JP2002160372A - インクジェット記録装置の製造方法 - Google Patents
インクジェット記録装置の製造方法Info
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Abstract
ット記録装置の製造方法において、製造中に圧電体の分
極状態が劣化しないようにする。 【解決手段】 本発明を適用した製造方法において、イ
ンクジェットヘッド55の圧電アクチュエータには、ド
ライバIC57を搭載したフレキシブルフラットケーブ
ルがハンダ付けされている。そして吐出用電源が接続さ
れるVDD2には吐出用電圧と同等の電源が、またドラ
イバIC57と逆側の電極に繋がる導線VSS3には電
源VCC2が接続される。圧電アクチュエータをフレキ
シブルフラットケーブルと接続した後で、これら両電源
を用いて分極を行なうので、分極の劣化が起きない。し
かも電源VCC2は、導線VSS3の電位を下げること
により行なわれるので、ドライバIC57には高い電圧
が掛かることはなく、従ってドライバIC57が分極中
に故障することはない。
Description
録装置の製造方法に関する。
ァクシミリ装置などから出力される画像データを記録す
る装置としてインクジェット方式の記録装置がある。こ
の方式は、静粛性、各種材質の用紙に記録可能であると
いう点で優れている。
に示す。本図は、インクジェットヘッドの一部を分解し
て成る分解斜視図である。インクジェットヘッドは、キ
ャビティプレート10に圧電アクチュエータ20を重合
させ、更にフレキシブルフラットケーブル30を重ねた
構造をしている。本図中、符号16はキャビティ、符号
19はインクをインクジェットヘッドに供給するための
供給穴、符号26、27は後述する圧電変形部50に通
電するための表面電極である。キャビティプレート10
は更に5枚のプレートを重合させることにより構成され
ている。
ト10、圧電アクチュエータ20を重合させた状態でイ
ンクジェットヘッドを長手方向に垂直に断面にしたもの
で、図1とは上下方向が逆になっている。まず図2
(a)に示すようにキャビティプレート10は、ノズル
プレート34、第1プレート36a、第2プレート36
b、第3プレート36c、第4プレート36dの5枚の
プレートを重合することにより形成されている。そして
各プレート36a〜36dに形成された穴によりマニホ
ールド44、絞り部46、キャビティ16、連通路48
が形成されている。ノズルプレート34にはノズル穴3
2が形成されており、ここから連通路48内のインクが
吐出される。なおマニホールド44は図示しない流路に
より供給孔19に連通している。インクジェットヘッド
内には、キャビティ16及びノズル穴32が75個、本
図とは左右対称のものが75個の計150個が本図に垂
直な方向に並列されている。なおこの並列状態は、15
0個のノズル穴32が一直線に並ぶようにされている。
また圧電アクチュエータ20には複数の圧電変形部50
が設けられており、これがキャビティ16に臨んでい
る。
になっている。この状態では、圧電変形部50に電圧が
印加され、本図の上下方向に膨張した状態となってい
る。この状態から圧電変形部50への電圧印加を停止さ
せると、図3(a)に示すように圧電変形部50が収縮
し、キャビティ16内が負圧となり、マニホールド44
からインクが流入する。そして再び電圧を印加すると、
図3(b)の状態となる。すなわち、圧電変形部50は
再び膨張し、先程流入したインクが加圧され、ノズル穴
32から液滴Iとなって吐出される。以上の動作を、イ
ンクジェットヘッドの外部から供給される駆動波形にし
たがって所定回数行なうことにより所望の濃度のドット
を形成して行く。
変形部50が非常に重要な役割を担うわけであるが、こ
の圧電変形部50は、特開平4−3451851号公報
に記載のように、一対の電極とその間に挟まれその電極
が対向する方向に分極された圧電材料とからなるものを
複数積層しまたは単層で使用される。前記表面電極2
6、27は、各一対の電極に接続されている。製造時に
おいて、表面電極26、27にプローブを接続して上記
一対の電極間に高電圧を印加することで、圧電材料を分
極している。
来技術によれば、圧電変形部50を駆動するドライバI
Cが載ったフレキシブルフラットケーブル30を圧電ア
クチュエータ20にハンダ付けするときに、ハンダ付け
の熱で圧電変形部50の分極が劣化してしまうことがあ
る。
で、圧電体の分極状態が劣化することのないインクジェ
ット記録装置の製造方法を提案することを目的としてい
る。
題を解決するためになされた本発明の請求項1に記載の
インクジェット記録装置の製造方法は、インクが充填さ
れる少なくとも1つのキャビティと、該各キャビティに
臨設されるものであって、対向する一対の電極間に挟ま
れその電極が対向する方向に分極され、分極方向に平行
な電圧を印加することにより伸縮され、該伸縮により前
記各キャビティの容積を変化させる圧電体と、前記各キ
ャビティに形成され、前記インクを外部へ吐出するため
のノズル穴と、前記圧電体を伸縮させるための電圧を発
する吐出用電源と、該吐出用電源の発する電圧を、外部
からの信号に応じて前記一対の電極間に印加することに
より、前記キャビティ内のインクを前記ノズル穴から吐
出させる吐出制御手段とを備えたインクジェット記録装
置、の製造方法において、前記一対の電極に、前記吐出
制御手段を通して前記吐出用電源とほぼ同等の第1の電
源を接続するとともに、それとは別の第2の電源を接続
しその一対の電極間に、前記第1の電源による電圧に前
記第2の電源による電圧を加えて、前記圧電体を分極す
るための電圧を生成し、その電圧を印加することを特徴
とする。
源とにより生成された電圧により分極を行なうので、ヘ
ッド部分にフレキシブルフラットケーブル30などをハ
ンダ付けした後にも分極を行なうことができる。従っ
て、請求項1に記載のインクジェット記録装置の製造方
法によれば、圧電体の分極が劣化することがない。
に記載のインクジェット記録装置の製造方法において、
前記第2の電源による電圧は、前記第1の電源による電
圧は逆極性の電圧であることを特徴とする。逆極性の電
圧を印加することにより、圧電体の両側の電位の絶対値
を低くすることができる。これに反し、分極に必要な電
圧を得るために圧電体の一方の電極の電位をゼロにして
おくと、他方の電極の電位を極めて高くする必要が生
じ、インクジェット記録装置の設計が困難となる。この
点、請求項2に記載のインクジェット記録装置の製造方
法によれば、圧電体の両側で分極用の電圧を分担するの
で、インクジェット記録装置の設計を容易に行なうこと
ができる。
たは請求項2に記載のインクジェット記録装置の製造方
法において、前記第1の電源による電圧の印加を開始し
た後、前記第2の電源による電圧の印加を開始すること
を特徴とする。このように段階的に、電圧を印加するこ
とにより、分極電圧がインクジェット記録装置全体へ与
える余分な影響を抑えることができる。また、吐出用電
圧と同等の、第1の電源を先に印加するので、吐出制御
手段への悪影響も心配する必要がない。
の製造方法は、請求項1から請求項3のいずれかに記載
のインクジェット記録装置の製造方法において、前記第
1の電源による電圧の印加を停止した後、前記第2の電
源による電圧の印加を停止することを特徴とする。
記録装置の製造方法によれば、第2の電源側から第1の
電源側、ひいては吐出制御手段への電流の流入を抑える
ことができ、吐出制御手段の破壊を防止することができ
る。請求項5に記載の本発明は、請求項1から請求項4
のいずれかに記載のインクジェット記録装置の製造方法
において、複数の前記キャビティに対応する複数の圧電
体の一方の電極を共通接続した第1の導線と、前記複数
の圧電体に対応する複数の前記吐出制御手段の各共通電
位の部分に共通接続した第2の導線とを分離して形成
し、前記吐出制御手段を前記吐出用電源に接続する第3
の導線と前記第2の導線との間に前記第1の電源による
電圧を印加するとともに前記第1の導線と前記第2の導
線との間に前記第2の電源による電圧を印加することを
特徴とする。
ンクジェット記録装置の製造方法によれば、前述の逆極
性の電圧の印加や、電圧の印加の順序による効果を着実
に奏することができる。請求項6に記載の本発明は、請
求項5に記載のインクジェット記録装置の製造方法にお
いて、前記圧電体を分極した後、前記第1の導線と前記
第2の導線とを接続することを特徴とする。
すると、第3の導線に吐出用電源を接続すれば、吐出用
電圧を圧電体に印加することができる。従って、請求項
6に記載のインクジェット記録装置の製造方法によれ
ば、分極後、インクジェット記録装置として使う際に
も、第1の導線を有効に活用することができる。
面と共に説明する。まず、図4は、インクジェットヘッ
ド55において圧電変形部PZTを駆動するための制御
回路図である。本図に示すようにドライバIC57内に
は、シフトレジスタ58、Dフリップフロップ59、ド
ライバ63等が構成されている。ノズル数に対応してシ
フトレジスタ58は150段、Dフリップフロップ59
は150個用意されている。導線VDD1、VSS1は
これらの駆動電圧を供給するための導線である。また、
ドライバ63、符号C(PZT)であらわされる圧電変
形部50も共に150個用意されており、これらに駆動
電圧(ここでは30V)を供給するための導線がVDD
2、VSS2となっている。圧電変形部PZTの、ドラ
イバIC57とは反対側の電極を共通接続した導線VS
S3と導線VSS2とが導線65で示すように接続され
ている。導線VSS2は、ドライバ63の共通電位の部
分に共通して接続されており、通常アースされている。
フレキシブルフラットケーブル30上には、ドライバI
C57が搭載され、上記各導線や後述するイネーブル信
号等のための信号線が形成されている。
5(a)のタイムチャートを用いて説明する。シフトレ
ジスタ58及びDフリップフロップ59のリセット信号
がLの状態にあるとき、周知のようにイメージメモリか
ら印字データ(吐出ありのとき0、吐出なしのとき1)
がシリアルに読み出されてシフトレジスタ58に入力さ
れ、1つのインクジェットヘッドのノズル孔数に対応す
るパラレルデータに変換される。さらに、パラレルデー
タに変換された印字データは、Dフリップフロップ59
にラッチされ、ストローブ信号に同期してORゲートに
出力される。一方、各ORゲートには通常において、イ
ネーブル信号がHの状態で印加されており、各ドライバ
63をオンさせ、導線VDD2の電圧(30V)を圧電
変形部50に印加し図2(b)の状態にしている。上記
ストローブ信号に少し遅れて、イネーブル信号が一定期
間だけLの状態に切り替えられる。このとき、Dフリッ
プフロップ59にラッチされたデータが吐出なしの1な
らば、そのデータに対応するドライバ63はオンを継続
し、図2(b)の状態を保ち、吐出しない。Dフリップ
フロップ59にラッチされたデータが吐出ありの0なら
ば、そのデータに対応するドライバ63はオフし、前述
の図3(a)の状態となり、キャビティ16内にインク
が流入する。そしてイネーブル信号が前記一定時間後再
び立ち上がると、ORゲート(図4参照)がHになり、
ドライバ63が圧電変形部PZTへの通電を再開する。
これにより図3(b)の状態となり、インクが吐出され
る。
いて、キャビティプレート10に圧電アクチュエータ2
0を重合し、更に圧電アクチュエータ20の表面電極2
6、27にフレキシブルフラットケーブル30をハンダ
付けした後、圧電アクチュエータ20の各圧電変形部5
0が分極される。この工程を図6に示す。分極装置70
は、分極用電圧の一部を発生する回路73と、分極用電
圧の残りの部分を発生するための上記吐出動作を行う電
源と同等の電源72と、イネーブル信号およびリセット
信号等の信号を発生する回路71からなる。その電源7
2、信号発生回路71は、吐出動作を行うためにプリン
タ本体内に設ける公知のものと同等であるので、詳細に
は説明しない。
は、フレキシブルフラットケーブル30上に形成された
前記各導線や各信号線の端子部分に接続される。回路7
3は、全圧電変形部50の一方の電極を共通接続した導
線VSS3と、全ドライバ63の共通電位の部分(アー
ス側)に共通接続した導線VSS2との間に分極用電圧
を印加するための回路で、負電源−VCC2、スイッチ
SW1とSW2、抵抗R2からなる。また、導線VDD
1と導線VSS1との間、及び導線VDD2と導線VS
S2との間には、上記吐出動作を行うための電源と同等
の電源72が接続される。なお、このとき、導線VSS
3と導線VSS2との間には、導線65は接続されてい
ない。この状態において、圧電変形部50の分極が行わ
れる。この分極の詳細な処理について図5(b)を用い
て説明する。なお、分極をする際には、スイッチSW1
をG側、スイッチSW2をG側(負電源−VCC2を導
線VSS3に接続しない側)にしておく。
びDフリップフロップ59のリセット信号をHとし、シ
フトレジスタ58及びDフリップフロップ59の全デー
タを吐出あり0の状態にする。そして、イネーブル信号
をLをHに立ち上げると、ORゲートの出力がHとな
り、全てのドライバ63が圧電変形部PZTへの通電を
開始する。この時はまだスイッチSW1、SW2がG側
になっているため、圧電変形部PZTにかかる電圧Vp
ztは30V(抵抗R2による電圧低下分をここでは無
視する)となる。これは吐出時に圧電変形部PZTに掛
かる電圧と同じであるため、分極はなされない。
1、SW2がN側にされる。すると電源VCC2の電圧
(ここでは−40V)が加わり、圧電変形部PZTの両
端電圧は先の30Vに加えて合計70Vとなる。この電
圧により分極が開始される。分極が完了するとイネーブ
ル信号をLにする。Dフリップフロップ59の出力はリ
セット信号によりLにされているため、イネーブル信号
がLになるとORゲートの出力もLになる。これにより
ドライバ63によ圧電変形部PZTへの通電が停止さ
れ、圧電変形部PZTには電源VCC2による電圧40
Vのみが掛かる。そしてここから所定時間経過後、スイ
ッチSW2がG側に戻され、圧電変形部PZTの電圧V
pztがゼロとなる。こうして分極が完了すると、分極
装置をフレキシブルフラットケーブル30から取り外
し、導線65で導線VSS2と導線VSS3を結線し、
インクジェットヘッド55をプリンタ本体に取り付け
る。
ットヘッド55のフレキシブルフラットケーブル30へ
のハンダ付けを行なった後に分極を行なうので、分極の
劣化が起きない。しかも分極に用いる電圧は、吐出用の
電源電圧に対し、ドライバIC57とは逆側の電極の電
位を下げることにより行なわれるので、ドライバIC5
7には高い電圧が掛かることはなく、従ってドライバI
C57が分極中に故障するのが防がれる。
D2印加時には、ドライバIC57の出力電圧V0 がV
DD2電圧(30V)であるため、電流はドライバIC
57から圧電変形部PZTに流れ出る方向となり、ま
た、分極電圧−VDD2の放電時には、ドライバIC5
7の出力電圧V0 はゼロ(0V)であるため、電流は圧
電変形部PZTからドライバIC57に流入する方向と
なるように行われる。
は0〜VDD2の範囲の電圧のみが加えられるため、ド
ライバIC57が、分極中に故障する可能性が一層低く
なる。ここで、本実施の形態と本発明の構成の対応につ
いて説明する。ドライバIC57が本発明の吐出制御手
段に相当し、導線VDD2に接続される吐出用電源に同
等の電源が本発明の第1の電源に相当し、電源VCC2
が本発明の第2の電源に相当する。また、導線VSS
3、VSS2、VDD2がそれぞれ第1の導線、第2の
導線、第3の導線に相当する。
て説明してきたが、本発明はこうした実施例に何等限定
されるものではなく様々な態様で実施しうる。例えば、
分極時に導線VDD2、導線VSS2に接続する電源
を、吐出用電源に同等の電源ではなく、吐出用電源その
ものにしてもよい。
分解斜視図である。
出される仕組みを示す断面図である。
出される様子を示す断面図である。
の、インクジェットヘッド55の周辺を示した回路図で
ある。
る際、及び圧電変形部PZTの分極をする際のタイムチ
ャートである。
Claims (6)
- 【請求項1】 インクが充填される少なくとも1つのキ
ャビティと、該各キャビティに臨設されるものであっ
て、対向する一対の電極間に挟まれその電極が対向する
方向に分極され、分極方向に平行な電圧を印加すること
により伸縮され、該伸縮により前記各キャビティの容積
を変化させる圧電体と、前記各キャビティに形成され、
前記インクを外部へ吐出するためのノズル穴と、前記圧
電体を伸縮させるための電圧を発する吐出用電源と、該
吐出用電源の発する電圧を、外部からの信号に応じて前
記一対の電極間に印加することにより、前記キャビティ
内のインクを前記ノズル穴から吐出させる吐出制御手段
とを備えたインクジェット記録装置、の製造方法におい
て、 前記一対の電極に、前記吐出制御手段を通して前記吐出
用電源とほぼ同等の第1の電源を接続するとともに、そ
れとは別の第2の電源を接続しその一対の電極間に、前
記第1の電源による電圧に前記第2の電源による電圧を
加えて、前記圧電体を分極するための電圧を生成し、そ
の電圧を印加することを特徴とするインクジェット記録
装置の製造方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載のインクジェット記録装
置の製造方法において、 前記第2の電源による電圧は、前記第1の電源による電
圧は逆極性の電圧であることを特徴とするインクジェッ
ト記録装置の製造方法。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載のインク
ジェット記録装置の製造方法において、 前記第1の電源による電圧の印加を開始した後、前記第
2の電源による電圧の印加を開始することを特徴とする
インクジェット記録装置の製造方法。 - 【請求項4】 請求項1から請求項3のいずれかに記載
のインクジェット記録装置の製造方法において、 前記第1の電源による電圧の印加を停止した後、前記第
2の電源による電圧の印加を停止することを特徴とする
インクジェット記録装置の製造方法。 - 【請求項5】 請求項1から請求項4のいずれかに記載
のインクジェット記録装置の製造方法において、 複数の前記キャビティに対応する複数の圧電体の一方の
電極を共通接続した第1の導線と、 前記複数の圧電体に対応する複数の前記吐出制御手段の
各共通電位の部分に共通接続した第2の導線とを分離し
て形成し、 前記吐出制御手段を前記吐出用電源に接続する第3の導
線と前記第2の導線との間に前記第1の電源による電圧
を印加するとともに前記第1の導線と前記第2の導線と
の間に前記第2の電源による電圧を印加することを特徴
とするインクジェット記録装置の製造方法。 - 【請求項6】 請求項5に記載のインクジェット記録装
置の製造方法において、 前記圧電体を分極した後、 前記第1の導線と前記第2の導線とを接続することを特
徴とするインクジェット記録装置の製造方法。
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