(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された歪み解消電極と；前記歪み解消電極上に形成された歪み解消圧電層と；前記歪み解消圧電層上に形成され、一対の駆動電極と、前記一対の駆動電極間に設けられた圧電層とを含む駆動層とを有し；前記駆動層が、前記歪み解消圧電層に達する溝によって複数の駆動部と非駆動部とに分断された圧電素子と、
前記駆動層が形成された面側の前記圧電素子に接合され、前記複数の駆動部に対向するそれぞれの部位に、インクを噴出させるノズルに対応する複数の個別インク流路が形成された流路板とを有し、
前記歪み解消電極は、前記駆動部の変形により発生する歪みによって発生した電位をキャンセルすること、
を特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
【請求項２】
請求項１記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記駆動電極及び／又は前記歪み解消電極のすべての領域又は一部の領域がメッシュ状であることを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、
前記駆動部の駆動時に、最下層の前記駆動電極と前記歪み解消電極との間に所定の電圧を印加し、前記歪み解消圧電層に導入される応力を緩和することを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
【請求項４】
請求項３記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、
前記駆動電極に印加する電圧と前記歪み解消電極に印加する電圧とは同電位であることを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
【請求項５】
基板上に形成された歪み解消電極と；前記歪み解消電極上に形成された歪み解消圧電層と；前記歪み解消圧電層上に形成され、一対の駆動電極と、前記一対の駆動電極間に設けられた圧電層とを含む駆動層とを有し；前記駆動層が、前記歪み解消圧電層に達する溝によって複数の駆動部と非駆動部とに分断された圧電素子と、
前記駆動層が形成された面側の前記圧電素子に接合され、前記複数の駆動部に対向するそれぞれの部位に、インクを噴出させるノズルに対応する複数の個別インク流路が形成された流路板とを有し、
前記駆動電極のすべての領域又は一部の領域がメッシュ状であり、
前記歪み解消電極は、前記駆動部の変形により発生する歪みによって発生した電位をキャンセルすること、
を特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
【請求項６】
基板上に形成され、一対の駆動電極と、前記一対の駆動電極間に設けられた圧電層とを含む駆動層とを有し、前記駆動層が、前記基板に達する溝によって複数の駆動部と非駆動部とに分断された圧電素子と、前記駆動層が形成された面側の前記圧電素子に接合され、前記複数の駆動部に対向するそれぞれの部位に、インクを噴出させるノズルに対応する複数の個別インク流路が形成された流路板とを有するインクジェットプリンタヘッドであって、
前記非駆動部のすべての領域又は一部の領域に、すべての前記一対の駆動電極が共に形成されていない領域を有し、
前記溝の底部より深い前記基板内部に、前記駆動部の変形により発生する歪みによって発生した電位をキャンセルする歪み解消電極を更に有することを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、
前記駆動層は、複数の駆動電極と複数の圧電層とが交互に積層された多層構造であることを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインクジェットプリンタヘッドと、
前記個別インク流路にインクを供給するインク供給手段と、
前記駆動電極に電圧を印加することにより前記駆動部を変位させる電圧印加手段とを有し、
前記電圧印加手段によって前記駆動部を変位させ、前記インク供給手段によって前記個別インク流路内に導入されたインクを前記駆動部により押圧することにより、前記ノズルからインクを飛翔させることを特徴とするインクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電素子を用いてインクを飛翔させるインクジェットプリンタヘッド及びインクジェットプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタは、液体のインクを小滴、液柱、又は霧状にして空気中に飛翔させ、記録紙上に文字、グラフ、画像等を印字する方式のプリンタである。インクジェットプリンタは、低騒音、且つ小型化・軽量化が可能であるため、その実用化が進められている。
【０００３】
インクジェットプリンタに用いられるヘッドとしては、ヒーターで圧力室内に気泡（バブル）を発生させ、気泡の力によりノズルからインクを飛翔させるバブル方式と、圧力室の底面に振動板を設け、この振動板を圧電体で押圧することによりインクをノズルから飛翔させるピエゾ方式とが主流になっている。
このような２つの方式のうち、バブル方式は、インクの特性によってヘッドの性能がほぼ決定されるため、印字速度及び印字品質には限界があり、高速化・高画質化への対応が困難となっている。一方、ピエゾ方式は高速化、制御性、インクへの対応範囲の広さからバブル方式より高い性能を期待できるが、構造が複雑で価格が高いという欠点を有している。
【０００４】
ピエゾ方式のこのような問題を解決するインクジェットプリンタヘッドとして、本出願人は、特開平８−１９２５１３号公報において、複数の個別インク流路１１２を規定する流路板１１０と、個別インク流路１１２の壁面の一部となる圧電素子１００とを接合させたピエゾ方式のインクジェットプリンタヘッドを提案している（図８参照）。この方式は、極めて単純な構造で、且つ、部品点数が少ないため、バブル方式に匹敵する低価格化が期待できる。しかしながら、個別インク流路１１２に対応する圧電素子１００の駆動部１０６が、その側面及び底面に拘束されているため、変位効率が悪く、更に、他の駆動部１０６の影響を受けるために変位量のストロークが大きく、インクジェットプリンタヘッドとしての特性は十分でなかった。
【０００５】
また、特公平７−３３０８７号公報には、個々の駆動部１４０を溝１３８で分断して変位効率を高めたインクジェットプリンタヘッドが開示されている（図９参照）。しかしながら、このインクジェットプリンタヘッドは、個別インク流路１５２に対応する圧電素子１３０の駆動部１４０が溝１３８によって分割されているため変位の拘束が少なく、図８に示す従来のヘッドに比べて大きな変位量が得られる一方、駆動部１４０の底面が圧電素子１３０のベースとつながっているため、この部分を介して駆動部１４０の変形が他の駆動部１４０に伝達してしまうという欠点があった。
【０００６】
すなわち、駆動部１４０に電圧を印加すると、圧電縦効果により駆動部１４０が上方向に伸びると同時に圧電横効果で駆動部１４０の幅が縮まる。駆動部１４０底面は、その下のベース部と分離されていないため、圧電横効果による変形は、駆動部１４０に接するベース部を縮ませるため、ベース部の他の部分には引張応力が働き、他の駆動部１４０の変形を束縛することになる。したがって、駆動するピン数が多いほど、互いに変形を束縛しあって個別インク流路１５２を押す縦方向の変形量が低下してしまう。また、圧電横効果による変形は応力集中により溝１３８の先端部で巨大な応力となり、素子の破壊や信頼性の低下をもたらすことにもなる。
【０００７】
さらに、図９に示すヘッドは、駆動部１４０の圧電層１３６が駆動電極１３４によりサンドイッチされた構造であるが、圧電材料と電極材料との密着強度は一般に低く、溝１３８を加工する際に電極材料と圧電材料との界面から剥離が生じ易い。また、駆動時に発生する応力により駆動時又は駆動後においても同様に剥離が生じやすく、信頼性が低かった。
【０００８】
また、図９に示すヘッドは、駆動部１４０、非駆動部１４２の関係なく駆動電極１３４及び圧電層１３６を形成後、溝１３８の加工により電極を分断するため、非駆動部１４２にも駆動電極１３４が形成されている。この非駆動部１４２は、駆動部１４０に電圧が印加されてインク流路が押される際に引張応力がかかるため、強度の低い電極−セラミックス界面において剥離しやすかった。
【０００９】
また、ノズル密度を高めるためには非駆動部１４２の幅をできるだけ狭くする必要があり、この部分に駆動電極１３４が形成されていることは溝１３８の加工時及び駆動時の信頼性の点で問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のインクジェットプリンタヘッドは、クロストークの低減と信頼性の向上の双方の要求を満足するには不十分であった。
本発明の目的は、クロストークが小さく信頼性の高い高性能のインクジェットプリンタヘッド、並びに、このようなインクジェットプリンタヘッドを用いた高性能のインクジェットプリンタを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、基板上に形成された歪み解消電極と；前記歪み解消電極上に形成された歪み解消圧電層と；前記歪み解消圧電層上に形成され、一対の駆動電極と、前記一対の駆動電極間に設けられた圧電層とを含む駆動層とを有し；前記駆動層が、前記歪み解消圧電層に達する溝によって複数の駆動部と非駆動部とに分断された圧電素子と、前記駆動層が形成された面側の前記圧電素子に接合され、前記複数の駆動部に対向するそれぞれの部位に、インクを噴出させるノズルに対応する複数の個別インク流路が形成された流路板とを有することを特徴とするインクジェットプリンタヘッドによって達成される。
【００１２】
また、上記のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記駆動電極及び／又は前記歪み解消電極のすべての領域又は一部の領域がメッシュ状であるようにしてもよい。
また、上記のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記駆動部の駆動時に、最下層の前記駆動電極と前記歪み解消電極との間に所定の電圧を印加し、前記歪み解消圧電層に導入される応力を緩和するようにしてもよい。
【００１３】
また、上記のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記駆動電極に印加する電圧と前記歪み解消電極に印加する電圧とは同電位であるようにしてもよい。また、上記目的は、基板上に形成され、一対の駆動電極と、前記一対の駆動電極間に設けられた圧電層とを含む駆動層とを有し、前記駆動層が、前記基板に達する溝によって複数の駆動部と非駆動部とに分断された圧電素子と、前記駆動層が形成された面側の前記圧電素子に接合され、前記複数の駆動部に対向するそれぞれの部位に、インクを噴出させるノズルに対応する複数の個別インク流路が形成された流路板とを有するインクジェットプリンタヘッドであって、前記非駆動部のすべての領域又は一部の領域に、前記駆動電極が形成されていない領域を有することを特徴とするインクジェットプリンタヘッドによっても達成される。
【００１４】
また、上記目的は、基板上に形成され、一対の駆動電極と、前記一対の駆動電極間に設けられた圧電層とを含む駆動層とを有し、前記駆動層が、前記基板に達する溝によって複数の駆動部と非駆動部とに分断された圧電素子と、前記駆動層が形成された面側の前記圧電素子に接合され、前記複数の駆動部に対向するそれぞれの部位に、インクを噴出させるノズルに対応する複数の個別インク流路が形成された流路板とを有するインクジェットプリンタヘッドであって、前記駆動電極のすべての領域又は一部の領域がメッシュ状であることを特徴とするインクジェットプリンタヘッドによっても達成される。
【００１５】
また、上記のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記溝の底部より深い前記基板内部に、歪み解消電極を更に有するようにしてもよい。
また、上記のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記駆動層は、複数の駆動電極と複数の圧電層とが交互に積層された多層構造であるようにしてもよい。
【００１６】
また、上記目的は、上述のインクジェットプリンタヘッドと、前記個別インク流路にインクを供給するインク供給手段と、前記駆動電極に電圧を印加することにより前記駆動部を変位させる電圧印加手段とを有し、前記電圧印加手段によって前記駆動部を変位させ、前記インク供給手段によって前記個別インク流路内に導入されたインクを前記駆動部により押圧することにより、前記ノズルからインクを飛翔させることを特徴とするインクジェットプリンタによっても達成される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態によるインクジェットプリンタヘッド及びインクジェットプリンタについて図１を用いて説明する。図１は本実施形態によるインクジェットプリンタヘッド及びインクジェットプリンタの構造を示す概略断面図である。
【００１８】
セラミックよりなる絶縁基板１２上には、駆動層を構成する複数の駆動電極１８ａと複数の圧電層２０とが交互に積層されている。このように形成された駆動層には、隣接する駆動部２２間を分断して変位効率を高めるための溝２４が形成されている。溝２４は、絶縁基板１２まで達するように形成されている。こうして、溝２４により分断された複数の駆動部２２を有する圧電素子１０が形成されている。圧電素子１０上には、インクを噴出させるノズルに対応する個別インク流路４２が形成された流路板４０が、接合層３０によって接合されている。こうして、本実施形態によるインクジェットプリンタヘッドが構成されている。
【００１９】
ここで、本実施形態によるインクジェットプリンタヘッドは、図１に示すように、非駆動部２６の幅方向の全体又は一部に駆動電極２０の形成されていない領域が存在することに特徴がある。
このように非駆動部２６に駆動電極１８ａが存在しない領域を形成することにより、駆動電極１８ａを介して形成された圧電層２０間の密着性が向上され、駆動部２２の変位方向に対する非駆動部２６の硬度を増すことができる。したがって、駆動部２２の駆動に伴う非駆動部２６の変位量を低減することができるので、個別インク流路３２に与える圧力のロスを低減することができる。また、駆動電極１８ａの周辺部における機械的強度を高めることができるので、溝２４の加工時や駆動時における駆動電極１８ａと圧電層２０との間の剥離を抑制することができる（実施例１を参照）。
【００２０】
なお、圧電素子１０と流路板４０とを接合する接合層３０としては、ＰＥＴ、ドライフィルムレジスト、エポキシ、ポリイミド、ＡＢＳなどの樹脂材料を適用することができる。また、これら樹脂材料に無機材料からなるフィラーを添加すれば接合層３０の硬度を向上することができるので、個別インク流路４２に与える圧力のロスを更に低減することができる。
【００２１】
このように、本実施形態によれば、非駆動部２６の幅方向の全体又は一部に駆動電極１８ａの形成されていない領域を形成するので、駆動電極１８ａと圧電層２０との間の密着性を向上することができる。これにより、インクジェットプリンタヘッドの信頼性を高めることができる。
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態によるインクジェットプリンタヘッド及びインクジェットプリンタについて図２及び図３を用いて説明する。図２は本実施形態によるインクジェットプリンタヘッド及びインクジェットプリンタの構造を示す概略断面図、図３は本実施形態によるインクジェットプリンタヘッドにおける駆動電極周辺の拡大図である。
【００２２】
セラミックよりなる絶縁基板１２上には、駆動層を構成する複数の駆動電極１８ｂと複数の圧電層２０とが交互に積層されている。このように形成された駆動層には、隣接する駆動部２２間を分断して変位効率を高めるための溝２４が形成されている。溝２４は、絶縁基板１２まで達するように形成されている。こうして、溝２４により分断された複数の駆動部２２を有する圧電素子１０が形成されている。圧電素子１０上には、インクを噴出させるノズルに対応する個別インク流路４２が形成された流路板４０が、接合層３０によって接合されている。こうして、本実施形態によるインクジェットプリンタヘッドが構成されている。
【００２３】
ここで、本実施形態によるインクジェットプリンタヘッドは、図２に示すように、駆動電極１８ｂが層ではなくメッシュ状に形成されていることに特徴がある。このように駆動電極１８ｂを構成することにより、駆動電極１８ｂを挟む上下の圧電層２０がメッシュの開口部を介して連続して形成されるので、駆動電極１８ｂ周辺部における機械的強度を高めることができる。すなわち、図３に示すように、メッシュ状の駆動電極１８ｂを挟んで形成された圧電層２０ａ及び圧電層２０ｂは、結晶組織の継ぎ目がなく、セラミック結晶粒２８が連続的に形成されることとなる。
【００２４】
したがって、駆動電極１８ｂを介して圧電層２０が形成されている場合でも、駆動電極１８ｂの周辺部における機械的強度を高めることができるので、溝２４の加工時や駆動時における駆動電極１８ａと圧電層２０との間の剥離を抑制することができる（第２実施例を参照）。
このように、本実施形態によれば、駆動電極１８ｂをメッシュ状に形成するので、駆動電極１８ｂを介して形成された圧電層２０間の密着性を向上することができる。これにより、インクジェットプリンタヘッドの信頼性を高めることができる。
【００２５】
なお、上記実施形態ではメッシュ状の駆動電極１８ｂとしたが、駆動電極は必ずしもメッシュ状である必要はない。すなわち、本実施形態によるインクジェットプリンタヘッドは、駆動電極を挟んで形成される圧電層が互いに連続的に接続される領域を有することが重要であり、駆動電極のパターンに依存するものではない。したがって、駆動電極を、例えばストライプ状に形成することもできる。
【００２６】
また、第１実施形態によるインクジェットプリンタヘッドのように、非駆動部２６の全体又は一部に駆動電極を形成しない領域を設けてもよい。こうすることにより、インクジェットプリンタヘッドの信頼性を更に高めることができる。
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態によるインクジェットプリンタヘッド及びインクジェットプリンタについて図４を用いて説明する。図４は本実施形態によるインクジェットプリンタヘッド及びインクジェットプリンタの構造を示す概略断面図である。
【００２７】
セラミックよりなる絶縁基板１２上には、歪み解消電極１４ａが設けられている。歪み解消電極１４ａが形成された絶縁基板１２上には、歪み解消圧電層１６が形成されている。歪み解消圧電層１６上には、駆動層を構成する複数の駆動電極１８ｃと複数の圧電層２０とが交互に積層されている。このように形成された駆動層には、隣接する駆動部２２間を分断して変位効率を高めるための溝２４が形成されている。溝２４は、歪み解消圧電層１６まで達するように形成されている。こうして、溝２４により分断された複数の駆動部２２を有する圧電素子１０が形成されている。圧電素子１０上には、インクを噴出させるノズルに対応する個別インク流路４２が形成された流路板４０が、接合層３０によって接合されている。こうして、本実施形態によるインクジェットプリンタヘッドが構成されている。
【００２８】
ここで、本実施形態によるインクジェットプリンタヘッドは、溝２４の先端よりも下に歪み解消電極１４ａを設け、駆動部２２の変形により発生する駆動部２２直下の歪み及び溝２４の先端部の歪みを低減させ、クロストークの低減と圧電素子１０の信頼性を高めたことに特徴がある。
通常、圧電材料に歪みが発生すると、圧電効果によって歪み部に電位が発生する。したがって、駆動部２２の最下部の駆動電極１８ｃと歪み解消電極１４ａとの間に所定の電圧を印加することで、歪みによって発生した電位をキャンセルし、駆動部２２の直下の歪み及び溝２４の先端部の歪みを低減させることができる。これにより、インクジェットプリンタヘッドの信頼性を高めることができる（第３実施例を参照）。
【００２９】
なお、駆動部２２の最下部の電極１８ｃと歪み解消電極１４ａとの間に印加する電圧は、駆動部２２の変形により発生する駆動部２２直下の歪み及び溝２４の先端部の歪みに応じて適宜設定することが望ましいが、駆動部２２の最下部の駆動電極１８ｃと歪み解消電極１４ａとの電位を同電位（例えば、グラウンド電位）にすることによっても歪みを緩和することができる。
【００３０】
このように、本実施形態によれば、溝２４の先端よりも下に歪み解消電極１４ａを設け、駆動部２２の変形により発生する駆動部直下の歪み及び溝２４の先端部の歪みを低減するので、隣接する駆動部２２間のクロストークを低減することができる。また、溝２４の先端部にかかる応力を緩和することができるので、インクジェットプリンタヘッドの信頼性を高めることができる。
【００３１】
なお、上記実施形態では、駆動部２２及び非駆動部２６の双方の直下に歪み解消電極１４ａを設けたが、駆動部２２直下のみに歪み解消電極１４ａを形成してもよい。駆動時の歪みは主として駆動部２２直下において発生するので、少なくとも駆動部２２直下に歪み解消電極１４ａを形成すれば本実施形態の効果を得ることができる。
【００３２】
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態によるインクジェットプリンタヘッド及びインクジェットプリンタについて図５を用いて説明する。図５は本実施形態によるインクジェットプリンタヘッド及びインクジェットプリンタの構造を示す概略断面図である。
【００３３】
本実施形態によるインクジェットプリンタヘッドは、第２実施形態によるインクジェットプリンタヘッドにメッシュ状の歪み解消電極１４ｂを設けたことに特徴がある。
すなわち、セラミックよりなる絶縁基板１２上には、メッシュ状の歪み解消電極１４ｂが設けられている。歪み解消電極１４ｂが形成された絶縁基板１２上には、歪み解消圧電層１６が形成されている。歪み解消圧電層１６上には、駆動層を構成する複数のメッシュ状の駆動電極１８ｂと複数の圧電層２０とが交互に積層されている。このように形成された駆動層には、隣接する駆動部２２間を分断して変位効率を高めるための溝２４が形成されている。溝２４は、歪み解消圧電層１６まで達するように形成されている。こうして、溝２４により分断された複数の駆動部２２を有する圧電素子１０が形成されている。圧電素子１０上には、インクを噴出させるノズルに対応する個別インク流路４２が形成された流路板４０が、接合層３０によって接合されている。こうして、本実施形態によるインクジェットプリンタヘッドが構成されている。
【００３４】
このようにしてインクジェットプリンタヘッドを構成することにより、第２実施形態に示したように、電極１４ｂ、１８ｂを介して形成される圧電層１６、２０間の密着性を高めることができるとともに、第３実施形態に示したように、駆動部２２の変形により発生する駆動部２２直下部の歪み及び溝２４の先端部の歪みを低減することができる（第４実施例を参照）。
【００３５】
このように、本実施形態によれば、溝２４の先端よりも下に歪み解消電極１４ｂを設け、且つ、歪み解消電極１４ｂ及び駆動電極１８ｂをメッシュ状にするので、駆動部２２の変形により発生する駆動部直下の歪み及び溝２４の先端部の歪みを低減し、圧電層２０間の密着性を向上することができる。これにより、隣接する駆動部２２間のクロストークを低減することができる。また、圧電層２０と電極間の剥離を抑止できるので、インクジェットプリンタヘッドの信頼性を高めることができる。
【００３６】
なお、上記実施形態では、メッシュ状の歪み解消電極１４ｂを設けたが、第３実施形態によるインクジェットプリンタヘッドのように、一面に形成される歪み解消電極１４ａとしてもよい。また、歪み解消電極のパターンはメッシュ状に限らず、例えばストライプ状であってもよい。
［第５実施形態］
本発明の第５実施形態によるインクジェットプリンタヘッド及びインクジェットプリンタについて図６を用いて説明する。図６は本実施形態によるインクジェットプリンタヘッド及びインクジェットプリンタの構造を示す概略断面図である。
【００３７】
本実施形態によるインクジェットプリンタヘッドは、第４実施形態によるインクジェットプリンタヘッドにおいて、非駆動部２６の幅方向の全体又は一部に駆動電極の形成されていない領域を設けたことに特徴がある
すなわち、セラミックよりなる絶縁基板１２上には、メッシュ状の歪み解消電極１４ｂが形成されている。歪み解消電極１４ｂが形成された絶縁基板１２上には、歪み解消圧電層１６が形成されている。歪み解消圧電層１６上には、メッシュ状をなし、且つ、非駆動部２６の幅方向の全体又は一部に形成されていない領域を有する複数の駆動電極１８ｄと、複数の圧電層２０とが交互に積層されている。このように形成された駆動層には、隣接する駆動部２２間を分断して変位効率を高めるための溝２４が形成されている。溝２４は、歪み解消圧電層１６まで達するように形成されている。こうして、溝２４により分断された複数の駆動部２２を有する圧電素子１０が形成されている。圧電素子１０上には、インクを噴出させるノズルに対応する個別インク流路４２が形成された流路板４０が、接合層３０によって接合されている。こうして、本実施形態によるインクジェットプリンタヘッドが構成されている。
【００３８】
このようにしてインクジェットプリンタヘッドを構成することにより、第１及び第４実施形態に示したように、電極を介して形成される圧電層間の密着性を高めることができるとともに、第３実施形態に示したように駆動部の変形により発生する駆動部直下の歪み及び溝の先端部の歪みを低減することができる（第５実施例を参照）。
【００３９】
このように、本実施形態によれば、溝２４の先端よりも下に歪み解消電極１４ｂを設け、歪み解消電極１４ｂ及び駆動電極１８ｄをメッシュ状にし、且つ、非駆動部２６の幅方向の全体又は一部に駆動電極１８ｄが形成されていない領域を形成するので、駆動部２２の変形により発生する駆動部２２直下の歪み及び溝２４の先端部の歪みを低減するとともに、圧電層２０間の密着性を向上することができる。これにより、隣接する駆動部２２間のクロストークを低減することができる。また、圧電層２０と電極間の剥離を抑止できるので、インクジェットプリンタヘッドの信頼性を高めることができる。また、非駆動部２６に駆動電極１８ｄが存在しない領域を形成するので、圧力室３２に与えられる圧力のロスを低減することができる。
【００４０】
なお、上記実施形態では、メッシュ状の歪み解消電極１４ｂを設けたが、第３実施形態によるインクジェットプリンタヘッドのように、一面に形成される歪み解消電極１４ａとしてもよい。また、歪み解消電極のパターンはメッシュ状に限られず、例えばストライプ状であってもよい。
また、上記第１乃至第５実施形態では、圧電層２０を駆動電極１８を介して５層積層して駆動層を構成した場合を示したが、駆動層を構成する圧電層２０の層数は上記実施形態に限定されるものではなく、少なくとも１層以上あればよい。
【００４１】
［第６実施形態］
本発明の第６実施形態によるインクジェットプリンタについて図７を用いて説明する。図７は本実施形態によるインクジェットプリンタの構造を示す概略図である。
本実施形態では、図１乃至図６に示す第１乃至第５実施形態によるインクジェットプリンタヘッドを用いてインクジェットプリンタを構成する一例を示す。
【００４２】
はじめに、本実施形態によるインクジェットプリンタの構造について図７を用いて説明する。
インクジェットプリンタヘッド５０には、チューブ５２を介してインクタンク５４が接続されており、インクジェットプリンタ５０の個別インク流路４２にインクを供給するようになっている。また、インクジェットプリンタ５０には、所定の駆動部２２の駆動電極１８に電圧を印加するためのドライバ５６が接続されている。
【００４３】
インクジェットプリンタヘッド５０は、並行に配された一対のガイドレール５８によって支持されており、ガイドレール５８の延在方向に移動できるようになっている。また、インクジェットプリンタヘッド５０は、ガイドレール５８に並行に配されたベルト６０に固定されており、ベルト６０を駆動するヘッド送りモータ６２によってガイドレール５８に沿って左右に移動するようになっている。
【００４４】
インクジェットプリンタヘッド５０のノズルが設けられた面側には、記録紙６４が配されている。記録紙６４は、紙送りモータ６６により駆動される紙送りローラ６８によって、インクジェットプリンタヘッド５０の移動方向と垂直の方向に移動できるようになっている。
ガイドレール５８の端部近傍には、バックアップユニット７０が設けられている。バックアップユニット７０は、プリンタを使用しないときにインクジェットプリンタヘッド５０のノズルに蓋をし、また、ノズルの目詰まり等を解消するクリーニングを行うためのものである。
【００４５】
次に、本実施形態によるインクジェットプリンタの動作について説明する。
まず、インクタンク５４からチューブ５２を介してインクジェットプリンタヘッドの個別インク流路４２にインクを供給する。
次いで、ヘッド送りモータ６２及び紙送りモータ６６により、インクジェットプリンタヘッドのノズルを、インクを飛翔すべき記録紙６４の任意の位置まで移動する。
【００４６】
次いで、ドライバ５６により、インクジェットプリンタヘッド５０の所定の駆動部２２の駆動電極１８に駆動電圧を印加し、駆動部２２を変位して個別インク流路４２内のインクを押圧する。こうして、個別インク流路４２に接続されるノズルからインクを飛翔させ、記録紙６４にインクを付着させる。
次いで、インクジェットプリンタヘッド５０及び記録紙６４を移動しつつ、上記手段によりインクの飛翔を繰り返す。こうして、記録紙６４上に、所定の像を印刷する。
【００４７】
印刷終了後、インクジェットプリンタヘッド５０をバックアップユニット７０上に移動する。また、必要に応じてクリーニングを行う。
こうして、例えば、印字精度１８００ｄｐｉ、印字速度５ｐｐｍ（Ａ４サイズ）のインクジェットプリンタを構成することがでる。
このように、本実施形態によれば、第１乃至第５実施形態によるインクジェットプリンタヘッドを用いるので、クロストークが小さく信頼性の高い高性能のインクジェットプリンタを構成することができる。
【００４８】
【実施例】
［実施例１］
圧電材料としてＰＺＴを、電極材料にＡｇ／Ｐｄを用い、図１に示す断面構造の圧電素子を形成した。なお、駆動層の圧電層は６層、ノズル数は１００個とした。
【００４９】
次いで、このように形成した圧電素子上に、１００個の個別インク流路をもつ樹脂流路板と、φ３０μｍのノズル穴が１００個形成されたＳＵＳ製ノズル板とをプレス加工により接合した。
次いで、樹脂流路板及びノズル板を接合した圧電素子に、インク供給系、配線を取り付け、インクジェットプリンタヘッドを作成した。
【００５０】
このように作成したインクジェットプリンタヘッドについてクロストークを評価した結果、単ノズル駆動と１００ノズル同時駆動とで、粒量の変化（クロストーク）は約１０％、粒速の変化は約１２％であった。
また、連続駆動試験を行った結果、１０億パルス駆動後に１ノズルにおいてインクが飛ばなくなった。分解調査したところ、不良ノズルは溝先端部にクラックが生じていた。
【００５１】
なお、圧電素子作成の際の溝加工における歩留まりは１００％であった。
［実施例２］
圧電材料としてＰＺＴを、電極材料にＡｇ／Ｐｄを用い、図２に示す断面構造の圧電素子を形成した。なお、駆動部の圧電層は６層、ノズル数は１００個とした。
【００５２】
次いで、このように形成した圧電素子上に、１００個の個別インク流路をもつ樹脂流路板と、φ３０μｍのノズル穴が１００個形成されたＳＵＳ製ノズル板とをプレス加工により接合した。
次いで、樹脂流路板及びノズル板を接合した圧電素子に、インク供給系、配線を取り付け、インクジェットプリンタヘッドを作成した。
【００５３】
このように作成したインクジェットプリンタヘッドについてクロストークを評価した結果、単ノズル駆動と１００ノズル同時駆動とで、粒量の変化は約１０％、粒速の変化は約１２％であった。
また、連続駆動試験を行った結果、１０億パルス駆動後に１ノズルにおいてインクが飛ばなくなった。分解調査したところ、不良ノズルは溝先端部にクラックが生じていた。
【００５４】
なお、圧電素子作成の際の溝加工における歩留まりは１００％であった。
［実施例３］
圧電材料としてＰＺＴを、電極材料にＡｇ／Ｐｄを用い、図４に示す断面構造の圧電素子を形成した。なお、駆動部の圧電層は６層、ノズル数は１００個とした。
【００５５】
次いで、このように形成した圧電素子上に、１００個の個別インク流路をもつ樹脂流路板と、φ３０μｍのノズル穴が１００個形成されたＳＵＳ製ノズル板とをプレス加工により接合した。
次いで、樹脂流路板及びノズル板を接合した圧電素子に、インク供給系、配線を取り付け、インクジェットプリンタヘッドを作成した。
【００５６】
このように作成したインクジェットプリンタヘッドについてクロストークを評価した結果、単ノズル駆動と１００ノズル同時駆動とで、粒量の変化は約５％、粒速の変化は約３％であった。
また、連続駆動試験を行った結果、２０億パルス駆動後に１ノズルにおいてインクが飛ばなくなった。分解調査したところ、不良ノズルは非駆動部の電極部にクラックが生じていた。
【００５７】
なお、圧電素子作成の際の溝加工における歩留まりは７０％であった。すべての不良原因は電極層と圧電層との間の剥離であった。
［実施例４］
圧電材料としてＰＺＴを、電極材料にＡｇ／Ｐｄを用い、図５に示す断面構造の圧電素子を形成した。なお、駆動部の圧電層は６層、ノズル数は１００個とした。
【００５８】
次いで、このように形成した圧電素子上に、１００個の個別インク流路をもつ樹脂流路板と、φ３０μｍのノズル穴が１００個形成されたＳＵＳ製ノズル板とをプレス加工により接合した。
次いで、樹脂流路板及びノズル板を接合した圧電素子に、インク供給系、配線を取り付け、インクジェットプリンタヘッドを作成した。
【００５９】
このように作成したインクジェットプリンタヘッドについてクロストークを評価した結果、単ノズル駆動と１００ノズル同時駆動とで、粒量の変化は約５％、粒速の変化は約３％であった。
また、連続駆動試験を行った結果、５０億パルス駆動後に１ノズルにおいて、１００億パルス駆動後には３ノズルにおいてインクの粒速が低下した。分解調査したところ、不良ノズルは非駆動部の電極部にクラックが生じていた。
【００６０】
なお、圧電素子作成の際の溝加工における歩留まりは１００％であった。
［実施例５］
圧電材料としてＰＺＴを、電極材料にＡｇ／Ｐｄを用い、図６に示す断面構造の圧電素子を形成した。なお、駆動部の圧電層は６層、ノズル数は１００個とした。
【００６１】
次いで、このように形成した圧電素子上に、１００個の個別インク流路をもつ樹脂流路板と、φ３０μｍのノズル穴が１００個形成されたＳＵＳ製ノズル板とをプレス加工により接合した。
次いで、樹脂流路板及びノズル板を接合した圧電素子に、インク供給系、配線を取り付け、インクジェットプリンタヘッドを作成した。
【００６２】
このように作成したインクジェットプリンタヘッドについてクロストークを評価した結果、単ノズル駆動と１００ノズル同時駆動とで、粒量の変化は約５％、粒速の変化は約３％であった。
また、連続駆動試験を行った結果、１００億パルス駆動後においても、１００ノズルすべてがインク飛翔するとともに、粒量、粒速の変化が試験前の±１０％以内であり、クロストークの変化もなかった。
【００６３】
なお、圧電素子作成の際の溝加工における歩留まりは１００％であった。
［比較例］
圧電材料としてＰＺＴを、電極材料にＡｇ／Ｐｄを用い、図９に示す断面構造の圧電素子を形成した。なお、駆動部の圧電層を６層とし、ノズル数を１００個とした。
【００６４】
次いで、このように形成した圧電素子上に、１００個の個別インク流路をもつ樹脂流路板と、φ３０μｍのノズル穴が１００個形成されたＳＵＳ製ノズル板とをプレス加工により接合した。
次いで、樹脂流路板及びノズル板を接合した圧電素子に、インク供給系、配線を取り付け、インクジェットプリンタヘッドを作成した。
【００６５】
このようなインクジェットプリンタヘッドについてクロストークを評価した結果、単ノズル駆動と１００ノズル同時駆動とで、粒量の変化は約１０％、粒速の変化は約１２％であった。
また、連続駆動試験を行った結果、１０億パルス駆動後に１ノズルにおいてインクが飛ばなくなった。分解調査したところ、不良ノズルは溝先端部にクラックが生じていた。
【００６６】
なお、圧電素子作成の際の溝加工における歩留まりは７０％であった。すべての不良原因は電極層と圧電層との間の剥離であった。
【００６７】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、溝先端部に係る応力を緩和する歪み解消電極を設けるので、隣接する駆動部間のクロストークを低減することができる。また、溝の先端部にかかる応力を緩和することができるので、インクジェットプリンタヘッドの信頼性を高めることができる。
【００６８】
また、非駆動部のすべての領域又は一部の領域に、駆動電極が形成されていない領域を設けることにより、駆動電極と圧電層との間の密着性を向上することができる。これにより、インクジェットプリンタヘッドの信頼性を高めることができる。
また、駆動電極のすべての領域又は一部の領域がメッシュ状にすることにより、駆動電極を介して形成された圧電層間の密着性を向上することができる。これにより、インクジェットプリンタヘッドの信頼性を高めることができる。
【００６９】
また、上述のインクジェットプリンタヘッドを用いてインクジェットプリンタを構成することにより、クロストークを低減し、且つ、信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態によるインクジェットプリンタヘッド及びインクジェットプリンタの構造を示す概略断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態によるインクジェットプリンタヘッド及びインクジェットプリンタの構造を示す概略断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態によるインクジェットプリンタヘッドにおける駆動電極周辺の拡大図である。
【図４】本発明の第３実施形態によるインクジェットプリンタヘッド及びインクジェットプリンタの構造を示す概略断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態によるインクジェットプリンタヘッド及びインクジェットプリンタの構造を示す概略断面図である。
【図６】本発明の第５実施形態によるインクジェットプリンタヘッド及びインクジェットプリンタの構造を示す概略断面図である。
【図７】本発明の第６実施形態によるインクジェットプリンタの構造を示す概略図である。
【図８】従来のインクジェットプリンタヘッドの構造を示す概略図（その１）である。
【図９】従来のインクジェットプリンタヘッドの構造を示す概略図（その２）である。
【符号の説明】
１０…圧電素子
１２…絶縁基板
１４…歪み解消電極
１６…歪み解消圧電層
１８…駆動電極
２０…圧電層
２２…駆動部
２４…溝
２６…非駆動部
２８…セラミック結晶粒
３０…接合層
４０…流路板
４２…個別インク流路
５０…インクジェットプリンタヘッド
５２…チューブ
５４…インクタンク
５６…ドライバ
５８…ガイドレール
６０…ベルト
６２…ヘッド送りモータ
６４…記録紙
６６…紙送りモータ
６８…紙送りローラ
７０…バックアップユニット
１００…圧電素子
１０２…駆動電極（共通電極）
１０４…駆動電極（個別電極）
１０６…駆動部
１０８…非駆動部
１１０…流路板
１１２…個別インク流路
１３０…圧電素子
１３２…絶縁基板
１３４…駆動電極
１３６…圧電層
１３８…溝
１４０…駆動部
１４２…非駆動部
１４４…接合層
１５０…流路板
１５２…個別インク流路
【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】
0004240245.tif 000007
【図７】
0004240245.tif 000008
【図８】
0004240245.tif 000009
【図９】
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