JPH10109422A - インクジェットヘッドおよびそれを備えるインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクの微小滴の生成および飛翔の低電圧
化、インクジェットヘッドの高密度化、低コスト化を図
ることができ、インク着地点の安定性および信頼性を向
上させる。 【解決手段】 インクジェットヘッド４１には、複数の
チャネル４５と各チャネル４５毎に設けられる圧電素子
４４とを有する。中間転写ベルトがインク吐出口４８に
近接して設けられる。中間転写ベルトはインク吐出口４
８に近接して設けられるので、インクの生成、飛翔に必
要な電圧を低くすることができ、かつインク着地点の安
定性および信頼性を向上させることができる。圧電素子
４４は各チャネル４５毎にそれぞれ設けられるので、イ
ンクジェットヘッド４１の高密度化を図ることができ
る。共通電極５０はチャネル選択用電極部分と弾性波発
生用電極部分とを共有するので、各チャネル４５当たり
の配線数を減らすことができ、回路の低コスト化を図る
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、インクジェットヘ
ッドおよびそれを備えるインクジェット記録装置に関
し、さらに詳しくはインクの微小滴の生成および飛翔を
低電圧で行うことができ、ヘッドを高密度化して高精細
記録が可能なインクジェットヘッドおよびそれを備える
インクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、静電吸引方式インクジェット
ヘッドおよびそれを備えるインクジェット記録装置に
は、次のようなものがある。図１８は、特公昭５８−４
９１８９号公報に開示されるインクジェット記録ヘッド
１の構成を示す正面図である。インクジェット記録ヘッ
ド１は、一対の板状部材２，３と、記録電極列４と制御
電極列５と複数の記録電源６と複数の制御信号源７とを
含んで構成される。

【０００３】一対の板状部材２，３は、相互に間隔をあ
けてそれぞれ設けられ、スリット板間隔８が形成され
る。このスリット板間隔８内にインク９が充満する。ス
リット板間隔８内のインク９は図示しないインク容器内
のインクによって静圧を受け、インク吐出口に半月状の
凸面、すなわちメニスカスが形成される。板状部材２の
内面の外部に接する端部には、記録電極列４が配置され
る。記録電極列４と対向する位置には、空間を介して図
示しない記録紙および設置した対向電極が配置される。
板状部材３の内面の外部に接する端部には、制御電極列
５が配置される。制御電極列５の各制御電極は記録電極
列４の４個の記録電極とそれぞれ対向して設けられる。
各記録電源６は、記録電極列４の各記録電極にそれぞれ
接続され、各制御信号源７は、制御電極列５の各制御電
極にそれぞれ接続される。

【０００４】記録電源６ａからしきい値以上の電圧の各
記録電極列４のうちの各１つの記録電極に印加される。
その他記録電源６ｂ，６ｃ，６ｄからしきい値電圧未満
への電圧が各記録電極列４のうちの残余の各記録電極に
印加される。また制御信号源７ａからしきい値電圧以上
の電圧が制御電極５の１つの制御電極に印加される。他
の制御信号源７ｂ〜７ｎからしきい値電圧未満の電圧が
制御電極列５の残余の各制御電極に印加される。このと
き図１８の左端の記録電極付近のインク９のみがしきい
値電圧以上の電圧となり、他のインク表面部分よりもイ
ンク９が吐出しやすい。このようにして対向電極とメニ
スカスとの間に生じる静電吸引力によって前記記録電極
付近のインク９がインク吐出口から吐出して、対向電極
とメニスカスとの間に設けられる記録紙にインク滴が付
着して記録画素を形成して記録が行われる。

【０００５】図１９は、特開平３−５１５０号公報に開
示されるインクジェット記録装置１１の構成を示す図で
ある。インクジェット記録装置１１は、インク１２を収
容するインク収容部１３と針状の記録電極１４と超音波
加振手段１５とを有する記録ヘッド１６と、対向電極１
７と電圧印加制御手段１８とを含んで構成される。

【０００６】記録ヘッド１６は、上端が開口した断面コ
字形の容器状に形成されたインク収容部１３を備えてお
り、このインク収容部１３内にはインク１２が収容され
ている。インク収容部１３の底部には、その中央に針状
の記録電極１４が挿通する小さな挿通孔１９が穿設され
ており、記録電極１４は、この挿通孔１９を介してイン
ク収容部１３内のインク１２中に配置され、その先端部
は、インク１２の表面から僅かに突出している。

【０００７】前記記録電極１４の下端は、超音波加振手
段１５に固着されている。この超音波加振手段１５は、
積層型の圧電振動子を備えている。

【０００８】前記記録ヘッド１６と対向する位置には、
所定の間隔をおいて記録シートの支持面としても機能す
るロール状の対向電極１７が配置されている。対向電極
１７は、図示しない駆動モータ等によって一定速度ある
いは間欠的に回転駆動される。また、記録電極１４と対
向電極１７との間には、前記電極１４，１７間に電界を
形成するための電圧を印加する電圧印加制御手段１８が
設けられる。

【０００９】以上の構成において、インク収容部１３に
インク１２を供給し、対向電極１７に記録シートを巻付
けた状態で、対向電極１７を回転駆動させる。この状態
で記録電極１４に超音波加振手段１５によって超音波振
動を与えて、この超音波振動によってインク１２が搬送
されて記録電極１４の先端に沿ってインク１２の膜が形
成され、インク１２の凸状メニスカスが形成される。記
録電極１４と対向電極１７との間に電圧印加制御手段１
８によって画像情報に応じてパルス電圧を印加すること
によって、記録電極１４と対向電極１７との間に電界が
形成される。インク１２は導電性を有しているので、記
録電極１４からインク１２の表面に電荷が与えられ、凸
状のメニスカス先端に電荷が集中し、記録電極１４と対
向電極１７との間の静電吸引力によってメニスカス先端
のインク１２が飛翔する。このようにして、飛翔したイ
ンク１２が記録シートに付着して記録が行われる。

【００１０】図２０は特開平２−１９８８５３号公報に
開示されるインクジェットプリンタの構成を示す図であ
り、図２１は図２０の一部の斜視図である。

【００１１】インクジェット記録ヘッド２１は、ステン
レス等の金属製角材から成るヘッド本体２６を備えてお
り、このヘッド本体２６には、断面形状が円形状のイン
ク流路２７が貫通状に穿設されている。前記ヘッド本体
２６の一側面には、所定の間隔を有するスリット状のイ
ンク吐出口２８がヘッド本体２６の長手方向に沿って形
成されており、このスリット状のインク吐出口２８は、
インク流路２７に連通している。

【００１２】このヘッド本体２６は、前記インク吐出口
２８が上を向くように水平に配置され、記録シート２４
がインク吐出口２８の上方を通過するようになってい
る。また排出孔２５は必要に応じてインクを排出するた
めに設けられる。ヘッド本体２６内のインク流路２７に
は、インク供給装置２２からインク供給口２３を介して
インクが導入され、このインクはインク流路２７に連通
した前記インク吐出口２８に、所定のインクメニスカス
を形成して保持される。

【００１３】ヘッド本体２６の背面には、温度制御装置
２９が配設される。前記ヘッド本体２６の両端部には、
超音波励振器３０と超音波吸収器３１とが設けられる。
また、インク吐出口２８に対向する位置には、インクを
飛翔させるための図示しない電界形成用電極が設けられ
る。超音波励振器３０によって超音波を発生させ、超音
波の進行波をインク流路２７および前記インク吐出口２
８内を伝播させると、超音波振動は、図２２に示すよう
に粗密波であり、インクの密度は一定であるため、前記
インク吐出口２８の開口端に保持されたインクの表面に
は、超音波振動の密な部分に対応した隆起部３２が形成
される。このインクの隆起部３２は、超音波振動の進行
に伴ってインク吐出口２８の長手方向に沿って移動す
る。インク流路２７およびインク吐出口２８内を伝播し
た超音波は、ヘッド本体２６の端部に設けられた超音波
吸収器３１によって吸収され、インク流路２７およびイ
ンク吐出口２８には、反射波を生じないようになってい
る。

【００１４】図２３は超音波励振器３０にパルス状の電
圧を印加して発生するインクの隆起部３２を示す図であ
り、図２４は超音波励振器に正弦波状の電圧を印加して
発生するインクの隆起部３２を示す図である。パルス状
の電圧を印加した場合には、インク表面の隆起部３２は
単独で進行する。また正弦波状の電圧を印加した場合に
は、インクの表面には隆起部３２が一定の周期で形成さ
れ、この隆起部３２が進行する。

【００１５】このように、超音波の伝播によって生じる
インクの隆起部３２には、前記電界形成用電極に画像信
号に応じて電圧が印加されることによって、静電界が生
じ、隆起部３２の先端において電荷が集中し、隆起部３
２には静電吸引力が作用する。そして、隆起部３２のイ
ンクは前記電界形成用電極に向かって飛翔し、前記記録
シート２４に付着して記録が行われる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら静電吸引
方式において、メニスカス形状を制御して吐出チャネル
を選択する従来技術では、ヘッドの高密度化、低コスト
化、インク滴着地点の安定性および信頼性の確保が難し
いという問題がある。すなわち、図１８に示すインクジ
ェット記録ヘッド１では、記録電極列４の各記録電極毎
に記録電源６ａ〜６ｄが個別に設けられ、制御電極列５
の各制御信号源７ａ〜７ｎが個別に設けられるので、イ
ンク９が飛翔するためには大きな電力を必要とし、駆動
コストが高くなるという問題がある。

【００１７】図１９に示すインクジェット記録装置で
は、ヘッドを高密度化しようとすると、針状の記録電極
１４を高密度で設ける必要があり、またこれを駆動する
ために超音波加振手段１５がそれぞれ必要となるので、
超音波加振手段１５を小形化し、高密度実装を行わなけ
ればならなくなり、ヘッドの高密度化は困難である。

【００１８】図２０〜図２４に示すインクジェットプリ
ンタでは、インク吐出口２８はスリット状であり、イン
ク隆起部３２は常に移動しているので、インクを正確か
つ特定位置に飛翔させることは温度等による波の伝播速
度の変化によって難しく、またインクの粘性による波の
減衰も問題となり、インク滴着地点の安定性および信頼
性の確保が難しいという問題がある。

【００１９】本発明の目的は、インクの微小滴の生成お
よび飛翔が低電圧で行うことができ、インクジェットヘ
ッドの高密度化、低コスト化を図ることができ、インク
滴着地点の安定性および信頼性を向上することができる
インクジェットヘッドおよびそれを備えるインクジェッ
ト記録装置を提供することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、インク滴付着
媒体に臨んで開口するインク吐出口を有する複数のイン
ク通路が個別に仕切られて形成され、各インク通路はイ
ンクが貯留される貯留部に共通に連通して各インク通路
にインクが導かれ、インク滴付着媒体とインク吐出口か
ら前記インク滴付着媒体に対向するインク界面との間に
チャネル選択電圧を印加して、インク界面からインク滴
をインク滴付着媒体に静電吸引力によって飛翔させるイ
ンクジェットヘッドにおいて、各インク通路内には、各
インク通路内のインクに弾性波を与える弾性波発生手段
が、各インク通路毎に個別に設けられることを特徴とす
るインクジェットヘッドである。本発明に従えば、各イ
ンク通路内には各インク通路内のインクに弾性波を与え
る弾性波発生手段が各インク通路毎に個別に設けられる
ので、各インク通路のインク吐出口に個別にインク界面
を凸形状に形成させることができ、各インク通路毎にイ
ンクの微小滴を生成および飛翔させることができ、また
弾性波発生手段を各インク通路毎に設けてインクジェッ
トヘッドの高密度化を図ることができるとともに、イン
ク滴の着地点の安定性および信頼性を向上することがで
きる。

【００２１】また本発明の弾性波発生手段は、各インク
通路内のインクに周波数が１〜１６ｋＨｚの圧力波を与
える圧力波発生用圧電素子であることを特徴とする。本
発明に従えば、弾性波発生手段は、各インク通路内のイ
ンクに周波数が１〜１６ｋＨｚの圧力波を与える圧力波
発生用圧電素子であるので、発生した圧力波はインク吐
出口のインク界面形状を前記周波数に基づく周期でイン
ク滴付着媒体に向けて凸形状に突出させることができ
る。

【００２２】また本発明の弾性波発生手段は、各インク
通路内のインクに、インク界面に向かって進行する周波
数が１〜３００ＭＨｚの表面弾性波を与える表面弾性波
発生用圧電素子であることを特徴とする。本発明に従え
ば、弾性波発生手段は、各インク通路内のインクに、イ
ンク界面に向かって進行する周波数が１〜３００ＭＨｚ
の表面弾性波を与える表面弾性波発生用圧電素子である
ので、発生した表面弾性波はインク吐出口のインク界面
に微小突起を前記周波数に基づく周期で形成し、静電吸
引力によって容易にインク滴を飛翔させることができ
る。

【００２３】また本発明の弾性波発生手段は、各インク
通路内のインクに、周波数が１〜１６ｋＨｚの圧力波
と、インク界面に向けて進行する周波数が１〜３００Ｍ
Ｈｚの表面弾性波とを重畳して与える重畳弾性波発生用
圧電素子であることを特徴とする。本発明に従えば、弾
性波発生手段は、各インク通路内のインクに圧力波と表
面弾性波とを重畳して与える重畳弾性波発生用圧電素子
であるので、発生した重畳弾性波は、インク吐出口のイ
ンク界面を圧力波の周波数に基づく周期で凸形状にさ
せ、かつその表面に微小突起を表面弾性波の周期に基づ
く周期で形成し、静電吸引力によって容易に飛翔させる
ことができる。

【００２４】また本発明の圧電素子は、基板の前記イン
ク通路に臨む一表面上に形成される共通電極と、共通電
極上のインク吐出口付近にチャネル選択用電極部分を除
く残余の領域に形成される圧電膜と、圧電膜上に形成さ
れる個別電極とを有することを特徴とする。本発明に従
えば、圧電素子は基板上に形成される共通電極と共通電
極上に形成される圧電膜と圧電膜上に形成される個別電
極とを有する。共通電極はインク吐出口付近のチャネル
選択用電極部分と、圧電膜に弾性波を発生させるための
個別電極との間に電界を形成する電極部分とを含んでい
るので、前記電極部分を分割して回路を構成するときよ
りも配線数を減らすことができ、回路の低コスト化を図
ることができる。

【００２５】また本発明の圧電素子は、基板の前記イン
ク通路に臨む一表面上に形成される共通電極と、共通電
極上のインク吐出口付近にチャネル選択用電極部分を除
く残余の領域に形成される圧電膜と、圧電膜上に面状に
形成される圧力波発生用の個別電極とを有することを特
徴とする。本発明に従えば、圧電膜上に形成される個別
電極は面状であり、共通電極と個別電極との間に電圧が
印加されるので、圧電素子はインク界面全面を凸形状に
形成する圧力波を発生させることができる。

【００２６】また本発明の圧電素子は、基板の前記イン
ク通路に臨む一表面上に形成される共通電極と、共通電
極上のインク吐出口付近にチャネル選択用電極部分を除
く残余の領域に形成される圧電膜と、圧電膜上にその圧
電膜の長手方向に相互に間隔をあけて櫛歯状にそれぞれ
形成される２つの表面弾性波発生用の個別電極とを有す
ることを特徴とする。本発明に従えば、圧電膜上に形成
される２つの個別電極は圧電膜の長手方向に相互に間隔
をあけて櫛歯状にそれぞれ形成され、各個別電極間に電
圧が印加されるので、圧電素子はインク界面に微小突起
を形成する表面弾性波を発生させることができる。

【００２７】また本発明の圧電素子は、基板の前記イン
ク通路に臨む一表面上に形成される共通電極と、共通電
極上のインク吐出口付近にチャネル選択用電極部分を除
く残余の領域に形成される圧電膜と、圧電膜上に面状に
形成される圧力波発生用の個別電極と、圧電膜上に前記
圧力波発生用の個別電極よりもインク吐出口寄りに、そ
の圧電膜の長手方向に相互に間隔をあけて櫛歯状にそれ
ぞれ形成される２つの表面弾性波発生用の個別電極とを
有することを特徴とする。本発明に従えば、圧電膜上に
形成される個別電極は面状に形成される個別電極と２つ
の櫛歯状に形成される個別電極とを有し、共通電極と面
状の個別電極との間および各櫛歯状の個別電極間に電圧
が印加されるので、圧電素子はインク界面全面を凸形状
に形成し、かつその表面に微小突起を形成する重畳弾性
波を発生させることができる。

【００２８】また本発明の共通電極には個別電極の一端
が接続され、前記電極間には、前記インク界面からイン
ク滴をインク滴付着媒体に静電吸引力によって飛翔させ
るために弾性波を発生させるための弾性波発生用電圧を
重畳させたチャネル選択電圧が印加されることを特徴と
する。本発明に従えば、共通電極には個別電極の一端が
接続される。すなわち、共通電極は個別電極の対向する
電極を共有するので、各チャネル当たりの配線数を減ら
すことができる。また前記電極間に前記チャネル選択電
圧が印加されるので、チャネルが選択されると圧電素子
によって弾性波を発生させることができる。

【００２９】また本発明は、インク滴付着媒体と、イン
ク滴付着媒体のインク滴付着面に臨んで開口するインク
吐出口を有する複数のインク通路が個別に仕切られて形
成され、各インク通路はインクが貯蔵される貯留部に共
有に連通して各インク通路にインクが導かれ、各インク
通路内には各インク通路内のインクに弾性波を与える弾
性波発生手段が、各インク通路毎に個別に設けられ、こ
の弾性波発生手段によってインク通路内のインクに弾性
波を与えながらインク滴付着媒体とインク吐出口のイン
ク界面との間にチャネル選択電圧を印加して静電吸引力
を発生させ、インク界面からインク滴をインク滴付着媒
体のインク滴付着面に飛翔させるインクジェットヘッド
と、インク滴付着媒体の予め定める転写領域に設けら
れ、記録紙の記録領域をインク滴付着媒体のインク滴付
着面に臨ませて、前記記録紙を予め定める送り速度で間
欠的に移動させて前記記録領域を順次的に更新する記録
紙送り手段と、インク滴付着媒体のインク滴付着面のイ
ンク滴が付着した領域が前記転写領域に配置されたと
き、インク付着媒体を記録紙の記録領域に近接する方向
に押圧して、前記インク滴が付着した領域を記録紙の記
録領域に接触させて転写する転写手段とを含むことを特
徴とするインクジェット記録装置である。本発明に従え
ば、インクジェットヘッドのインク吐出口に近接して配
置されるので、インク滴の生成および飛翔に必要な電圧
を低くすることできる。またインクジェットヘッド記録
装置は、インクジェットヘッドからインクの微小滴がイ
ンク付着媒体に向かって飛翔し、付着したインクの微小
滴はインク滴付着媒体を介して記録紙の記録領域に転写
して記録するので、解像度が高く、質および印字または
印画像を得ることができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態で
あるインクジェットヘッド４１を示す分解斜視図であ
る。インクジェットヘッド４１は、カバープレート４２
と基板４３と弾性波発生手段である複数の表面弾性波発
生用圧電素子４４とを含んで構成される。カバープレー
ト４２は長方形状板であり、カバープレート４２には、
インク通路であるチャネル４５とインク貯留部４６とイ
ンク供給管４７とが設けられる。各チャネル４５は、対
向する一対の面の一端に連なり、各内面にそれぞれ垂直
な面から成るカバープレート４２に設けられる凹溝であ
る。また各チャネル４５は、相互に間隔をあけて平行に
それぞれ設けられる。各チャネル４５の一端は図示しな
いインク滴付着媒体に臨んでそれぞれ開口し、インク吐
出口４８を形成する。各チャネル４５の他端は、導電性
インク（以下、単にインクと記す）が貯留されるインク
貯留部４６に共通に連通する。カバープレート４１のイ
ンク貯留部４６付近の一側部には、インク貯留部４６に
向かって延びる貫通孔４９を有するインク供給管４７が
突出して設けられる。

【００３１】基板４３は、シリコンから成る長方形状板
である。基板４３上には、複数の表面弾性波発生用圧電
素子４４が設けられる。各圧電素子４４は、共通電極５
０と圧電膜５１と個別電極５２とを含んで構成される。
各共通電極５０は基板４３の各チャネル４５に臨む一表
面上に形成され、各チャネル４５の間隔と同じ間隔を有
し、基板４３の長手方向全体にわたって櫛歯状にそれぞ
れ設けられる。圧電膜５１は、インク吐出口４８付近を
除く共通電極５０上の予め定められた領域に水熱法によ
って形成される。

【００３２】個別電極５２は、圧電膜５１上に設けられ
る。この個別電極５２は、圧電膜５１の一端部付近の共
通電極５０からその長手方向に延びる第１延在部５３
と、第１延在部５３に垂直かつ相互の予め定められる間
隔をあけてそれぞれ形成される複数の第１電極５４と、
共通電極５０と間隔をあけて平行に設けられる第１電極
部分５５と、第１電極部分５５の一端から圧電膜５１上
に延びる第２電極部分５６と、第２電極部分５６の一端
から前記第１延在部５３に相互に間隔をあけて平行に延
びる第２延在部５７と、第２延在部から第１延在部に向
かって垂直かつ各第１電極５４と同じ間隔を成して形成
される第２電極５８とによって構成される櫛歯状電極で
ある。

【００３３】カバープレート４２と基板４３とは、各チ
ャネル４５毎に各圧電素子４４がそれぞれ収納されるよ
うに固定される。

【００３４】各チャネル４５内には、各チャネル４５内
のインクに弾性波を与える各圧電素子４４が各チャネル
４５毎に個別に設けられるので、各チャネル４５のイン
ク吐出口４８に個別にインク界面（以下、メニスカスと
称することもある）を突出させることができ、各チャネ
ル毎にインクの微小滴を生成および飛翔させることがで
き、また前記圧電素子を各チャネル毎に設けてインクジ
ェットヘッド４１の高密度化を図ることができる。ま
た、個別電極５２の一端は共通電極５０に接続され、共
通電極５０は、インク吐出口４８付近のチャネル選択用
電極部分と、圧電膜５１に弾性波を発生させるための個
別電極５２との間に電界を形成する電極部分とを含んで
いるので、前記両電極部分を分割して回路を構成すると
きよりも各チャネル４５当たりの配線数を減らすことが
でき、回路の低コスト化を図ることができる。また、弾
性波はインク吐出口４８に向かって進行して、インク吐
出口４８からインク滴を吐出させるので、選択されたチ
ャネル４５からインク滴を吐出させ、温度等の外乱によ
らず、インク滴を所望の位置へ着地させることができ、
インク滴着地点の安定性および信頼性を向上することが
できる。

【００３５】ここで、インクジェットヘッド４１の諸寸
法は、チャネル幅ｂはたとえば５０μｍ程度、チャネル
高さｈはたとえば６０μｍ程度、チャネル長さＬはたと
えば３０ｍｍ程度、チャネル間隔ｐ１はたとえば８０μ
ｍ程度である。また第１および第２延在部５３，５７の
長さＬ１，Ｌ２はたとえばそれぞれ４ｍｍ程度、第１お
よび第２電極５４，５８間のピッチｐ２はたとえば２０
０μｍ程度、第１および第２延在部５３，５７間の距離
ｄはたとえば６０μｍ程度である。

【００３６】上記の本発明の実施の形態において、個別
電極５２の形状は、櫛歯状電極であったが、電極形状は
面状、または面状と櫛歯状とを組合わせた形状であって
もよい。

【００３７】図２は、インクジェット記録装置の記録部
６１の構成を示す斜視図である。記録部６１は、４つの
インクジェットヘッド４１と対向電極６２とをインク滴
付着媒体である中間転写ベルト６３と記録電源６４とチ
ャネル選択手段６５とを含む。各インクジェットヘッド
４１には、ブラック（黒）、シアン（青）、マゼンタ
（赤）およびイエロ（黄）に着色されたインクがそれぞ
れ満たされる。各インクジェットヘッド４１は中間転写
ベルト６３の長手方向に対して垂直な方向にインク吐出
口列５９を整列して配置され、そのインク吐出口４８に
対向して中間転写ベルト６３および対向電極６２がこの
順序で間隔をあけて配置される。中間転写ベルト６３は
誘電体であり、たとえばポリエーテルイミドに錫微粒子
を分散させた材料から成る無端状のベルトである。各イ
ンクジェットヘッド４１と対向電極６２との間の距離Ｄ
は、たとえば０．２〜１ｍｍ程度である。対向電極６２
とインクジェットヘッド４１との間には、記録電源６４
およびチャネル選択手段６５が直列に接続され、前記共
通電極と対向電極６２との間に記録電源６４の電圧Ｖｂ
が印加される。記録電源６４の印加電圧Ｖｂは、たとえ
ば１〜２．５ｋＶである。チャネル選択手段６５は、記
録情報に応じて、各チャネル４５の圧電素子にチャネル
選択電圧Ｖｃを印加する。このチャネル選択電圧Ｖｃ
は、たとえば２００〜３００Ｖのパルス状電圧である。

【００３８】ここで前述の表面弾性波発生用圧電素子４
４に周波数がｘ〜３００ＭＨｚの表面弾性波を発生させ
る電圧が重畳するチャネル選択電圧Ｖｃが印加される
と、各櫛歯状電極間のひずみによって後述する表面弾性
波が生じ、かつ櫛歯状電極と共通電極との間の圧電膜の
ひずみによって、圧力波が生じる。この圧力波は後述す
る前記櫛歯状電極に代えて面状とした電極によって発生
されるひずみよりも小さいひずみが生じる。

【００３９】したがって上記櫛歯状電極を用いて圧力波
を発生させたときのメニスカスは面状電極によって生じ
るメニスカスの凸形よりも小さいけれども、この小さい
凸形メニスカスには、少なくともインク吐出口４８より
も突出して後述の微小突起を形成することができる。こ
の微小突起には、電荷が集中して、静電吸引力によって
インク吐出口４８から中間転写ベルト６３に向かって、
インクの微小滴が飛翔し、中間転写ベルト６３のインク
滴着面に付着する。また、４つのインクジェットヘッド
４１を備える記録ヘッドの寸法は、幅Ｂはたとえば２０
ｍｍ程度、高さＨはたとえば４０ｍｍ程度、長さＬ３は
たとえば５０ｍｍ程度である。

【００４０】図３は、本発明のインクジェットヘッド４
１を備えるカラーシリアルプリンタ７１の構成図であ
る。インクジェット記録装置であるカラーシリアルプリ
ンタ７１は、複数のインクジェットヘッド４１と中間転
写ベルト６３と一対のプーリ７２と転写手段である転写
ローラ７３と記録紙送り手段であるプラテン７５とを含
んで構成される。

【００４１】各インクジェットヘッド４１は、前述のよ
うにそれぞれ４色に各色毎に設けられ、中間転写ベルト
６３の長手方向に対して垂直な方向にインク吐出口列を
整列して配置される。中間転写ベルト６３は、インク滴
付着面７７が図示しない対向電極が設けられるインク滴
付着領域Ｄ１でインクジェットヘッド４１のインク吐出
口に近接して配置される。

【００４２】一対のプーリ７２ａ，７２ｂは、主走査方
向に垂直な回転軸線まわりに図示しないプーリ駆動手段
によって回転可能に設けられる駆動側プーリ７２ａと駆
動側プーリ７２ａと主走査方向に間隔をあけて主走査方
向に垂直な回転軸線まわりに回転自在に設けられる従動
側プーリ７２ｂとからなる。各プーリ７２ａ，７２ｂ間
には無帯状の中間転写ベルト６３が巻掛けられて張架さ
れる。ここで中間転写ベルト６３の寸法は、たとえば幅
１／２インチ、厚さ６０μｍ、周長６６ｃｍである。

【００４３】中間転写ベルト６３の一方の張架部分８０
ａと他方の張架部分８０ｂとの間かつ各プーリ７２ａ，
７２ｂ間には、転写ローラ７３が設けられる。

【００４４】転写ローラ７３は、回転自在かつ移動可能
に設けられ、記録時においてはプラテン７５に支持され
る記録紙７４に中間転写ベルト６３を記録紙７４の記録
領域にわたって押圧可能な位置に設けられる。プラテン
７５は、記録紙７４の幅方向長さよりも長い軸線まわり
に回転自在に設けられ、かつゴムなどの弾発性および可
撓性を有する材料から成る円筒体７８とその軸線を通り
前記円筒体７８を挿通し、かつ軸線方向長さよりも長い
長さを有する軸７９とから構成される。プラテン７５の
回転軸線は、主走査方向と平行な方向になるように設け
られる。またプラテン７５は、中間転写ベルト６３の予
め定める転写領域に設けられ、記録紙７４の記録領域Ｄ
２を中間転写ベルト６３のインク滴付着面７７に臨ませ
て前記記録紙７４を予め定める送り速度で間欠的に移動
させて前記記録領域Ｄ２を順次的に更新する図示しない
プラテン駆動手段を有している。これによってプラテン
７５を送り方向に回転させることによって、記録紙７４
は副走査方向に移動することができる。またクリーナ７
６は、記録紙７４へのインク滴の転写後において、残存
するインク滴を除去するために設けられる。

【００４５】記録紙７４への記録動作を説明すると、記
録情報に応じてインクジェットヘッド４１のインク吐出
口からインク滴がインク滴付着領域Ｄ１のインク滴付着
面７７に付着する。このとき転写ローラ７３は中間転写
ベルト６３を押圧できない位置に配置されている。次に
各プーリ７２ａ，７２ｂを矢符Ａ方向に回転させて予め
定める転写領域に中間転写ベルト６３のインク滴付着面
７７のインク滴が付着した領域を移動させ、記録紙７４
を矢符Ｂ方向に予め定める速度で移動させる。次に転写
ローラ７３は、中間転写ベルト６３を押圧可能な位置に
移動した後、中間転写ベルト６３を記録紙７４の記録領
域Ｄ２に近接する方向に押圧して前記インク滴が付着し
た領域を記録紙７４の記録領域に接触させて記録紙７４
にインク滴を転写する。次に押圧ローラ７３の中間転写
ベルト６３への押圧状態を解除して、中間転写ベルト６
３および記録紙７４を矢符ＡおよびＢ方向に移動させ
て、クリーナ７６によってインク滴付着面７７の残余の
インク滴を除去する。

【００４６】中間転写ベルト６３のインク付着面７７
は、インクジェットヘッド４１のインク吐出口に近接し
て配置されるので、低電圧でインク滴の生成および飛翔
を行うことができる。また、カラーシリアルプリンタ７
１はインクジェット４１のインク吐出口からインクの微
小滴が中間転写ベルト６３に向かって飛翔し、中間転写
ベルト６３のインク滴付着面７７の所定の位置に付着し
て、このインク滴付着面７７のインク滴が付着した領域
を予め定める転写領域に移動させ、記録紙７４をプラテ
ン７５によって間欠的に移動させて、前記転写領域に配
置されたとき、転写ローラ７３によって中間転写ベルト
６３を記録紙７４の記録領域Ｄ２に近接する方向に押圧
して、インク滴が付着した領域を記録紙７４の記録領域
Ｄ２に接触させて転写して記録するので、インクの微小
滴によって印字または印画像の解像度を高くすることが
でき、選択されたインクジェットヘッド４１のチャネル
からインク滴が吐出することによって生じるインク滴着
地点の安定化によって印字または印画像の質をよくする
ことができる。

【００４７】図４は本発明の実施の他の形態である弾性
波発生手段を圧力波発生用圧電素子８１としたときのチ
ャネル４５の断面図であり、図５は図４の切断面線Ｖ−
Ｖから見た断面図であり、図６は図４の切断面線ＶＩ−
ＶＩから見た断面図である。本実施形態において、前述
の実施形態の構成に対応する部分には同一の参照符を付
し、説明は省略する。圧力波発生用圧電素子８１は、共
通電極５０と圧電膜５１と圧力波発生用の個別電極８２
とを含んで構成される。圧力波発生用の個別電極８２
は、カバープレート４２を臨む圧電膜の一表面上に面状
に形成され、その一端部は共通電極５０に接続される。
また基板８３は、圧電膜５１が設けられる部分に対し
て、基板８３の底部が薄く設けられる。これは、後述の
ユニモルフ変形をしやすくするため、およびユニモルフ
変形の隣接チャネルへの影響を低減するために設けられ
る。

【００４８】ここで圧力波発生用圧電素子８１を用い
て、インク８４に圧力波を発生させる原理を説明する。
インク吐出口４８のインク８４のメニスカス８５の形状
は、インク４８の背圧が弱負圧であるときにおいて、イ
ンク吐出口４８における表面張力によって凹形状となっ
ている。このときに共通電極５０と圧力波発生用の個別
電極８２との間に電圧を印加すると、圧電膜５１は横効
果による膜厚方向の歪みを生じ、また圧電膜５１の上下
面の歪み量の相違によって図４の仮想線で示されるユニ
モルフ変形を生じる。このユニモルフ変形によってイン
ク８４には急激な正圧が生じ、これによってインク吐出
口４８のメニスカス８５は凸形状となる。

【００４９】前記電極５０，８２間の電圧の印加状態を
解除すると、前記圧電素子８２のユニモルフ変形は解除
され、インク吐出口４８のメニスカス８５の形状はメニ
スカスの表面張力によって凹形状に戻る。前記電極５
０，８２間に印加する電圧をパルス状電圧とすることに
よって、インク４８内には急激な正圧と弱負圧の繰返し
によって連続した圧力波が生じ、この圧力波によってイ
ンク吐出口４８のメニスカス８５の形状は凹凸を繰返
す。前記パルス状電圧の周波数は、たとえば１〜１６ｋ
Ｈｚに選ばれる。周波数が１６ｋＨｚのとき、インク吐
出口４８から吐出するインク滴の印字ドット径は、たと
えば４０μｍ程度である。周波数はこの範囲に選ばれる
のは、周波数が１６ｋＨｚを超えると、メニスカス８５
の位置が復元しない状態で次の圧力波によるメニスカス
８５の隆起が生じ、メニスカス８５の形状が安定しない
状態で次のインク滴を吐出することになるので、所望の
大きさのインク滴、一定したインク滴速度が得られない
などの不都合が生じる。また１ｋＨｚ未満の場合、滴生
成速度が低く、実用的でないという問題が生じる。この
ような理由で周波数は１〜１６ｋＨｚに選ばれる。

【００５０】図７は本発明の実施のさらに他の形態であ
る弾性波発生手段を重畳弾性波発生用圧電素子９１とし
たときのチャネルの断面図であり、図８は図７の平面図
であり、図９は図８の切断面線ＩＸ−ＩＸから見た断面
図である。本実施形態において、前述の実施形態の構成
に対応する部分には同一の参照符を付し、説明は省略す
る。重畳弾性波発生用圧電素子９１は、共通電極５０と
圧電膜５１と重畳弾性波発生用の個別電極９２とを含ん
で構成される。重畳弾性波発生用の個別電極９２は、圧
電膜５１上に面状に形成される圧力波発生用の個別電極
９３と、圧電膜５１上に前記圧力波発生用の個別電極９
３よりもインク吐出口４８寄りにその圧電膜５１の長手
方向に相互に間隔をあけて櫛歯状にそれぞれ形成される
２つの表面弾性波発生用の個別電極９４ａ，９４ｂとを
有する。また圧力波発生用の個別電極９３と一方の表面
弾性波発生用の個別電極９４ａとは一体的に形成され、
圧力波発生用の個別電極９３の一端が共通電極５０に接
続される。

【００５１】図１０は表面弾性波の発生原理を説明する
ための模型図であり、図１１は表面弾性波によって流体
の流れが発生する原理を説明するための模型図である。
図７をも参照して、圧電膜５１上に設けられる２つの櫛
歯状電極９４の一対の櫛歯電極９４ａ，９４ｂにおい
て、前記電極９４ａ，９４ｂ間に電圧の印加と解除とを
行うと、圧電膜５１の表面には横効果による歪みとその
解放によって表面弾性波であるレーリー波が生じる。レ
ーリー波による圧電膜５１の表面の質点の運動は、波の
進行方向に平行で、かつ表面に垂直な面内で楕円運動を
行う。この楕円運動によってレーリー波は図１０の仮想
線で示されるように、質点の楕円運動方向とは逆方向に
進行する。

【００５２】圧電膜５１の表面にレーリー波が発生し、
その表面に流体であるインク８４が接していると、圧電
膜５１の表面には前記楕円運動が生じ、レーリー波が進
行する。流体であるインク８４はその場に停まろうとす
るので、インク８４には圧電膜５１の表面の前記楕円運
動を打ち消す逆方向の楕円運動が生じる。すなわち、イ
ンク８４はレーリー波の進行方向とは逆方向に流れ出
す。

【００５３】したがって、各櫛歯電極９４ａ，９４ｂ間
にパルス状電圧を印加すると、各櫛歯電極９４ａ，９４
ｂ間では、圧電膜５１表面のレーリー波による圧電膜５
１の表面付近のインク８４の流れが生じている部分と流
れが生じていない部分とが生じ、すなわちインク８４内
にはインク８４の密な部分と粗な部分とが生じ、これに
よって、インク吐出口４８に向かって進行する粗密波が
生じる。この粗密波はインク吐出口４８のメニスカス８
５に至り、その表面にレーリー波の波長λ相当の微小突
起９５を形成する。ここで前記パルス状電圧の周波数
は、たとえば１〜３００ＭＨｚに選ばれる。１ＭＨｚ未
満であればメニスカスに微小突起が形成されないという
問題が生じ、３００ＭＨｚを超えると同様に微小突起が
形成されないという問題が生じる。したがって、１〜３
００ＭＨｚに選択される。ここで周波数が３００ＭＨｚ
のとき、インク吐出口４８のメニスカス８５には、イン
ク８４中の音速が１５００ｍ／ｓであるので５μｍの微
小突起９５が生じる。

【００５４】したがって、前記圧電素子９１を用いて重
畳弾性波を発生させるためには、共通電極５０と圧力波
発生用の個別電極９３との間に周波数が１〜１６ｋＨｚ
のパルス状電圧を印加し、かつ各櫛歯状電極９４間に周
波数が１〜３００ＭＨｚのパルス状電圧を印加する。こ
れによって、圧力波と表面弾性波とが前記圧電素子９１
によって生じ、インク吐出口４８のメニスカス８５に
は、圧力波によるメニスカス８５全面の圧力波の周波数
に基づく周期の凸形状隆起と表面弾性波によるメニスカ
ス８５上への表面弾性波の周波数に基づく周期の微小突
起９５が生じる。

【００５５】図１２は、弾性波発生手段を重畳弾性波発
生用圧電素子９１としたときのインク滴の生成および飛
翔動作を説明するための断面図である。対向電極６２と
共通電極５０との間に記録電源６４の印加電圧Ｖｂを印
加すると、各電極５０，６２間に電界が生じ、電界中に
配置される中間転写ベルト６３は誘電分極し、インク吐
出口４８を臨む中間転写ベルト６３の一表面は正に帯電
する。記録情報に応じてチャネル４５が選択されると
き、パルス状電圧であるチャネル選択電圧Ｖｃが共通電
極５０と重畳弾性波発生用の個別電極９２との間と対向
電極６２と共通電極５０のインク吐出口４８付近のチャ
ネル選択用電極部分９６との間に印加される。このとき
チャネル選択電圧Ｖｃのパルス波形は弾性波発生用のパ
ルス波形が重畳した波形となっている。なおこの重畳波
形の詳細については後述する。

【００５６】前記電極５０，９２間に前記電圧Ｖｃが印
加されると、前記圧電素子９１は重畳弾性波を発生し、
インク８４を伝播して、インク吐出口４８のメニスカス
８５に圧力波による圧力波の周波数に基づく周期の凸形
状隆起と表面弾性波による表面弾性波の周波数に基づく
周期の微小突起９５とを形成する。メニスカス８５全面
が凸形状で、かつその表面に微小突起９５が形成される
場合において、微小突起９５には電荷が集中し、かつ微
小突起９５は負に帯電して、微小突起９５から突出した
微小滴は静電吸引力によって飛翔して、中間転写ベルト
６３の所望の位置に付着する。

【００５７】メニスカス８５全面が凹形状で、かつその
表面に微小突起９５が形成される場合において、微小突
起９５には電界は集中しない。これは前記電極部分９６
に最も近いインク吐出口４８付近のインク８４に対して
静電吸引力が作用するので、微小突起９５には弱い静電
吸引力しか作用しない。またメニスカス８５全面に引き
込み運動がインク滴の吐出方向とは逆方向の力としてイ
ンク８４に作用するので、インク滴はインク吐出口４８
から吐出しない。

【００５８】図１３は、重畳弾性波発生用圧電素子９１
を用いた場合の表面弾性波の周波数とインク滴の印字ド
ット径との関係を示す図である。高精細記録のために
は、印字ドッド径を小さくすることが１つの方法であ
る。そこで表面弾性波の周波数を増加してゆくと、図１
３に示されるように、３００ＭＨｚにおいてインク滴の
印字ドット径は最小となり、その大きさは１０μｍ程度
である。周波数が３００ＭＨｚを超える表面弾性波を発
生させても直径１０μｍ以下のインク滴は安定して発生
させることができないので、安定したインク滴の印字ド
ット径を得るためには表面弾性波の周波数は１〜３００
ＭＨｚに選ばれる。したがって、このような方法をとる
ことによって微小インク滴を発生させることができ、高
精細記録を行うことができる。ここで図１３の結果を得
るための諸条件は、記録電圧Ｖｂは１．５ｋＶ、インク
吐出口と対向電極間との距離は４００μｍ、圧力波周波
数は２ｋＨｚ、インク粘度は１０ｃｐｓ、インク表面張
力は３０ｄｙｎ／ｃｍである。

【００５９】上記の本発明の実施の形態において、重畳
弾性波発生用圧電素子９１によるインク滴の生成および
飛翔動作について述べたが、圧力波発生用圧電素子８１
および表面弾性波発生用圧電素子４４の場合についても
弾性波を発生させてメニスカス８５の隆起または微小突
起を生じさせ、その先端部から静電吸引力によってイン
ク滴の生成および飛翔を行うことができる。

【００６０】ここで弾性波として、重畳弾性波を与えた
場合と圧力波を与えた場合とでは、記録電圧Ｖｂは重畳
弾性波の場合において１．５ｋＶ、圧力波の場合におい
て２ｋＶ程度である。この差は、それぞれの場合のメニ
スカス形状の違いによるものである。すなわち、圧力波
の場合はメニスカス全面が凸形状に隆起してその頂点付
近に電界が集中してインク滴を吐出し、重畳弾性波の場
合は凸形状に隆起したメニスカス表面に微小突起がさら
に形成され、この微小突起部分から前述のようにインク
滴が吐出するので、この微小突起分だけインク先端と中
間転写ベルト６３との間の距離が短くなる。

【００６１】また、静電吸引力は正と負の各電荷間の距
離の２乗に反比例して大きくなるので、電界を形成する
ために必要な電圧が低くすることができる。したがって
インク滴を生成および飛翔させるために必要な静電吸引
力を生じさせる電圧は低くすることができる。

【００６２】図１４は圧電素子の形成手順を説明するた
めのフローチャートであり、図１５は圧電素子の形成手
順を説明するための断面図である。ここでは重畳弾性波
発生用圧電素子９１の形成手順について説明する。ステ
ップｎ１からステップｎ２に移り、ステップｎ２では、
図１５（１）に示すシリコン基板４３の表面を窒化処理
して、耐アルカリ性を強くした後、図１５（２）に示す
ようにシリコン基板４３の表面に相互に間隔をあけて共
通電極であるチタン電極５０をスパッタリングによって
それぞれ複数形成する。ステップｎ３に移り、圧電膜５
１の成膜を行う。フォトレジストを各チタン電極５０上
に塗布した後、パターン露光および現像した後、圧電膜
であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）厚膜５１の成膜
領域Ｄ２をエッチングによって除去し、図１５（３）に
示すように、前記成膜領域Ｄ２に水熱法によって厚さ１
０μｍのＰＺＴ厚膜５１を成膜する。成膜には、まずＰ
ｂＮＯ₃水溶液２００ｍｍｏｌ／ｌ、ＺｒＯＣｌ₂ 水溶
液２００ｍｍｏｌ／ｌおよびＫＯＨ水溶液２ｍｏｌ／ｌ
の混合溶液中にシリコン基板４３を浸し、温度１６０℃
で１０時間、水熱による表面処理を行い、結晶核を形成
する。次に結晶を成長させるために、Ｐｂ（ＮＯ₃）₂水
溶液２００ｍｍｏｌ／ｌ、ＺｒＯＣｌ₂ 水溶液２００ｍ
ｍｏｌ／ｌ、ＴｉＣｌ₄ 水溶液２００ｍｍｏｌ／ｌおよ
びＫＯＨ水溶液２ｍｏｌ／ｌの混合溶液中に前記結晶核
が形成されたシリコン基板４３を浸し、温度１２０℃で
４８時間水熱処理を行う。そしてその後酢酸水溶液中で
超音波洗浄を行う。

【００６３】水熱法によって成膜されたＰＺＴ厚膜５１
は、下地となる酸化チタン（ＴｉＯ₂）中のＴｉ原子の
影響でＰＺＴの結晶構造が決まってしまう。すなわち、
結晶構造中のＴｉ原子の位置によって、分極方向はシリ
コン基板４３と垂直な方向に決まり、セラミックスＰＺ
Ｔの場合に必要であった分極処理が必要ない。

【００６４】ステップｎ４に移り、重畳弾性波発生用の
個別電極９２の形成を行う。前記個別電極９２の形成に
は、Ｎｉの無電解めっきを行う。すなわち、ＰＺＴ厚膜
５１の表面をめっき浴に浸して全面に５μｍのＮｉ膜を
形成する。その後、めっき表面にフォトレジストをスピ
ンコートし、前記個別電極９２をパターン露光および現
像した後、不要部分をエッチングによって除去して形成
する。ステップｎ４からステップｎ５に移り、前記圧電
素子９１が形成される。

【００６５】ステップｎ４において、個別電極のパター
ンを圧力波発生用または表面弾性波発生用の個別電極の
パターンに変えることによって、容易に圧力波発生用ま
たは表面弾性波発生用圧電素子８１，８４を形成するこ
とができる。

【００６６】上記の本発明の実施の形態において、個別
電極の形成にＮｉの無電解めっきを用いているが、Ａｌ
膜を真空蒸着によって全面に形成した後、フォトリソグ
ラフィによって電極パターンを形成する方法を用いても
よい。

【００６７】図１６はチャネル選択電圧Ｖｃのパルス波
形に弾性波発生用電圧のパルス波を重畳させるチャネ選
択電圧発生回路１０１の一例を示す電気回路図であり、
図１７はチャネル選択電圧Ｖｃのパルス波形図である。

【００６８】チャネル選択電圧発生回路１０１は、３つ
のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３とツェナーダイ
オードＺＤと抵抗Ｒとが接続されて構成される。トラン
ジスタＴｒ１はＮＰＮ型トランジスタであり、トランジ
スタＴｒ２、Ｔｒ３はＰＮＰ型トランジスタである。ト
ランジスタＴｒ１，Ｔｒ２は直列に接続される。トラン
ジスタＴｒ１と並列に抵抗Ｒが接続され、抵抗Ｒとトラ
ンジスタＴｒ１との間には、ツェナーダイオードＺＤが
逆電圧方向に接続される。ツェナーダイオードＺＤに
は、並列にトランジスタＴｒ３が接続される。そしてト
ランジスタＴｒ１およびＴｒ２のコレクタ間には２５０
Ｖの電圧が印加される。

【００６９】トランジスタＴｒ１およびＴｒ２のベース
にチャネル選択信号である入力信号ｓ１が入力すると、
Ｔｒ１はＯＦＦ、Ｔｒ２はＯＮとなる。またこのときの
出力Ｂは−２５０Ｖである。ツェナーダイオードＺＤの
ツェナー電圧は５０Ｖに設定されており、Ｂ−Ｄ間には
２５０Ｖの電圧が印加される。するとツェナーダイオー
ドＺＤはツェナー降伏を起こし、Ｂ−Ｃ間の電圧は５０
Ｖに保持されるので、出力は−２００Ｖとなる。入力信
号ｓ１によるベース電圧の印加状態が解除されると、Ｔ
ｒ１はＯＮ、Ｔｒ２はＯＦＦとなり、出力Ｂは０Ｖとな
る。

【００７０】トランジスタＴｒ３のベースに弾性波発生
用信号である入力信号ｓ２が入力されないとき、出力波
形であるチャネル選択電圧Ｖｃの波形は、図１７（１）
のような入力信号ｓ１と相似な波形となる。

【００７１】トランジスタＴｒ１およびＴｒ２のベース
に入力信号ｓ１が入力され、かつトランジスタＴｒ３の
ベースに櫛歯状入力信号ｓ２が入力されるときには、櫛
歯状波形の一周期分のみを考慮すると、トランジスタＴ
ｒ３のベースに電圧が印加されていないときには、Ａ’
−Ｂ間の電圧は２００Ｖのままである。一方、トランジ
スタＴｒ３のベースに電圧が印加されているときには、
トランジスタＴｒ３のエミッタ−コレクタ間が導通状態
となり、ツェナ電圧分だけ上昇し、Ａ’−Ｂ間の電圧は
２５０Ｖとなる。したがって上記の電圧変化が入力信号
ｓ２の周波数分だけ発生するので、出力波形であるチャ
ネル選択電圧Ｖｃの波形は図１７（２）のような入力信
号ｓ１と入力信号ｓ２とが重畳した波形と相似の波形と
なる。

【００７２】したがって、チャネル選択電圧Ｖｃは共通
電極と個別電極との間に印加されるので、チャネルが選
択されると圧電素子によって弾性波を発生させることが
できる。

【００７３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、各インク
通路内には各インク通路内のインクに弾性波を与える弾
性波発生手段が各インク通路毎に個別に設けられるの
で、各インク通路のインク吐出口に個別にインク界面を
凸形状に形成させることができ、各インク通路毎にイン
クの微小滴の生成および飛翔させることができ、また弾
性波発生手段をインクジェットへの高密度化を図ること
ができる。

【００７４】また、共通電極はチャネル選択用電極部分
と弾性波発生用電極部分とを含んでいるので、前記両電
極部分を分割して回路を構成するときよりも各インク通
路当たりの配線数を減らすことができ、回路の低コスト
化を図ることができる。

【００７５】また、弾性波はインク吐出口に向かって進
行して、インク吐出口からインク滴を吐出させるので、
選択されたインク通路からインク滴を吐出させ、温度等
の外乱によらず、インク滴を所望の位置へ着地させるこ
とができ、インク滴着地点の安定性および信頼性を向上
させることができる。

【００７６】本発明によれば、弾性波発生手段は各イン
ク通路内のインクに周波数が１〜１６ｋＨｚの圧力波を
与える圧力波発生用圧電素子であるので、発生した圧力
波はインク吐出口のインク界面形状を圧力波の周期に基
づく周期でインク滴付着媒体に向けて凸形状に突出させ
ることができる。したがってインク界面が凸となったと
き、その頂点部から静電吸引力によって容易にインク滴
を飛翔させることができる。

【００７７】本発明によれば、弾性波発生手段は各イン
ク通路内のインクに、インク界面に向かって進行する周
波数が１〜３００ＭＨｚの表面弾性波を与える表面弾性
波発生用圧電素子であるので、発生した表面弾性波はイ
ンク内に表面弾性波の波長相当の粗密波を発生させ、イ
ンク吐出口のインク界面に微小突起を形成し、静電吸引
力によって容易にインクの微小滴を飛翔させることがで
きる。

【００７８】本発明によれば、弾性波発生手段は各イン
ク通路内のインクに、圧力波と表面弾性波とを重畳して
与える重畳弾性波発生用圧電素子であるので、発生した
重畳弾性波はインク吐出口のインク界面を圧力波の周波
数に基づく周期で凸形状にし、かつその表面に表面弾性
波の周波数に基づく周期で微小突起を形成し、静電吸引
力によって容易にインク滴を飛翔させることができる。
したがって、インク部先端とインク滴付着媒体との間の
距離は圧力波の場合のその距離よりも短くなるので、イ
ンク滴の生成および飛翔に必要な静電吸引力を生じさせ
る電圧を低下させることができる。

【００７９】本発明によれば、共通電極はインク突出口
付近のチャネル選択用電極部分と、圧電膜に弾性波を発
生させるための個別電極との間に電界を形成する電極部
分とを含んでいるので、前記電極部分を分割して回路を
形成するときよりも配線数を減らすことができ、回路の
低コスト化を図ることができる。

【００８０】本発明によれば、圧電膜上に形成される個
別電極は面状であり、共通電極と個別電極との間には電
圧が印加されるので、圧電膜にはユニモルフ変形が生
じ、これによってインクには急激な正圧と弱負圧との繰
返しによる圧力波が発生し、インク界面全面を圧力波の
周波数に基づく周期で凸形状に形成することができ、イ
ンク界面の頂点部からインクを静電吸引力によって容易
に飛翔させることができる。

【００８１】本発明によれば、圧電膜上に形成される２
つの個別電極は圧電膜の長手方向に相互に間隔をあけて
櫛歯状にそれぞれ形成され、各個別電極間に電圧が印加
されるので、圧電素子には表面弾性波が発生し、これに
よって生じるインクの流れに起因する粗密波がインク内
を伝播し、インク界面に表面弾性波の波長に相当する微
小突起を表面弾性波の周波数に基づく周期で形成し、静
電吸引力によって容易に飛翔させることができる。

【００８２】本発明によれば、共通電極と面状の個別電
極との間および各櫛歯状の個別電極間に電圧が印加され
るので、圧電素子には、面状電極部におけるユニモルフ
変形によって生じる圧力波と櫛歯状電極部における表面
弾性波とを重畳して発生させることができ、インク吐出
口のインク界面全面を圧力波の周波数に基づく間隔で凸
形状に形成し、かつその表面に微小突起を表面弾性波の
周波数に基づく周期で形成させることができ、微小突起
から静電吸引力によって容易にインクの微小滴を飛翔さ
せることができる。

【００８３】本発明によれば、共通電極は個別電極の対
向する電極を共有するので、各チャネル当たりの配線数
を減らすことができる。また前記電極間に前記チャネル
選択電圧が印加されるので、チャネルが選択されると圧
電素子によって弾性波を発生させることができる。

【００８４】本発明によれば、インク滴付着面はインク
ジェットヘッドのインク吐出口に近接して配置されるの
で、インク滴の生成および飛翔に必要な電圧を低くする
ことができる。またインクジェット記録装置は、インク
の微小滴をインク滴付着媒体のインク滴付着面に付着さ
せて、インク滴付着媒体を介して記録紙の記録領域に転
写して記録するので、インクの微小滴によって印字また
は印画像の解像度を高くすることができ、選択されたイ
ンクジェットヘッドのインク通路からインク滴が吐出す
ることによって生じるインク滴着地点の安定化によって
質のよい印字または印画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態であるインクジェットヘ
ッド４１を示す分解斜視図である。

【図２】インクジェット記録装置の記録部６１の構成を
示す斜視図である。

【図３】本発明のインクジェットヘッド４１を備えるカ
ラーシリアルプリンタ７１の構成図である。

【図４】本発明の実施の他の形態である弾性波発生手段
を圧力波発生用圧電素子８１としたときのチャネル４５
の断面図である。

【図５】図４の切断面線Ｖ−Ｖから見た断面図である。

【図６】図４の切断面線ＶＩ−ＶＩから見た断面図であ
る。

【図７】本発明の実施のさらに他の形態である弾性波発
生手段を重畳弾性波発生用圧電素子９１としたときのチ
ャネル４５の断面図である。

【図８】図７の平面図である。

【図９】図８の切断面線ＩＸ−ＩＸから見た断面図であ
る。

【図１０】表面弾性波の発生原理を説明するための模型
図である。

【図１１】表面弾性波によって流体の流れが発生する原
理を説明するための模型図である。

【図１２】弾性波発生手段を重畳弾性波発生用圧電素子
９１としたときのインク滴の生成および飛翔動作を説明
するための断面図である。

【図１３】表面弾性波の周波数とインク滴の印字ドット
径との関係を示す図である。

【図１４】圧電素子の形成手順を説明するためのフロー
チャートである。

【図１５】圧電素子の形成手順を説明するための断面図
である。

【図１６】チャネル選択電圧Ｖｃのパルス波形に弾性波
発生用電圧のパルス波形を重畳させるためのチャネル選
択電圧発生回路１０１の一例を示す電気回路図である。

【図１７】チャネル選択電圧Ｖｃのパルス波形図であ
る。

【図１８】特公昭５８−４９１８９号公報に開示される
インクジェット記録ヘッド１の構成を示す正面図であ
る。

【図１９】特開平３−５１５０号公報に開示されるイン
クジェット記録装置１１の構成を示す図である。

【図２０】特開平２−１９８８５３号公報に開示される
インクジェットプリンタ２１の構成を示す図である。

【図２１】図２０の一部の斜視図である。

【図２２】超音波の進行状態を示す構成図である。

【図２３】超音波励振器３０にパルス状の電圧を印加し
て発生するインクの隆起部３２を示す図である。

【図２４】超音波励振器３０に正弦波状の電圧を印加し
て発生するインクの隆起部３２を示す図である。

【符号の説明】

４１ インクジェットヘッド ４２ カバープレート ４３ 基板 ４４ 表面弾性波発生用圧電素子 ４５ チャネル ４６ インク貯留部 ４８ インク吐出口 ５０ 共通電極 ５１ 圧電膜 ５２ 個別電極 ６２ 対向電極 ６３ 中間転写ベルト ６４ 記録電源 ６５ チャネル選択手段 ７３ 転写ローラ ７４ 記録紙 ７５ プラテン ７７ インク滴付着面 ８１ 圧力波発生用圧電素子 ８２ 圧力波発生用の個別電極 ８４ インク ８５ メニスカス ９１ 重畳弾性波発生用圧電素子 ９２ 重畳弾性波発生用の個別電極 ９５ 微小突起

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク滴付着媒体に臨んで開口するイン
   ク吐出口を有する複数のインク通路が個別に仕切られて
   形成され、各インク通路はインクが貯留される貯留部に
   共通に連通して各インク通路にインクが導かれ、インク
   滴付着媒体とインク吐出口から前記インク滴付着媒体に
   対向するインク界面との間にチャネル選択電圧を印加し
   て、インク界面からインク滴をインク滴付着媒体に静電
   吸引力によって飛翔させるインクジェットヘッドにおい
   て、 各インク通路内には、各インク通路内のインクに弾性波
   を与える弾性波発生手段が、各インク通路毎に個別に設
   けられることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】 弾性波発生手段は、各インク通路内のイ
   ンクに周波数が１〜１６ｋＨｚの圧力波を与える圧力波
   発生用圧電素子であることを特徴とする請求項１記載の
   インクジェットヘッド。
3. 【請求項３】 弾性波発生手段は、各インク通路内のイ
   ンクに、インク界面に向かって進行する周波数が１〜３
   ００ＭＨｚの表面弾性波を与える表面弾性波発生用圧電
   素子であることを特徴とする請求項１記載のインクジェ
   ットヘッド。
4. 【請求項４】 弾性波発生手段は、各インク通路内のイ
   ンクに、周波数が１〜１６ｋＨｚの圧力波と、インク界
   面に向けて進行する周波数が１〜３００ＭＨｚの表面弾
   性波とを重畳して与える重畳弾性波発生用圧電素子であ
   ることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッ
   ド。
5. 【請求項５】 圧電素子は、基板の前記インク通路に臨
   む一表面上に形成される共通電極と、共通電極上のイン
   ク吐出口付近にチャネル選択用電極部分を除く残余の領
   域に形成される圧電膜と、圧電膜上に形成される個別電
   極とを有することを特徴とする請求項２〜４のいずれか
   に記載のインクジェットヘッド。
6. 【請求項６】 圧電素子は、基板の前記インク通路に臨
   む一表面上に形成される共通電極と、共通電極上のイン
   ク吐出口付近にチャネル選択用電極部分を除く残余の領
   域に形成される圧電膜と、圧電膜上に面状に形成される
   圧力波発生用の個別電極とを有することを特徴とする請
   求項２記載のインクジェットヘッド。
7. 【請求項７】 圧電素子は、基板の前記インク通路に臨
   む一表面上に形成される共通電極と、共通電極上のイン
   ク吐出口付近にチャネル選択用電極部分を除く残余の領
   域に形成される圧電膜と、圧電膜上にその圧電膜の長手
   方向に相互に間隔をあけて櫛歯状にそれぞれ形成される
   ２つの表面弾性波発生用の個別電極とを有することを特
   徴とする請求項３記載のインクジェットヘッド。
8. 【請求項８】 圧電素子は、基板の前記インク通路に臨
   む一表面上に形成される共通電極と、共通電極上のイン
   ク吐出口付近にチャネル選択用電極部分を除く残余の領
   域に形成される圧電膜と、圧電膜上に面状に形成される
   圧力波発生用の個別電極と、圧電膜上に前記圧力波発生
   用の個別電極よりもインク吐出口寄りに、その圧電膜の
   長手方向に相互に間隔をあけて櫛歯状にそれぞれ形成さ
   れる２つの表面弾性波発生用の個別電極とを有すること
   を特徴とする請求項４記載のインクジェットヘッド。
9. 【請求項９】 共通電極には個別電極の一端が接続さ
   れ、前記電極間には、前記インク界面からインク滴をイ
   ンク滴付着媒体に静電吸引力によって飛翔させるために
   弾性波を発生させるための弾性波発生用電圧を重畳させ
   たチャネル選択電圧が印加されることを特徴とする請求
   項６〜８のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
10. 【請求項１０】 インク滴付着媒体と、 インク滴付着媒体のインク滴付着面に臨んで開口するイ
    ンク吐出口を有する複数のインク通路が個別に仕切られ
    て形成され、各インク通路はインクが貯蔵される貯留部
    に共有に連通して各インク通路にインクが導かれ、各イ
    ンク通路内には各インク通路内のインクに弾性波を与え
    る弾性波発生手段が、各インク通路毎に個別に設けら
    れ、この弾性波発生手段によってインク通路内のインク
    に弾性波を与えながらインク滴付着媒体とインク吐出口
    のインク界面との間にチャネル選択電圧を印加して静電
    吸引力を発生させ、インク界面からインク滴をインク滴
    付着媒体のインク滴付着面に飛翔させるインクジェット
    ヘッドと、 インク滴付着媒体の予め定める転写領域に設けられ、記
    録紙の記録領域をインク滴付着媒体のインク滴付着面に
    臨ませて、前記記録紙を予め定める送り速度で間欠的に
    移動させて前記記録領域を順次的に更新する記録紙送り
    手段と、 インク滴付着媒体のインク滴付着面のインク滴が付着し
    た領域が前記転写領域に配置されたとき、インク付着媒
    体を記録紙の記録領域に近接する方向に押圧して、前記
    インク滴が付着した領域を記録紙の記録領域に接触させ
    て転写する転写手段とを含むことを特徴とするインクジ
    ェット記録装置。