JPH0516355A - 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】電歪素子体１に長尺溝１１を一定間隔を置いて
アレイ状に形成し、各長尺溝１１内に溝の壁に沿って延
びる電極１３を設け、隣接する２つの長尺溝１１ずつで
１つの個別インク路を構成し、長尺溝１１を形成した電
歪素子体１の表面に、個別インク路（２つの長尺溝１
１）に連通するノズル２１を有するノズルプレート２を
取付けた。 【作用】個別インク路において、２つの長尺溝１１の各
々の電極１３に電圧を印加すると、この個別インク路に
係る電歪素子体１の部分の分極の電荷と電圧の極性とか
ら、当該部分が変位し、２つの長尺溝１１のインク容積
が変化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電歪素子の変位による
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、電歪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
の一部に電歪素子を貼り付け、電歪素子に電界を加えて
電歪素子を変位させて、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、電歪素
子体に長尺溝を一定間隔を置いてアレイ状に形成し、各
長尺溝内に溝の壁に沿って延びる電極を設け、隣接する
２つの長尺溝ずつで１つの個別インク路を構成し、長尺
溝を形成した電歪素子体の表面に、個別インク路（２つ
の長尺溝）に連通するノズルを有するノズルプレートを
取付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
列した長尺溝のうち、隣接する２つの長尺溝ずつで構成
される個別インク路において、個別インク路に係る電歪
素子体の部分をアレイ方向及びアレイ方向と長尺溝の延
在方向とに垂直な方向に変位させて、２つの長尺溝のイ
ンク容積をそれぞれ変化させ、個別インク路（２つの長
尺溝）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、個別イ
ンク路に係る電歪素子体の部分は、例えばアレイ方向に
分極しており、この分極状態で、１つの個別インク路を
構成する２つの長尺溝内にそれぞれ設けた電極に適当な
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、電歪素子体の当該部分がアレイ方向と前
記垂直な方向に変位し、２つの長尺溝のインク容積が変
化する。

【０００７】即ち、例えば１つの個別インク路を構成す
る２つの長尺溝間に形成される電歪素子体の部分（以
下、この部分を単に隔壁と称する）において、一方の長
尺溝側を正電荷に、他方の長尺溝側を負電荷に分極して
おき、この分極状態で、一方の長尺溝内に設けた電極に
負の電圧を、他方の長尺溝内に設けた電極に正の電圧を
印加すると、隔壁がアレイ方向に伸張すると共に、アレ
イ方向と長尺溝の延在方向に垂直な方向に縮小する。こ
の隔壁の変形により、結果的にその両隣に在る長尺溝の
インク容積が減少し、各長尺溝内のインクが押されて、
電歪素子体上に取付けたノズルプレートの対応ノズルか
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、個別インク路に係る電歪素子体の部分を変位
（伸縮）させて、２つの長尺溝のインク容積を変化させ
ることにより、個別インク路（２つの長尺溝）のインク
を押し出すという作用を有する。

【０００８】なお、本発明のプリントヘッドで、電歪素
子体としては、既知のものを使用すればよく、例えばＰ
ＺＴからなるものを使用する。電歪素子体は任意の方向
（例えばアレイ方向）に分極しているものであるが、こ
の分極化は電歪素子体の作製工程で行ってもよいし、当
初から分極化した電歪素子体を用いても構わない。

【０００９】

【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、電歪素子体１と、電歪素子
体１の表面に取付けたノズルプレート２と、電歪素子体
１の一方の側端面に付設した蓋３とを備える。

【００１０】図１及びその要部断面を示す図２におい
て、電歪素子体１には、ダイシング等の加工によって複
数（この実施例では７つ）の長尺溝１１が一定間隔を置
いてアレイ状に形成されている。この長尺溝１１は、電
歪素子体１の一方側（下側）付近から他方側（上側）ま
で電歪素子体１を縦断し、他方側の側端面で開口する
（図１参照）。この長尺溝１１によって、長尺溝間には
複数（この実施例では６つ）の長尺隔壁１２が形成さ
れ、長尺溝１１と隔壁１２は平面及び断面とも矩形を呈
する。

【００１１】各長尺溝１１内には、溝の両側壁及び底壁
に沿って延びる電極１３が設けられ、電極１３は長尺溝
１１の開口しない一端からほぼ中央付近まで延在する。
図２から分かるように、隣接する２つの長尺溝１１、１
１ずつで１つの個別インク路１５を構成し、１つの個別
インク路１５を構成する２つの長尺溝１１、１１間の隔
壁１２は、個別インク路１５間の隔壁１２’よりも狭幅
である。但し、図１に示す電歪素子体１には便宜上、両
隔壁１２、１２’の幅の相違は表しておらず、又、長尺
溝１１の数が奇数であるため、電歪素子体１のどちらか
一方の端に位置する１つの長尺溝１１だけは、隣接の長
尺溝と個別インク路を構成しない所謂ダミーである。２
つの長尺溝１１、１１間（個別インク路１５）の各隔壁
１２は、図中の矢印方向（アレイ方向）に分極してい
る。

【００１２】長尺溝１１を形成した電歪素子体１の表面
に取付けたノズルプレート２は、個別インク路１５に対
応する数（３つ）のノズル２１を有する。図２で、各ノ
ズル２１は、円錐状であり、２つの長尺溝１１、１１に
連通する。又、ノズルプレート２は、図１に一点鎖線で
示すように、電歪素子体１の上側部分に重合しており、
電極１３を設けた長尺溝１１の一部はノズルプレート２
で覆われていない。しかし、この部分は、適当な保持板
（図示せず）等を取付けて、インクが漏出しないように
してある。

【００１３】蓋３は、電歪素子体１の上側端面に開口す
る全ての長尺溝１１を閉塞し、開口からインクが漏れな
いようにしてある。又、各長尺溝１１は電歪素子体１の
適所に設けたインク供給路（図示せず）と電歪素子体１
の内部で連通する。従ってインクは、インク供給路を経
て、各長尺溝１１に流れ、２つの長尺溝１１、１１毎に
対応するノズル２１から噴出される。

【００１４】かかるプリントヘッドは、図１から明白な
ように、ヘッドの奥行き寸法よりも縦寸法が大きい所謂
縦長を呈するものである。因みに、主要部の寸法例を挙
げると、個別インク路１５間の隔壁１２’の幅が５０μ
ｍ、長尺溝１１の幅が３３μｍ、長尺溝１１の縦寸法
（長さ）が１００００μｍ、長尺溝１１の深さが５００
μｍである。

【００１５】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。要部の拡大断面図を示す図３に
おいて、図２の通り個別インク路１５（２つの長尺溝１
１、１１間）の隔壁１２がアレイ方向（右向き）に分極
している状態で、例えば個別インク路１５ａを構成する
長尺溝１１ａの電極１３ａに正極性の電圧を、長尺溝１
１ｂの電極１３ｂ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、電歪素子体１の２つの長尺
溝１１ａ、１１ｂ間の隔壁１２ａは、長尺溝１１ｂ側に
おいては分極の正電荷と電極１３ｂの電圧の負極性との
関係から、長尺溝１１ａ側においては分極の負電荷と電
極１３ａの電圧の正極性との関係から、アレイ方向に伸
張すると同時に、アレイ方向と長尺溝の延在方向に垂直
な方向（図中の上下方向）に縮小する。この結果、図示
の如く隔壁１２ａと、これの変位に連れて引っ張られた
ノズルプレート２の一部分によって、長尺溝１１ａ、１
１ｂのインク容積が実質上それぞれ減少するため、この
長尺溝１１ａ、１１ｂのインクが押され、それぞれ押し
出された分量のインクが合流されて、ノズルプレート２
の対応ノズル２１ａから噴出される。

【００１６】インク噴出後に、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、隔壁１２ａが元の状態に戻る。電圧極性反転の場
合には、隔壁１２ａには上記の作用とは逆の作用が生ず
る。即ち、隔壁１２ａは、長尺溝１１ｂ側における分極
の正電荷と電極１３ｂの電圧の正極性とにより、及び長
尺溝１１ａ側における分極の負電荷と電極１３ａの電圧
の負極性とにより、アレイ方向に縮むと共に前記垂直な
方向に伸びる。いずれの場合も、隔壁１２ａが元の状態
に向かって復帰し、長尺溝１１ａ、１１ｂのインク容積
が元通りになる。

【００１７】インクを噴出させない場合は、個別インク
路１５ｂに示すように、この２つの長尺溝１１ｃ、１１
ｄの各々の電極１３ｃ、１３ｄにハイインピーダンスを
印加しておけば、隔壁１２ｂは変形せず、当然ながらノ
ズル２１ｂを通じてインクは吐出されない。なお、上述
の実施例では、隔壁１２ａを変形させ、長尺溝１１ａ、
１１ｂのインク容積を減少させてインクを押し出すよう
にしたが、隔壁１２ａの元の状態への反動を利用しても
よい。即ち、まず隔壁１２ａをアレイ方向に縮小させる
と共に前記垂直な方向に伸張させて、長尺溝１１ａ、１
１ｂのインク容積を増やし、この長尺溝１１ａ、１１ｂ
にインクを充足する。次いで、隔壁１２ａを元の状態に
戻して、長尺溝１１ａ、１１ｂの容積を減ずると同時に
インクを押し出す態様であっても構わない。又、上記実
施例で隔壁１２ａの分極方向を逆向き（左向き）にした
場合、電極１３ａ、１３ｂに印加する電圧の極性を変え
ることで同様の作用効果を得ることができる。勿論、個
別インク路１５ａのインクを噴出させない場合は、個別
インク路１５ｂのように電極１３ａ、１３ｂにハイイン
ピーダンスを印加しておけばよい。

【００１８】

【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、長尺溝内に設
けた電極に適当な極性の電圧を印加することで、個別イ
ンク路に係る電歪素子体の部分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、電歪素子体の当該部
分がアレイ方向、及びアレイ方向と長尺溝の延在方向と
に垂直な方向に変位し、電歪素子体の当該部分の変形に
よって、結果的に個別インク路（２つの長尺溝）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。

【００１９】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断面図で
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
めの要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 電歪素子体 ２ ノズルプレート １１ 長尺溝 １２ 隔壁 １３ 電極 ２１ ノズル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電歪素子体に長尺溝を一定間隔を置いてア
   レイ状に形成し、各長尺溝内に溝の壁に沿って延びる電
   極を設け、隣接する２つの長尺溝ずつで１つの個別イン
   ク路を構成し、長尺溝を形成した電歪素子体の表面に、
   個別インク路（２つの長尺溝）に連通するノズルを有す
   るノズルプレートを取付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。