらつき
が±２．５μｍとなるまでレーザ光を照射したところ、
レーザの照射回数は、図に示す通りとなった。

【００３９】以上のようなＰＺＴトリミング方法により
ＰＺＴをトリミングすると、ＰＺＴに応じてドライバに
駆動を調整させる必要が無くなり、圧電素子を駆動する
ドライバの負担は軽減され生産コストを減少させること
ができる。

【００４０】本実施の形態では、ＰＺＴが積層である場
合について説明したが、ＰＺＴが単層である場合につい
ても同様に本発明を適用することができる。

【００４１】また、ＰＺＴが積層である場合、図１に示
す共通電極１０５側の外部電極１０１ｂを切断して、実
質的な積層数を減少させることによりトリミングするこ
とも可能である。このような方法は加工時間を短くする
ことに有効であり、光学系が安価であるためにより生産
コストの軽減を図ることができる。

【００４２】図１０、図１１は、第２のＰＺＴトリミン
グ方法を説明するための図である。図１０はＰＺＴ３１
５周辺の正面断面図であり、図１１はＰＺＴ３１５周辺
の正面断面図である。図１０、図１１は、それぞれ図
７、図８に対応し、同等の機能を有する部分には同等の
符号を付している。上述の第１のＰＺＴトリミング方法
に代えてこの第２のＰＺＴトリミング方法を用いること
によって、図２から図４に示すＰＺＴのトリミングを行
うことができる。

【００４３】ＰＺＴ３１５は絶縁接着層１０６と銀ペー
スト１１１、１１２とにより接着されており、レーザは
多数光ファイバ１１３によって照射される。このような
レーザの照射は、レーザの散乱を防止するために有効で
ある。

【００４４】また、レーザによらず、マルチスタイラス
状のハンダゴテを用いて熱エネルギを加えることもでき
る。このような方法は、レーザ光の反射散乱による他部
位の破損を防止することができる。

【００４５】以上のようなＰＺＴトリミング方法により
ＰＺＴをトリミングすると、ＰＺＴに応じてドライバに
駆動を調整させる必要が無くなり、圧電素子を駆動する
ドライバの負担は軽減され生産コストを減少させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における第１の実施の形態であるＰＺＴ
トリミング方法を用いてトリミングしたＰＺＴを持つイ
ンクジェットヘッド３を有する、インクジェット記録装
置１の概略構成を示す斜視図である。

【図２】インクジェットヘッド３の構成を説明するため
の、インクジェットヘッド３の一部を示す平面図であ
る。

【図３】図２のＩ−Ｉ線断面図である。

【図４】図３のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図５】インクジェットヘッド３の組み立て図である。

【図６】インクジェット記録装置１の制御部を説明する
ためのブロック図である。

【図７】第１のＰＺＴトリミング方法を説明するため
の、ＰＺＴ３１５周辺の正面断面図である。

【図８】第１のＰＺＴトリミング方法を説明するため
の、ＰＺＴ３１５周辺の側面断面図である。

【図９】第１のＰＺＴトリミング方法でのレーザ光照射
によるインクのドット径の変化を説明するための図であ
る。

【図１０】第２のＰＺＴトリミング方法を説明するため
の、ＰＺＴ３１５周辺の正面断面図である。

【図１１】第２のＰＺＴトリミング方法を説明するため
の、ＰＺＴ３１５周辺の側面断面図である。

【符号の説明】

１０１ａ、１０１ｂ 外部電極 １０２ａ、１０２ｂ 内部電極 １０４ 個別電極 １０５ 共通電極 １０６ 絶縁接着層 １０７ 熱の伝導を示す点線 １０８ レーザ光の照射を示す矢印 １０９ クロスセクション ３０６ 基板 ３１５ ＰＺＴ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の圧電素子の各々に対して熱エネル
   ギを作用させることにより、前記複数の圧電素子の各々
   の分極量をトリミングすることを特徴とする、圧電素子
   トリミング方法。
2. 【請求項２】 前記複数の圧電素子はインクジェット記
   録装置の記録ヘッドに設けられる、請求項１に記載の圧
   電素子トリミング方法。
3. 【請求項３】 前記熱エネルギはレーザ光によって与え
   られる請求項１または請求項２に記載の圧電素子トリミ
   ング方法。