JPH0920008A - インクジェットヘッドおよびその製造方法およびそれを搭載した印刷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 駆動時の効率がよく、安定した吐出が得ら
れ、印刷結果の信頼性が高く、吐出インク量のノズル毎
のばらつきが少なくて、印刷品位が良好で、容易に製造
可能なインクジェットヘッドおよびその製造方法を提供
する。 【構成】 ノズル４と、ノズル４に連通するインク流路
と、流路の一部に設けられた振動板５と、振動板５に対
向して設けられた個別電極２１と、振動板５と個別電極
２１の間に気体層９と絶縁層１９を有し、共通電極１７
と個別電極間２１に駆動電圧を印加し、振動板５を静電
気力により変形させ、ノズル４からインク液滴を吐出す
るインクジェットヘッドにおいて、振動板５の面積は、
個別電極２１の面積より小さく形成され、かつ、個別電
極２１上に垂直投影された振動板５の輪郭が、個別電極
２１の輪郭に包含されるように配設されているインクジ
ェットヘッド。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はノズルよりインク滴を吐
出して印刷を行うインクジェットヘッドに関し、特にそ
の駆動部の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタは、記録時の騒
音が極めて小さいこと、高速印字が可能であること、イ
ンクの自由度が高く安価な普通紙を使用できることなど
多くの利点を有する。この中でも記録の必要な時にのみ
インク液滴を吐出する、いわゆるインク・オン・デマン
ド方式が、記録に不要なインク液滴の回収を必要としな
いため、現在主流となっている。

【０００３】従来のインク・オン・デマンド方式のイン
クジェットヘッドには例えば特開平２−２８９３５１が
あった。これは第１の電極と対抗する第２の電極間に粘
弾性を有する強誘電体を挿入し、第１の電極と第２の電
極に電圧を印加して駆動しインク滴を吐出させるもので
あった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術では第１の電極と対抗する第２の電極の相対位置が
製造上の理由でずれてしまうと、インクジェットヘッド
の駆動時に電界がリーク（漏洩）し、電荷の蓄積が十分
に出来くなて、振動板を静電吸引する力が不足し、イン
ク吐出のためのパワーが得られないといった課題を有し
ていた。即ち、インクジェットヘッドの吐出効率を落と
してしまう課題を有していた。

【０００５】また、高密度に流路及び振動板を配設する
場合、前述の製造上の第１の電極と第２の電極の相対位
置ずれによる吐出効率の低下は更に深刻な課題であっ
た。

【０００６】更にインクのノズルからの吐出効率が同一
ヘッド内のノズル間で差異を生じてばらつくと、各ノズ
ルからの吐出インク量が異なり、良好な印刷品位が得ら
れないといった課題を有していた。

【０００７】加えて、上記課題を解決するために製造上
の加工・組立精度を向上すると、ヘッド作製時の装置が
大がかりになったり、良品歩留まりを落としてしまうと
いった課題も有していた。

【０００８】本発明の目的は上述の様な従来の技術の課
題を解決し、インクジェットヘッド駆動時の効率がよ
く、安定した吐出が得られ、印刷結果の信頼性が高く、
吐出インク量のノズル毎のばらつきが少なくて、印刷品
位が良好で、容易に製造可能なインクジェットヘッドお
よびインクジェットヘッドの製造方法を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係るインクジェ
ットヘッドは、ノズルと、該ノズルに連通するインク流
路と、該流路の一部に設けられた振動板と、該振動板に
対向して設けられた個別電極とを有し、前記個別電極と
前記振動板の間に駆動電圧を印加し、前記振動板を静電
気力により変形させ、前記ノズルからインク液滴を吐出
するインクジェットヘッドにおいて、前記振動板の面積
は、前記個別電極の面積より小さく形成され、かつ、前
記個別電極上に垂直投影された前記振動板の輪郭が、前
記個別電極の輪郭に包含されるように配設されているこ
とを特徴とする。

【００１０】また、本発明の好ましい形態では、前記振
動板が形成された第１の基板、前記個別電極が形成され
た第２の基板を含む、すくなくとも積層された３枚の基
板からなる。

【００１１】また、前記振動板、前記個別電極の形状
が、略長方形である場合、前記振動板の輪郭の一辺ａと
対応する前記個別電極の輪郭の一辺ｂに関する比（ｂ−
ａ）／ｂの好ましい範囲は４％以上、１５％以下であ
る。

【００１２】また、本発明に係わるインクジェットの製
造方法は、少なくとも、前記第１の基板に、前記インク
流路、もしくはその一部と、前記振動板を形成する工程
と、前記第２の基板に、前記個別電極を形成する工程
と、前記個別電極上に垂直投影された前記振動板の輪郭
が、前記個別電極の輪郭に包含されるように、前記第１
の基板と、前記第２の基板を接合する工程の３工程を有
することを特徴とする。

【００１３】また、本発明の印刷装置は、上述のインク
ジェットヘッドと、該インクジェットヘッドの個別電極
と振動板の間に駆動電圧を印加し、前記振動板を静電気
力により変形させる駆動手段を有することを特徴とす
る。

【００１４】

【作用】本発明のインクジェットヘッドの共通電極と個
別電極にヘッド駆動のための駆動電圧を印加すると電荷
が共通電極と個別電極に瞬時にして蓄積され、静電圧力
のため振動板が個別電極側に気体層中の気体を排除しな
がら撓む。同時にインク流路の圧力室内のインクをオリ
フィスより吸引する。

【００１５】駆動電圧の印加を止めて各々の電極を同電
位にすると、蓄積されていた電荷は各々の電極を介して
消滅し、振動板の復元力により振動板はインク流路のイ
ンクを排除しながら復元する。排除されたインクの一部
はノズルよりインク滴として吐出し、紙等の印刷媒体に
面に付着、浸透、固化若しくは印刷媒体と反応して画素
を形成し、この繰り返し制御により印刷が行われる。

【００１６】上述したように、振動板と個別電極の位置
関係が、個別電極上に垂直投影された振動板の輪郭が、
個別電極の輪郭に包含されるように配設されているの
で、インクジェットの製造過程で、個別電極と振動板の
相対位置がずれても、振動板、個別電極間に働く電界の
漏洩が生じにくい。このため、振動板、個別電極間に駆
動電圧を印加したとき、常に所望の電界が振動板に作用
し、安定したインク吐出が期待できる。

【００１７】

【実施例】以下実施例に基づき本発明の説明を行なう。
図１は本発明の一実施例におけるインクジェットヘッド
のインク流路及び駆動部の断面拡大図である。

【００１８】本発明の一実施例のインクジェットヘッド
の構造は図面上より、カバーガラス３、第１の基板１及
び第２の基板２を積層して接合した構造となっている。

【００１９】第１の基板１は導電性材料よりなり、ノズ
ル４、圧力室６、オリフィス７、リザーバ８を含む流路
が連通して形成されている。更に、第１の基板１には振
動板５、絶縁体層１９、Ｐｔ等の電極材料をスパッタし
て形成した薄膜層よりなる共通電極１７が設けられてい
る。第２の基板２は絶縁材料よりなり、空隙９（気体
層）が形成され、導電性薄膜よりなる個別電極２１が付
設されている。

【００２０】ノズル４、圧力室６、オリフィス７、リザ
ーバ８は連通してインク流路を構成している。

【００２１】また、振動板５、共通電極１７、空気層
９、絶縁体層１９、個別電極２１よりアクチュエータ部
を構成している。

【００２２】インク流路はカバーガラス３と第１の基板
１の接合により、アクチュエータ部は第１の基板１と第
２の基板２の接合によりそれぞれ形成される。

【００２３】個別電極２１と振動板５は対向して空気層
９及び絶縁体層１９を介して平行に設けられている。振
動板５の面積は、個別電極２１の面積より小さく形成さ
れ、振動板５の一辺ａも、対応する個別電極２１の一辺
ｂよりも小さい。即ち、振動板５の輪郭を、振動板の変
形方向（図の垂直方向）に投影することにより、個別電
極上に形成される影（投影面）は、個別電極２１の輪郭
に包含されるように、振動板５、個別電極２１の大小関
係、位置関係が決められている。

【００２４】インクジエットヘッドは複数のインク流路
とアクチュエータ部より構成されている。同一ヘッド内
の他のインク流路及びアクチュエータ部についても同一
の構成である。

【００２５】インクジェットヘッドのリザーバ８の開口
部にはチューブ３３が接続され、図示しないインクタン
クに接続されている。リザーバ８にはインクタンクより
チューブ３３を介してインクが供給されており、インク
流路にはインクが充填されている。

【００２６】アクチュエータ部において、個別電極２１
に対して振動板５に（＋）電位を与える。即ち駆動電圧
を印加する。この時正電荷が振動板５に蓄積され、逆に
負電荷が個別電極２１に蓄積される。これにより振動板
５と個別電極２１の間には静電吸引力が作用し、振動板
５は個別電極２１に吸引され、振動板５は撓んで変形
し、絶縁層１９を介して個別電極２１に当接する。絶縁
層１９が介在するため、振動板５と個別電極２１は短絡
する事はなく、絶縁は保たれる。その結果、振動板５は
個別電極２１に当接した状態で保持される。

【００２７】この時の振動板５に作用する静電吸引力は
振動板５の個別電極２１に対する投影面積と電界強度に
比例する。また、振動板５と個別電極２１の距離が一定
であれば、即ち振動板５と個別電極２１が平行に配設さ
れていれば、吸引初期の電界強度は振動板５上では一定
である。よってこの場合、振動板５に作用する静電給引
力は振動板５の個別面積２１に対する投影面積のみに比
例する。

【００２８】個別電極２１と振動板５に電位差のある状
態から個別電極２１と振動板５を同電位にする。即ち、
電圧の印加を止め、振動板５と個別電極２１を同電位に
する。この時、振動板５及び個別電極２１に蓄積された
電荷は速やかに消失して振動板５は電界の力から開放さ
れて自らの復原力によりインク流路側に復元する。

【００２９】インクジェットヘッドのアクチュエータ部
を図１に示される例の様にに構成することによって、振
動板５は気体層９の中を高速に振動する事が可能とな
る。また、本構成により強誘電体を用いていないため、
電極部とアクチュエータ内に電荷が残留することもな
い。電荷の蓄積と排出は容易に且つ速やかに行われる。

【００３０】更に、個別電極２１が振動板５の個別電極
２１への投影面を包含する様に配設されているので、個
別電極２１と振動板５の相対位置ズレが僅かに発生した
としても、電界の漏洩がなく、常に一定の電界が振動板
に作用する。

【００３１】図１に示された本発明の実施例におけるイ
ンクジェットヘッドの振動板５と個別電極の位置及び寸
法関係に関する詳細を図２及び図３を用いて以下に述べ
る。

【００３２】図２は図１に示された本発明の実施例のイ
ンクジェットヘッドの１流路分の平面略図である。ま
た、図３は図２中の中心線Ａ−Ａ断面におけるアクチュ
エータ部の断面略図である。

【００３３】個別電極２１は振動板５に対して図示され
る振動板５の寸法ａ、ａ’と個別電極２１の寸法ｂ、
ｂ’の関係がａ＜ｂ、 ａ’＜ｂ’となるように設けら
れている。

【００３４】個別電極２１と振動板５が上述の様な位置
と寸法関係にて配設されていることにより、個別電極２
１と振動板５の相互の位置が図２または図３中で図示さ
れているよりも左右に（ｂ−ａ）／２以内のずれであれ
ばその相互の位置ズレを有するアクチュエータと相互の
位置ズレのないアクチュエータとでは振動板５との個別
電極２１の静電吸引力に差は生じない。なぜならば、両
者共に振動板５の個別面積２１に対する投影面積が同一
であるからである。

【００３５】このことは換言すれば、第１の基板１と第
２の基板２の相互の位置合わせに関して、製造上（ｂ−
ａ）／２の許容範囲を有していることになる。従って、
寸法関係（ｂ−ａ）が負の値にならないように留意して
振動板５と個別電極２１の奇形状と寸法を設定する必要
がある。と同時に、（ｂ−ａ）を大きく設定すればする
ほど本発明のインクジェットヘッドのアクチュエータ部
の製造が容易になることを意味するものである。（ｂ−
ａ）の値をあまり大きくすると、隣接する個別電極２１
同士が互いに重なってしまうため、実際のこの値は第１
の基板１と第２の基板２との位置合わせの製造能力とノ
ズルピッチ（印刷される画素の解像度に基づいて決めら
れる隣り合うノズル間の距離）との整合をとって決めら
れる。寸法関係ａ’及びｂ’についても同様に、上述し
た観点に基づいて決められている。

【００３６】好ましい実施例では、ノズルピッチを７
０．６μｍとし、各形状寸法を、ａ＝４ｍｍ，ｂ＝４．
１８４ｍｍ，ａ‘＝１０２μｍ，ｂ’＝１０６．２μｍ
に設定した。このとき、（ｂ−ａ）／ｂ＝４．３％、
（ｂ’−ａ’）／ｂ’＝４．１％となる。即ち、個別電
極２１の形状寸法が、振動板５よりも４％程度以上大き
ければ、十分現状の製造能力をカバーできる。

【００３７】また、他の実施例では、ノズルピッチを８
０μｍとし、 ａ’＝３６４．８μｍ，ｂ’＝４２０μ
ｍとした。このとき、（ｂ’−ａ’）／ｂ’＝１３．１
％となる。即ち、個別電極２１の形状寸法が、振動板５
よりも約１５％大きい程度までならば、十分実用的な解
像度の画像を印刷できるインクジェットヘッドを製造で
きる。

【００３８】次に、駆動例による本発明のインクジェッ
トヘッドの動作について以下に説明する。図４、図５及
び図６はそれぞれ本発明の実施例におけるインクジェッ
トヘッドの側断面図を示している。これらの図により本
発明のインクジェットヘッドの動作の一例を以下に説明
する。

【００３９】図４において、インクジェットヘッドは、
インク流路中にはインクが充填されており、インクの吐
出を行う際の待機状態にある。待機状態から、振動板５
と個別電極２１に電圧を印加して電位差を生じさせる
と、振動板５と個別電極２１に静電吸引力が作用して、
振動板５は個別電極２１に吸引される。

【００４０】図５は電圧の印加により個別電極２１に吸
引された振動板５によりリザーバ８から圧力室６へ矢印
Ｂ方向にインクが供給されている状態を示している。

【００４１】図６に示すように、インクが十分供給され
たタイミングを選んで、電圧の印加を止め、振動板５と
個別電極２１を同電位にすると、電荷は速やかに消失し
て振動板５は電界の力から開放されて自らの復原力によ
り圧力室６側に復元する。この時圧力室６に発生した圧
力によりインク滴１０４はノズル孔４より吐出する。と
同時に圧力室６のインクは矢印Ｃ方向にオリフィス７を
通過してリザーバ８に排出される。

【００４２】この後インク流路内のインクの振動が流路
抵抗により減衰して収束し、再び図４に示す待機状態と
なり、次のインクの吐出が可能な状態となる。

【００４３】吐出したインク滴１０４は紙面等の印刷媒
体表面に付着して浸透し、画素を形成する。複数のアク
チュエータを選択的に繰り返し制御して駆動する事によ
り画素のマトリクスを印刷媒体に印刷し、情報の印刷を
行なう。

【００４４】次に、本発明のインクジェットヘッドの構
造及び製造方法について実施例に従い詳説する。

【００４５】図７は本発明の一実施例におけるインクジ
ェットヘッドの分解斜視図であり、一部断面図で示して
ある。図８は本発明の一実施例におけるインクジェット
ヘッドの組み立てられたインクジェットヘッド全体の斜
視図である。

【００４６】本実施例のインクジェットヘッド１０は次
に詳述する構造を持つ３枚の基板１、２、３を重ねて接
合した積層構造となっている。

【００４７】中間の第１の基板１は、シリコン基板であ
り、複数のノズル孔４を構成するように、基板１の表面
に一端より平行に等間隔で形成された複数のノズル溝１
１と、各々のノズル溝１１に連通し、底壁を振動板５と
する圧力発生部である圧力室６を構成することになる凹
部１２と、凹部１２の後部に設けられたオリフィス７を
構成することになるインク流入口のための細溝１３と、
各々の圧力室６にインクを供給するためインク供給部で
あるリザーバ８を構成することになる凹部１４とを有す
る。

【００４８】本発明の実施例に示すインクジェットヘッ
ドの基板１は単結晶シリコンを異方性エッチングにて形
成されている。異方性エッチングとはエッチング速度が
エッチング方向により異なることを利用してなされるエ
ッチングである。本実施例では単結晶シリコン（１０
０）面のエッチング速度が（１１１）面に比較して約４
０倍以上速いことを利用して、前述のノズル溝１１、凹
部１２、細溝１３、凹部１４を形成している。この内ノ
ズル溝１１、細溝１３はそれぞれエッチング速度が遅い
（１１１）面からなるＶ字状の溝となっている。即ち、
ノズル溝１１、細溝１３の断面形状を三角形に構成して
ある。ノズル溝１１の幅は６０μｍ、細溝１３は３本の
流路を並列に構成してありその幅は５５μｍである。ま
た、凹部１２及び１４は底面が（１００）面で側面が
（１１１）面からなる台形状の溝となっている。凹部１
２及び１４の溝深さはエッチング時間を調整することに
より決められる。一方Ｖ字状の溝となっているノズル溝
１１、細溝１３はエッチング速度の遅い（１１１）面の
みからなるのでその深さはエッチング時間に寄らず溝幅
のみにより決まる。

【００４９】これらノズル溝１１、細溝１３はインク流
路の内で吐出インクの量や速度等の特性に対して敏感な
部位であり、最も高い加工精度が要求される。本発明の
実施例では、これらの高い加工精度が要求される部位を
エッチング速度が遅い面を用いて構成し、異方性エッチ
ングにより加工することにより、一度に異なる寸法の流
路を高精度で得ることを可能にしている。従って、基板
１の材料として単結晶材料、特に単結晶Ｓｉを適用する
ことにより高い寸法精度を有する基板１を容易に得るこ
とが可能である。

【００５０】基板１には流路を形成した後、熱酸化によ
り表面に厚さ０．０７〜０．１５μｍの酸化膜が形成さ
れてある。これにより、絶縁層１９が振動板５の表面に
付設される。絶縁層１９を基板１の材料であるＳｉの熱
酸化により形成することにより、欠陥が少なく緻密で良
質な絶縁層を形成して付与することが可能である。

【００５１】第２の基板２にはホウ珪酸系ガラスを使用
し、第１の基板１の振動板５の下部に振動板５に対向し
て個別電極を装着するため気体層９を構成することにな
る凹部１５が設けられている。この第２の基板２の接合
によって気体層９を構成するとともに、第２の基板２上
の振動板５に対応する各々の位置に、ＩＴＯ導電膜を
０．１μｍスパッタし、振動板５とほぼ同じ形状にＩＴ
Ｏパターンを形成して個別電極２１としている。個別電
極２１はリード部２２及び端子部２３を持つ。

【００５２】第１の基板１の上面に接合される上側の第
３の基板３は、第２の基板２と同じくホウ珪酸ガラスを
用いている。この第３の基板３の接合によって、ノズル
孔４、圧力室６、オリフィス７、リザーバ８及びフィル
ター５１が構成される。

【００５３】基板１の材料としてはガラスやセラミクス
等、基板１上に形成する流路寸法と基板１の平坦度及び
表面粗さが確保できる材料であればどのようなものでも
よい。基板１の材料としてガラスを用いる場合には流路
の形成は等方性エッチエッチングにて行うのが好都合で
あり比較的寸法精度を確保しやすい。

【００５４】第１の基板１、第２の基板２及び第３の基
板（カバーガラス）３の接合による組立について以下に
説明する。

【００５５】第１の基板１の振動板５の位置と第２の基
板２の個別電極２１の位置が対応して一致する様にそれ
ぞれの基板に設けられた位置合わせのマーク（図示され
ていない）を用いて基板１と基板２の相互の位置を合わ
せて固定する。第１の基板１と第２の基板２の相互の位
置は許容範囲内で正確に合わせないとインクジェットヘ
ッドの性能が確保できないので、マークの合わせは精密
さが要求される。これら相互の位置を合わせるために、
アライナー等の特殊な精密位置合わせ装置を用いる。

【００５６】次に、第１の基板１と第２の基板２を温度
３４０℃、電圧８００〜９００Ｖを印加して陽極接合
し、また同条件で第１の基板１と第３の基板３を接合
し、インクジェットヘッドを組み立てる。陽極接合の後
に、振動板５と第２の基板２上の個別電極２１との間に
形成される気体層９の厚みは、本実施例では０．２μｍ
としてある。絶縁層１９は駆動時に気体層９が排除され
て消失しても個別電極２１と振動板５が接触しないよう
に構成されている。絶縁層としてのとしての酸化膜は厚
すぎると電界が弱くなる原因となる一方、薄過ぎると繰
り返し電界ストレスにより絶縁破壊しやすくなる。本実
施例ではこの酸化膜の厚さを０．０９〜０．１３μｍと
している。

【００５７】次に、アクチュエータ部を気密封止する。
アクチュエータ部の気密封止は、アクチュエータ内に外
部より異物が侵入するのを防止するために実施される。
気密封止は個別電極配線部２２と基板１間に適当な樹脂
を封入硬化させることによりなされる。製造上、この気
密封止を実施する環境と雰囲気により気体層９内の気体
が確定する。気密封止を任意の気体雰囲気中または環境
中にて実施することにより、気体層９内部の気体を製造
上、管理することができる。

【００５８】気体層９には乾燥空気が気密封止により封
入されていて、空気層を形成している。気体層９は空気
の他に窒素やアルゴンガス等の比較的安定した気体を封
入する事により構成される。窒素等は比較的入手しやす
い気体として、アルゴンガス等の不活性ガスは酸化等の
化学は反応を起こさせずアクチュエータ内を安定に保つ
ための気体として用いるとよい。

【００５９】図８に説明されるようにインクジェットヘ
ッドを組み立てた後は、共通電極１７と個別電極２１の
端子部２３間にＦＰＣ４９により駆動回路４０を接続
し、インクジェットプリンタを構成する。インク１０３
は、図示しないインクタンクよりフィルターを経て第１
の基板１の内部に供給され、リザーバ８、圧力室６等に
充填されている。そして、圧力室６のインクは、インク
ジェットヘッド１０の駆動時にノズル孔４よりインク液
滴１０４となって吐出され、記録紙等の記録媒体上に印
刷される。

【００６０】本実施例はインク液滴を基板の端部に設け
たノズル孔から吐出させるエッジイジェクトタイプの例
を示すものであるが、基板の上面部に設けたノズル孔か
らインク液滴を吐出させるフェイスイジェクトタイプで
もよい。

【００６１】次に、本発明の特徴について更に、以下に
詳説する。図９及び図１０は振動板５と個別電極２１の
形状と位置を表わす平面略図である。本発明において、
個別電極２１は振動板５の個別電極２１への投影面を包
含する様に配設されている。振動板５の個別電極２１へ
の投影面の面積を振動板５の有効面積とすると、上述の
配設により本発明において、有効面積は常に振動板５の
面積となり、吸引力を発生する電界が作用する面積は常
に最大でかつ一定である。

【００６２】図９において個別電極２１と振動板５はい
ずれも長方形形状をしていて、個別電極２１の縦・横の
長さは、対向する振動板５のそれぞれ対応する縦・横の
長さよりも長く（大きく）設けられており、振動板５は
個別電極２１の中心位置５１に位置するように構成され
ている。この場合の振動板５の個別電極２１に対する相
対位置が僅かにずれても前述の有効面積は、位置ズレに
無関係に一定である。

【００６３】次に個別電極２１と振動板５の形状が前述
までの実施例とは異なる場合の、本発明の構成と作用及
び効果について示す。図１０において、２２１は個別電
極の外形を示す。２２２は個別電極の配線部である。ま
た、５２は振動板の外形を示す。そのほかのインクジェ
ットヘッドのインク流路及びアクチュエータ部の構成は
全て前述の構成と同一であるため、省略してある。

【００６４】（ａ）は振動板５２及び個別電極２２１の
形状が円形である場合の例を示している。この場合個別
電極２２１の外形寸法即ち直径は、対向する振動板５２
に対応する振動板５２の外形寸法即ち振動板５２の直径
よりも大きく設定されている。このことにより、振動板
５２及び個別電極２２１の形状が円形である場合におい
ても、本発明の構成によれば、振動板５２の個別電極２
２１に対する相対位置が僅かにずれても前述の有効面積
は、位置ズレに無関係に一定であり、振動板５２に作用
する駆動時の静電吸引力を常に最大で一定に保つという
作用と効果は同一であることが分かる。

【００６５】振動板５２を円形に構成することにより、
振動板５２に吸引、当接時に発生する応力を最も均一に
し、高次の振動の発生を抑制して、圧力室６内の発生圧
力を最も効率よく高めることができる。これより、高効
率なインクジェットヘッドの作製が可能となる。

【００６６】（ｂ）は振動板５２の形状が方形であり、
個別電極２２１の形状が円形である場合の例である。こ
の場合個別電極２２１の外形寸法即ち直径は、対向する
振動板５２に対応する振動板５２の外形寸法即ち振動板
５２の対角線長さよりも大きく（長く）設定されてい
る。このことにより、振動板５２及び個別電極２２１の
形状がそれぞれ異なる場合においても、本発明の構成に
よれば、振動板５２の個別電極２２１に対する相対位置
が僅かにずれても前述の有効面積は、位置ズレに無関係
に一定であり、振動板５２に作用する駆動時の静電吸引
力を常に最大で一定に保つという作用と効果は同一であ
ることが分かる。

【００６７】このように第１の基板１及び第２の基板２
の加工方法によりその形状が決ってしまい、振動板５２
と個別電極２２１の外形形状を同一にすることが困難で
ある場合でも、振動板５２と個別電極２２１の形状は異
なったまま、本発明の構成を適用することによりその効
果をもたらすことが可能である。このような例として
は、第１の基板１の流路や振動板５２が異方性材料の異
方性エッチングにより形成され、第２の基板２が等方性
エッチングにより形成される場合が挙げられる。

【００６８】（ｃ）は振動板５２及び個別電極２２１の
形状が方形である場合の例を示している。この場合個別
電極２２１の外形寸法即ち縦及び横の長さは、対向する
振動板５２に対応する振動板５２の外形寸法即ち振動板
５２のそれぞれ縦及び横の長さよりも大きく設定されて
いる。（ａ）、（ｂ）に示された場合と同様に、振動板
５２及び個別電極２２１の形状が方形である場合におい
ても、本発明の構成によれば、同一の作用と効果が得ら
れることが分かる。

【００６９】このように振動板５２及び個別電極２２１
の形状を共に方形に構成することにより、基板上の高効
率で高密度なインク流路及びアクチュエータの配設が可
能でであり、画素密度を高くしたインクジェットヘッド
の作製に最適であるという効果を有している。

【００７０】図１１は上述のインクジェットヘッド１０
を搭載した本発明のインクジェット記録装置の一実施例
を示す概要図である。３００は記録紙１０５を搬送する
プラテン、３０１は内部にインクを貯蔵するインクタン
クであり、インク供給チューブ３０６を介してインクジ
ェットヘッド１０にインクを供給する。３０２はキャリ
ッジであり、インクジェットヘッド１０を記録紙１０５
の搬送方向と直行する方向に移動させる。キャリッジ３
０２を移動させながら、駆動回路４０により適時インク
ジェットヘッド１０よりインク１０４を吐出させること
により、記録紙１０５に任意の文字や画像を印刷するこ
とができる。

【００７１】３０３はポンプであり、インクジェットヘ
ッド１０のインク吐出不良時の回復動作を行ったり、イ
ンクの詰め替えを行う等の場合、キャップ３０４、廃イ
ンク回収チューブ３０８を介してインクを吸引し、排イ
ンク溜３０５に回収する機能を果たしている。

【００７２】上述した本発明のインクジェットヘッドの
記録装置への適用例は、インクジェトヘッドの交換が不
要な、パーマネントタイプの記録装置である。パーマネ
ントタイプの記録装置では、使用者は消費したインクを
補充するだけでよいので、印刷に要する費用が比較的安
価で済むので、たいへん便利である。

【００７３】また、本実施例では、インクジェットヘッ
ド１０のみをキャリッジ３０２に配設したものを示す
が、これに限定されるものでものはなく、インクタンク
はキャリッジ上に配設されてもよい。

【００７４】図１２は上述のインクジェットヘッド１０
を搭載した本発明のインクジェット記録装置の他の実施
例を示す概要図である。４０１はインクジェットヘッド
１０と、インクタンクと、インクジェットヘッド１０と
インクタンクを連通するインク供給部材とを一体に有し
ているヘッドユニットである。ヘッドユニット４０１は
キャリッジ３０２に装着されて、記録紙１０５の搬送方
向と直行する方向に移動させる。キャリッジ３０２を移
動させながら、適時インクジェットヘッド１０よりイン
ク１０４を吐出させることにより、記録紙１０５に任意
の文字や画像を印刷することができる。ヘッドユニット
４０１はインクタンクをヘッドと一体に構成したいわゆ
るディスポーザブルタイプ（インクタンクのインクが空
になった時点でインクジェットヘッドごと交換するタイ
プ）である。

【００７５】ディスポーザブルタイプのヘッドでは吸引
ポンプや回収されたインクを貯留する機構や部材が不要
であり、記録装置全体を容易に且つ小さく構成すること
が可能である。

【００７６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、振動
板に対向する個別電極の相対位置が製造上の理由でずれ
てしまった場合でも、インクジェットヘッドの駆動時に
電界がリーク（漏洩）を生じないので、振動板を静電吸
引する力を常に最大で一定にして作製することが可能
で、インク吐出のためのパワーもまた、常に最大で一定
にして作製しすることが可能である。即ち、インクの吐
出効率がよく一定であるインクジェットヘッドを提供で
きる効果を有する。

【００７７】また、第１の基板と第２の基板の相対位置
ずれによる吐出効率の低下をまねかずに高密度に流路及
び振動板を配設することが可能で、印刷の画素密度が高
く高印刷品位の印刷が可能なインクジェットヘッドを提
供できる効果を有している。

【００７８】更にインクのノズルからの吐出効率が同一
ヘッド内のノズル間で差異を生じず、各ノズルからの吐
出インク量が均一であり、良好な印刷品位が得られると
いった効果を有する。

【００７９】加えて、インクジェットヘッドの製造上の
高度な加工・組立精度を必要としないので、ヘッド作製
時の装置が大がかりになったり、量品歩留まりを落とし
てしまうことがなく、製造が容易であると言った効果も
有している。

【００８０】このように、本発明によれば、従来の技術
の課題を解決し、インクジェットヘッド駆動時の効率が
よく、安定した吐出が得られ、印刷結果の信頼性が高
く、吐出インク量のノズル毎のばらつきが少なくて、印
刷品位が良好で、容易に製造可能なインクジェットヘッ
ドを提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のインクジェットヘッドの断面
側面図。

【図２】本発明の実施例のインクジェットヘッドの平面
略図。

【図３】本発明の実施例のインクジェットヘッドのアク
チュエータ部の断面図。

【図４】本発明の実施例のインクジェットヘッドの待機
時の断面拡大図。

【図５】本発明の実施例のインクジェットヘッドの動作
時の断面拡大図。

【図６】本発明の実施例のインクジェットヘッドの動作
時の断面側面図。

【図７】本発明の実施例のインクジェットヘッドの分解
斜視図。

【図８】本発明の実施例のインクジェットヘッドの斜視
図。

【図９】本発明の実施例のインクジェットヘッドのアク
チュエータ部の平面略図。

【図１０】本発明の実施例のインクジェットヘッドのア
クチュエータ部の平面略図。

【図１１】本発明の実施例のインクジェットヘッドを搭
載したプリンタの概要図。

【図１２】本発明の実施例のインクジェットヘッドを搭
載したプリンタの概要図。

【符号の説明】

１・・・第１の基板 ２・・・第２の基板 ５・・・振動板 ６・・・圧力室（圧力発生部） １９・・・絶縁層 ２１・・・個別電極 ２２・・・個別電極配線部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルと、該ノズルに連通するインク流
   路と、該流路の一部に設けられた振動板と、該振動板に
   所定の空隙をもって対向する個別電極とを有し、前記個
   別電極と前記振動板の間に駆動電圧を印加し、前記振動
   板を静電気力により変形させることにより、前記ノズル
   からインク液滴を吐出するインクジェットヘッドにおい
   て、 前記振動板の面積は、前記個別電極の面積より小さく形
   成され、かつ、前記個別電極上に垂直投影された前記振
   動板の輪郭が、前記個別電極の輪郭に包含されるように
   配設されていることを特徴とするインクジェットヘッ
   ド。
2. 【請求項２】 請求項１記載のインクジェットヘッドに
   おいて、前記振動板が形成された第１の基板、前記個別
   電極が形成された第２の基板を含む、すくなくとも積層
   された３枚の基板からなることを特徴とするインクジェ
   ットヘッド。
3. 【請求項３】 請求項１記載のインクジェットヘッドに
   おいて、前記振動板、前記個別電極の形状は、略長方形
   であり、前記振動板の輪郭の一辺ａと対応する前記個別
   電極の輪郭の一辺ｂに関する比（ｂ−ａ）／ｂが４％以
   上であることを特徴とするインクジェットヘッド。
4. 【請求項４】 請求項１記載のインクジェットヘッドに
   おいて、前記振動板、前記個別電極の形状は、略長方形
   であり、前記振動板の輪郭の一辺ａと対応する前記個別
   電極の輪郭の一辺ｂに関する比（ｂ−ａ）／ｂが１５％
   以下であることを特徴とするインクジェットヘッド。
5. 【請求項５】 請求項２記載のインクジェットの製造方
   法において、少なくとも、前記第１の基板に、前記イン
   ク流路、もしくはその一部と、前記振動板を形成する工
   程と、前記第２の基板に、前記個別電極を形成する工程
   と、前記個別電極上に垂直投影された前記振動板の輪郭
   が、前記個別電極の輪郭に包含されるように、前記第１
   の基板と、前記第２の基板を接合する工程を有すること
   を特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１記載のインクジェットヘッド
   と、該インクジェットヘッドの個別電極と振動板の間に
   駆動電圧を印加し、前記振動板を静電気力により変形さ
   せる駆動手段を有することを特徴とする印刷装置。