JPH09164672A

JPH09164672A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH09164672A
Application number: JP32741395A
Authority: JP
Inventors: Naoki Matsui; 直樹松井; Hideo Yasutomi; 英雄保富
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1995-12-15
Filing date: 1995-12-15
Publication date: 1997-06-24

Abstract

(57)【要約】【課題】ノズルを高密度に配置でき、隣接するインク
チャンネルに変形の影響を与えず、効率良く駆動できる
インクジェット記録装置を提供する。【解決手段】複数の突条部が形成され剛体からなる第
１基板と、該第１基板の突条部の側壁に沿って配設さ
れ、電圧を印加することにより変形する圧電部材と、前
記第１基板と平行に固着され、前記第１基板と近接する
圧電部材との間にインクチャンネルを形成する第２基板
と、前記インクチャンネルの容積を変化させ、前記イン
クチャンネル内のインクを変位させてインクを吐出させ
るために、前記圧電部材に電圧を印加する電源とを有す
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、画像信号に応じて
インク滴を吐出して、紙等の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】現在、静粛で高密度印字が可能なノンイ
ンパクトプリンタの中で、ノズル孔からインクを吐出さ
せて用紙に定着させるインクジェットプリンタが実用化
されている。その中でも圧電素子を用いて、その寸法変
位により、ノズル孔に連通されたインクチャンネルの容
積を変化せしめて、その容積減少時にインク室内のイン
クを吐出し、容積増大時にインクチャンネル内にインク
を導入するようにし、画像信号に応じて圧電素子に電圧
を印加して変形させて印字を行なうドロップオンデマン
ド方式のインクジェットプリンタが提案されている。

【０００３】前述のようにインクを吐出させるインクジ
ェットヘッドの一例として、特開平６−１４３５６４号
公報に図８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、支持基板６１、６２の間に所定ピ
ッチで矢印Ｄ₆方向に分極方向をそろえて圧電素子細片
６３が並べられ、この支持基板と圧電素子細片６３によ
って区切られた空間をチャンネルとしたものである。該
チャンネルを順にインクチャンネル６４、ダミーチャン
ネル６５としている。そして、各圧電素子細片６３のチ
ャンネルに面する両側面に電極６６を形成し、この電極
に電圧を印加して圧電素子細片に伸縮モードによる変形
を起こさせ、インクチャンネル６４からインクを吐出さ
せる。特定のインクチャンネル６４の側壁に当たる圧電
素子６３を変形させてインクを吐出される際に、圧電素
子の変形が特定のインクチャンネルの両側のチャンネル
に対しても影響を及ぼすために、ダミーチャンネル６５
が設けられている。このダミーチャンネルは、空隙又は
弾性部材が充填されている。この存在により、隣接する
インクチャンネル６４への圧電素子６３の変形の影響を
無くしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記イ
ンクジェットヘッドでは、圧電素子細片によって区切ら
れた空間をインクチャンネル、ダミーチャンネル、イン
クチャンネルと順に繰り返しているので、インクチャン
ネル間のピッチが拡大するため、インクチャンネルに連
通されたノズル孔のピッチも拡大し、高解像度の印字を
行うためにノズルの高密度化を行なうことが困難であっ
た。

【０００５】また、圧電素子を駆動してインクの吐出を
行なう際に、圧電素子が変形してインクチャンネル内の
インクに変位を与える力の一部がダミーチャンネルに逃
げるので効率が悪かった。さらに、変形したときにダミ
ーチャンネルに逃げる力の割合は常に一定という訳では
なく、特に多階調印字を行なう場合などその制御が非常
に難しかった。そこで、本発明においては、ノズルを高
密度に配置でき、隣接するインクチャンネルに変形の影
響を与えず、効率良く駆動でき且つ容易に制御できるイ
ンクジェット記録装置を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のインクジェット記録装置は、複数の突条部
が形成された剛体からなる第１基板と、該第１基板の突
条部の側壁に沿って配設され、電圧を印加することによ
り変形する圧電部材と、前記第１基板と平行に固着さ
れ、前記第１基板と近接する圧電部材との間にインクチ
ャンネルを形成する第２基板と、前記インクチャンネル
の容積を変化させ、前記インクチャンネル内のインクを
変位させてインクを吐出させるために、前記圧電部材に
電圧を印加する電源とを有する。

【０００７】このインクジェット記録装置によれば、圧
電部材を変形させて、インクを吐出する際に圧電部材の
背面が剛体の突条部であるから、インクチャンネルとイ
ンクチャンネルの間にダミーチャンネルを設けなくとも
圧電部材の変形による連動変位を防止することができ、
インクチャンネルに連通されたノズルのピッチを細かく
高密度にすることができる。また、圧電部材を変形させ
て、インクを吐出する際に圧電部材の背面が剛体の突条
部であるので、その変形によるインクの押圧力をインク
チャンネル外に逃がすことなく、有効に利用することが
できる。

【０００８】また、前記第２基板は、前記第１基板の突
条部の上面にとの間で固着されているものであっても良
い。この場合、第１基板と第２基板との取り付けが確実
になり、剛性を増すのでインク吐出のときの圧電部材の
変形に伴う振動が更に伝わりにくくなり、連動変位防止
に極めて有効である。

【０００９】さらに、前記圧電部材は、前記インクチャ
ンネルに向かう方向に分極するよう配置され、インクチ
ャンネルと対向する面と突条部と対向する面に電極を有
し、前記電源手段は、分極方向と同一方向に電界が発生
するように電圧を印加するようにしても良い。このよう
に配置することによって、同じような条件で圧電部材を
駆動した場合に比べ、インクチャンネルの容積変化を大
きく、圧電部材を効率良く使用できる。

【００１０】さらにまた、前記第２基板を圧電体で形成
しても良い。この場合、インクチャンネルを構成する側
面に加え、基板の一面をも変形させることができるよう
になるので、作用面が大きくなり、インクチャンネルの
容積変化を大きくすることができる。また、作用面を大
きくすることができるので、低電圧による駆動が可能と
なる。さらに、１面変形させるか２面変形させるか、３
面変形させるかによって、インクの吐出量を３段階に調
節でき、階調表現が可能となる。

【００１１】加えて、前記インクチャンネルの容積を変
形させる圧電体は、所定の電圧を印加したときインクチ
ャンネルの体積変化が各変形箇所毎に異なるようにして
も良い。この場合、各作用面毎にインクの吐出量を変え
ることができ、各作用面ともＯＮ／ＯＦＦの制御しかし
なくても、その組み合わせで７通りの吐出量の変化を持
たせることができ、多階調の印字を行なう際には、特に
有効である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第１の実
施の形態によるインクジェットヘッド１２を取り付けた
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。前記スキャンキャリッジ８は、通紙方向（矢符ａ方
向）に直交する方向（図１において図面の表裏方向）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、及びイエローの各色用に４つのインク
ジェットヘッド１２が通紙方向に沿い、且つノズル孔１
３を下方に向けて配置されている。

【００１３】前記インクジェットヘッド１２は、図２に
示すように、上面には第２基板に相当する非圧電部材か
らなる天板１４を備え、下面にも同様に第１基板に相当
する非圧電部材からなる後述する突条部２３を有する基
板１５を備えている。この天板１４と基板１５とは、イ
ンクチャンネルの骨格となるユニットで剛性体からな
る。望ましくは、ヤング率が１．５×１０⁹Ｎ／ｍ²以上
で、且つ、絶縁性の材質である。この実施の形態では、
天板１４は、非圧電部材であるアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）の
プレートが用いられており、基板１５は、非導電性部材
であるノリタケ社製品のステアタイトを加工したものが
用いられている。前記天板１４と基板１５の間には、図
３に示すように隔壁部２４によって、複数のインクチャ
ンネル１６が分割形成されている。これらのインクチャ
ンネル１６は、図３に示すように、天板１４の幅方向に
所定のピッチで形成され、図２に示す天板１４の長手方
向にそれぞれ平行に伸びている。

【００１４】インクジェットヘッド１２の前面には、各
インクチャンネル１６と対応する位置にノズル孔１３が
形成されたノズルプレート１７が接着固定されている。
また、バックプレート１８が天板１４と基板１５の後端
部側面に接着固定されている。前記バックプレート１８
の後方にはインクマニホールド１９が設けられており、
図１に示すインク供給部７にインク供給路２０で接続さ
れている。前記バックプレート１８には、インクマニホ
ールド１９からインクチャンネル１６にインクを供給す
るためのインク供給口２１が設けられている。隔壁部２
４の圧電体２５を変形させるための後述する電極２６と
接続される配線２２が基板１５にプリントされ、バック
プレート１８後方の外部に引き出されている。このよう
なインクチャンネル１６を構成要素とするインクジェッ
トヘッド１２が各色毎に設けられ、それぞれ支持基板２
８の上に固着されて保持されている。

【００１５】前記隔壁部２４は、図３に示すように基板
１５の上面に紙面の表裏方向に尾根状に一体に形成され
た突条部２３と、該突条部２３の両側に配置された二つ
の圧電体２５ａ、２５ｂとからなる。前記圧電体２５
ａ、２５ｂは、チタン酸ジルコン酸鉛（略称ＰＺＴ）か
らなり、その分極方向が図３に矢印Ｄ₁、Ｄ₂で示す前記
天板１４及び基板１５と平行でインクチャンネル１６に
向かう方向になるように配置されている。圧電部材であ
る前記圧電体２５ａ、２５ｂには、インクチャンネル１
６に対向する面に設けられた表面電極２６ａと突条部２
３と対向する面に設けられた背面電極２６ｂとからなる
電極２６が設けられている。

【００１６】前記基板１５と前記天板１４との接着は、
インクジェットヘッド１２の骨格となるものであり、連
動変位防止の重要な役割をもつものであるから、図示せ
ぬ両端部分で確実に固着する。さらに、基板１５の突条
部２３の上面３０と天板１４の下面とを接着固定して、
全体の剛性を増すと共に、突条部２３自身の剛性をも増
加させる。圧電体２５ａ、２５ｂについては、その変位
を妨げる強固な接着は行わない。具体的に述べると、圧
電体２５ａ、２５ｂとその周囲の基板１５、天板１４及
び後述するノズルプレート１７、バックプレート１８と
の間には、インクの回り込みを防止するために低弾性シ
ール剤、例えば、セメダイン株式会社のニトリル系５４
０（エラストマー接着剤）を充填するか、または、柔軟
性のある接着剤で弾性接着を行なう。この実施形態にお
いては、柔軟性を有する接着剤、例えば、コニシ株式会
社のＥ３０Ｈ接着剤で、約２５μｍの接着層２７を設け
て接着されている。以上のように、天板１４と、突条部
２３を有する基板１５と、電極２６を有する圧電体２５
ａ、２５ｂとからなるヘッドユニットが構成される。

【００１７】ここで、本実施の形態においては、第１の
圧電体２５ａの分極方向Ｄ₁と、第２の圧電体２５ｂの
分極方向Ｄ₂とは、この図に示すように１８０度反転さ
せて配列している。圧電体２５ａ、２５ｂをこのように
配列することによって、第１の圧電体２５ａの背面電極
２６ｂと突条部２３を介して隣接した第２の圧電体２５
ｂの背面電極２６ｂを接続することで等電位にする（共
通にする）ことができる。背面電極を共通（例えば接
地）にしたとしても、インクチャンネル１６側の表面電
極２６ａのみをコントロールすることによって、各々の
圧電体２５の変位を制御できる。また、背面電極２６ｂ
を別々に配線するのに比べ、配線の数を少なくでき、ま
た、配線を太くすることができる。

【００１８】また、前記基板１５、天板１４、圧電体２
５ａ、２５ｂ及び電極２６ａ等からなるインクチャンネ
ル１６内の表面でインクと直接接触する部分について絶
縁性のオーバーコート処理を施しておく。これにより、
電極２６ａの耐久性が向上するとともに、隔壁部２４の
圧電体２５ａ、２５ｂにインクが浸透して低抵抗化し、
実効電圧がかからなくなり変形量が低下すると言った不
都合を防止する。さらに、非絶縁性のインクを用いたと
してチャンネル内が同電位になることなく、個々に圧電
体２５ａ、２５ｂが制御できる。言い換えると、非絶縁
性のインクも使用可能となる。このオーバーコート処理
は、樹脂を塗布またはスプレーするか、無機物をスパッ
タリングやＣＶＤで付着させる。

【００１９】次に、図４を参照して、インクチャンネル
１６からインクを吐出する際の動作について述べる。こ
こでは説明の簡便化のため、マルチチャンネルの内の１
つのチャンネルの動作のみ図示したが、他のインクチャ
ンネル１６についても同様である。電圧を印加する前の
状態の第１の圧電体２５ａを実線４１ａで、第２の圧電
体２５ｂを実線４１ｂで示す。第１の圧電体２５ａの分
極方向は、図中に矢印Ｄ₁で示す方向であり、第２の圧
電体２５ｂの分極方向は、図中に矢印Ｄ₂で示す方向で
ある。

【００２０】各々の圧電体２５ａ、２５ｂの背面の電極
２６ｂを接地し、それぞれインクチャンネル側の電極２
６ａに負の電圧を印加する。すると、第１の圧電体２５
ａは、矢印Ｅ₁方向に電界が形成され、図中に破線４２
ａで示す形に厚み方向の伸縮モード（ｄ３３モード）で
変形する。第２の圧電体も矢印Ｅ₂方向に電界が形成さ
れ、図中に破線４２ｂで示す形に変形する。このとき、
それぞれの圧電体２５ａ、２５ｂの背面は剛性のある突
条部２３になっており、隣接するインクチャンネル１６
に変形の影響を与えない。加えて、圧電体２５ａ、２５
ｂの変形量をすべて当該インクチャンネル１６の容積の
減少に利用することができ、非常に効率が良い。

【００２１】その結果、インクチャンネル１６の容積が
急激に減少し、インクチャンネル１６に充填されたイン
クが加圧されてノズル孔１３からインク滴が吐出され
る。本実施形態では、圧電体２５ａ、２５ｂと天板１
４、基板１５との間及び、圧電体２５ａ、２５ｂとノズ
ルプレート１７、バックプレート１８の間は、前述した
柔軟性を有する弾性接着剤が充填され、圧電体の伸長時
にもインクが側面に回り込むのを規制している。したが
って、圧力のロスも少なく効率良くインク滴を吐出する
ことができる。

【００２２】次に、電圧の印加を終えると第１の圧電体
２５ａ、第２の圧電体２５ｂともに破線４２ａ、４２ｂ
で示す状態から元の実線４１ａ、４１ｂで示す状態に戻
る。このときインクチャンネル１６内は容積の膨張によ
る圧力の減少が起こり、インク供給口２１からこれに見
合う量、即ち吐出した量のインクが補給される。以上の
ように、電圧のＯＮ−ＯＦＦを印字内容に応じた規定の
パルス波の組み合わせで各インクチャンネル１６の圧電
体２５ａ、２５ｂに与えることにより、マルチノズルに
よる印字が可能となる。

【００２３】尚、本件実施形態においては、インクジェ
ットヘッドの両端部分において基板１５と天板１４とを
確実に固定し、さらに突条部２３の上面３０と天板１４
を接着する構成としたが、必ずしも突条部２３の上面３
０と天板１４とを接着する必要はない。但し、連動変位
防止の点から突条部２３と天板１４とを接着することが
望ましい。また、突条部２３と天板１４とが当接してい
なくても良い。突条部２３と天板１４を接着しない場合
については、特に、圧電体２５ａ、２５ｂと天板１４及
び基板１５等と弾性接着剤等で確実に接着してインクチ
ャンネル１６を密閉しておくべきである。

【００２４】次にインクジェットヘッド１２の製造方法
について、図５及び図６を参照して説明する。図５は第
１の製法を示す。まず初めに、図５（ａ）に示すよう
に、アルミナ等からなる天板１４に、前述した弾性接着
剤を全面に所定の厚み（約２５μｍ）を持たせて塗布し
て接着層２７を設け、その上に矢印Ｄ方向に分極方向を
もつ圧電体２５を取り付けて一体化し、部品３２とす
る。ここで、天板１４の長さは、インクチャンネル１６
の長さの１／２つまり、圧電体２５の分極方向と直交す
る方向の天板の長さが圧電体２５の１／２になってい
る。

【００２５】次に、図５（ａ）に示す部品３２をダイサ
ー等の切削加工手段を用いて、図５（ｂ）に示すような
形に圧電体２５及び天板１４との接着層２７を含めて一
直線に溝を切るように切削して、圧電体である圧電体２
５を個々に尾根状に独立させ、部品３３とする。このと
き、圧電体２５を切削する切削幅は、インクチャンネル
１６の幅と、独立した第１の圧電体２５ａ、第２の圧電
体２５ｂの厚みと、突条部２３の厚みの合計の長さであ
る。

【００２６】続いて、図５（ｂ）に示す部品３３の独立
した圧電体２５に電極２６を取り付ける。まず、天板１
４部分についてマスキングを施す。圧電体２５が取り付
けられ天板２５に凸凹が形成された面にスパッタリング
やメッキ法等によりＡｕまたは（Ｎｉ，Ｃｒ）膜を付着
させる。その後、独立させた圧電体２５の前面部分及び
後面部分、即ちノズルプレート１７やバックプレート１
８が接着される圧電体２５の面と、圧電体２５の上面部
３０にスパッタリング等で形成された電極部分２６を、
研磨または切削により金属膜部分を取り除く。

【００２７】このようにして電極２６が付着された櫛歯
状の部品を２つ作成して、一方の部品を天板１４の法線
方向を軸として１８０度回転させ、図５（ｃ）に示すよ
うに、天板１４が１枚になるように櫛歯状に突出した圧
電体２５を互いに嵌め合わせて接合し、一体化部品３１
を作成する。このように２つの部品３３を接合する際、
接続部分からインク漏れが発生しないように、また、剛
性を高めるためにも、特に天板１４同士を確実に接着す
る。さらに、一方の部品３３の圧電体２５と他方の部品
３３の天板１４とは、前述した弾性接着剤で変形を規制
しないように接着する。

【００２８】２つの部品３３を接着するとき、切断され
た圧電体２５からなる圧電体２５ａ、２５ｂの分極方向
Ｄ₁、Ｄ₂の始点側（矢符の向いていない側）同士が向か
い合っている空間には、突条部２３が嵌め合わされる。
一方、圧電体２５ａ、２５ｂの分極方向Ｄ₁、Ｄ₂の終点
側（矢符が向いている側）同士が向かい合っている空間
がインクチャンネル１６にあたる。よって、２つの櫛歯
状の部品を接合する際に、適切な間隔が得られるように
位置決めして接合するようにしておく。以上のようにし
て、図５（ｃ）にその斜視図を示すように、その両面に
電極２６を設けた圧電体２５ａ、２５ｂと、天板１４と
を一体化させた一体化部品３１を作成する。

【００２９】一方、基板１５は、図５（ｄ）に示すよう
に、前述したノリタケ社製品のステアタイトの平板を突
条部２３を残して削り取ることにより形成する。具体的
には、前記ステアタイトの平板をインクチャンネル１６
と圧電体２５ａ、２５ｂの幅をダイサーで一直線の溝状
に削り取り、突条部２３の間隔をあけて再度インクチャ
ンネル１６と圧電体２５ａ、２５ｂの幅を削り取る。同
様にこの動作を繰り返し行い、上面に突条部２３が突出
した断面櫛状の基板１５が形成される。この基板１５に
前述した配線２２をプリントする。

【００３０】前記一体化部品３１にこの基板１５を嵌合
してこの突条部２３の上面３０と天板１４を接着すると
共に、図示しない両端部分において天板１４を含む一体
化部品３１と基板１５とを確実に固着する。又、圧電体
２５ａ、２５ｂの上面部３０と基板１５とを前述した接
着剤で接着層２７の幅を持たせて接着し、図３に示す断
面のインクチャンネル１６が形成される。そして、各電
極２６からワイヤーボンディング等の方法で配線２２と
結線して外部に引き出し、これにノズルプレート１７
と、バックプレート１８及びインク供給路２０等を取り
付けインクジェットヘッド１２ができる。

【００３１】このとき、圧電体２５ａ、２５ｂの背面電
極２６ｂと突条部２３とが当接する面については、特に
接着する必要はない。又、圧電体２５ａ、２５ｂと基板
１５との間及びノズルプレート１７、バックプレート１
８との間は、弾性接着剤で接着する代わりに低弾性シー
ル剤を充填しても良い。さらに、一体化部品３１と基板
１５とを嵌合し接着した段階でインクチャンネル１６内
部をオーバーコートするようにしても良い。オーバーコ
ートすることによって、インクに電極２６が腐食された
り、インクが圧電体２５ａ、２５ｂに浸透するといった
ことが防げ、耐久性が向上する。絶縁性のオーバーコー
トをした場合、インクチャンネル１６の両圧電体２５
ａ、２５ｂを独立して駆動する場合、それぞれの表面電
極２６ａが導通し等電位になることがないので特に有効
である。

【００３２】以上のように、図５（ｃ）に示す天板１４
と圧電体２５ａ、２５ｂとを一体化させた一体化部品３
１を用いて組み立て時の部品点数を減らすことにより、
各インクチャンネル１６毎に個別に基板１５の突条部２
３の両側に電極２６が形成された圧電体２５ａ、２５ｂ
を配置するのに比べ、組み立て性が格段に向上する。こ
の天板１４−圧電体２５ａ、２５ｂ一体化部品３１と突
条部２３を有する基板１５とを嵌合接着することで、図
２に示すマルチインクチャンネルが簡単に形成できる。

【００３３】図６は、前記第１の製法とは異なる第２の
製法を示す。尚、前記第１の製法においては、インクチ
ャンネル１６の両側の圧電体２５ａ、２５ｂの分極方向
Ｄ₁、Ｄ₂が共にインクチャンネル１６の方向を向くよう
にして作成した。しかし、圧電体２５ａ、２５ｂの分極
方向を必ずしも常にインクチャンネル方向としなくても
良い。したがって、図６（ａ）に示すように、分極方向
が図中に矢符Ｄで示す圧電体２５と、接着面が前記圧電
体とほぼ同じ大きさの天板１４とを前述と同様にして接
着層２７を設けて接着する。

【００３４】図６（ｂ）に示すように、この接着された
部品からダイサー等で接着層２７を含めて圧電体２５を
溝状に切削する。このとき、圧電体２５を切削する幅
は、インクチャンネル１６の幅と、突条部２３に相当す
る幅とを交互に切削する。更に、前述と同様に電極３６
を圧電体２５に付着させ、天板１４と圧電体２５とを一
体化させた部品を作成する。また、前述と同様に上面に
突条部２３が突出した基板１５を切削によって作成し、
この基板１５を前記天板１４と圧電体２５とを一体化さ
せた部品に嵌合し接着すると、図６（ｃ）にその断面を
示すヘッドユニットができる。さらに、このヘッドユニ
ットにインクチャンネル１６内にオーバーコートしてイ
ンクチャンネルの表面電極３６ａの絶縁処理を施し、各
電極から外部に配線し、これにノズルプレート１７と、
バックプレート１８等を取り付けインクジェットヘッド
１２ができる。

【００３５】この場合、図５に示す方法に比べて、製造
の工程が減少し、製造が容易である。ただし、この場合
は、インクチャンネル１６内の絶縁性のオーバーコート
をすることを必須とするか、又は、絶縁性のインクに使
用を限定する必要がある。なぜなら、圧電体２５ｃの分
極方向が同じ方向を向いているため、インクチャンネル
１６内の対向する表面電極３６ａに電圧を印加する際、
インクチャンネル１６内の電位が同電位になり、圧電体
２５ｃが変位しなくなるといった不都合を防ぐためであ
る。

【００３６】図７に別の実施形態の構成を示す。前記第
１の実施形態の図４に相当するもので、１つのインクチ
ャンネル１６に注目した概略断面図を示す。第１の実施
形態との違いは、天板１４についても分極した圧電部材
である圧電体Ｒを用いて構成した点にある。これによ
り、この実施形態では、上面と左右両面の３壁面をイン
ク吐出の駆動源として用いることができ、インクチャン
ネル１６の容積変化量のさらなる増大が図れる。さら
に、積極的にこの利点を利用することによって、インク
チャンネル１６内の容積量の変化を多段階制御すること
が可能となる。

【００３７】したがって、この実施形態によると、多階
調印字に必要な高精度且つ再現性に影響を与えるインク
の吐出量を多段階に制御することが容易になる。一つの
インクチャンネル１６で、この実施形態については３つ
の圧電体Ｐ、Ｑ、Ｒを有する。この１インクチャンネル
１６内の３個の圧電体Ｐ、Ｑ、ＲのＯＮ／ＯＦＦを組み
合わせると、各圧電体Ｐ、Ｑ、Ｒの体積変化量を意図的
に変えることにより、容易にインクチャンネル１６内の
体積量の多段階制御を行え、２×２×２で８通りの体積
変化量（変化なしを含む）を選択することができる。

【００３８】続いて、多段階の体積変化の制御方法を簡
単に説明する。インクチャンネル１６の側壁を構成する
３つの圧電体Ｐ、Ｑ、Ｒは、電極２６に所定の電圧を印
加することにより、ｐ、ｑ、ｒ（μｍ）変位するとす
る。また、各々の圧電体の作用面積をＴ₁、Ｔ₂、Ｔ
₃（μｍ²）とする。以上より、各圧電体Ｐ、Ｑ、Ｒのイ
ンクチャンネル１６内での体積の変化量は、ｐＴ₁、ｑ
Ｔ₂、ｒＴ₃（μｍ³）となる。それぞれの体積変化量の
値を意図的に異なる値に調整しておく。

【００３９】体積変化量を異ならせる方法としては、ｐ
〜ｒの変位量を変更する又は、Ｔ₁〜Ｔ₃の作用面積を変
更する又は、それらを組み合わせることが考えられる。
変位量の変更は、電極２６に印加される電圧を変更する
か圧電体Ｐ、Ｑ、Ｒの組成を変更することによって対応
する。ここで、ＰとＱはその組成が同じであるので、印
加される電圧が同じであればｐ＝ｑである。しかし、電
源２からの印加電圧が同じであっても、抵抗等を追加し
てそれぞれの圧電体ＰとＱにかかる印加電圧を異なるよ
うにし、ｐ≠ｑとすることも可能である。作用面積の変
更は、チャンネル寸法の変更及び電極２６の面積の変更
によって調整可能となる。以上によって、吐出なしを含
めて８段階の制御が可能となる。又仮に、１つの圧電体
で３通りの変位を実現すれば、理論上は３³で２７段階
の階調表現が可能となる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のインクジ
ェット記録装置によるとインクチャンネルのインクに変
位を与える圧電部材の背面に剛体の突条部を形成したこ
とにより、インクチャンネルとインクチャンネルの間に
ダミーチャンネルを設けなくとも圧電部材の変形による
連動変位を防止することができ、インクチャンネルに連
通されたノズルのピッチを細かく高密度にすることがで
きる。また、圧電部材を変形させて、インクを吐出する
際に圧電部材の背面に剛体の突条部が存在するので、そ
の変形によるインクの押圧力をダミーチャンネルに逃が
すことなく、有効に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェットヘッドを用いたイン
クジェット記録装置の概略構成図である。

【図２】第１の実施の形態におけるインクジェットヘ
ッドの幅方向の断面図である。

【図３】第１の実施の形態におけるインクジェットヘ
ッドの要部長手方向の側面断面図である。

【図４】第１の実施の形態におけるインクジェットヘ
ッドの幅方向の断面を用いた動作説明図である。

【図５】第１の実施の形態におけるインクジェットヘ
ッドの天板と基板と圧電体とからなる一体部品の製造方
法を示した図であり、（ａ）は、天板に圧電体を接着し
た図で、（ｂ）は、圧電体を切削している図である。
（ｃ）は、分極方向が反転した圧電体が短冊状に取り付
けられた天板一体型の構成部品の斜視図である。（ｄ）
は、加工された基板の図である。

【図６】他の実施の形態におけるインクジェットヘッ
ドの天板と圧電体の一体部品の加工方法を示した図であ
り、（ａ）は、天板に圧電体を接着した図で、（ｂ）
は、圧電体を切削している図で、（ｃ）は、他の実施形
態のインクジェットヘッドユニットの幅方向の要部断面
図である。

【図７】さらに別の実施の形態におけるインクジェッ
トヘッド構成部品の幅方向の１部分の断面図である。

【図８】従来のインクジェットヘッドの幅方向の要部
断面図である。

【符号の説明】

１…インクジェット記録装置、２…電源、１２…インク
ジェットヘッド、１３…ノズル、１４…天板（第２基
板）、１５…基板（第１基板）１６…インクチャンネ
ル、２３…突条部、２５ａ…圧電体（圧電部材）、２５
ｂ…圧電体（圧電部材）、２６…電極。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の突条部が形成された剛体からなる
第１基板と、該第１基板の突条部の側壁に沿って配設され、電圧を印
加することにより変形する圧電部材と、前記第１基板と平行に固着され、前記第１基板と互いに
対向する圧電部材との間にインクチャンネルを形成する
第２基板と、前記インクチャンネルの容積を変化させ、前記インクチ
ャンネル内のインクを変位させてインクを吐出させるた
めに、前記圧電部材に電圧を印加する電源とを有するこ
とを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】前記第２基板は、前記第１基板の突条部
の上面との間で固着されていることを特徴とする請求項
１に記載のインクジェト記録装置。
【請求項３】前記圧電部材は、前記インクチャンネル
に向かう方向に分極するよう配置され、インクチャンネ
ルと対向する面と突条部と対向する面に電極を有し、前
記電源手段は、分極方向と同一方向に電界が発生するよ
うに電圧を印加することを特徴とする請求項１又は２に
記載のインクジェト記録装置。
【請求項４】前記第２基板は、電圧を印加することに
よって変形する圧電部材からなることを特徴とする請求
項１乃至３に記載のインクジェト記録装置。
【請求項５】前記インクチャンネルの容積を変形させ
る圧電部材は、所定の電圧を印加したときその体積変化
が各部材毎異なることを特徴とする請求項１乃至４に記
載のインクジェット記録装置。