(57)【要約】【課題】空気チャネルの電極に印加される駆動波形の駆動電圧を低下させる。【解決手段】インクチャネルと空気チャネルとが下記の条件（１）及び（２）を満足するように配置されてチャネル列を構成し、前記空気チャネル内で対向する側壁面の電極同士が電気的に接続されていて、前記インクチャネルは、隣接したインクチャネルのインク吐出タイミングが同一にならないように、Ｎ（Ｎは３以上の整数）個の群に分割し、各群毎にインクチャネルの側壁を隔てた両側の空気チャネル内の前記電極に駆動波形を印加する。（１）インクチャネルの前記側壁を隔てた両側は空気チャネルが配置される（２）隣接するインクチャネル間には、１つの空気チャネルが配置される。【選択図】図５
2010143174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が圧電材料で構成された側壁で仕切られた複数のチャネルが並設されると共に、前記チャネル内で対向する側壁面のそれぞれに電極が形成され、前記チャネルはインク吐出を行うインクチャネルとインク吐出を行わない空気チャネルとが下記の条件（１）及び（２）を満足するように配置されてチャネル列を構成し、前記空気チャネル内で対向する側壁面の電極同士が電気的に接続されていて、前記インクチャネルは、隣接したインクチャネルのインク吐出タイミングが同一にならないように、Ｎ（Ｎは３以上の整数）個の群に分割し、各群毎にインクチャネルの側壁を隔てた両側の空気チャネル内の前記電極に駆動波形を印加することによって前記側壁をせん断変形させ、前記インクチャネル内のインクをノズルから吐出させることを特徴とするインクジェット記録装置。
（１）インクチャネルの前記側壁を隔てた両側は空気チャネルが配置される
（２）隣接するインクチャネル間には、１つの空気チャネルが配置される
【請求項２】
前記インクチャネルを形成する溝の深さと前記空気チャネルを形成する溝の深さが同一であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
互いに２つ以上のインクチャネルを挟んで離れているインクチャネルをまとめて１つの群となすようにして、Ｎ（Ｎは３以上の整数）個の群に分割することを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、これまでのインパクト方式の記録装置にとってかわり、その市場を大きく拡大しつつあるノンインパクト方式の記録装置のなかで、原理が最も単純で、かつ多階調化やカラー化が容易であるものとして、インクジェット方式の記録装置が上げられる。なかでも印字に使用するインク滴のみを噴射するドロップ・オン・デマンド型が、噴射効率の良さ、ランニングコストの安さなどから急速に普及している。
【０００３】
ドロップ・オン・デマンド型としてカイザー型、あるいはサーマルジェット型がその代表的な方式としてある。このうち、前者は小型化が難しく、後者は高熱をインクに加えるためにインクの耐熱性に対する要求が必要とされ、それぞれに非常に困難な問題を抱えている。
【０００４】
以上のような欠陥を同時に解決する新たな方式として提案されたのが、特許文献１に開示されているせん断モード型である。
【０００５】
図１１に示すように、上記せん断モード型のインク噴射装置６００は、底壁６０１、天壁６０２及びその間のせん断モードアクチュエータ壁６０３からなる。そのアクチュエータ壁６０３は、底壁６０１に接着され、且つ矢印６１１方向に分極された下部壁６０７と、天壁６０２に接着され、且つ矢印６０９方向に分極された上部壁６０５とからなっている。アクチュエータ壁６０３は一対となってその間にインクチャネル６１３を形成し、且つ次の一対のアクチュエータ壁６０３の間には、インクチャネル６１３よりも狭い空間の空気チャネル６１５を形成している。
【０００６】
各インクチャネル６１３の一端には、ノズル６１８を有するノズルプレート６１７が固着され、各アクチュエータ壁６０３の両側面には電極６１９、６２１が金属化層として設けられている。各電極６１９、６２１はインクと絶縁するための絶縁層（図示せず）で覆われている。そして、空気チャネル６１５に面している電極６１９、６２１はアース６２３に接続され、インクチャネル６１３内に設けられている電極６１９、６２１は、アクチュエータ駆動回路を与えるシリコン・チップ６２５に接続されている。
【０００７】
次に、このインク噴射装置６００の製造方法を説明する。まず、矢印６１１に分極された圧電セラミックス層を底壁６０１に接着し、矢印６０９に分極された圧電セラミックス層を天壁６０２に接着する。各圧電セラミックス層の厚みは、下部壁６０７、上部壁６０５の高さに等しい。次に、圧電セラミックス層に、平行な溝をダイヤモンドカッティング円板の回転等によって形成して、下部壁６０７、上部壁６０５を形成する。そして、真空蒸着によって下部壁６０７の側面に電極６１９を形成し、その電極６１９上に前記絶縁層を設ける。同様にして上部壁６０５の側面に電極６２１、前記絶縁層を設ける。
【０００８】
上部壁６０５の天頂部と下部壁６０７の天頂部とを接着してインクチャネル６１３と空気チャネル６１５とを形成する。次に、ノズル６１８が穿孔されているノズルプレート６１７を、ノズル６１８がインクチャネル６１３と対応するように、インクチャネル６１３及び空気チャネル６１５の一端に接着し、インクチャネル６１３と空気チャネル６１５との他端をシリコン・チップ６２５とアース６２３とに接続する。
【０００９】
そして、各インクチャネル６１３の電極６１９、６２１にシリコン・チップ６２５が電圧を印加することによって、各アクチュエータ壁６０３がインクチャネル６１３の容積を増加する方向に圧電厚みすべり変形して、所定時間後電圧印加が停止されてインクチャネル６１３の容積が増加状態から自然状態となってインクチャネル６１３内のインクに圧力が加えられ、インク滴がノズル６１８から噴射される。
【００１０】
しかしながら、上述した構成のインク噴射装置６００では、空気チャネル６１５に面している電極６１９、６２１はアース６２３に接続され、インクチャネル６１３内に設けられている電極６１９、６２１は、アクチュエータ駆動回路を与えるシリコン・チップ６２５に接続されているので、各インクチャネル６１３内の電極６１９、６２１に電圧を印加してインクを噴射している。このため、インクチャネル６１３内の電極６１９、６２１は、インクと絶縁するための前記絶縁層で被覆しなければならない。これは、前記絶縁層がないと、導電性の高いインクであると、短絡する可能性があり、導電性がそれほど高くないインクであっても電気的、化学的な腐食により、電極６１９、６２１が劣化されて、アクチュエータ壁６０３変形が十分に行われなくなり、印字品質が悪くなるといった問題があった。従って、インクと電極６１９、６２１とを絶縁するための前記絶縁層が必要となり、そのための設備、工程が必要で、生産性が下がり、コストが上がるといった問題があった。
【００１１】
そこで上述した問題点を解決するための技術として、インクチャネルと空気チャネルとが交互に並設されたヘッドのインクチャネル内の電極が接地され、空気チャネル内の電極に電圧が印加されて、インクチャネルからインクが噴射されることにより、インクと電極との絶縁を不要とする技術（特許文献２参照）が知られている。
【００１２】
また、クロストークの低減を目的として、インクチャネルと空気チャネルとが交互に並設されたヘッドのインクチャネルに駆動電圧を印加し、更に、インクチャネルを２以上の群に分割して駆動する技術（特許文献３参照）が知られている。
【特許文献１】特開昭６３−２４７０５１号公報
【特許文献２】特開平７−１３２５８９号公報
【特許文献３】特開平９−５２３５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献２に開示されているヘッドでは、空気チャネル内で対向する側壁の上半分のみに電極膜を形成しており、両電極を個別電極として電気的に接続していないので、あるインクチャネルを両隣のインクチャネルを駆動することなく単独で駆動する場合には、駆動するインクチャネルの両側の側壁のみが変形するだけなので、駆動電圧が上昇し、消費電力の増大や駆動回路の発熱等の問題が発生する。
【００１４】
インクチャネルに駆動電圧を印加して２以上の群に分割して駆動する特許文献３に開示されている技術でもこの問題を解決することはできない。
【００１５】
そこで、本発明は、隣接するインクチャネル間の空気チャネルの数を過度に増加することによるノズル密度の低下を招くことなく、空気チャネルの電極に印加される駆動波形の駆動電圧を低下させることが可能なインクジェット記録装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の課題は、以下のような構成により達成される。
【００１７】
１．少なくとも一部が圧電材料で構成された側壁で仕切られた複数のチャネルが並設されると共に、前記チャネル内で対向する側壁面のそれぞれに電極が形成され、前記チャネルはインク吐出を行うインクチャネルとインク吐出を行わない空気チャネルとが下記の条件（１）及び（２）を満足するように配置されてチャネル列を構成し、前記空気チャネル内で対向する側壁面の電極同士が電気的に接続されていて、前記インクチャネルは、隣接したインクチャネルのインク吐出タイミングが同一にならないように、Ｎ（Ｎは３以上の整数）個の群に分割し、各群毎にインクチャネルの側壁を隔てた両側の空気チャネル内の前記電極に駆動波形を印加することによって前記側壁をせん断変形させ、前記インクチャネル内のインクをノズルから吐出させることを特徴とするインクジェット記録装置。
（１）インクチャネルの前記側壁を隔てた両側は空気チャネルが配置される
（２）隣接するインクチャネル間には、１つの空気チャネルが配置される
２．前記インクチャネルを形成する溝の深さと前記空気チャネルを形成する溝の深さが同一であることを特徴とする前記１に記載のインクジェット記録装置。
【００１８】
３．互いに２つ以上のインクチャネルを挟んで離れているインクチャネルをまとめて１つの群となすようにして、Ｎ（Ｎは３以上の整数）個の群に分割することを特徴とする前記１または２に記載のインクジェット記録装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、隣接するインクチャネル間の空気チャネルの数を過度に増加することによるノズル密度の低下を招くことなく、空気チャネルの電極に印加される駆動波形の駆動電圧を低下させることが可能なインクジェット記録装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に本発明に関する実施の形態の例を示すが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。
【００２１】
図１は、ライン型のインクジェット記録装置１の構成を示す模式図である。
【００２２】
ロール状に巻かれた長尺状の記録媒体１０は、図示しない駆動手段により巻き出しロール１０Ａから矢印Ｘ方向に繰り出され搬送される。
【００２３】
長尺状の記録媒体１０はバックロール２０に巻回され支持されながら搬送される。インクジェットヘッドユニット３０よりインクが記録媒体１０に向け吐出され、画像データに基づいた画像形成が行われる。インクジェットヘッドユニット３０は、記録媒体幅方向に吐出幅に対応した複数のインクジェットヘッド３１を有する。
【００２４】
また、各インクジェットヘッド３１毎に設けられた駆動信号発生部１０１（図５参照）を備え、制御部（図示せず）は、駆動信号発生部１０１を制御して、各インクジェットヘッド３１毎に共通の駆動波形をインクジェットヘッド３１に出力させ、ノズルからインク液滴を吐出させる。
【００２５】
図２は、インクジェトヘッドユニット３０のインクジェットヘッド３１の配置例である。また、全てのインクジェットヘッド３１が、インクを一時的に貯留する中間タンク４０に対して同じ高さに配置されている例である。前述のように、１つのインクジェットヘッドで吐出できる吐出幅はインクジェットヘッドの外形寸法よりも狭いことから、隙間なく吐出するために複数のインクジェットヘッドを記録媒体搬送方向に対して千鳥配置している。図２に示す例では、記録媒体幅方向に吐出幅に対応した複数のインクジェットヘッドを２列の千鳥配置としている。図３に、インクジェットヘッド３１の外形、吐出幅及び千鳥配置の関係を示す。インクジェットヘッド３１の数及び千鳥配置の列数は、インクジェットヘッド３１の吐出幅等により適宜設定されるものであり、図２の例に限定されるものではない。
【００２６】
インクは、インクジェットヘッド３１のインクの背圧を調整する中間タンク４０から複数のインクチューブ４３を介してインクジェットヘッド３１毎に供給される。なお、本説明において、図中のインクチューブ４３は、複数のインクチューブである。
【００２７】
中間タンク４０へのインク供給は、インクを貯留する貯留タンク５０から供給管５１の途中に配設された送液ポンプＰで行われる。
【００２８】
画像が形成された記録媒体は、乾燥部１００で乾燥が行われ、巻き取りロール１０Ｂに巻き取られる。
【００２９】
次に、せん断モード型のインクジェットヘッド３１について説明する。
【００３０】
各インクジェットヘッド３１は、ノズル面側が記録媒体１０の記録面と対向するように配置されており、フレキシブルケーブル６を介して、駆動波形を生成するための回路が設けられる駆動信号発生部１０１（図５参照）に電気的に接続されている。
【００３１】
図４（ａ）はせん断モード型のインクジェットヘッド３１のヘッドチップ部分の一部断面で示す斜視図、（ｂ）はチャネル配列方向からみたインクチャネル２８の断面図である。
【００３２】
図中、３１０はヘッドチップ、２２はヘッドチップ３１０の前面に接合されたノズル形成部材である。
【００３３】
図５は、チャネル延伸方向からみたチャネル列の断面図であり、わかりやすいように各インクチャネルに対応して設けられたノズルの位置を示してある。
【００３４】
なお、本明細書においては、ヘッドチップからインクが吐出される側の面を「前面」といい、その反対側の面を「後面」という。また、ヘッドチップにおいて並設されるチャネルを挟んで図示上下に位置する外側面をそれぞれ「上面」及び「下面」という。
【００３５】
ヘッドチップ３１０は、側壁２７で仕切られた複数のチャネル２８、１２８が並設されたチャネル列を有している。ここではチャネル列は１９個のチャネル２８、１２８を有するものを例示しているが、チャネル列のチャネル数は何ら限定されない。
【００３６】
各側壁２７は、ここでは図５の矢印で示すように分極方向が異なる２枚の圧電材料２７ａ、２７ｂによって構成されているが、圧電材料は側壁２７の少なくとも一部にあればよい。
【００３７】
本実施形態のように、２板の圧電材料を分極方向が反対になるように接着して使用すると、１板の圧電材料の場合よりせん断変形量が倍になるので、同じ変形量を得るには、駆動電圧が１／２以下ですむという利点がある。
【００３８】
このヘッドチップ３１０は、チャネル列が、インクを吐出するインクチャネル２８とインクを吐出しない空気チャネル１２８とが以下の条件（１）及び（２）を満足するように並設されることにより構成されている。
（１）インクチャネル２８の側壁２７を隔てた両側は空気チャネル１２８が配置される
（２）隣接するインクチャネル２８間には、１つの空気チャネル１２８が配置される
また、チャネル列の両端のインクチャネル２８の側壁２７を隔てた両外側は空気チャネル１２８が２つずつ配置されている。各チャネル２８、１２８の形状は、両側壁がヘッドチップ３１０の上面及び下面に対してほぼ垂直方向に延びており、そして互いに平行である。
【００３９】
ヘッドチップ３１０の前面及び後面には、それぞれ各チャネル２８、１２８の前面側の開口部と後面側の開口部とが対向している。各チャネル２８、１２８は、その後面側の開口部から前面側の開口部に亘る長さ方向で大きさと形状がほぼ変わらないストレートタイプである。
【００４０】
図５に示すように、各チャネル２８、１２８の内面全面には、それぞれＮｉ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属膜からなる電極２９が密着形成されている。すなわち、各チャネル内で対向する側壁面の電極２９同士が電気的に接続されている。インクチャネル２８の電極２９のインクに接する表面は、絶縁性の保護膜が形成されていてもよい。保護膜としては、パリレン膜等の有機絶縁膜が好ましい。各インクチャネル２８の両側の空気チャネル１２８内の電極２９を第１の接続電極３０１を介してそれぞれ駆動信号発生部１０１に接続し、全てのインクチャネル２８内及びインクチャネル２８の両側以外のすべての空気チャネル１２８内の電極２９を第２の接続電極３００を介して接地している。
【００４１】
図４（ｂ）に示すチャネル配列方向からみたインクチャネル２８の断面図を参照しながら電気接続の具体例について説明する。なお、図示していないが、空気チャネル１２８についても同様の電気接続がなされている。ヘッドチップ３１０の下面には、表面にヘッドチップ３１０の各インクチャネル２８の両側の空気チャネル１２８内の電極２９に対応する第１の接続電極３０１と全てのインクチャネル２８内及びインクチャネル２８の両側以外のすべての空気チャネル１２８内の電極２９に対応する第２の接続電極３００とが、各チャネルの電極２９と同ピッチで同数平行に形成された配線基板１０２が、該接続電極がヘッドチップ３１０と反対側の面となるように固着されており、そのヘッドチップ３１０の前面と配線基板１０２の前端面とに亘って、各電極２９と配線基板１０２表面の接続電極とを電気的に接続する接続電極を形成した構成としている。
【００４２】
配線基板１０２は、ヘッドチップ３１０の幅（チャネルの配列方向の長さ）とほぼ同幅で、且つヘッドチップ３１０の長さよりも十分に長尺な基板からなり、その前端面がヘッドチップ３１０の前面と面一となるように、且つ、その表面の各接続電極形成面と反対側の面をヘッドチップ３１０の下面に固着されている。
【００４３】
このインクジェットヘッド３１には、配線基板１０２の各接続電極３００、３０１に、異方性導電フィルム７８によりフレキシブルケーブル６を接続することで、駆動信号発生部１０１からの駆動波形が、各接続電極３０１を介して各インクチャネル２８の両側の空気チャネル１２８内の各電極２９に印加される。また、全てのインクチャネル２８内及びインクチャネル２８の両側以外のすべての空気チャネル１２８内の電極２９は第２の接続電極３００を介して接地される。
【００４４】
尚、本実施形態では、図５に示すように、各インクチャネル２８の両側の空気チャネル１２８内の各電極２９を個別電極としてそれぞれ駆動信号発生部１０１に接続し、全てのインクチャネル２８内及びインクチャネル２８の両側以外のすべての空気チャネル１２８内の電極２９は共通電極として接地されている。
【００４５】
流路基板１０４は、ヘッドチップ３１０の幅とほぼ同幅で、且つ、上記配線基板１０２よりも若干短尺であるが、ヘッドチップ３１０の長さよりも十分に長尺な基板により形成されており、その前端面がヘッドチップ３１０の前面と面一となるように、ヘッドチップ３１０の上面に固着されている。
【００４６】
これによりヘッドチップ３１０の後面は、該ヘッドチップ３１０の後面側にはみ出した配線基板１０２及び流路基板１０４によって上下が覆われる状態とされている。
【００４７】
囲い壁部１０３は、これら配線基板１０２と流路基板１０４との間に亘って前記インクジェットヘッド３１の後面を包囲するように設けられる平面視略コ字型を呈する側壁形成部材であり、ポリイミド、ポリカーボネート等のエンジニアリングプラスチックと呼ばれる高機能樹脂により形成されている。これによりインクジェットヘッド３１の後面側には、上下が流路基板１０４と配線基板１０２とによって覆われると共に側面が囲い壁部１０３によって閉鎖された空間が形成され、この空間によって各インクチャネル２８にインクを供給するための共通インク室７７を形成している。２５は共通インク室７７内にインクを流入させるための流入口であり、これにより共通インク室７７はインクマニホールドとして機能する。この共通インク室７７は、図示しないが、ゴミの流入を防ぐためにフィルターを内蔵している。
【００４８】
なお、ヘッドチップ３１０の後面には、各インクチャネル２８にインクを流入させ、各空気チャネル１２８へのインク流入を規制する流路規制部材３０２が、各空気チャネル１２８の後面側の開口部を完全に閉塞するように接着され、各空気チャネル１２８へのインクの流入を阻止するように流路を規制している。
【００４９】
ヘッドチップ３１０の前面には、ノズル形成部材２２が接合されている。ノズル形成部材２２には、各インクチャネル２８に対応する位置にのみノズル２３が開設されている。従って、インクを吐出しない各空気チャネル１２８の前面側の開口部はノズル形成部材２２によって閉塞されている。
【００５０】
インクチャネル２８の一端（以下、これをノズル端という場合がある）はノズル形成部材２２に形成されたノズル２３につながり、他端（以下、これをマニホールド端という場合がある）は、共通インク室７７、インク供給口２５を経て、インクチューブ４３に接続されている。
【００５１】
次に、このようなインクジェットヘッド３１の製造例を以下に説明するが、何らこれに限定されるものではない。
【００５２】
まず、厚み方向に分極処理されたＰＺＴ等からなる板状の圧電材料２７ｂと２７ａとを接合部を挟んで分極方向が互いに異なる方向となるように積層してエポキシ系接着剤を用いて接合し、更に、その上側の圧電材料基板２７ａの表面にドライフィルムを貼着する。
【００５３】
次いで、そのドライフィルムの側から、ダイシングブレード等を用いてチャネル２８，１２８となる複数の平行な溝を研削する。各溝は圧電材料２７ａと２７ｂの一方の端から他方の端に亘り、且つ、下側の圧電材料２７ｂの中途部に至る程度の一定の深さＤ（図４参照）で研削することで、長さ方向で大きさと形状がほぼ変わらないストレート状に形成する。
【００５４】
次いで、溝を研削した側から、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ等の電極形成用金属をスパッタリング法、蒸着法、めっき法等によって適用し、削り残されたドライフィルムの上面及び各溝の内面に金属膜を形成する。
【００５５】
その後、ドライフィルムをその表面に形成された金属膜と共に除去することにより、各溝の内面のみに金属膜が形成された基板を得る。
【００５６】
次いで、各溝を覆うようにカバープレート２４が接着剤を介して接着し、溝の長さ方向と直交する方向に沿って切断することにより、チャネル列を有する複数個のヘッドチップ３１０を一度に作成する。各溝はチャネル２８又は１２８となり、各溝内の金属膜は電極２９となり、隣接する溝の間は接合部を挟んで分極方向が互いに異なる圧電材料２７ａと２７ｂから構成される側壁２７となる。カットライン間の幅は、それによって作製されるヘッドチップ３１０のインクチャネル２８の駆動長（図４中のＬで表示）を決定するものであり、この駆動長に応じて適宜決定される。
【００５７】
その後、ヘッドチップ３１０と配線基板１０２とを接着剤を用いて固着した後に、例えばヘッドチップ３１０の前面及び配線基板１０２の前端面及び表面（ヘッドチップ３１０の固着面と反対側面）にドライフィルムを用いてパターニングを行い、その後アルミニウムを蒸着することで、各チャネル内の電極２９に電気的に接続された各接続電極３００，３０１を一挙に形成することができる。
【００５８】
Ａｌ膜の形成方法としては蒸着に限らず、一般の薄膜形成方法を採用することができる。また、導電性ペーストをインクジェットで塗布する方法を用いることもできる。Ａｌ膜の形成後、溶剤でドライフィルムを溶解剥離することで、ドライフィルム上に形成されていたＡｌ膜は除去され、ヘッドチップ３１０の前面及び配線基板１０２の前端面及び表面に第２の接続電極３００、第１の接続電極３０１のみが残存する。
【００５９】
そして、ヘッドチップ３１０の後面に、各空気チャネル１２８へのインク流入を規制する流路規制部材３０２が、各空気チャネル１２８の後面側の開口部を完全に閉塞するように接着される。
【００６０】
その後、流路基板１０４を固着する。その後、配線基板１０２と流路基板１０４との間に亘って、該ヘッドチップ３１０の後面を包囲するように囲い壁部１０３を固着して共通インク室７７を形成する。その後は、配線基板１０２の各接続電極３００，３０１に、フレキシブルケーブル６を接合する。
【００６１】
次いで、ノズル２３が開設された１枚のノズル形成部材２２が接着剤を介して接着される。
【００６２】
また、ノズル形成部材２２の材料としては、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、液晶ポリマー、アロマティックポリアミド樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリサルフォン樹脂等の合成樹脂のほか、ステンレス等の金属材料を用いることもできる。
【００６３】
このように本実施形態のインクジェットヘッド３１では、空気チャネル１２８内の対向する側壁面に形成された電極２９同士が電気的に接続されるため、空気チャネル１２８内の電極をチャネル内壁の全面に形成することが可能になる。
【００６４】
このため、電極の形成位置を、従来のようにチャネル壁の上半分に限定する必要がないので、方向を変えた２回の蒸着を行う必要がなくなる。
【００６５】
すなわち、１回の蒸着、スパッタでチャネル内壁の全面に形成することができ、また、電極の形成方法として、無電解めっき法等を用いることができるため、空気チャネル内の電極形成が容易となり、生産性の向上を図ることが可能となる。特に無電解めっき法が、溝内に大きな凹凸があっても溝全面に電極を形成できるので好適である。
【００６６】
また、本実施形態では、配線基板１０２の各接続電極により、各インクチャネル１２８の両側の空気チャネル１２８内の電極２９と駆動信号発生部１０１からの配線との電気的接続及び各インクチャネル２８とその他の空気チャネル１２８内の電極２９と接地との電気的接続を簡単に行うことができると共に、各インクチャネル２８内へのインク供給を行う共通インク室の形成を容易に行うことのできる、生産性の高いインクジェットヘッドを提供することができる。
【００６７】
これに対して、従来のインクチャネルと空気チャネルとが交互に並設されたヘッドの場合、空気チャネルの両側のチャネル壁の各壁面の電極を微細なチャネル内で分断し、個別電極として作り分けて、駆動信号発生部と接続する配線を設けなければならないので構造が複雑になる。
【００６８】
次に、インクチャネル２８のノズル２３からインク滴を吐出する際の動作原理について説明する。
【００６９】
図６（ａ）〜（ｃ）はその動作を示す図であり、インクジェットヘッド３１をチャネルの延伸方向から見た断面図である。図６では１９個のチャネル２８、１２８の一部である５本が示されている。
【００７０】
中央のインクチャネル２８Ｂの両側の空気チャネル１２８の内面に密着形成された電極２９Ａ、２９Ｃに駆動信号発生部１０１から図７に示す駆動波形を印加し、他の電極２９はすべて接地されると、以下に例示する動作によってインク滴をインクチャネル２８Ｂのノズル２３から吐出する。
【００７１】
（１）かかるインクジェットヘッド３１は、図６（ａ）に示す状態において、電極２９Ｂを接地すると共に電極２９Ａ及び２９Ｃに、パルス幅が１ＡＬの矩形波からなる膨張パルス（正電圧）を印加すると、まず、パルスの最初の立ち上がり（Ｐ１）によって、側壁２７Ｂ、２７Ｃを構成する圧電材料２７ａ、２７ｂの分極方向に直角な方向の電界が生じ、２７ａ、２７ｂともに側壁の接合面にズリ変形を生じ、図６（ｂ）に示すように側壁２７Ｂ及び側壁２７Ｃは互いに外側に向けて変形し、インクチャネル２８Ｂの容積が膨張する。これによりインクチャネル２８Ｂ内のインクに負の圧力が生じてインクが流れ込む（Ｄｒａｗ）。このとき、インクチャネル２８Ｂの上下の壁部分が縮むが、このインクチャネル２８Ｂの両側の空気室１２８の側壁２７Ａ、２７Ｄも図示のように変形し、この空気室１２８の上下の壁部分が伸びることになるため、インクチャネル２８Ｂの上下の壁部分の縮みをアシストして駆動電圧を低下させることができる。これについて詳細に説明する。
【００７２】
図６（ｂ）に示すように、インクチャネル２８Ｂの両側の空気チャネル１２８に駆動波形が印加された際、その空気チャネル１２８に隣接するインクチャネル２８Ａ、２８Ｃは接地されているので、側壁２７Ａあるいは２７Ｄの両側の電極に電位差が生じ、側壁の分極方向と直交する方向に電界が加わり、側壁２７Ａあるいは２７Ｄが変形する。この変形により生じる空気室１２８の上下の壁部分の伸びは、インクチャネル２８Ｂの上下の壁部分の縮みをアシストするため、インクチャネル２８Ｂの体積変位が大きくなり、インク滴をノズル２３より吐出するための圧力変化が大きくなるので駆動電圧を低下させることができる。
【００７３】
（２）この最初のＰ１の印加から１ＡＬ時間経過後に電位を０に戻す（Ｐ２）と、側壁２７Ｂ、２７Ｃは膨張位置から図６（ａ）に示す中立位置に戻り、インクチャネル２８Ｂ内のインクに高い圧力が掛かる。
【００７４】
引き続いて、矩形波からなるパルス幅が２ＡＬの収縮パルス（負電圧）を印加する。まず収縮パルスの立ち下がり（Ｐ３）によって、図６（ｃ）に示すように、側壁２７Ｂ及び２７Ｃは互いに逆方向に変形し、インクチャネル２８Ｂの容積が収縮する。この収縮によりインクチャネル２８Ｂ内のインクに更に高い圧力を掛かる（Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅ）。これによりノズル内のインクメニスカスがノズル２３から押し出される方向に変化する。この正の圧力がインク滴をノズルから吐出させるほど大きくなるとインク滴はノズルから吐出する。このとき、インクチャネル２８Ｂの上下の壁部分が伸びるが、このインクチャネル２８Ｂの両側の空気室１２８の側壁２７Ａ、２７Ｄも図示のように変形し、この空気室１２８の上下の壁部分が縮むことになるため、インクチャネル２８Ｂの上下の壁部分の伸びをアシストして駆動電圧を低下させることができる。
【００７５】
（３）更に、２ＡＬ時間経過すると、電位を０に戻し（Ｐ４）、側壁２７Ｂ、２７Ｃを収縮位置から中立位置に戻す。
【００７６】
これらの一連の動作によりインクチャネル２８内のインクの一部がインク滴としてノズル２３から飛翔する。
【００７７】
このような液滴吐出方法は、いわゆるＤＲＲ（ＤｒａｗーＲｅｌｅａｓｅーＲｅｉｎｆｏｒｃｅ）方式による液滴吐出方法であり、膨張パルスのパルス幅はインク滴の吐出力に大きく影響し、１ＡＬ近傍にこのパルス幅が一致したときにインク滴吐出力（吐出速度）は最大となる。
【００７８】
なお、ＡＬ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｌｅｎｇｔｈ）とは、上述したように、インクチャネルの音響的共振周期の１／２である。このＡＬは、電気・機械変換手段である側壁２７に矩形波のパルスを印加して吐出するインク滴の速度を測定し、矩形波の電圧値を一定にして矩形波のパルス幅を変化させたときに、インク滴の飛翔速度が最大になるパルス幅として求められる。このＡＬの値は、ヘッドの構造やインクの密度等に依存して決まるものである。
【００７９】
また、パルスとは、一定電圧波高値の矩形波であり、０Ｖを０％、波高値電圧を１００％とした場合に、パルス幅とは、電圧の０Ｖからの電圧の立ち上がり始め又は立ち下がり始めの１０％から波高値電圧からの立ち下がり始め又は立ち上がり始めの１０％との間の時間として定義する。更に、ここで矩形波とは、電圧の１０％と９０％との間の立ち上がり時間、立ち下がり時間のいずれもがＡＬの１／２以内、好ましくは１／４以内であるような波形を指す。
【００８０】
駆動波形として矩形波を用いることは、吐出効率が向上するとともにパルス幅の設定が容易になるため好ましい。
【００８１】
図７の駆動波形では、膨張パルスの駆動電圧Ｖｏｎ（Ｖ）と収縮パルスの駆動電圧Ｖｏｆｆ（Ｖ）の比を｜Ｖｏｎ｜＞｜Ｖｏｆｆ｜とすることが好ましい。このように｜Ｖｏｎ｜＞｜Ｖｏｆｆ｜の関係とすると、インクチャネル内へのインクの供給を促進する効果があり、特に、高粘度インクで高周波駆動を行う場合に好ましい。なお、この電圧Ｖｏｎと電圧Ｖｏｆｆの基準電圧は０とは限らない。この電圧Ｖｏｎと電圧Ｖｏｆｆは、それぞれ基準電圧からの差分の電圧である。また、｜Ｖｏｎ｜／｜Ｖｏｆｆ｜＝２とすることがより好ましい。
【００８２】
以上のように、駆動するインクチャネル２８Ｂの両側の空気チャネル１２８内で対向する側壁の電極２９同士が電気的に接続されている本実施形態のインクジェットヘッドでは、これらの電極２９同士が同電位となるため、駆動するインクチャネル２８Ｂの両側の側壁２７Ｂ、２７Ｃに加えて、その両隣の側壁２７Ａ、２７Ｄが変形する前述のアシスト効果によりインクチャネル２８Ｂからインク滴を吐出する際の駆動電圧を低下させることができる。この効果は、インクチャネル２８を形成する溝の深さＤ（図４（ｂ）のＤに相当する）と空気チャネル１２８を形成する溝の深さＤが同一である場合に、最も顕著になる。これは、両者の溝の深さが異なる場合、チャネルの上または下の壁の位置（本実施形態では下の壁の位置）がインクチャネルと空気チャネルとで異なってしまうため、インクチャネルの上下の壁が収縮または膨張する方向に変形するときに隣接する空気チャネルの上下の壁が反対方向に変形してアシストする効果が弱くなるためである。
【００８３】
これに対して、空気チャネル内で対向する側壁の電極同士が電気的に接続されていない従来のインクジェットヘッドでは、あるインクチャネルを両隣のインクチャネルを駆動することなく単独で駆動する場合には、駆動するインクチャネルの両側の側壁のみが変形するだけなので、アシスト効果が生じず、駆動電圧を低下させることができない。
【００８４】
かかる本実施形態のインクジェットヘッド３１では、互いに隣接するインクチャネル２８はその間に位置する空気室１２８が共用され、この空気室１２８の側壁２７の剪断変形によりインク吐出を行っているため、一方のインクチャネル２８を駆動しようとすると他方のインクチャネル２８も駆動することとなり隣接するインクチャネルを独立駆動することができない。
【００８５】
また、インクチャネル２８を１個おきに、Ａ，Ｂ２群に分け、交互に吐出させることにより、この問題は解決するが、図６の吐出動作図からも明らかなように間に１つのインクチャネル２８Ｂを挟んで隣接する２つのチャンネル２８Ａと２８Ｃが同時に駆動されると、それらの間の非駆動チャンネルである２８Ｂからインクが誤吐出されるという別の問題が生じる。
【００８６】
このため、隣接したインクチャネル２８のインク吐出タイミングが同一にならないように、Ｎ（Ｎは３以上の整数）個の群に分割し、各群毎にインクチャネル２８の側壁を隔てた両側の空気チャネル１２８内の電極２９に駆動波形を印加する。
【００８７】
複数のインクチャネル２８のうち、互いに２つ以上のインクチャネル２８を挟んで離れているインクチャネル２８をまとめて１つの群となすようにして、３つ以上の群に分割し、各群毎にインク吐出動作を時分割で順次行うように駆動制御される。
【００８８】
例えば、全インクチャネル２８を２チャネルおきに選んで３群に分けて吐出する、３サイクル吐出法が行われる。
【００８９】
本実施形態では、図５に示す８個のインクチャネルについて、一方の端部のインクチャネルから他方の端部のインクチャネルに向かって順次チャネル番号２８−１、２８−２，２８−３、２８−４、２８−５、２８−６、２８−７、２８−８としたとき、全インクチャネルを、チャネル番号２８−１、２８−４、２８−７をＡ群、チャネル番号２８−２，２８−５、２８−８をＢ群、チャネル番号２８−３、２８−６をＣ群としてとして３群に分けて分割駆動する。
【００９０】
かかる３サイクル吐出動作について図７の駆動波形で駆動する場合のＡ、Ｂ、Ｃの各群のインクチャネル２８の両側の空気チャネル１２８の電極に印加される駆動波形のタイミングチャートを図８に示す。
【００９１】
インク吐出時には、まずＡ群の各インクチャネルの両側の空気チャネルの電極に図７の駆動波形を印加し、その以外のチャネルの電極はすべて接地して、Ａ群の各インクチャネルのノズルからインク滴を吐出させる。
【００９２】
続いてＢ群の各チャネル２８、更に続いてＣ群の各チャネル２８へと上記同様に動作する。記録媒体を搬送させながらＡ群、Ｂ群、Ｃ群の順で行われるインク吐出動作が繰り返されることにより、画像形成が行われる。
【００９３】
勿論、図８に示す駆動方法において、実際に画像形成する場合には上記のように全てのインクチャネルの両側の空気チャネルに駆動波形が印加されるとは限らず、画像データに応じて駆動されないインクチャネルもある。
【００９４】
以上詳細に説明したように、このインクジェット記録装置１では、チャネルはインク吐出を行うインクチャネル２８とインク吐出を行わない空気チャネル１２８とが下記の条件（１）及び（２）を満足するように配置されてチャネル列を構成し、
（１）インクチャネル２８の側壁２７を隔てた両側は空気チャネル１２８が配置される
（２）隣接するインクチャネル２８間には、１つの空気チャネル１２８が配置される
空気チャネル１２８内で対向する側壁面の電極２９同士が電気的に接続されていて、インクチャネル２８は、隣接したインクチャネル２８のインク吐出タイミングが同一にならないように、Ｎ（Ｎは３以上の整数）個の群に分割し、各群毎にインクチャネル２８の側壁２７を隔てた両側の空気チャネル１２８内の電極に駆動波形を印加することによって側壁２７をせん断変形させ、インクチャネル２８内のインクをノズル２３から吐出させるようにしたので、隣接するインクチャネル２８間の空気チャネル１２８の数を過度に増加することによるノズル密度の低下を招くことなく、前述のアシスト効果により駆動電圧を低下させることができるとともに、非駆動のインクチャネルからの誤吐出を防止できる。
＜他の実施の形態＞
上記実施の形態では、厚み方向に分極された平板状の第１の圧電材料２７ａと第２の圧電材料２７ｂを積層した後、溝を形成したが、本実施の形態では、厚み方向に分極された平板状の第１の圧電材料２７ａと第２の圧電材料２７ｂにそれぞれ溝を形成した後接合するようにしたものであり、この点を除けば装置の構成や吐出動作は、上記の実施の形態と同一であるため、詳細な説明を省略する。
【００９５】
図９は、厚み方向に分極された平板状の第１の圧電材料２７ａと第２の圧電材料２７ｂにそれぞれ溝を形成した後接合したヘッドのチャネル列の断面図である。なお、上記の実施の形態と同一の構成については同一符号を付して説明する。
【００９６】
厚み方向に分極された平板状の第１の圧電材料２７ａと第２の圧電材料２７ｂを準備し、それぞれ、ダイヤモンドブレード等により、インクチャネル２８及びダミーチャネル１２８となる複数の溝がストレート状に平行に切削加工される。
【００９７】
溝中に金属電極２９を設けた第２の圧電材料２７ａ、第１の圧電材料２７ｂを、各基板の溝を形成した面が相対するように固着する。ここでは、各基板の溝同士が相対するように位置合わせして固着している。固着手段は、例えばエポキシ系接着剤による接着手法を通常採用できるが、この態様では、位置合わせされた各基板の溝中の金属電極同士が電気的に接続されれば格別限定されない。
【００９８】
また、以上の実施の形態では、分極方向が反対になるように接着された２枚の圧電材料により側壁２７が構成されるようにしたが、本実施の形態では、分極された１枚の圧電材料により側壁２７が構成されるようにしたものであり、この点を除けば装置の構成や吐出動作は、上記の実施の形態と同一であるため、詳細な説明を省略する。
【００９９】
図１０は、分極された１枚の圧電材料２７ａにより側壁２７が構成されるインクジェットヘッドのチャネル列の断面図である。なお、上記の実施の形態と同一の構成については同一符号を付して説明する。
【０１００】
図１０に示すように、側壁２７は１枚の圧電材料２７ａによって形成されていると共に、その高さ方向の中央部で上下に分極されている。そして、各チャネル２８，１２８の対向する側壁面の上側半分には電極２９、２９が形成されている。この両電極は接続する必要があり、例えば、ヘッドチップ３１０前面のチャネルの入口面を金属の蒸発源に向けて蒸着して入口部の両電極とカバープレート２４側の底面に接続電極３００、３０１を形成し、さらにヘッドチップ３１０の前面、流路基板１０４の前端面及び上面に接続電極３００、３０１を形成して流路基板１０４の上面からフレキシブルケーブル６との電極接続を行うようにすればよい。
【０１０１】
図１０に示すように、各インクチャネル２８の両側の空気チャネル１２８内で対向する側壁面の両電極２９，２９を接続する第２の接続電極３０１が設けられていている。各インクチャネル２８の両側の空気チャネル１２８以外の空気チャネル１２８内及び各インクチャネル２８内で対向する側壁面の両電極２９，２９を接続する第１の接続電極３００が設けられている。つまり、この第２の接続電極３０１に駆動波形が印加されることにより各インクチャネル２８の両側の空気チャネル１２８内で対向する側壁面の両電極２９，２９には同電圧が印加される構成となっている。
【０１０２】
また、以上の実施形態では本発明をライン型のインクジェット記録装置１に適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、その他のインクジェット記録装置に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】ライン型のインクジェット記録装置の構成を示す模式図である。
【図２】インクジェットヘッドの配置例を示す図である。
【図３】インクジェットヘッドの千鳥配置の位置関係を示す図である。
【図４】実施の形態に係るせん断モード（シェアモード）型のインクジェットヘッドの概略構成を示す図であり、（ａ）は一部断面で示す斜視図、（ｂ）はインク供給部を備えた状態の断面図である。
【図５】実施の形態に係るチャネル列の断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）はヘッドの動作を示す図である。
【図７】駆動波形の例を示す図である。
【図８】ヘッドの３サイクル駆動においてＡ、Ｂ、Ｃの各群のインクチャネルの両側の空気チャネルの電極に印加される駆動波形のタイミングチャートである。
【図９】他の実施の形態に係るチャネル列の断面図である。
【図１０】他の実施の形態に係るチャネル列の断面図である。
【図１１】従来例のインク噴射装置を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１  インクジェット記録装置
１０  記録媒体
１０Ａ  捲き出しロール
１０Ｂ  巻き取りロール
２０  バックロール
３０  インクジェットヘッドユニット
３１  インクジェットヘッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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