JPH08118622A - インクジェットプリンタ用印字ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 噴出されるインク滴を可及的均一にし、用紙
に形成された画像の高画質化を可能にする。 【構成】 印字ヘッド１は、表裏面にインク溜２０１、
加圧室２０２、インク流路２０４及びインク噴出路２０
３を構成する凹部が形成された基板２にチタン板からな
る振動板３を接合して構成されている。振動板３の加圧
室２０２及びインク噴出路２０３に対向する位置にはそ
れぞれ水熱合成法によりＰＺＴを析出させて第１圧電素
子４１と第２圧電素子４２とが設けられている。第１圧
電素子４１の加圧によりインク噴出口２０３Ａからイン
クを押し出した直後に第２圧電素子４２により該インク
を加圧し、噴出したインクとインク噴出路２０３内のイ
ンクとの分離を瞬時に行なわせてインク滴の大きさの均
一化を図った。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットプリン
タ用の印字ヘッドの構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、駆動源として圧電素子を用いたイ
ンクジェットプリンタ用の印字ヘッドが知られている。

【０００３】図１３は、従来のカイザー方式による印字
ヘッドの構造を示す要部断面図である。同図に示す印字
ヘッド３００は、表面部に複数個のドット印字部３０５
が紙面、奥行き方向に並設されたもので、各ドット印字
部３０５は、インク溜り３０１ａ、加圧室３０１ｂ、イ
ンク流路３０１ｃ、インク噴出路３０３ａ、インク噴出
口３０３ｂ及び圧電素子３０４を備えている。

【０００４】各ドット印字部３０５のインク溜り３０１
ａ、加圧室３０１ｂ及びインク流路３０１ｃは、感光性
ガラスからなる基板３０１の表面に所定パターンの凹部
を形成し、該基板３０１の表面に振動板３０２を接着剤
で接合して構成されている。また、圧電素子３０４は、
上記上記加圧室３０２の加圧源で、例えばチタン酸ジル
コン酸鉛（以下、ＰＺＴという）からなる圧電部材３０
４ｃの表裏面に電極３０４ａ，３０４ｂを形成したもの
である。圧電素子３０４は、振動板３０２の加圧室３０
２に対向する位置に接着剤で接着して取り付けられてい
る。

【０００５】また、各ドット印字部３０５のインク噴出
路３０３ａ及びインク噴出口３０３ｂは、振動板３０２
が接合された基板３０１の先端に、インク噴出路３０３
ａ及びインク噴出口３０３ｂが形成されたノズルプレー
ト３０３を紫外線硬化型接着剤で接着して構成されてい
る。

【０００６】上記振動板３０２は、加圧室３０１ｂの天
井部を変形可能にする側壁を構成するとともに、上記イ
ンク流路３０１ａ、加圧室３０１ｂ及びインク溜り３０
１ａの側壁も構成している。

【０００７】そして、上記印字ヘッド３００は、以下の
手順で製造されている。まず、上記感光性ガラスからな
る基板３０１の表面にフォトリソグラフィー技術により
インク溜り３０１ａ、加圧室３０１ｂ及びインク流路３
０１ｃの凹部が形成され、この基板３０１の表面に同一
の感光性ガラスからなる振動板３０２が熱融着により接
合される。

【０００８】次に、振動板３０２が接合された基板３０
１（以下、この基板をヘッド基板３０６という）の振動
板３０２の表面に共通電極としてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ
Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜３０７が形成された後、該振
動板３０２の上記加圧室３０１ｂに対向する位置に、予
め部品として製造されている圧電素子３０４がエポキシ
系接着剤で接着して取り付けられる。そして、ヘッド基
板３０６の先端に、インク噴出面が撥水性処理されたノ
ズルプレート３０３が紫外線硬化型接着剤で接合されて
印字ヘッド３００が完成する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、用紙に形成
される文字や画像は、印字されたドットの集合体として
表現されるから、用紙に印字されるドットは、可及的均
一であることが望ましい。すなわち、印字ヘッド３００
のインク噴出口３０３ｂから均一な大きさのインク滴が
均一な速度で噴出されることが望ましい。

【００１０】上記従来の印字ヘッド３００は、圧電素子
３０４を接着剤により振動板３０２に張り合わせている
ので、圧電素子３０４間の接着強度のバラツキが比較的
大きくなっている。このため各ドット印字部３０５間で
インクの加圧力が相違し、インクの噴出速度のバラツキ
が生じることとなっている。

【００１１】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、可及的均一なインク滴を噴出させて用紙に高画質の
画像を形成することのできるインクジェットプリンタ用
印字ヘッドを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、変形可能な側
壁を有する加圧室と、上記加圧室の変形可能な側壁の外
側面に設けられた第１の圧電部材と、上記加圧室の下流
側に設けられ、変形可能な側壁を有するインク噴出路
と、上記インク噴出路の変形可能な側壁の外側面であっ
てインク噴出口の近傍に設けられた第２の圧電部材と、
上記インク噴出口からインク滴を噴出させるべく上記第
１の圧電部材に駆動電圧を印加する第１の駆動手段と、
第１の圧電部材に駆動電圧が印加された後、該駆動電圧
に基づき第１の圧電部材に生じる変形動作が終了するタ
イミングで第２の圧電部材に駆動電圧を印加する第２の
駆動手段とを備えたものである（請求項１）。

【００１３】なお、上記インクジェットプリンタ用印字
ヘッドにおいて、上記加圧室及びインク噴出路の変形可
能な側壁はチタン板からなり、上記第１及び第２の圧電
部材は、上記チタン板に化学結合してなるＰＺＴで構成
すると良い（請求項２）。

【００１４】

【作用】請求項１記載の発明によれば、第１の圧電部材
に駆動電圧が印加されると、該第１の圧電部材に電気歪
が生じ、加圧室の側壁が内側に変形して加圧室内のイン
クが加圧される。インクの加圧力は、インク噴出路内の
インクに伝達され、このインクはインク噴出口から外部
に押し出される。

【００１５】次に、第１の圧電部材の歪動作が終了する
タイミング、すなわち増圧した加圧室内の圧力が減圧を
開始するタイミングで第２の圧電部材に駆動電圧が印加
され、インク噴出路の側壁が内側に変形する。これによ
りインク噴出路内の減圧力が増加するとともに、該イン
ク噴出路の内径が縮小し、インク噴出口から押し出され
たインクは、瞬時にインク噴出路内のインクから分離さ
れ、インク滴となって飛翔する。

【００１６】また、請求項２記載の発明によれば、第１
及び第２の圧電部材は、チタン板の圧電部材の形成位置
に該チタン板にＰＺＴを化学結合させて設けられる。第
１及び第２の圧電部材は、化学結合によりチタン板に固
定されているので、結合力が大きく、しかも均一にな
る。従って、加圧室でインクに付与される圧力が大きく
しかも安定する。

【００１７】

【実施例】図１は、本発明に係るインクジェットプリン
タ用印字ヘッドの第１実施例の部分平面図、図２は、図
１のＡ−Ａ断面図、図３は、図１のＢ−Ｂ要部断面図、
図４は、図３のドット印字部Ｋの拡大図である。

【００１８】図１〜図４に示す印字ヘッド１は、図７に
示すＡ４サイズの定型紙用のラインヘッド１１を構成す
るもので、１０個の印字ヘッド１を層状に重ねてライン
ヘッド１１が構成されるようになっている。なお、ライ
ンヘッド１１の構成については、後述する。

【００１９】印字ヘッド１は、シリコン、感光性ガラス
等の絶縁部材からなる基板２、この基板２の表裏面に接
合されたチタン板からなる振動板３及びＰＺＴからなる
第１圧電素子４１，第２圧電素子４２からなり、表裏面
にそれぞれ２５５個のドット印字部１０１を備えてい
る。

【００２０】印字ヘッド１は板状をなし、ドット印字部
１０１の配列方向を幅方向、配列方向に対して垂直方向
を奥行き方向とすると、略２２０ｍｍ（幅）×１８mm
（奥行き）×１２mm（厚さ）のサイズを有している。

【００２１】各ドット印字部１０１は、インク溜２０
１、加圧室２０２、インク噴出路２０３及びインク噴出
口２０３Ａを備え、インク溜２０１と加圧室２０２間及
び加圧室２０２とインク噴出路２０３間は、インク流路
２０４で連通されている。各ドット印字部１０１は、基
板２の表裏面に上記インク溜２０１〜インク流路２０４
に相当する凹部を形成し、この基板２の表裏面に上記振
動板３を接着剤で接合して形成されている。従って、振
動板３により上記インク溜２０１〜インク流路２０４の
天井側の側壁が構成されている。

【００２２】上記インク溜２０１はインクを供給する部
分で、各ドット印字部１０１のインク溜２０１は、共通
になっている。インク溜２０１は、印字ヘッド１の基端
側面２ｂで開口されており、この開口部にインク源から
配管を介してインクが補給されるようになっている。ま
た、加圧室２０２は、インク噴出口２０３Ａからインク
滴を噴出させるための加圧部で、上記圧電素子４の逆圧
電効果により加圧室２０２の天井壁（振動板３）を加圧
室側に変形させてインクを加圧するようになっている。
なお、インク噴出口２０３Ａを高密度に配置するため、
隣り合うドット印字部１０１の加圧室２０２は、互いに
前後方向にずらした位置に形成されている（図１参
照）。

【００２３】上記インク噴出路２０３は、インク噴出口
２０３Ａから噴出されるインク滴の大きさを調整する部
分である。加圧室２０２、インク流路２０４及びインク
噴出路２０３は、矩形状の断面を有し、加圧室２０２か
らインク噴出口２０３Ａの間は、インクの流出路の断面
積が段階的に小さくなっている。本実施例では、加圧室
２０２、インク流路２０４及びインク噴出路２０３の各
断面積Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、例えばＳ１＝０．１５m
m²、Ｓ２＝０．０３mm²、Ｓ３＝０．００２５mm²となっ
ている。なお、インクをスムーズに流出させるため、加
圧室２０２とインク流路２０４間、インク流路２０４と
インク噴出路２０３間等の境界部分は、断面積が急変し
ないようにテーパが設けられている（図１参照）。

【００２４】上記基板２は、その表裏面に、フォトリソ
グラフィの技術を用いて各ドット印字部１０１のインク
溜２０１、加圧室２０２、インク噴出路２０３及びイン
ク流路２０４に相当する所定パターンの凹部が形成され
ている。

【００２５】上記振動板３は、基板２に接着剤で接合さ
れてその表面に形成された各ドット印字部１０１のイン
ク溜２０１，加圧室２０２等の一部側壁を構成してい
る。また、振動板３は、各加圧室２０２の変形可能な側
壁を構成するとともに、第１及び第２の圧電素子４１，
４２の共通電極をも構成している。

【００２６】上記第１圧電素子（第１の圧電部材）４１
は、インク噴出口２０３Ａからインクを押し出すための
加圧源で、略１mm（幅）×４mm（長さ）×０．０２mm
（厚さ）のサイズを有する短冊状のＰＺＴからなり、振
動板３の外側面の各加圧室２０２に対応する位置に化学
結合した状態で設けられている。

【００２７】また、上記第２圧電素子（第２の圧電部
材）４２は、インク噴出口２０３Ａから押し出されたイ
ンクを瞬時に該インク噴出口２０３Ａから分離して均一
なインク滴を生成するための加圧源で、略０．２mm
（幅）×０．５mm（長さ）×０．０２mm（厚さ）のサイ
ズを有する直方体状をなし、振動板３の外側面の各イン
ク噴出路２０３に対応する位置に化学結合した状態で設
けられている。

【００２８】図５は、印字ヘッドの製造方法を示す図で
ある。なお、作図の便宜上、第２圧電素子４２の部分は
省略している。まず、基板２は、上述の方法により予め
用意されているとする。次に、以下の手順で振動板（チ
タン板）３の所定位置に圧電素子４１，４２が形成され
る。

【００２９】すなわち、チタン板３の表面に感光性レジ
スト５が塗布され（図５（ａ））、第１及び第２の圧電
素子４１，４２を形成すべき位置の感光性レジスト５が
フォトエッチングにより除去される（同図（ｂ））。こ
の後、水熱合成法によりチタン板３の感光性レジスト５
が除去された位置にＰＺＴを析出させて第１及び第２の
圧電素子４１，４２が形成される（同図（ｃ））。

【００３０】図６は、水熱合成法によりチタン板にＰＺ
Ｔを析出させる方法を示す図である。チタン板３へのＰ
ＺＴの析出は、チタン板３の所定位置にＰＺＴの結晶核
を形成する第１の工程と、上記結晶核にＰＺＴの結晶を
成長させる第２の工程とからなる。また、上記第２の工
程を複数回繰り返してＰＺＴの厚みが所望の厚みに制御
される。

【００３１】第１の工程は、ＰｂとＺｒとのモル比Ｐｂ
／Ｚｒが略２．２９となるように硝酸鉛（Pb(NO₃)₂）、
オキシ塩化ジルコニウム（ZrOCl₂・8H₂O）及び水酸化カ
リウム（KOH(8N)）を所定の比率で混合した水溶液８と
チタン板３とをオートクレーブ７内に入れ、更にこのオ
ートクレーブ７をシリコンオイル９で満たされた恒温槽
１０内の浴室に入れ、所定の温度プロファイル（例えば
１５０℃＋４８時間）により加熱して行なわれる。

【００３２】また、第２工程は、Ｐｂ、Ｚｒ及びＴｉの
モル比がＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１１０：５２：４８となる
ように、硝酸鉛、オキシ塩化ジルコニウム、四塩化チタ
ン（TiCl₄）及び水酸化カリウム（KOH(4N)）を所定の比
率で混合した水溶液８と上記第１工程を経たチタン板３
とをオートクレーブ７内に入れ、更にこのオートクレー
ブ７をシリコンオイル９で満たされた恒温槽１０内の浴
室に入れ、所定の温度プロファイル（例えば１２０℃＋
２４時間）により加熱して行なわれる。

【００３３】上記水熱合成法によりチタン板３の所定位
置にＰＺＴの結晶が形成されると、このチタン板３を蒸
留水で洗浄してＰＺＴの形成工程は終了する（図５
（ｃ））。

【００３４】続いて、圧電素子４が形成されたチタン板
３の各圧電素子４の上面にニッケル（Ni）電極６が形成
されて振動板３への圧電素子４の形成工程が終了する
（図５（ｄ））。そして、上記圧電素子４が形成された
振動板３が基板２の表裏面の所定位置にエポキシ系接着
剤で接合されて印字ヘッド１が完成する（図５
（ｅ））。

【００３５】上記のように水熱合成法により振動板３の
所定位置にＰＺＴを析出させて第１及び第２の圧電素子
４１，４２を形成するようにしているので、振動板３へ
の圧電素子４１，４２の形成位置の精度が向上する。ま
た、第１及び第２の圧電素子４１，４２は、化学結合に
より振動板３に結合されているので、その結合力が強
く、かつ、素子間の取付強度バラツキも少なくなる。こ
れにより各ドット印字部１０１の加圧源の駆動効率及び
安定性が向上する。

【００３６】更に、振動板３が直接、加圧室２０２及び
インク噴出路２０３の側壁の一部を構成するとともに、
第１及び第２各圧電素子４１，４２の共通電極となって
いるので、印字ヘッド１の構成が簡単になり、印字ヘッ
ド１の組立作業が簡素化され、作業効率も向上する。

【００３７】図７は、印字ヘッドを多段に組み合せて構
成されるラインヘッドの斜視図である。

【００３８】ラインヘッド１１は、１０個の印字ヘッド
１を電極基板１２，１２′（図８参照）を介して高さ方
向に重ね合わせてヘッド部１１１が構成され、該ヘッド
部１１１の基端側を支持部１１２で支持して構成されて
いる。この構成によりラインヘッド１１の先端面１１ａ
に５１００個のインク噴出口２０３Ａが２０行×２５５
列のマトリクス状に配列されるようになっている。

【００３９】なお、偶数行のインク噴出口２０３Ａ（各
印字ヘッド１の裏面側に形成されたインク噴出口２０３
Ａ）は奇数行のインク噴出口２０３Ａ（各印字ヘッド１
の表面側に形成されたインク噴出口２０３Ａ）に対して
配列方向に１／２ピッチだけ位置がずれている。また、
上下の印字ヘッド１は、解像度に相当するピッチ（０．
０４２５μm）だけ位置をずらせて配設されている。

【００４０】支持部１１２は、上記電極基板１２，１
２′に設けられた第１及び第２の圧電素子４１，４２の
制御ラインを不図示の駆動制御回路に接続するための接
続部であるとともに、不図示のインク供給部から各印字
ヘッド１のインク溜２０１にインクを補給するためのイ
ンク補給部となっている。

【００４１】図８は、ヘッド部１１１の要部断面図であ
る。ヘッド部１１１は、上記のように１０個の印字ヘッ
ド１を電極基板１２，１２′を介して高さ方向に重ね合
わせて構成されている。印字ヘッド１間に介在される電
極基板１２は、絶縁性の支持体１２１の両面に制御ライ
ン及び接続電極１３が形成されたＦＰＣ１２２を接着し
て構成され、最上段及び最下段の印字ヘッド１の外側面
に取り付けられる電極基板１２′は、絶縁性の支持体１
２１の一方面に制御ライン及び接続電極１３が形成され
たＦＰＣ１２２を接着して構成されている。

【００４２】なお、電極基板１２の支持体１２１は、略
１mmの厚さを有し、前述したようにインク噴出口２０３
Ａの行間ピッチが略１mmピッチとなるようにしている。

【００４３】電極基板１２，１２′は、印字ヘッド１の
平面形状と同一の形状を有し、各印字ヘッド１の上下面
に圧接させて取り付けられている。このとき、電極基板
１２，１２′のＦＰＣ１２２に形成された接続電極１３
が、対応する第１圧電素子４１又は第２圧電素子４２の
上面に形成された電極６に圧接され、これにより各圧電
素子４１，４２が接続電極１３を介して制御ラインに接
続されるようになっている。そして、第１及び第２の圧
電素子４１，４２は、ＦＰＣ１２２の制御ライン及び振
動板３（共通電極）並びに支持部１１２を介して上記駆
動制御回路に接続されるようになっている。

【００４４】次に、印字ドット部の印字動作について、
図９及び図１０を用いて説明する。図９は、第２圧電素
子の駆動電圧の印加タイミングを示す図である。また、
図１０は、インク滴の噴出動作を説明するための図で、
（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ図９の期間（ａ）〜（ｅ）
における印字ヘッドの状態を示す要部断面図である。
ドット印字部１０１は、振動板３を加圧室２０２の内側
に変形させた状態から一旦、元の状態に戻し、再度、加
圧室２０２の内側に変形させてインク滴をインク噴出口
２０３Ａから噴出させるように制御されている。

【００４５】従って、ドット印字部１０１からインク滴
を噴出させないときは、常時、第１圧電素子４１に所定
レベルの駆動電圧Ｖ１が印加され（図９の期間
（ａ））、当該ドット印字部１０１の振動板３は加圧室
２０２の内側に変形させた状態で保持されている（図１
０（ａ））。

【００４６】ドット印字部１０１からインク滴を噴出さ
せるときは、タイミングｔ１から駆動電圧Ｖ１のレベル
を徐々に低下させて（図９の期間（ｂ））、変形した振
動板３が徐々に元の状態に戻される。期間（ｂ）におい
ては、図１０（ｂ）示すように、収縮した第１圧電素子
４１は長手方向（Ｓ１方向）に伸長し、加圧室２０２側
に撓んだ振動板３は、徐々に上方（Ｓ２方向）に復元す
る。

【００４７】そして、駆動電圧Ｖ１が基準ローレベルに
達し、振動板３が完全に元の状態に復帰したタイミング
ｔ２で、インクを加圧すべく第１圧電素子４１に再度、
所定レベルの駆動電圧Ｖ１が印加される。タイミングｔ
２で第１圧電素子４１に所定レベルの駆動電圧Ｖ１が印
加されると、逆圧電効果により第１圧電素子４１に収縮
方向（図１０（ｃ）、Ｓ３方向）の電気歪が発生し、こ
れにより振動板３の第１圧電素子４１が形成された部分
が瞬時に加圧室２０２側に撓む（図１０（ｃ）、Ｓ４方
向の撓み）。この振動板３の撓みによりインク噴出路２
０３内のインクがインク噴出口２０３Ａ側に加圧され
（図１０（ｃ）、Ｓ５方向の加圧）、インク噴出路２０
３内のインクＲがインク噴出口２０３Ａから押し出され
る。

【００４８】一方、第２圧電素子４２には、第１圧電素
子４１の電気歪が終了し、インクＲがインク噴出口２０
３Ａから押し出されたタイミングｔ３で、所定レベルの
パルス状の駆動電圧Ｖ２が印加される（図９）。第２圧
電素子４２に所定レベルの駆動電圧Ｖ２が印加される
と、逆圧電効果により第２圧電素子４２に収縮方向（図
１０（ｄ）、Ｓ６方向）の電気歪が発生し、これにより
振動板３の第２圧電素子４２が形成された部分がインク
噴出路２０３側に撓む（図１０（ｄ）、Ｓ７方向の撓
み）。この振動板３の撓みによりインク噴出路２０３内
のインク噴出口２０３Ａ近傍のインクはインク噴出口２
０３Ａ側に加圧され（図１０（ｄ）、Ｓ８方向の加
圧）、その他のインクは、加圧室２０２側に加圧される
（図１０（ｄ）、Ｓ９方向の加圧）。

【００４９】従って、第１圧電素子４１に生じた電気歪
により加圧されてインク噴出口２０３Ａから押し出され
たインクＲは、第２圧電素子４２に生じた電気歪により
更に加圧され、より高速でインク噴出口２０３Ａから押
し出される。

【００５０】第２圧電素子４２に印加された駆動電圧Ｖ
２は、タイミングｔ３から所定時間経過後のタイミング
ｔ４で基準ローレベルに低下する（図９ｋ期間
（ｄ））。これにより第２圧電素子４２内に長手方向に
伸長する応力（図１０（ｅ）、Ｓ１０方向の応力）が発
生し、振動板３がインク噴出路２０３に対して外側方向
（図１０（ｅ）、Ｓ１１方向）に変形して撓みが解消さ
れる。

【００５１】上記撓みの解消動作によりインク噴出路２
０３が減圧され、インク噴出路２０３内のインク噴出口
２０３Ａ近傍のインクＲが加圧室２０２側（図１０
（ｅ）、Ｓ１２方向）に引き戻され、これによりインク
噴出口２０３Ａから押し出されたインクＲは、タイミン
グｔ４で瞬時にインク噴出路２０３内のインクと分離さ
れ、表面張力によりインク滴となって吐出される。

【００５２】上記のようにインク噴出路２０３を構成す
る側壁（振動板３）のインク噴出口２０３の近傍位置に
第２圧電素子４２を設け、第１圧電素子４１による加圧
によりインク噴出口２０３Ａから押し出されたインクＲ
を、第２圧電素子４２により更に加圧するようにしてい
るので、インクＲが第１圧電素子４１のみで加圧した場
合よりも高速でインク噴出口２０３Ａから押し出され、
用紙におけるインク滴の噴出位置のバラツキを低減でき
る。また、インク滴の飛翔速度が高速になれば、印字ヘ
ッド１と用紙間の距離を長くすることができるので、こ
の分設計の自由度が大きくなり、インクジェットプリン
タへの応用において有利となる。

【００５３】また、用紙に対するインク滴の衝突力が増
加する一方、インク噴出口２０３Ａから押し出されたイ
ンクＲは、瞬時にインク噴出路２０３内のインクＲと切
り離されて均一な大きさのインク滴となるから、用紙に
形成される画像（ドット印字による画像）の画質を向上
させることができる。

【００５４】特に、第２圧電素子４２には瞬間的に電気
歪を発生させ、インク噴出路２０３内に加圧状態と減圧
状態を発生させるようにしているので、インク噴出口２
０３Ａから押し出されたインクＲとインク噴出路内に残
ったインクとの分離を瞬時に行なうことができる。

【００５５】更に、第１及び第２圧電素子４１，４２
は、チタン板３にＰＺＴを析出させて形成しているの
で、振動板３との結合力が高く、しかも安定になるの
で、第１及び第２圧電素子４１，４２による加圧力のバ
ラツキが低減し、インク滴の均一化を高めることができ
る。

【００５６】図１１は、印字ヘッドの第２実施例の要部
断面図で、第１実施例の図４に相当する図である。

【００５７】第２実施例は、チタン板からなる振動板３
に代えてガラス基板からなる基板１４と、この表面にス
パッタリングや蒸着により形成されたチタン薄膜１５と
からなる振動板３１を用いたものである。印字ヘッド
１′は、第１実施例と同一の方法により振動板３１のチ
タン薄膜１５上の第１及び第２の圧電素子４１，４２を
形成すべき位置にＰＺＴが形成され、該ＰＺＴが形成さ
れた振動板３１を基板２の表面に接着剤で接合して製造
される。

【００５８】図１２は、印字ヘッドの第３実施例の要部
断面図で、第１実施例の図４に相当する図である。

【００５９】第３実施例は、第２実施例に係る印字ヘッ
ド１′の振動板３１を変形したものである。すなわち、
上記振動板３１は、ガラス基板１４の表裏面全面にチタ
ン薄膜１５を形成し、このチタン薄膜１５を各圧電素子
（ＰＺＴ）４１，４２の共通電極としていたが、第３実
施例に係る印字ヘッド１″の振動板３２は、ガラス基板
１４の表面全面に共通電極としてＩＴＯ薄膜１６を形成
し、このＩＴＯ薄膜１６上の第１及び第２の圧電素子４
１，４２を形成すべき位置にチタン薄膜１５を形成した
ものである。

【００６０】印字ヘッド１″も第１実施例と同一の方法
により振動板３２のチタン薄膜１５上にＰＺＴが形成さ
れ、該ＰＺＴが形成された振動板３２を基板２の表裏面
に接着剤で接合して製造される。

【００６１】上記第２及び第３実施例においても第１実
施例と同様に、第１及び第２の圧電素子４１，４２の形
成位置の精度が向上する効果を有する。また、圧電素子
４の振動板３１，３２への取付強度が高く、かつ、素子
間の取付強度のバラツキも少なくなるので、各ドット印
字部１０１の加圧源の駆動効率及び安定性を向上させる
ことができる。更に振動板３１，３２をガラス基板１４
で構成しているので、圧電素子４の駆動時における残留
振動が迅速に減衰し、インク噴出口２０３Ａから噴出さ
れるインク滴のきれが向上する効果もある。

【００６２】ところで、上記実施例では基板２側に接合
される振動板側に各圧電素子４１，４２の共通電極を設
けていたが、振動板側に各圧電素子４１，４２の個別電
極を設けてもよい。この場合は、各圧電素子４１，４２
の上面の電極６は接地電極となるので、電極基板１２，
１２′のＦＰＣ１２２に形成される接続電極１３は共通
電極となり、各圧電素子４１，４２の上面の電極６は該
接続電極１３を介して接続される。振動板側に第１及び
第２の圧電素子４１，４２の個別電極を設けたものは、
位置精度を考慮することなく電極基板１２，１２′を印
字ヘッド１に圧接させることができるので、ラインヘッ
ド１１の組立てが容易となる利点がある。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、加圧室の側壁に第１の加圧源である第１圧
電部材を設けるとともに、インク噴出路の側壁のインク
噴出口の近傍に第２の加圧源である第２の圧電部材を設
け、第１の圧電部材によりインクに圧力をかけてインク
噴出口から押し出し、更に押し出された瞬間にインク噴
出口から押し出されたインクを第２の圧電部材により加
圧するようにしたので、インク噴出口から押し出された
インクが瞬時にインク噴出路内のインクと切り離されて
インク滴となり、このインク滴の大きさの均一化が可能
になる。

【００６４】また、第１の圧電素子のみで加圧された場
合よりもインク滴の飛翔速度を高速にできるので、用紙
におけるインク滴の噴出位置のバラツキが低減し、用紙
に形成される画像（ドット印字による画像）の画質を向
上させることができる。また、印字ヘッドと用紙間の距
離を長くすることができ、この分設計の自由度が大きく
なる。

【００６５】請求項２記載の発明によれば、チタンから
なる振動板に化学結合されたＰＺＴで第１及び第２の圧
電素子を形成しているので、第１及び第２の圧電素子と
振動板との結合力が高く、しかも安定になる。これによ
り第１及び第２の圧電素子による加圧力のバラツキが低
減し、インク滴の大きさの均一化を高めることができ
る。

【００６６】また、圧電部材は、チタン板にＰＺＴを析
出させて設けているので、従来の接着工程が不要にな
り、製造が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインクジェットプリンタ用印字ヘ
ッドの第１実施例の部分平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ要部断面図である。

【図４】図３の加圧部Ｋの拡大図である。

【図５】本発明に係る印字ヘッドの製造方法を示す図で
ある。

【図６】水熱合成法によりチタン板にＰＺＴを析出させ
る方法を示す図である。

【図７】ラインヘッドの斜視図である。

【図８】ヘッド部の要部断面図である。

【図９】第２圧電素子に印加される駆動電圧の印加タイ
ミングを示す図である。

【図１０】インク滴の噴出動作を説明するための図で、
（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ図９の期間（ａ）〜（ｅ）
における印字ヘッドの状態を示す要部断面図である。

【図１１】印字ヘッドの第２実施例の要部断面図であ
る。

【図１２】印字ヘッドの第３実施例の要部断面図であ
る。

【図１３】従来のカイザー方式による印字ヘッドの構造
を示す要部断面図である。

【符号の説明】

１，１′，１″ 印字ヘッド １０１ ドット印字部 ２，２′ 基板 ２０１ インク溜 ２０２ 加圧室 ２０３ インク噴出路 ２０３Ａ インク噴出口 ２０４ インク流路 ３，３１，３２ 振動板 ４１ 第１圧電素子 ４２ 第２圧電素子 ５ 感光性レジスト ６ 電極 ７ オートクレーブ ８ 水溶液 ９ シリコンオイル １０ 恒温槽 １１ ラインヘッド １１１ ヘッド部 １２，１２′ 電極基板 １２１ 支持体 １２２ ＦＰＣ １３ 接続電極 １４ ガラス基板 １５ チタン薄膜 １６ ＩＴＯ薄膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 剛史 大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工 業株式会社内 (72)発明者 堀 節夫 大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工 業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変形可能な側壁を有する加圧室と、上記
   加圧室の変形可能な側壁の外側面に設けられた第１の圧
   電部材と、上記加圧室の下流側に設けられ、変形可能な
   側壁を有するインク噴出路と、上記インク噴出路の変形
   可能な側壁の外側面であってインク噴出口の近傍に設け
   られた第２の圧電部材と、上記インク噴出口からインク
   滴を噴出させるべく上記第１の圧電部材に駆動電圧を印
   加する第１の駆動手段と、第１の圧電部材に駆動電圧が
   印加された後、該駆動電圧に基づき第１の圧電部材に生
   じる変形動作が終了するタイミングで第２の圧電部材に
   駆動電圧を印加する第２の駆動手段とを備えたことを特
   徴とするインクジェットプリンタ用印字ヘッド。
2. 【請求項２】 請求項１記載のインクジェットプリンタ
   用印字ヘッドにおいて、加圧室及びインク噴出路の変形
   可能な側壁はチタン板からなり、上記第１及び第２の圧
   電部材は、上記チタン板に化学結合してなるＰＺＴであ
   ることを特徴とするインクジェットプリンタ用印字ヘッ
   ド。