JPH058386A - 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】ヘッド基台１に、これの表面に露出する個別イ
ンク路１１を一定間隔を置いてアレイ状に且つアレイ方
向に対して傾斜させて形成し、前記ヘッド基台１の表面
に、保持板２１と、保持板２１の一方面に配した共通電
極２３と、共通電極２３上に設けられ、個別インク路１
１間の隔壁１２に沿ってインクの流れ方向に延びる圧電
素子２２と、圧電素子２２上に配した個別電極２４とを
有する隔壁変位手段２を取付けた。 【作用】共通及び個別電極２３、２４に電圧を印加する
と、圧電素子２２の分極と電圧の極性とから、圧電素子
２２が伸張し、対応隔壁１２が当初の傾斜状態から更に
深く傾斜する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電素子の変位による
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、圧電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
の一部に圧電素子を貼り付け、圧電素子に電界を加えて
圧電素子を変位させて、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、ヘッド
基台に、このヘッド基台の表面に露出する個別インク路
を一定間隔を置いてアレイ状に且つアレイ方向に対して
傾斜させて形成し、前記ヘッド基台の表面に、少なくと
も個別インク路間の隔壁に沿ってインクの流れ方向に延
びる圧電素子と、圧電素子の一方側に配した共通電極
と、圧電素子の他方側に配した、隔壁に沿ってインクの
流れ方向に延びる個別電極とを有する隔壁変位手段を設
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
列した個別インク路によって個別インク路間に形成され
る隔壁を隔壁変位手段によってアレイ方向に変位させ
て、個別インク路の容積を変化させ、個別インク路のイ
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、隔壁変位手段の
圧電素子は、例えばアレイ方向とインクの流れ方向に垂
直な方向に分極しており、この分極状態で、圧電素子の
一方側及び他方側に各々配した共通及び個別電極に適当
な極性の電圧を印加すると、分極の正負電荷と電圧の正
負極性に応じて圧電素子が前記垂直な方向に伸張すると
同時に、この伸張分だけ隔壁を押して変位させ、個別イ
ンク路の容積が変化する。

【０００７】即ち、例えば圧電素子の隔壁側を負電荷
に、その反対側（隔壁から離れる側）を正電荷に分極し
ておき、圧電素子の他方側に配した個別電極が隔壁上に
位置するように隔壁変位手段をヘッド基台上に設けた場
合、個別電極に正の電圧を、共通電極に負の電圧を印加
すると、この両電極によって挟持された圧電素子の部分
が前記垂直な方向に伸張し、結果的に圧電素子の当該部
分が当初から傾斜する対応隔壁を更に深く傾斜させる。
隔壁が変位すれば、その両隣に在る個別インク路のイン
ク容積が増減し、容積が減少に転じた個別インク路のイ
ンクが押されて、個別インク路の先端口（オリフィス）
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、圧電素子の前記垂直な方向の変位（伸張）
により隔壁を当初の傾斜状態から更に大きく傾斜させ
て、インク容積を変化させることにより、個別インク路
のインクを押し出すという作用を有する。

【０００８】本発明のプリントヘッドで、隔壁変位手段
を構成する圧電素子としては、既知のものを使用すれば
よく、例えばＰＺＴからなるものを使用する。圧電素子
は個別インク路のアレイ方向とインクの流れ方向に垂直
な方向に分極しているものであるが、この分極化はヘッ
ドの電極（圧電素子上）の作製工程で行ってもよいし、
当初から分極化した圧電素子を用いても構わない。

【０００９】本発明のプリントヘッドに用いるヘッド基
台は、個別インク路間に形成される隔壁が上記の圧電素
子の変位を受けて更に深く傾く限り、素材に限定はな
い。しかし、実際にはアレイ状の個別インク路の易形成
性、隔壁の傾斜容易性等から、素材としては感光性ガラ
ス等が最良である。

【００１０】

【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一部分解斜視図を示す。
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、ヘッド基台１と、ヘ
ッド基台１上に取付けた隔壁変位手段２と、ヘッド基台
１の前面に付設したオリフィスプレート３とを備える。

【００１１】図１と図３において、ヘッド基台１には、
複数（この実施例では５つ）の個別インク路１１が一定
間隔を置いてアレイ状に形成されている。この個別イン
ク路１１は、ヘッド基台１の表面に露出すると共に、ア
レイ方向に対して傾斜しており、ヘッド基台１のほぼ中
央から前面に向かって延び、前面で開口する（図１参
照）。この個別インク路１１によって、個別インク路間
には複数（この実施例では４つ）の隔壁１２が形成さ
れ、当然ながら隔壁１２も個別インク路１１と同様にア
レイ方向に傾斜する。個別インク路１１と隔壁１２は平
面及び断面とも矩形を呈する。

【００１２】個別インク路１１が露出するヘッド基台１
の表面に取付けた隔壁変位手段２は、図２に示すよう
に、適当な保持板２１と、この保持板２１の前縁の面上
に図示の如きパターンで形成した共通電極２３と、ヘッ
ド基台１の各隔壁１２に対応する圧電素子２２と、圧電
素子２２上に形成した個別電極２４とを有する。各圧電
素子２２は、隔壁１２に沿ってインクの流れ方向に延
び、図中の矢印方向に分極しており、共通電極２３を横
断するように設けられている。この隔壁変位手段２は、
個別電極２４が各隔壁１２上に位置するようにヘッド基
台１上に取付けられる。これにより、各圧電素子２２
は、図３からよく分かるように、隔壁１２上において共
通電極２３と個別電極２４で挟持された形態になる。な
お、共通及び個別電極２３、２４は図面には特に示して
いないが、プリントヘッドの背面側に導かれ、電気的に
接続されている。

【００１３】図１において、ヘッド基台１の一対の側壁
には、インク供給路１５が設けられ、インク供給路１５
はヘッド基台１の内部で個別インク路１１に連通する。
又、オリフィスプレート３はヘッド基台１の個別インク
路１１に対応する数（５つ）のオリフィス３１を有す
る。従ってインクは、インク供給路１５を経て、個別イ
ンク路１１に流れ、オリフィス３１から噴出される。

【００１４】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。要部の拡大図を示す図３におい
て、各圧電素子２２が矢印方向（図面の上下方向）に分
極している状態で、例えば共通電極２３に負極性の電圧
を、隔壁１２上に位置する個別電極２４に正極性の電圧
をそれぞれ印加する。この極性の電圧印加により、圧電
素子２２は、共通電極２３側においては分極の正電荷と
電圧の負極性との関係から、個別電極２４側においては
分極の負電荷と電圧の正極性との関係から、図中の上下
方向に伸張する。圧電素子２２が上下方向に伸張する
と、結果として圧電素子２２は下方向に変位することに
なる。この下方向への変位により、隔壁１２は下方向に
押し下げられて、図中の点線の如くアレイ方向に更に深
く傾く。すると、隔壁１２の左隣に在る個別インク路１
１の容積が実質上減少するため、この個別インク路１１
のインクが押され、オリフィスプレート３の対応オリフ
ィス３１からインクが噴出される。

【００１５】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、圧電素子２２が元の状態に戻る。電圧極性反転の
場合には、圧電素子２２には上記の作用とは逆の作用が
生ずる。即ち、圧電素子２２は、共通電極２３側におけ
る分極の正電荷と電圧の正極性とにより、及び個別電極
２４側における分極の負電荷と電圧の負極性とにより、
上下方向に縮む結果、隔壁１２が押圧状態から解放され
て復帰する。

【００１６】なお、上述の実施例では、隔壁１２を当初
の傾斜状態から更に大きく傾斜させて、隔壁１２の左隣
の個別インク路１１のインクを押し出すようにしたが、
隔壁１２の元の位置への反動を利用してもよい。即ち、
まず隔壁１２をアレイ方向に深く傾けて、隔壁１２の右
隣の個別インク路１１’の容積を増やし、この個別イン
ク路１１’にインクを充足する。次いで、隔壁１２を元
の傾斜状態に戻して、個別インク路１１’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、上記実施例で圧電素子２２の分極方向を逆向き（下
向き）にした場合、共通及び個別電極２３、２４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。

【００１７】図４に隔壁変位手段の変更例を示す。この
実施例では、圧電素子２２が前記実施例のように各隔壁
に対応する個別ではなく、全隔壁に共通のものである。
圧電素子２２の分極は矢印方向であるから、共通及び個
別電極２３、２４に電圧を印加することで、共通電極２
３と個別電極２４で挟持された圧電素子２２の部分（隔
壁１２上に位置する部分）が上下方向に伸張し、対応隔
壁１２を押す。図５に示す変更例は、保持板２１を有し
ておらず、しかも共通電極２３が全隔壁１２に共通な圧
電素子２２の隔壁１２の対向面側に設けられ、個別電極
２４がその反対側に設けられている。この実施例でも、
作用効果は上記各実施例と同様である。又、図６は図４
の、図７は図５のそれぞれ変更例を示す。図６では保持
板２１を持たず、逆に図７では保持板２１を有するもの
である。これらいずれの変更例でも、圧電素子２２の分
極方向はそれぞれ図中の矢印方向（上向き）であるが、
その反対（下向き）であってもよいことは言うまでもな
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、隔壁変位手段
の共通及び個別電極に適当な極性の電圧を印加すること
で、圧電素子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、共通及び個別電極で挟持された圧電素
子の部分がインクの流れ方向とアレイ方向に垂直な方向
に伸張し、結果的に圧電素子の当該部分に対応する隔壁
が当初の傾斜状態から更に大きく傾斜し、それによって
個別インク路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部分解斜視図であ
る。

【図２】図１に示すプリントヘッドの隔壁変位手段の一
部省略斜視図である。

【図３】図１に示すプリントヘッドの作用を説明するた
めの要部拡大正面図である。

【図４】図１に示すプリントヘッドにおいて隔壁変位手
段の変更例を示す要部拡大正面図である。

【図５】図１に示すプリントヘッドにおいて隔壁変位手
段の別の変更例を示す要部拡大正面図である。

【図６】図１に示すプリントヘッドにおいて隔壁変位手
段の更に別の変更例を示す要部拡大正面図である。

【図７】図１に示すプリントヘッドにおいて隔壁変位手
段の更に別の変更例を示す要部拡大正面図である。

【符号の説明】

１ ヘッド基台 ２ 隔壁変位手段 ３ オリフィスプレート １１ 個別インク路 １２ 隔壁 ２２ 圧電素子 ２３ 共通電極 ２４ 個別電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヘッド基台に、このヘッド基台の表面に露
   出する個別インク路を一定間隔を置いてアレイ状に且つ
   アレイ方向に対して傾斜させて形成し、前記ヘッド基台
   の表面に、少なくとも個別インク路間の隔壁に沿ってイ
   ンクの流れ方向に延びる圧電素子と、圧電素子の一方側
   に配した共通電極と、圧電素子の他方側に配した、隔壁
   に沿ってインクの流れ方向に延びる個別電極とを有する
   隔壁変位手段を設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。