JPH11334066A - インクジェット記録ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ピエゾ素子を小型化・高密度化す
ると共に、ピエゾ変位量の分解能を高くして、高精細か
つ高速な記録を行うことができるインクジェット記録ヘ
ッド及びその製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 オリフィスプレート１０にインクを定量
するための定量オリフィス１２ａと希釈液を吐出するた
めの吐出オリフィス１２ｂとが出口部を隣接させて設け
られ、これら定量オリフィス１２ａ及び吐出オリフィス
１２ｂに連通してインク用キャビティ１４ａ及び希釈液
用キャビティ１４ｂがそれぞれ形成されている。オリフ
ィスプレート１０上にはＰＩ等の有機樹脂からなる振動
板１８が形成され、更にインク用キャビティ１４ａ及び
希釈液用キャビティ１４ｂに対応する振動板１８上には
それぞれ定量用の単板型ピエゾ素子２０ａ及び吐出用の
単板型ピエゾ素子２０ｂが接着剤を介在させることなく
直接に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録ヘッド及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のいわゆるオンデマンド型インクジ
ェット記録装置は、記録信号に応じてインク液滴をオリ
フィスから吐出して紙やフィルムなどの記録媒体に記録
するプリンタに使用するものであり、小型化、低コスト
化が可能なため、近年急速に普及しつつある。このオン
デマンド型インクジェット記録装置としては、種々のタ
イプが提案されてきた。例えばピエゾ素子（ｐｉｅｚｏ
ｄｅｖｉｃｅ；圧電素子）の変形によって液流路内に
圧力変化を発生させ、微小液滴を吐出させるものや、更
に一対の電極を設け、これによって微小液滴を偏向させ
て吐出するもの等が知られている。また、液流路内に配
設した発熱素子を急激に発熱させることによって気泡を
発生させ、その気泡の発生によって吐出オリフィスから
微小液滴を吐出させるもの等もある。

【０００３】ところで、近年、特にオフィスにおいて、
デスクトップパブリッシングと呼ばれるコンピュータを
用いた文書作成が盛んに行われるようになり、最近で
は、文字や図形だけでなく写真等のカラーの自然画像を
文字や図形と共に出力するという要求が増加してきてい
る。このように高品位な自然画像をプリントするために
は中間調の再現が重要である。こうした中間調を再現す
るためには、ピエゾ素子又は発熱素子に与える電圧やパ
ルス幅を変化させ、吐出する液滴サイズを制御すること
によって印字ドットの径を可変として階調を表現するも
のや、ドット径は変化させずに１画素を例えば４×４の
ドットからなるマトリクスによって構成し、このマトリ
クス単位でいわゆるデイザ法を用いて階調表現を行うも
の等がある。

【０００４】上述のピエゾ素子により微小液滴を吐出さ
せるタイプのインクジェット記録装置においては、使用
されるピエゾ素子として、積層型ピエゾ素子と考案者の
名前を取ってカイザー型と呼ばれる単板型ピエゾ素子と
がある。前者の積層型ピエゾ素子は、周波数特性・最大
出力などに優れているものの、高価となる欠点がある。
他方、後者のカイザー型と呼ばれる単板型ピエゾ素子
は、周波数特性・最大出力は共に積層型ピエゾ素子に劣
るものの、価格を安くすることができるという利点があ
る。

【０００５】この単板型ピエゾ素子を用いたインクジェ
ット記録ヘッドには、従来から種々の製造方法が検討さ
れてきた。以下、その幾つかを例示する。

【０００６】（１） 焼成した単板ピエゾの両面に電極
を形成して作製した単板型ピエゾ素子を振動板に接着
し、更にダイシング加工により各キャビティに対応する
よう単板型ピエゾ素子に切り分ける方法である。この製
造方法についてもう少し詳しく説明すると、次のように
なる。

【０００７】先ず、振動板を１枚で覆えるようなサイズ
の単板ピエゾ、例えば圧電ブザーなどに使用されるよう
な単板ピエゾを焼成する。そして、この単板ピエゾの両
面にＡｕ（金）蒸着等によってグランド用電極及び上部
電極を形成した後、分極処理を行い、圧電性が得られる
ようにする。こうして、振動板に対応するサイズの単板
型ピエゾ素子を作製する。

【０００８】続いて、この単板型ピエゾ素子を振動板に
接着する。この接着には主にエキボシ系の接着剤を使用
し、温度８０℃〜１００℃において３０分ほどの時間を
かけて硬化させる。続いて、接着剤を介して振動板に接
着した単板型ピエゾ素子に対し、一般にダイサーとかダ
イシングマシンと呼ばれる加工機を用いてダイシング加
工を行う。即ち、振動板に対応するサイズの単板型ピエ
ゾ素子を所定のピッチで切り分け、各キャビティに対応
するサイズの単板型ピエゾ素子に分離する。

【０００９】なお、キャビティが存在しない部分に形成
される単板型ピエゾ素子は、振動板から態々剥がしたり
する手間をかけることなく、そのまま放置した状態にし
ておくのが通例である。

【００１０】（２） 印刷法により各キャビティに対応
する単板ピエゾをパターニングした後、焼成・分極処理
する方法である。この製造方法についてもう少し詳しく
説明すると、次のようになる。

【００１１】先ず、所定の組成式に従って原料粉末、例
えばＰＺＴの場合においてはＰｂＯ、ＺｒＯ₂ 、ＴｉＯ
₂ 等の原料粉末を調合し、この調合した原料粉末を、本
焼成時における変形やひび割れなどの発生を防ぐため、
温度７５０℃〜９５０℃において仮焼成を行う。

【００１２】続いて、この仮焼成を行ったものを微粉末
状に粉砕して、バインダと混合した後、印刷の手法を用
いて、グランド用電極を形成した振動板上に各キャビテ
ィに対応するサイズにパターニングする。そして、この
印刷法によるパターニングを行った後、１０００℃〜１
３００℃という高温において本焼成を行う。こうして、
振動板上に、グランド用電極を介して、各キャビティに
対応する単板ピエゾを形成する。

【００１３】続いて、これらの各キャビティに対応する
単板ピエゾ上にそれぞれ上部電極を形成した後、分極処
理を行い、単板型ピエゾ素子を形成する。なお、この分
極処理は、温度６０℃〜１２０℃の雰囲気中において１
〜５ｋＶ／ｍｍの電界を加えて行う。時間は、長くても
３０分程度である。

【００１４】（３） 各キャビティに対応する大きさの
単板型ピエゾ素子を作製した後、これらの単板型ピエゾ
素子を各キャビティに対応させて振動板に接着する方法
である。この製造方法についてもう少し詳しく説明する
と、次のようになる。上述の（１）の場合と同様にし
て、単板ピエゾを焼成し、この単板ピエゾの両面にグラ
ンド用電極及び上部電極を形成した後、分極処理を行
い、単板型ピエゾ素子を作製する。そして、この単板型
ピエゾ素子を各キャビティに対応するサイズに切断す
る。続いて、各キャビティに対応するサイズの単板型ピ
エゾ素子を、上述の（１）の場合と同様に接着剤を用い
て、それぞれ振動板上の所定の位置に接着する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】現在の記録技術におい
ては、高精細化・高速化が強く要求され、この要求に従
ってインクジェット記録ヘッドのオリフィスはその寸法
が微小になり、かつオリフィス密度が高くなる多オリフ
ィス化が進んでいる。特にキャリアジェット方式のイン
クジェット記録ヘッドにおいては、吐出オリフィスに加
えて定量オリフィスも形成する必要があるため、なおい
っそうの高密度化が必要となる。そして、オリフィスを
高密度化するということは、つまりキャビティを高密度
化することになるため、各キャビティに対応するピエゾ
素子に許容される寸法は小さくなり、必然的にピエゾ素
子も小型化して高密度に配置する必要が生じる。

【００１６】このような観点からすると、上記従来の単
板型ピエゾ素子を用いたインクジェット記録ヘッドの製
造方法のうち、上記（３）に示した製造方法は、単板型
ピエゾ素子を小さく加工し、かつそれらを正確な位置に
接着するという煩雑な作業が必要となり、事実上オリフ
ィス密度を高くすることは困難である。従って、この方
法は、初期のインクジェット記録ヘッドにおいてしばし
ば用いられていたが、最近では殆ど使われなくなってい
る。

【００１７】また、上記（１）に示した製造方法は、オ
リフィスピッチを３４０μｍ以下にしてピエゾ素子の小
型化を図ることも可能であるが、上記（３）に示した製
造方法と同様に接着工程が必要であり、接着のばらつき
によるピエゾ素子のピエゾ変位量のばらつきが特にキャ
リアジェット方式のインクジェット記録ヘッドにおいて
濃度のばらつきとして現れるために、非常に大きな問題
となる。これに加えて、接着層の厚みが実質的に振動板
の厚みの増大となり、その剛性を高める結果となるた
め、今後高速化を目指す際には無視するとができないも
のとなる。この他にも、ピエゾ素子には有害な鉛が含ま
れているため、必要の無いピエゾ素子が振動板上に残る
構造は、昨今重要視されている環境保護の観点から、好
ましくないという問題もある。

【００１８】また、上記（２）に示した製造方法は、上
記（１）に示した製造方法の場合と同様に、オリフィス
ピッチを狭くしてピエゾ素子を小型化することは可能で
あるが、印刷法による単板ピエゾのパターニングの後、
焼成し、分極処理する必要がある。この焼成・分極処理
を行うには、例えば温度４００℃において１０〜２０時
間をかけて有機バインダを燃焼（取り除く）必要があ
る。更にその後、焼成温度１０００℃〜１３００℃まで
昇温して焼結させなくてはならない。このため、振動板
の材質としてはＰＩ（ポリイミド）等に代表される高温
に強い樹脂材料はおろか、Ｎｉ（ニッケル）製やＳＵＳ
（ステンレス スティール）製の振動板でさえ、上記の
ような降温プロセスにおいては使用することができなく
なるという問題がある。

【００１９】実際には、単板ピエゾの組成を工夫して焼
成温度のより低いプロセスが可能となるようにして印刷
法を使用する例も有るようだが、前述のように単板型ピ
エゾ素子の出力は積層ピエソ素子のそれに比較して小さ
く、剛性の高い金属材料を用いた振動板は必然的に変位
量が小さくなってしまうという問題がある。ここでも特
にキャリアジェット方式のインクジェット記録ヘッドに
おける定量側の駆動に用いる場合には、単板型ピエゾ素
子に印加する電圧変化に対するピエゾ変位の変化量が小
さくなってしまう金属材料製の振動板は、高階調性を実
現するのに非常に不利になってしまう。

【００２０】上述したように、インクジェット記録ヘッ
ドによる記録は高精細化・高速化に対応していかなくて
はならず、オリフィスの高密度化やキャビティをはじめ
とするインク路の微細化は避けられない。キャビティの
高密度化は、単板型ピエゾ素子の小型化・高密度化につ
ながり、小さな単板型ピエゾ素子をばらつきなく高精度
に作製されることが必要となってくる。更に、所定の電
圧に対して所定のピエゾ変位量が再現性よく得られるよ
うな高分解能も必要となってくる。特にキャリアジェッ
ト方式のインクジェット記録ヘッドにおいては、２液混
合によるドット内階調を特徴とすることから、ピエゾ変
位量のばらつきは濃度のばらつきとなってしまうため、
この必要性は切実なものとなる。

【００２１】そこで本発明は、上記事情を鑑みてなされ
たものであり、ピエゾ素子を小型化・高密度化すると共
に、ピエゾ変位量の分解能を高くして、高精細かつ高速
な記録を行うことができるインクジェット記録ヘッド及
びその製造方法を提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の本発
明に係るインクジェット記録ヘッド及びその製造方法に
より達成される。即ち、請求項１に係るインクジェット
記録ヘッドは、オリフィスプレートに形成された吐出オ
リフィスと、この吐出オリフィスに連通するキャビティ
と、このキャビティに対応するピエゾ素子と、このピエ
ゾ素子の出力をキャビティ内のインクに伝えるための振
動板とを有し、吐出オリフィスからインクを吐出させて
印画対象物に飛ばすインクジェット記録ヘッドであっ
て、ピエゾ素子が振動板上に直接に形成されていること
を特徴とする。

【００２３】ここで、「ピエゾ素子」とは、単板ピエゾ
の両面にそれぞれ電極が形成され、圧電性が得られるよ
うにしたものをいう。また、「ピエゾ素子が振動板上に
直接に形成されている」とは、ピエゾ素子が振動板上に
例えば接着剤を介在させることなく直に接して形成され
ていることを意味する。このことは、以下の各請求項に
係るインクジェット記録ヘッドにおいても同様とする。

【００２４】このように請求項１に係るインクジェット
記録ヘッドにおいては、吐出オリフィスからインクを吐
出させるインクジェット記録ヘッドにおけるピエゾ素子
が振動板上に直接に形成され、間に接着剤が介在してい
ないことにより、従来のように接着剤によってピエゾ素
子が振動板上に接着されている場合と比較すると、接着
層の厚みが実質的に振動板の厚みの増大となってその剛
性を高める結果となることが防止されるため、高周波領
域における駆動が可能となり、インクジェット記録の高
速化が達成される。

【００２５】また、請求項２に係るインクジェット記録
ヘッドは、オリフィスプレートに形成された吐出オリフ
ィス及び定量オリフィスと、これらの吐出オリフィス及
び定量オリフィスにそれぞれ連通する第１及び第２のキ
ャビティと、これら第１及び第２のキャビティに対応す
るピエゾ素子と、これらのピエゾ素子の出力を第１及び
第２のキャビティ内のインク又は希釈液に伝えるための
振動板とを有し、吐出オリフィスからインクと希釈液と
の混合液を吐出させて印画対象物に飛ばすインクジェッ
ト記録ヘッドであって、ピエゾ素子が振動板上に直接に
形成されていることを特徴とする。

【００２６】このように請求項２に係るインクジェット
記録ヘッドにおいては、吐出オリフィスからインクと希
釈液との混合液を吐出させるインクジェット記録ヘッド
におけるピエゾ素子が振動板上に直接に形成され、間に
接着剤が介在していないことにより、従来のように接着
剤によってピエゾ素子が振動板上に接着されている場合
と比較すると、上記請求項１に係るインクジェット記録
ヘッドの場合と同様に高周波領域における駆動が可能と
なってインクジェット記録の高速化が達成される。ま
た、これに加えて、接着のバラツキに起因するピエゾ変
位量のバラツキがなくなり、濃度のバラツキの発生が防
止されるため、濃度の分解能が高くなってインクジェッ
ト記録の高精細化も達成される。

【００２７】また、請求項３に係るインクジェット記録
ヘッドは、上記請求項１又は２に係るインクジェット記
録ヘッドにおいて、振動板が有機材料からなる構成とす
ることにより、従来の金属材料を用いた振動板の場合と
比較すると、振動板の剛性が小さくなることから、ピエ
ゾ素子のピエゾ変位量が大きくなるため、低消費電力化
が実現されると共に、ピエゾ素子のピエゾ変位量の分解
能が高くなるため、濃度の分解能が高くなってインクジ
ェット記録の高精細化が達成される。

【００２８】なお、上記請求項２に係る吐出オリフィス
からインクと希釈液との混合液を吐出させるインクジェ
ット記録ヘッドとしては、吐出オリフィスに連通する第
１のキャビティに希釈液が保持され、定量オリフィスに
連通する第２のキャビティにインクが保持され、定量オ
リフィスからインクを定量した後、吐出オリフィスから
希釈液を吐出させてインクと希釈液との混合液を印画対
象物に飛ばす方式のインクジェット記録ヘッド（通常、
キャリアジェット方式のインクジェット記録ヘッドと呼
ばれる）の他、吐出オリフィスに連通する第１のキャビ
ティにインクが保持され、定量オリフィスに連通する前
記第２のキャビティに希釈液が保持され、定量オリフィ
スから希釈液を定量した後、吐出オリフィスからインク
を吐出させてインクと希釈液との混合液を印画対象物に
飛ばす方式のインクジェット記録ヘッドがあり、いずれ
においても本発明が適用される。なお、前者の方式は、
淡色のドットの表現力に優れており、後者の方式は、シ
ャドウ部に関して十分なインク濃度を得ることができる
という利点がある。

【００２９】また、請求項６に係るインクジェット記録
ヘッドの製造方法は、オリフィスプレートに形成された
吐出オリフィスと、この吐出オリフィスに連通するキャ
ビティと、このキャビティに対応するピエゾ素子と、こ
のピエゾ素子の出力をキャビティ内のインクに伝えるた
めの振動板とを有し、吐出オリフィスからインクを吐出
させて印画対象物に飛ばすインクジェット記録ヘッドの
製造方法であって、振動板上に第１の電極を介して超微
粒子堆積法により単板ピエゾを形成した後、その単板ピ
エゾ上に第２の電極を形成することを特徴とする。

【００３０】このように請求項６に係るインクジェット
記録ヘッドの製造方法においては、吐出オリフィスから
インクを吐出させるインクジェット記録ヘッドを作製す
る際に、振動板上に第１の電極を介して超微粒子堆積法
により単板ピエゾを形成し、その上に第２の電極を形成
することにより、単板ピエゾの両面にそれぞれ第１及び
第２の電極が形成されたピエゾ素子が振動板上に接着剤
を用いることなく直接に形成されるため、従来のように
接着剤によってピエゾ素子を振動板上に接着する場合と
比較すると、接着層の厚みが実質的に振動板の厚みの増
大となってその剛性を高める結果となることが防止され
るため、高周波領域における駆動が可能となってインク
ジェット記録の高速化が達成されるインクジェット記録
ヘッドが容易に作製される。

【００３１】また、請求項７に係るインクジェット記録
ヘッドの製造方法は、オリフィスプレートに形成された
吐出オリフィス及び定量オリフィスと、これらの吐出オ
リフィス及び定量オリフィスにそれぞれ連通する第１及
び第２のキャビティと、これら第１及び第２のキャビテ
ィに対応するピエゾ素子と、これらのピエゾ素子の出力
を第１及び第２のキャビティ内のインク又は希釈液に伝
えるための振動板とを有し、吐出オリフィスからインク
と希釈液との混合液を吐出させて印画対象物に飛ばすイ
ンクジェット記録ヘッドの製造方法であって、振動板上
に第１の電極を介して超微粒子堆積法により単板ピエゾ
を形成した後、この単板ピエゾ上に第２の電極を形成す
ることを特徴とする。

【００３２】このように請求項７に係るインクジェット
記録ヘッドの製造方法においては、吐出オリフィスから
インクと希釈液との混合液を吐出させるインクジェット
記録ヘッドを作製する際に、振動板上に第１の電極を介
して超微粒子堆積法により単板ピエゾを形成し、その上
に第２の電極を形成することにより、単板ピエゾの両面
にそれぞれ第１及び第２の電極が形成されたピエゾ素子
が振動板上に接着剤を用いることなく直接に形成される
ため、従来のように接着剤によってピエゾ素子を振動板
上に接着する場合と比較すると、上記請求項６に係るイ
ンクジェット記録ヘッドの製造方法の場合と同様に、高
周波領域における駆動が可能となってインクジェット記
録の高速化が達成される。これに加えて、接着のバラツ
キに起因するピエゾ変位量のバラツキがなくなり、濃度
のバラツキの発生が防止されるため、濃度の分解能が高
くなってインクジェット記録の高精細化が達成されるイ
ンクジェット記録ヘッドが容易に作製される。

【００３３】また、請求項８に係るインクジェット記録
ヘッドの製造方法は、上記請求項６又は７に係るインク
ジェット記録ヘッドの製造方法において、超微粒子堆積
法により単板ピエゾを形成する際に、ピエゾ素子のパタ
ーンを開口部とするマスクを用いて、単板ピエゾを選択
的に形成する構成とすることにより、必要なピエゾ素子
のみが形成されることから、従来のようにキャビティが
存在しない部分にまで無駄なピエゾ素子が形成されてそ
のまま放置されることはなくなるため、インクジェット
記録ヘッドが廃棄された場合においても、有害な鉛を含
んでいるピエゾ素子が環境に与える悪影響は最小限に抑
制される。また、マスク上に堆積された単板ピエゾは回
収して再利用することが可能であるため、資源の節減と
有効利用に寄与し、コストも低減される。

【００３４】また、請求項９に係るインクジェット記録
ヘッドの製造方法は、上記請求項６又は７に係るインク
ジェット記録ヘッドの製造方法において、振動板の材料
として有機材料を用いる構成とすることにより、振動板
の材料として金属材料を用いる従来の場合と比較する
と、振動板の剛性が小さくなることから、ピエゾ素子の
ピエゾ変位量が大きくなるため、低消費電力化が実現さ
れるインクジェット記録ヘッドが容易に作製される。ま
た、ピエゾ素子のピエゾ変位量の分解能も高くなるた
め、濃度の分解能が高くなってインクジェット記録の高
精細化が達成されるインクジェット記録ヘッドが容易に
作製される。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施の形態を説明する。最初に、本発明の一実
施形態に係るキャリアジェット方式のカイザー型インク
ジェット記録ヘッドについて、図１及び図２を用いて説
明する。ここで、図１は本実施形態に係るキャリアジェ
ット方式のカイザー型インクジェット記録ヘッドを示す
概略斜視図であり、図２は図１に示すキャリアジェット
方式のカイザー型インクジェット記録ヘッドのＡ部を拡
大した斜視図である。

【００３６】図１及び図２に示されるように、例えばＰ
ＥＩ（ポリエーテルイミド）製のオリフィスプレート１
０には、インクを定量するための定量オリフィス１２ａ
と希釈液を吐出するための吐出オリフィス１２ｂとが、
その出口部を互いに隣接して設けられている。ここで、
吐出オリフィス１２ｂは、オリフィスプレート１０底面
に対して垂直方向に開口されているのに対し、定量オリ
フィス１２ａの開口方向は、この吐出オリフィス１２ｂ
の開口方向に対して約３０°の角度をなして傾斜してい
る。

【００３７】また、オリフィスプレート１０には、イン
クを保持するインク用キャビティ１４ａが定量オリフィ
ス１２ａに連通して形成され、また希釈液を保持する希
釈液用キャビティ１４ｂが吐出オリフィス１２ｂに連通
して形成されている。更に、インク用キャビティ１４ａ
にインクを供給するインク供給室１６ａ及び希釈液用キ
ャビティ１４ｂに希釈液を供給する希釈液供給室１６ｂ
がそれぞれ形成されている。

【００３８】また、オリフィスプレート１０上には、例
えばＰＩ（ポリイミド）等の有機樹脂からなる振動板１
８が形成されている。更に、インク用キャビティ１４ａ
に対応する振動板１８上には、定量用の単板型ピエゾ素
子２０ａが接着剤を介在させることなく直接に形成され
ており、希釈液用キャビティ１４ｂに対応する振動板１
８上には、吐出用の単板型ピエゾ素子２０ｂが接着剤を
介在させることなく直接に形成されている。

【００３９】これら定量用及び吐出用の単板型ピエゾ素
子２０ａ、２０ｂは、単板ピエゾと、この単板ピエゾと
振動板１８とに挟まれている例えばＡｕからなるグラン
ド用電極と、単板ピエゾ上面に形成された例えばＡｕか
らなる上部電極とから構成され、これら単板ピエゾの両
面に設けられたグランド用電極及び上部電極に適当な電
圧を印加することにより、単板ピエゾの上部電極側が収
縮して、グランド用電極側、即ち振動板１８側を凸とし
た曲げ方向に力が発生するようになっている。そして、
定量用及び吐出用の単板型ピエゾ素子２０ａ、２０ｂの
長手方向が電圧の印加により収縮する方向（いわゆるｄ
３１方向）となるよう配置されている。

【００４０】以上説明したように、本実施形態に係るキ
ャリアジェット方式のカイザー型インクジェット記録ヘ
ッドにおいては、定量用及び吐出用の単板型ピエゾ素子
２０ａ、２０ｂが振動板１８上に接着剤を介在させるこ
となく直接に形成され、接着剤を用いることなく定量用
及び吐出用の単板型ピエゾ素子２０ａ、２０ｂと振動板
１８とが結合されているため、従来のように接着剤によ
ってピエゾ素子が振動板上に接着されている場合と比較
すると接着層の厚みが実質的に振動板の厚みの増大とな
ってその剛性を高める結果となることが防止され、将来
更なる高周波数化を行う際に無視できなくなる接着層の
厚さをゼロにすることが可能になるため、高周波領域に
おける駆動が可能となってインクジェット記録の高速化
が達成される。また、接着のバラツキに起因するピエゾ
変位量のバラツキがなくなり、濃度のバラツキの発生が
防止されるため、濃度の分解能が高くなってインクジェ
ット記録の高精細化も達成される。

【００４１】しかも、振動板１８がＰＩ等の有機樹脂か
らなっているため、従来の金属材料を用いた振動板の場
合と比較すると振動板１８の剛性が小さくなることか
ら、定量用及び吐出用の単板型ピエゾ素子２０ａ、２０
ｂのピエゾ変位量が大きくなるため、低消費電力化が実
現される。また、定量用及び吐出用の単板型ピエゾ素子
２０ａ、２０ｂのピエゾ変位量の分解能も高くなるた
め、濃度の分解能が高くなってインクジェット記録の更
なる高精細化が達成される。

【００４２】次に、本実施形態に係るキャリアジェット
方式のカイザー型インクジェット記録ヘッドの製造方法
を、図３（ａ）〜（ｄ）及び図４を用いて説明する。こ
こで、図３（ａ）〜（ｄ）は本実施形態に係るキャリア
ジェット方式のカイザー型インクジェット記録ヘッドの
製造方法を説明するための工程斜視図であり、図４は図
３（ｃ）に示す工程を更に詳しく説明するための概念図
である。

【００４３】先ず、図示はしないが、ＰＥＩ製のオリフ
ィスプレート１０に対してエキシマレーザ加工、射出成
型加工、又は機械加工を行い、インク用キャビティ１４
ａ、希釈液用キャビティ１４ｂ、インク供給室１６ａ、
及び希釈液供給室１６ｂをそれぞれ形成する。その後、
エキシマレーザ加工により、定量オリフィス１２ａ及び
吐出オリフィス１２ｂを形成する。

【００４４】続いて、オリフィスプレート１０上に、Ｐ
Ｉ等の有機樹脂からなる振動板１８を形成する。更に、
この振動板１８全面に、定量用及び吐出用の単板型ピエ
ゾ素子２０ａ、２０ｂを構成する例えばＡｕからなるグ
ランド用電極（図示せず）を形成する。

【００４５】次いで、図３（ａ）に示されるように、振
動板１８全面に形成したグランド用電極（図示せず）上
に、例えばＰＩからなるマスク材２２を接着する。この
マスク材２２の厚さは、後に形成する単板ピエゾの厚さ
を１００μｍとするために、ここでは１２０μｍとす
る。なお、本実施形態においては、マスク材２２として
ＰＩを使用しているが、次の工程において行うエキシマ
レーザを用いたアブレーション加工が可能なフィルム状
の材料であれば、ＰＩに限らず他の材料でもかまわな
い。

【００４６】次いで、図３（ｂ）に示されるように、エ
キシマレーザ２４を光源とするマスクイメージ法を用い
て、マスク材２２のアブレーション加工を行い、単板型
ピエゾ素子のパターンの開口部２６を形成する。なお、
このアブレーション加工においては、振動板１８全面に
形成されたグランド用電極がＡｕを材料としていること
から、ＰＩからなるマスク材２２よりも加工され難く、
またアブレーション加工はほぼ０．１μｍ単位で加工深
さのコントロールが可能なため、下地のグランド用電極
に殆どダメージを与えることなく、マスク材２２のパタ
ーニングを行うことができる。

【００４７】次いで、図３（ｃ）及び図４に示されるよ
うに、超微粒子堆積法を用いて単板ピエゾ２８を形成す
る。この工程においては、先ず、材料となる超微粒子を
製作する。即ち、所定の組成式に従って原料粉末を調合
する。例えばＰＺＴの場合、原料粉末としてＰｂＯ、Ｚ
ｒＯ₂ 、ＴＯ₂ 等を用いる。そして、この調合された原
料粉末を例えば温度１０００℃〜１３００℃において本
焼成した後、直径が１ｍｍ程度のジルコニアセラミクス
製のボールなどと共にボールミル等により粉砕して、平
均粒径が数十ｎｍ〜数百ｎｍの均一な大きさの超微粒子
粉にする。ここで、特にポイントとなるのは、超微粒子
粉に圧電性を示すペロブスカイト構造の本焼粉を用いる
ことである。

【００４８】こうして得られた超微粒子粉を不活性ガス
と混合し、微少なノズル３０を通して数百ｍ／ｓｅｃの
速度で噴射する。この方法は、通常、ガスデポジション
法と呼ばれる。振動板１８全面に形成されたグランド用
電極上には、単板型ピエゾ素子のパターンの開口部２６
を形成したマスク材２２が接着されているため、このマ
スク材２２のパターンがグランド用電極上に転写され、
インク用キャビティ１４ａ及び希釈液用キャビティ１４
ｂに対応する所望の位置に厚さ１００μｍの単板ピエゾ
２８が形成される。そして、このようにして超微粒子堆
積法によって形成された単板ピエゾ２８は、材料として
用いた本焼粉のペロブスカイト構造を維持していること
が確認されている。

【００４９】なお、このとき、グランド用電極上に高速
で吹き付けられた超微粒子は、その運動エネルギーが熱
エネルギーに変化することにより、グランド用電極−超
微粒子、超微粒子−超微粒子間の結合が促進され、堆積
されていくものと考えられているが、現在のところその
詳細なメカニズムは解明されていない。

【００５０】また、ここで用いるノズル３０には、ＳＵ
Ｓ製やＭｏ（モリブデン）製やジルコニアセラミクス製
などが用いられるが、電気の流れる材料については放電
加工により、セラミクス等は本焼成前に機械加工によ
り、ノズル穴加工が施される。そして、その後ノズル３
０の内面を滑らかにするために液体フォーミング加工に
より仕上げられている。

【００５１】次いで、図３（ｄ）に示されるように、マ
スク材２２を剥がす。その後、図示はしないが、単板ピ
エゾ２８上にそれぞれ例えばＡｕからなる上部電極を形
成して、分極処理を行う。このようにして、インク用キ
ャビティ１４ａ及び希釈液用キャビティ１４ｂに対応す
る定量用の単板型ピエゾ素子２０ａ及び吐出用の単板型
ピエゾ素子２０ｂを振動板１８上に直接に形成する。

【００５２】なお、このとき、超微粒子堆積法によって
形成された単板ピエゾ２８は本焼粉のペロブスカイト構
造を維持しているため、単板ピエゾ２８の高温処理を行
わなくとも、上部電極の形成と分極処理を行うだけで、
定量用の単板型ピエゾ素子２０ａ及び吐出用の単板型ピ
エゾ素子２０ｂはアクチュエータとして使用可能とな
る。このようにして、キャリアジェット方式のカイザー
型インクジェット記録ヘッドの主要部分を完成する。

【００５３】以上説明したように、本実施形態に係るキ
ャリアジェット方式のカイザー型インクジェット記録ヘ
ッドの製造方法においては、定量用及び吐出用の単板型
ピエゾ素子２０ａ、２０ｂを振動板１８上に接着剤を介
在させることなく直接に形成し、接着剤を用いることな
く定量用及び吐出用の単板型ピエゾ素子２０ａ、２０ｂ
と振動板１８とを結合するため、従来のように接着剤に
よってピエゾ素子を振動板上に接着する場合と比較する
と接着層の厚みが実質的に振動板の厚みの増大となって
その剛性を高める結果となることを防止し、将来更なる
高周波数化を行う際に無視できなくなる接着層の厚さを
ゼロにすることが可能になるため、高周波領域における
駆動が可能となってインクジェット記録の高速化が達成
される。また、接着のバラツキに起因するピエゾ変位量
のバラツキがなくなり、濃度のバラツキの発生が防止さ
れるため、濃度の分解能が高くなってインクジェット記
録の高精細化も達成される。

【００５４】しかも、振動板１８の材料にＰＩ等の有機
樹脂を使用しているため、従来の金属材料を用いた振動
板の場合と比較すると振動板１８の剛性が小さくなるこ
とから、定量用及び吐出用の単板型ピエゾ素子２０ａ、
２０ｂのピエゾ変位量が大きくなるため、低消費電力化
が実現される。また、定量用及び吐出用の単板型ピエゾ
素子２０ａ、２０ｂのピエゾ変位量の分解能も高くなる
ため、濃度の分解能が高くなってインクジェット記録の
更なる高精細化が達成される。

【００５５】次に、本実施形態に係るキャリアジェット
方式のカイザー型インクジェット記録ヘッドの駆動回路
を、図５を用いて説明する。ここで、図５は本実施形態
に係るキャリアジェット方式のカイザー型インクジェッ
ト記録ヘッドの駆動回路を示すブロック図である。

【００５６】図５に示されるように、デジタル中間調デ
ータが他ブロックからシリアルパラレル変換回路３２に
供給され、このシリアルパラレル変換回路３２から定量
用の単板型ピエゾ素子２０ａを制御するインク定量部制
御回路３４及び吐出用の単板型ピエゾ素子２０ｂを制御
する吐出部制御回路３６にそれぞれ送られるようになっ
ている。

【００５７】また、これらインク定量部制御回路３４及
び吐出部制御回路３６からは、定量用の単板型ピエゾ素
子２０ａからなるインク定量部３８及び吐出用の単板型
ピエゾ素子２０ｂからなる吐出部４０にそれぞれ所定の
制御信号が送られるようになっている。

【００５８】また、印字トリガが他ブロックからタイミ
ング制御回路４２に出力され、このタイミング制御回路
４２からインク定量部制御回路３４及び吐出制御回路３
６にそれぞれ出力されるようになっている。

【００５９】いま、シリアルパラレル変換回路３２から
送られてきたデジタル中間調データが所定のしきい値以
下の場合、インク定量部制御回路３４及び吐出制御回路
３６は所定の制御信号をインク定量部３８及び吐出部４
０に送らず、インクの定量及びインクと希釈液との混合
液の吐出は行われない。

【００６０】また、シリアルパラレル変換回路３２から
送られてきたデジタル中間調データが所定のしきい値を
超え、かつ印字タイミングになると、他ブロックから出
力された印字トリガをタイミング制御回路４２が検出
し、所定のタイミングでインク定量部制御回路３４及び
吐出制御回路３６にそれぞれインク定量部コントロール
信号及び吐出コントロール信号を出力する。このとき、
インク定量部制御回路３４及び吐出制御回路３６はイン
ク定量部３８及び吐出部４０にそれぞれ定量用の単板型
ピエゾ素子２０ａ及び吐出用の単板型ピエゾ素子２０ｂ
の駆動電圧を印加させる所定の制御信号を送る。こうし
て、インクの定量及びインクと希釈液との混合液の吐出
が行われる。

【００６１】次に、本実施形態に係るキャリアジェット
方式のカイザー型インクジェット記録ヘッドの動作を、
図１、図２及び図６を用いて説明する。ここで、図６は
本実施形態に係るキャリアジェット方式のカイザー型イ
ンクジェット記録ヘッドの単板型ピエゾ素子への駆動電
圧の印加タイミングチャートである。なお、図６におい
ては、横軸を時間とし、縦軸を定量用及び吐出用の単板
型ピエゾ素子への駆動電圧とする。また、図中の数字は
時間（単位：μｓｅｃ）を表す。

【００６２】図１、図２において、インクはインクタン
ク（図示せず）から供給パイプ（図示せず）を通ってイ
ンク供給室１６ａに送られ、更にインク用キャビティ１
４ａに供給されて、インク用キャビティ１４ａ及び定量
オリフィス１２ａに充填される。また、希釈液は希釈液
タンク（図示せず）から供給パイプ（図示せず）を通っ
て希釈液供給室１６ｂに送られ、更に希釈液用キャビテ
ィ１４ｂに供給されて、希釈液用キャビティ１４ｂ及び
吐出オリフィス１２ｂに充填される。

【００６３】そして、このキャリアジェット方式のカイ
ザー型インクジェット記録ヘッドを用いて印刷を行うに
は、以下のようにすればよい。即ち、図６に示されるよ
うに、先ず、図中の（Ａ）で示す時点においては、定量
用及び吐出用の単板型ピエゾ素子２０ａ、２０ｂの駆動
電圧を共に０〔Ｖ〕としておく。

【００６４】次いで、図中の（Ｂ）で示す時点におい
て、定量用の単板型ピエゾ素子２０ａに駆動電圧を印加
し、その駆動電圧を徐々に上げて、図中の（Ｄ）で示す
時点までに５０〔μｓｅｃ〕かけて２０〔Ｖ〕まで上げ
る。すると、定量用の単板型ピエゾ素子２０ａが振動板
１８側を凸に屈曲し、インク用キャビティ１４ａを押し
てその体積を減少させる。そのため、図中の（Ｂ）で示
す時点と図中の（Ｄ）で示す時点の間にある図中の
（Ｃ）で示す時点において、定量オリフィス１２ａから
インクが押し出される。

【００６５】そして、図中の（Ｄ）で示す時点から図中
の（Ｅ）で示す時点までの５０〔μｓｅｃ〕の間、この
状態で保持する。すると、定量オリフィス１２ａと吐出
オリフィス１２ｂとはその出口部が互いに隣接している
ことから、図中の（Ｅ）で示す時点において、定量オリ
フィス１２ａから押し出されたインクと吐出オリフィス
１２ｂの出口部の希釈液とが互いに接触し、表面張力に
よって結合した状態になる。

【００６６】続いて、図中の（Ｅ）で示す時点から定量
用の単板型ピエゾ素子２０ａの駆動電圧を徐々に元の値
まで下降させていく。すると、定量用の単板型ピエゾ素
子２０ａは平らに戻ろうとするため、インク用キャビテ
ィ１４ａの体積が増大して、インクは定量オリフィス１
２ａに引き込まれ始める。

【００６７】そして、図中の（Ｅ）で示す時点よりも遅
い時点である図中の（Ｆ）で示す時点から図中の（Ｇ）
で示す時点まで５〔μｓｅｃ〕かけて、吐出用の単板型
ピエゾ素子２０ｂの駆動電圧を０〔Ｖ〕から２４〔Ｖ〕
まで上げる。すると、吐出用の単板型ピエゾ素子２０ｂ
が振動板１８側を凸に屈曲し、希釈液用キャビティ１４
ｂを押してその体積を減少させる。その結果、図中の
（Ｆ）で示す時点において、希釈液が吐出オリフィス１
２ｂより押し出され始め、これと接触しているインクの
一部も共に押し出され始める。

【００６８】そして、図中の（Ｇ）で示す時点から図中
の（Ｉ）で示す時点までの１２〔μｓｅｃ〕の間、この
状態で保持する。すると、図中の（Ｇ）で示す時点と図
中の（Ｉ）で示す時点の間である図中の（Ｈ）で示す時
点において、希釈液はインクと共に吐出オリフィス１２
ｂから更に押し出された状態となる。この時、定量用の
単板型ピエゾ素子２０ａの駆動電圧は下降を続けている
ため、インクは希釈液と接触している部分を残存させる
ようにして定量オリフィス１２ａ内に引き込まれてい
く。

【００６９】次いで、図中の（Ｉ）で示す時点から吐出
用の単板型ピエゾ素子２０ｂの駆動電圧を徐々に下降さ
せていく。すると、吐出用の単板型ピエゾ素子２０ｂが
平らに戻り始め、希釈液用キャビティ１４ｂの体積が増
大していく。その結果、図中の（Ｉ）よりも若干後の時
点である図中の（Ｊ）で示す時点において、インクと希
釈液とが混合した混合液と希釈液との間にくびれが発生
し始める。なお、この時点において、定量用の単板型ピ
エゾ素子２０ａの駆動電圧は元の０〔Ｖ〕に戻り、この
後はこの状態が保持される。

【００７０】そして、図中の（Ｊ）で示す時点よりも後
の時点である図中の（Ｋ）で示す時点においては、イン
クと希釈液との混合液が希釈液から引きちぎれ、吐出オ
リフィス１２ｂから吐出される一方、希釈液は吐出オリ
フィス１２ｂ内に引き込まれる。

【００７１】更に、図中の（Ｋ）で示す時点よりも後の
時点である図中の（Ｌ）で示す時点において、吐出用の
単板型ピエゾ素子２０ｂの駆動電圧は元の０〔Ｖ〕に戻
る。ここで、図中の（Ｉ）で示す時点から図中の（Ｌ）
で示す時点までの時間は１００〔μｓｅｃ〕である。こ
の時点においては、混合液は球体をなして被記録材に向
けて飛翔を続けており、その後、被記録材に被着して記
録がなされる。

【００７２】なお、図中の（Ｊ）で示す時点から図中の
（Ｌ）で示す時点までの間においてインクは毛細管力に
よって定量オリフィス１２ａ内に徐々に充填されてい
き、図中の（Ｌ）で示す時点においては、定量オリフィ
ス１２ａの先端部まで充填される。但し、図中の（Ｌ）
で示す時点においては、インクの先端は若干振動して盛
り上がりを形成する。

【００７３】そして、図中の（Ｌ）で示す時点よりも後
の図中の（Ｍ）で示す時点においては、希釈液がインク
と同様に毛細管力により吐出オリフィス１２ｂ内に充填
されてくるが、その先端部は慣性により若干振動して盛
り上がりを形成する。なお、この時点においては、イン
クの振動は収まっている。また、図中の（Ｍ）で示す時
点よりも後の図中の（Ｎ）で示す時点においては、希釈
液の振動も収まり待機状態に戻る。

【００７４】なお、ここでは、吐出周期を１〔ｍｓｅ
ｃ〕、即ち周波数を１〔ｋＨｚ〕として、この１〔ｍｓ
ｅｃ〕の間にインクの定量と、インクと希釈液との混合
と、混合液滴の吐出を行っている。そして、吐出用の単
板型ピエゾ素子２０ｂの最大駆動電圧を２４〔Ｖ〕と
し、定量用の単板型ピエゾ素子２０ａの最大駆動電圧を
２０〔Ｖ〕としている。

【００７５】そして、印刷を行うには、上記の動作を繰
返せばよいが、濃度階調を表現するためにはドット毎に
インク濃度を変化させる必要がある。即ち、定量時の定
量用の単板型ピエゾ素子２０ａの駆動電圧を低くして、
定量されるインクの量を減少させ、低濃度のドットを形
成する必要がある。この場合のキャリアジェット方式の
カイザー型インクジェット記録ヘッドの動作を、図中の
（Ｎ）で示す時点以降に示す。即ち、図中の（Ｎ）で示
す時点以降に、上記の図中の（Ｂ）で示す時点以降に示
した場合と同様のタイミングにおいて、定量用の単板型
ピエゾ素子２０ａに駆動電圧を印加し、更に吐出用の単
板型ピエゾ素子２０ｂに駆動電圧を印加する。但し、上
記の場合、定量時における定量用の単板型ピエゾ素子２
０ａの駆動電圧が２０〔Ｖ〕であったのに対して、この
場合には８〔Ｖ〕と低くなっている点が異なる。

【００７６】このように、上記の場合と同様のタイミン
グにおいて定量用及び吐出用の単板型ピエゾ素子２０
ａ、２０ｂに駆動電圧を印加すると共に、定量時におけ
る定量用の単板型ピエゾ素子２０ａの駆動電圧を上記の
場合の２０〔Ｖ〕から８〔Ｖ〕に低減することにより、
定量されるインクの量を減少させて、低濃度のドットを
形成する。こうして、濃度階調を表現する。なお、定量
時における定量用の単板型ピエゾ素子２０ａの駆動電圧
を増減する代わりに、駆動パルスの幅を増減しても同様
の効果が得られる。

【００７７】以上説明したように、本実施形態に係るキ
ャリアジェット方式のカイザー型インクジェット記録ヘ
ッドにおいては、インクを押し出す定量オリフィス１２
ａと希釈液を吐出する吐出オリフィス１２ｂを別々に有
しているため、吐出待機時においてはインクと希釈液と
が接触することがなく、両者は確実に分離された状態と
なっている。また、混合液の吐出動作においても、定量
オリフィス１２ａと吐出オリフィス１２ｂとの間におい
てインク及び希釈液の不要な流れ込みが生じることはな
い。また、定量オリフィス１２ａの出口部と吐出オリフ
ィス１２ｂの出口部とが互いに隣接して形成されている
ことから、インクを定量オリフィス１２ａから吐出オリ
フィス１２ｂに向けて滲み出させる際に、インクが吐出
オリフィス１２ｂに安定して供給される。

【００７８】次に、本実施形態に係るキャリアジェット
方式のカイザー型インクジェット記録ヘッドが搭載され
たインクジェット記録装置を、図７及び図８を用いて説
明する。ここで、図７は本実施形態に係るキャリアジェ
ット方式のカイザー型インクジェット記録ヘッドが搭載
されたシリアル型のインクジェット記録装置を示す概略
図であり、図８は本実施形態に係るキャリアジェット方
式のカイザー型インクジェット記録ヘッドが搭載された
ライン型のインクジェット記録装置を示す概略図であ
る。

【００７９】先ず、シリアル型のインクジェット記録装
置においては、図７に示されるように、被印刷物として
のプリント紙４４が、ドラム軸方向に平行に設けられた
紙圧着ローラ４６によってドラム４８に圧着保持されて
いる。そして、このドラム４８の外周には、送りネジ５
０がドラム軸方向に平行に設けられている。また、この
送りネジ５０には、本実施形態に係るキャリアジェット
方式のカイザー型インクジェット記録ヘッド５２が保持
されている。そして、このキャリアジェット方式のカイ
ザー型インクジェット記録ヘッド５２は送りネジ５０の
回転により図中に矢印で示すようにドラム軸方向に移動
するようになっている。

【００８０】また、ドラム４８はプーリ５４、ベルト５
６、プーリ５８を介してモータ６０に接続され、このモ
ータ６０の回転に伴ってドラム４８が回転駆動するよう
になっている。更に、駆動制御部としてのヘッドドライ
ブ回路／ヘッド送り制御回路／ドラム回転制御回路６２
は、それぞれキャリアジェット方式のカイザー型インク
ジェット記録ヘッド５２、送りネジ５０、及びモータ６
０に接続されている。

【００８１】いま、他のブロックから印画データ及び制
御信号がヘッドドライブ回路／ヘッド送り制御回路／ド
ラム回転制御回路６２に送られてくると、これらの印画
データ及び制御信号に基づいて、ヘッドドライブ回路／
ヘッド送り制御回路／ドラム回転制御回路６２から所定
の駆動信号が発せられ、それぞれキャリアジェット方式
のカイザー型インクジェット記録ヘッド５２、送りネジ
５０、及びモータ６０を駆動する。即ち、キャリアジェ
ット方式のカイザー型インクジェット記録ヘッド５２が
紙圧着ローラ４６によってドラム４８に圧着保持されて
いるプリント紙４４上に印字を行うと共に、送りネジ５
０が回転し、この送りネジ５０の回転に伴ってキャリア
ジェット方式のカイザー型インクジェット記録ヘッド５
２がドラム軸方向に移動する。

【００８２】こうして、キャリアジェット方式のカイザ
ー型インクジェット記録ヘッド５２が移動して１行分の
印字が終了すると、モータ６０が回転し、このモータ６
０の回転に伴ってドラム４８が１行分だけ回転する。そ
して、キャリアジェット方式のカイザー型インクジェッ
ト記録ヘッド５２による次の行の印字に移る。なお、キ
ャリアジェット方式のカイザー型インクジェット記録ヘ
ッド５２の移動は、同一方向だけの場合と往復方向の場
合とがある。

【００８３】次いで、ライン型のインクジェット記録装
置においては、図８に示されるように、被印刷物として
のプリント紙４４が、ドラム軸方向に平行に設けられた
紙圧着ローラ４６によってドラム４８に圧着保持されて
いる。但し、このドラム４８の外周には、上記図７に示
す送りネジ５０及びキャリアジェット方式のカイザー型
インクジェット記録ヘッド５２の代わりに、多数のキャ
リアジェット方式のカイザー型インクジェット記録ヘッ
ドがライン状に配置されたラインヘッド６４がドラム軸
方向に固定して設けられている。

【００８４】また、上記図７に示す場合と同様に、ドラ
ム４８はプーリ５４、ベルト５６、プーリ５８を介して
モータ６０に接続され、このモータ６０の回転に伴って
ドラム４８回転駆動するようになっている。更に、駆動
制御部としてのヘッドドライブ回路／ドラム回転制御回
路６６は、それぞれラインヘッド６４及びモータ６０に
接続されている。

【００８５】いま、他のブロックから印画データ及び制
御信号がヘッドドライブ回路／ドラム回転制御回路６６
に送られてくると、これらの印画データ及び制御信号に
基づいて、ヘッドドライブ回路／ドラム回転制御回路６
６から所定の駆動信号が発せられ、それぞれラインヘッ
ド６４及びモータ６０を駆動する。即ち、ラインヘッド
６４が、紙圧着ローラ４６によってドラム４８に圧着保
持されているプリント紙４４上に１行分の印字を同時に
行う。この１行分の印字が終了すると、モータ６０が回
転し、このモータ６０の回転に伴ってドラム４８が１行
分だけ回転する。そして、ラインヘッド６４による次の
行の印字に移る。なお、この場合、全ラインを一括して
印字したり、複数ブロックに分割したり、１行おきに交
互に印字する方法も考えられる。

【００８６】次に、本実施形態に係るキャリアジェット
方式のカイザー型インクジェット記録ヘッドが搭載され
たインクジェット記録装置の印字及び制御系を、図９を
用いて説明する。ここで、図９は本実施形態に係るキャ
リアジェット方式のカイザー型インクジェット記録ヘッ
ドが搭載されたインクジェット記録装置の印字及び制御
系を示すブロック図である。

【００８７】図９に示されるように、印画データ及びこ
れ以外の操作部信号や外部制御信号等の制御信号は信号
処理制御回路６８に入力されるようになっている。そし
て、信号処理制御回路６８に入力された印画データは、
印字順番に揃えられ、ヘッドドライブ回路７０を介して
ヘッド７２に送られるようになっている。このヘッド７
２には、階調信号や吐出信号も入力される。

【００８８】なお、印字順番はヘッド７２や印字部の構
成で異なり、また印画データの入力順番との関係もある
ため、必要に応じてラインバッファメモリや１画面メモ
リなどのメモリ７４に一旦記録してから取り出される場
合もある。

【００８９】また、マルチヘッドでオリフィス数が非常
に多い場合には、ヘッド７２にＩＣ（集積回路）を搭載
してヘッド７２に接続する配線数を減少するようにされ
ている。また、信号処理制御回路６８には補正回路７６
が接続されており、印字の濃度を調整するγ補正、カラ
ーの場合の色補正、各ヘッドのばらつき補正などを行う
ようになっている。この補正回路７６には予め決められ
た補正データをＲＯＭマップ型式によって格納してお
き、外部条件、例えばオリフィス番号や温度や入力信号
などに応じて取り出すようにされているのが一般的であ
る。

【００９０】また、信号処理制御回路６８はＣＰＵ（中
央処理装置）やＤＳＰ（ディジタル信号処理）構成とし
てソフトウエアで処理されるのが一般的であり、ここで
処理された信号は各種制御部７８に送られるようになっ
ている。この各種制御部７８においては、ドラム及び送
りネジを回転駆動するモータの駆動、同期、ヘッドのク
ーニング、プリント紙の供給、排出などの制御が行われ
る。

【００９１】

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明に係
るインクジェット記録ヘッド及びその製造方法によれ
ば、次のような効果を奏することができる。即ち、請求
項１に係るインクジェット記録ヘッドによれば、吐出オ
リフィスからインクを吐出させるインクジェット記録ヘ
ッドにおいて、ピエゾ素子が振動板上に直接に形成さ
れ、間に接着剤が介在していないことにより、接着層の
厚みが実質的に振動板の厚みの増大となってその剛性を
高める結果となることが防止されるため、高周波領域に
おける駆動が可能となり、インクジェット記録の高速化
を達成することができる。

【００９２】また、請求項２に係るインクジェット記録
ヘッドによれば、吐出オリフィスからインクと希釈液と
の混合液を吐出させるインクジェット記録ヘッドにおい
て、ピエゾ素子が振動板上に直接に形成され、間に接着
剤が介在していないことにより、上記請求項１に係るイ
ンクジェット記録ヘッドの場合と同様に、高周波領域に
おける駆動が可能となってインクジェット記録の高速化
が達成されることに加え、接着のバラツキに起因するピ
エゾ変位量のバラツキがなくなり、濃度のバラツキの発
生が防止されるため、濃度の分解能が高くなり、インク
ジェット記録の高精細化を達成することもできる。

【００９３】また、請求項３に係るインクジェット記録
ヘッドによれば、振動板が有機材料からなることによ
り、振動板の剛性が小さくなることから、ピエゾ素子の
ピエゾ変位量が大きくなるため、低消費電力化を実現す
ることができると共に、ピエゾ素子のピエゾ変位量の分
解能が高くなるため、濃度の分解能が高くなって、イン
クジェット記録の高精細化を達成することもできる。

【００９４】また、請求項６に係るインクジェット記録
ヘッドの製造方法によれば、吐出オリフィスからインク
を吐出させるインクジェット記録ヘッドを作製する際
に、振動板上に第１の電極を介して超微粒子堆積法によ
り単板ピエゾを形成し、その上に第２の電極を形成する
ことにより、ピエゾ素子が振動板上に接着剤を用いるこ
となく直接に形成されることから、接着層の厚みが実質
的に振動板の厚みの増大となってその剛性を高める結果
となることが防止されるため、高周波領域における駆動
が可能となってインクジェット記録の高速化が達成され
るインクジェット記録ヘッドを容易に作製することがで
きる。

【００９５】また、請求項７に係るインクジェット記録
ヘッドの製造方法によれば、吐出オリフィスからインク
と希釈液との混合液を吐出させるインクジェット記録ヘ
ッドを作製する際に、振動板上に第１の電極を介して超
微粒子堆積法により単板ピエゾを形成し、その上に第２
の電極を形成することにより、ピエゾ素子が振動板上に
接着剤を用いることなく直接に形成されることから、上
記請求項６に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法
の場合と同様に、高周波領域における駆動が可能となっ
てインクジェット記録の高速化が達成されることに加
え、接着のバラツキに起因するピエゾ変位量のバラツキ
がなくなり、濃度のバラツキの発生が防止されるため、
濃度の分解能が高くなってインクジェット記録の高精細
化が達成されるインクジェット記録ヘッドを容易に作製
することができる。

【００９６】また、請求項８に係るインクジェット記録
ヘッドの製造方法によれば、超微粒子堆積法により単板
ピエゾを形成する際に、ピエゾ素子のパターンを開口部
とするマスクを用いて単板ピエゾを選択的に形成するこ
とにより、必要なピエゾ素子のみが形成されることか
ら、無駄なピエゾ素子が形成されてそのまま放置される
ことはなくなるため、インクジェット記録ヘッドが廃棄
された場合にも、有害な鉛を含んでいるピエゾ素子が環
境に与える悪影響は最小限に抑制することができる。ま
た、マスク上に堆積された単板ピエゾは回収して再利用
することが可能であるため、資源の節減と有効利用に寄
与し、コストを低減することもできる。

【００９７】また、請求項９に係るインクジェット記録
ヘッドの製造方法によれば、振動板の材料として有機材
料を用いることにより、振動板の剛性が小さくなること
から、ピエゾ素子のピエゾ変位量が大きくなるため、低
消費電力化が実現されると共に、ピエゾ素子のピエゾ変
位量の分解能も高くなるため、濃度の分解能が高くなっ
てインクジェット記録の高精細化が達成されるインクジ
ェット記録ヘッドを容易に作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るキャリアジェット方
式のカイザー型インクジェット記録ヘッドを示す概略斜
視図である。

【図２】図１に示すキャリアジェット方式のカイザー型
インクジェット記録ヘッドの一部拡大図である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施形態に係るキ
ャリアジェット方式のカイザー型インクジェット記録ヘ
ッドの製造方法を説明するための工程斜視図である。

【図４】図３（ｃ）に示すキャリアジェット方式のカイ
ザー型インクジェット記録ヘッドの製造工程を更に詳し
く説明するための概念図である。

【図５】本発明の一実施形態に係るキャリアジェット方
式のカイザー型インクジェット記録ヘッドの駆動回路を
示すブロック図である。

【図６】本発明の一実施形態に係るキャリアジェット方
式のカイザー型インクジェット記録ヘッドの単板型ピエ
ゾ素子への駆動電圧の印加タイミングチャートである。

【図７】本発明の一実施形態に係るキャリアジェット方
式のカイザー型インクジェット記録ヘッドが搭載されて
いるシリアル型のインクジェット記録装置を示す概略図
である。

【図８】本発明の一実施形態に係るキャリアジェット方
式のカイザー型インクジェット記録ヘッドが搭載されて
いるライン型のインクジェット記録装置を示す概略図で
ある。

【図９】本発明の一実施形態に係るキャリアジェット方
式のカイザー型インクジェット記録ヘッドが搭載されて
いるインクジェット記録装置の印字及び制御系を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１０…オリフィスプレート、１２ａ…定量オリフィス、
１２ｂ…吐出オリフィス、１４ａ…インク用キャビテ
ィ、１４ｂ…希釈液用キャビティ、１６ａ…インク供給
室、１６ｂ…希釈液供給室、１８…振動板、２０ａ…定
量用の単板型ピエゾ素子、２０ｂ…吐出用の単板型ピエ
ゾ素子、２２…マスク材、２４…エキシマレーザ、２６
…開口部、２８…単板ピエゾ、３０…ノズル、３２…シ
リアルパラレル変換回路、３４…インク定量部制御回
路、３６…吐出部制御回路、３８…インク定量部、４０
…吐出部、４２…タイミング制御回路、４４…プリント
紙、４６…紙圧着ローラ、４８…ドラム、５０…送りネ
ジ、５２…キャリアジェット方式のカイザー型インクジ
ェット記録ヘッド、５４…プーリ、５６…ベルト、５８
…プーリ、６０…モータ、６２…ヘッドドライブ回路／
ヘッド送り制御回路／ドラム回転制御回路、６４…ライ
ンヘッド、６６…ヘッドドライブ回路／ドラム回転制御
回路、６８…信号処理制御回路、７０…ヘッドドライブ
回路、７２…ヘッド、７４…メモリ、７６…補正回路、
７８…各種制御部。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オリフィスプレートに形成された吐出オ
   リフィスと、前記吐出オリフィスに連通するキャビティ
   と、前記キャビティに対応するピエゾ素子と、前記ピエ
   ゾ素子の出力を前記キャビティ内のインクに伝えるため
   の振動板とを有し、前記吐出オリフィスからインクを吐
   出させて印画対象物に飛ばすインクジェット記録ヘッド
   であって、 前記ピエゾ素子が、前記振動板上に直接に形成されてい
   ることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. 【請求項２】 オリフィスプレートに形成された吐出オ
   リフィス及び定量オリフィスと、前記吐出オリフィス及
   び前記定量オリフィスにそれぞれ連通する第１及び第２
   のキャビティと、前記第１及び第２のキャビティに対応
   するピエゾ素子と、前記ピエゾ素子の出力を前記第１及
   び第２のキャビティ内のインク又は希釈液に伝えるため
   の振動板とを有し、前記吐出オリフィスからインクと希
   釈液との混合液を吐出させて印画対象物に飛ばすインク
   ジェット記録ヘッドであって、 前記ピエゾ素子が、前記振動板上に直接に形成されてい
   ることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のインクジェット記
   録ヘッドにおいて、 前記振動板が、有機材料からなることを特徴とするイン
   クジェット記録ヘッド。
4. 【請求項４】 請求項２記載のインクジェット記録ヘッ
   ドにおいて、 前記吐出オリフィスに連通する前記第１のキャビティに
   希釈液が保持され、 前記定量オリフィスに連通する前記第２のキャビティに
   インクが保持され、 前記定量オリフィスからインクを定量した後、前記吐出
   オリフィスから希釈液を吐出させて、インクと希釈液と
   の混合液を印画対象物に飛ばすことを特徴とするインク
   ジェット記録ヘッド。
5. 【請求項５】 請求項２記載のインクジェット記録ヘッ
   ドにおいて、 前記吐出オリフィスに連通する前記第１のキャビティに
   インクが保持され、 前記定量オリフィスに連通する前記第２のキャビティに
   希釈液が保持され、 前記定量オリフィスから希釈液を定量した後、前記吐出
   オリフィスからインクを吐出させて、インクと希釈液と
   の混合液を印画対象物に飛ばすことを特徴とするインク
   ジェット記録ヘッド。
6. 【請求項６】 オリフィスプレートに形成された吐出オ
   リフィスと、前記吐出オリフィスに連通するキャビティ
   と、前記キャビティに対応するピエゾ素子と、前記ピエ
   ゾ素子の出力を前記キャビティ内のインクに伝えるため
   の振動板とを有し、前記吐出オリフィスからインクを吐
   出させて印画対象物に飛ばすインクジェット記録ヘッド
   の製造方法であって、 前記振動板上に、第１の電極を介して、超微粒子堆積法
   により単板ピエゾを形成した後、前記単板ピエゾ上に第
   ２の電極を形成することを特徴とするインクジェット記
   録ヘッドの製造方法。
7. 【請求項７】 オリフィスプレートに形成された吐出オ
   リフィス及び定量オリフィスと、前記吐出オリフィス及
   び前記定量オリフィスにそれぞれ連通する第１及び第２
   のキャビティと、前記第１及び第２のキャビティに対応
   するピエゾ素子と、前記ピエゾ素子の出力を前記第１及
   び第２のキャビティ内のインク又は希釈液に伝えるため
   の振動板とを有し、前記吐出オリフィスからインクと希
   釈液との混合液を吐出させて印画対象物に飛ばすインク
   ジェット記録ヘッドの製造方法であって、 前記振動板上に、第１の電極を介して、超微粒子堆積法
   により単板ピエゾを形成した後、前記単板ピエゾ上に第
   ２の電極を形成することを特徴とするインクジェット記
   録ヘッドの製造方法。
8. 【請求項８】 請求項６又は７記載のインクジェット記
   録ヘッドの製造方法において、 超微粒子堆積法により単板ピエゾを形成する際に、前記
   ピエゾ素子のパターンを開口部とするマスクを用いて、
   前記単板ピエゾを選択的に形成することを特徴とするイ
   ンクジェット記録ヘッドの製造方法。
9. 【請求項９】 請求項６又は７記載のインクジェット記
   録ヘッドの製造方法において、 前記振動板の材料として、有機材料を用いることを特徴
   とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。