JPH10193600A - インクジェットヘッド - Google Patents
インクジェットヘッドInfo
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- JPH10193600A JPH10193600A JP554997A JP554997A JPH10193600A JP H10193600 A JPH10193600 A JP H10193600A JP 554997 A JP554997 A JP 554997A JP 554997 A JP554997 A JP 554997A JP H10193600 A JPH10193600 A JP H10193600A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ink
- electrode
- diaphragm
- chamber
- gap
- Prior art date
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14314—Structure of ink jet print heads with electrostatically actuated membrane
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低電圧駆動が可能であり、信頼性の高い、安
価なインクジェットヘッドを提供する。 【解決手段】 振動板４１の下面に電極４２が形成され
ており、該電極４２の下に微小ギャップ４４を介して個
別電極４３が形成されている。電極４２と個別電極４３
との間に電圧が印加されると静電気力により振動板４１
が引きつけられてたわみ、インク吐出室４５の容積が大
きくなりインクがインク流入口４８を通して共通液室４
７より供給される。ここで、印加電圧を切ると、たわん
でいた振動板４１が元に戻り、インク吐出室４５内のイ
ンクを加圧する。インクは加圧されたエネルギーによ
り、吐出口４６よりインク滴として吐出し、紙などに付
着して記録される。ギャップ４４に比誘電率ε＊の物質
を充填することにより、同じ静電気力を発生させるため
の印加電圧はε＊の平方根分の１となる。
価なインクジェットヘッドを提供する。 【解決手段】 振動板４１の下面に電極４２が形成され
ており、該電極４２の下に微小ギャップ４４を介して個
別電極４３が形成されている。電極４２と個別電極４３
との間に電圧が印加されると静電気力により振動板４１
が引きつけられてたわみ、インク吐出室４５の容積が大
きくなりインクがインク流入口４８を通して共通液室４
７より供給される。ここで、印加電圧を切ると、たわん
でいた振動板４１が元に戻り、インク吐出室４５内のイ
ンクを加圧する。インクは加圧されたエネルギーによ
り、吐出口４６よりインク滴として吐出し、紙などに付
着して記録される。ギャップ４４に比誘電率ε＊の物質
を充填することにより、同じ静電気力を発生させるため
の印加電圧はε＊の平方根分の１となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インク液滴を吐出
し、記録媒体にインクを付着させて記録するインクジェ
ットヘッドに関し、特に、その駆動方式として静電気力
を利用するインクジェットヘッドに関する。
し、記録媒体にインクを付着させて記録するインクジェ
ットヘッドに関し、特に、その駆動方式として静電気力
を利用するインクジェットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】２つの電極間に電圧が印加されると静電
気力により振動板がたわみ、つづいて印加電圧を切ると
たわんでいた振動板が元に戻り、該振動板が元に戻る時
の力を利用してインクを加圧してインク滴として吐出さ
せるインクジェットヘッドは、低騒音、小型高密度、高
印字品質および長寿命であるという利点を有している。
しかし、２つの電極間に静電気力を発生させて振動板に
変形を与え、インクを吐出するに十分な力を得るには高
い印加電圧が必要であり、駆動回路のコストが高くな
る。その問題を解決するため、特開平２−２８９３５１
号公報には、２つの電極間に比誘電率をもつ物質を充填
したものが記載されている。
気力により振動板がたわみ、つづいて印加電圧を切ると
たわんでいた振動板が元に戻り、該振動板が元に戻る時
の力を利用してインクを加圧してインク滴として吐出さ
せるインクジェットヘッドは、低騒音、小型高密度、高
印字品質および長寿命であるという利点を有している。
しかし、２つの電極間に静電気力を発生させて振動板に
変形を与え、インクを吐出するに十分な力を得るには高
い印加電圧が必要であり、駆動回路のコストが高くな
る。その問題を解決するため、特開平２−２８９３５１
号公報には、２つの電極間に比誘電率をもつ物質を充填
したものが記載されている。
【０００３】図５は、上述のごときインクジェットヘッ
ドの一例を説明するための要部断面図、図６は、図５の
長手方向の断面図で、図中、１は側壁、２は天板、３は
振動板、４は個別電極、５は共通電極、６は基板、７は
流路、８は比誘電率をもつ強誘電性液晶、９は大気解放
口、１０は共通液室、１１はインクタンク、１２は電
源、１３はインク吐出口、１４はギャップ、１５は紙で
あり、個別電極４と共通電極５とに挟まれたギャップ１
４には、強誘電性液晶８が充填され、大気解放口９によ
り大気解放となっている。
ドの一例を説明するための要部断面図、図６は、図５の
長手方向の断面図で、図中、１は側壁、２は天板、３は
振動板、４は個別電極、５は共通電極、６は基板、７は
流路、８は比誘電率をもつ強誘電性液晶、９は大気解放
口、１０は共通液室、１１はインクタンク、１２は電
源、１３はインク吐出口、１４はギャップ、１５は紙で
あり、個別電極４と共通電極５とに挟まれたギャップ１
４には、強誘電性液晶８が充填され、大気解放口９によ
り大気解放となっている。
【０００４】個別電極４と共通電極５の間に働く単位面
積当たりの静電気力Ｐｅは次式となる。 Ｐｅ＝ε／２・（Ｖ／ｄ）2 …（１） ここで、Ｖは印加電圧、ｄは電極間距離、εは誘電率で
あり、その誘電率εは次式で表される。 ε＝ε0ε* …（２） ここで、ε0は真空の誘電率、ε*は比誘電率である。
積当たりの静電気力Ｐｅは次式となる。 Ｐｅ＝ε／２・（Ｖ／ｄ）2 …（１） ここで、Ｖは印加電圧、ｄは電極間距離、εは誘電率で
あり、その誘電率εは次式で表される。 ε＝ε0ε* …（２） ここで、ε0は真空の誘電率、ε*は比誘電率である。
【０００５】したがって、電界強度Ｅ（＝Ｖ／ｄ）が一
定の時は、比誘電率ε*の大きい材料ほど静電気力は大
きくなる。また、比誘電率を持つ物質を充填したとき
は、同じ静電気力を得るのに充填しないときに比べ比誘
電率の平方根分の１に印加電圧を小さくすることができ
る。
定の時は、比誘電率ε*の大きい材料ほど静電気力は大
きくなる。また、比誘電率を持つ物質を充填したとき
は、同じ静電気力を得るのに充填しないときに比べ比誘
電率の平方根分の１に印加電圧を小さくすることができ
る。
【０００６】また、特開平４−５２２１４号公報には、
別の構成のインクジェットヘッドが記載されている。図
７は、その構成例を示す図で、この構成例の場合、高誘
電率をもつインク３２を用い、インク３２を収容した圧
力室２２の壁面に対向して電極２５，２７を配置し、そ
の電極２５と電極２７の間に電圧を印加することで電極
間に静電気力を発生させ、その力によって圧力室２２の
振動板２６をたわませ、インク３２を加圧してノズル２
３からインク滴を吐出するものが記載されている。この
インクジェットヘッドにおいては、インクの比誘電率に
よって印加電圧を小さくすることができる。
別の構成のインクジェットヘッドが記載されている。図
７は、その構成例を示す図で、この構成例の場合、高誘
電率をもつインク３２を用い、インク３２を収容した圧
力室２２の壁面に対向して電極２５，２７を配置し、そ
の電極２５と電極２７の間に電圧を印加することで電極
間に静電気力を発生させ、その力によって圧力室２２の
振動板２６をたわませ、インク３２を加圧してノズル２
３からインク滴を吐出するものが記載されている。この
インクジェットヘッドにおいては、インクの比誘電率に
よって印加電圧を小さくすることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
２−２８９３５１号公報に記載される方法は、個別電極
４と共通電極５とに挟まれたギャップ１４は大気解放口
９により大気解放となっているので、ギャップ１４に充
填された液体が蒸発し品質が劣化する。また、大気解放
口９よりゴミなどが入り込みやすく、故障につながる。
大気解放口９はなるべく大きく、また、多数あいている
のが好ましいので、そのような場合、上記の問題が顕著
に現れる。
２−２８９３５１号公報に記載される方法は、個別電極
４と共通電極５とに挟まれたギャップ１４は大気解放口
９により大気解放となっているので、ギャップ１４に充
填された液体が蒸発し品質が劣化する。また、大気解放
口９よりゴミなどが入り込みやすく、故障につながる。
大気解放口９はなるべく大きく、また、多数あいている
のが好ましいので、そのような場合、上記の問題が顕著
に現れる。
【０００８】特開平４−５２２１４号公報に記載の発明
は、インクを２つの電極間に挟んでいるので、特開平２
−２８９３５１号公報のような問題はないが、２つの電
極間にインクを挟むので電極間距離は必然的に大きくな
る。その大きな電極間距離でインクを吐出させるだけの
力を、低い印加電圧で発生させるためにはかなり大きな
比誘電率の液体が必要である。その液体にインクとして
の安全性、信頼性、色、粘性、紙への浸透性、紙に付着
してからの耐水性・耐候性などをもたせるのは非常に困
難であり、できたとしても非常にコスト高となってしま
う。
は、インクを２つの電極間に挟んでいるので、特開平２
−２８９３５１号公報のような問題はないが、２つの電
極間にインクを挟むので電極間距離は必然的に大きくな
る。その大きな電極間距離でインクを吐出させるだけの
力を、低い印加電圧で発生させるためにはかなり大きな
比誘電率の液体が必要である。その液体にインクとして
の安全性、信頼性、色、粘性、紙への浸透性、紙に付着
してからの耐水性・耐候性などをもたせるのは非常に困
難であり、できたとしても非常にコスト高となってしま
う。
【０００９】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなさ
れたものであり、低電圧駆動が可能であり、信頼性の高
い、安価なインクジェットヘッドを提供するものであ
る。
れたものであり、低電圧駆動が可能であり、信頼性の高
い、安価なインクジェットヘッドを提供するものであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、イン
ク吐出室と、該インク吐出室の一部あるいは全部に設け
られた振動板と、前記振動板に設けられた第１の電極
と、前記インク吐出室の外に前記第１の電極に対応して
設けられた第２の電極とからなり、前記第１の電極と前
記第２の電極の間に比誘電率を持つ物質を充填し、前記
第１の電極と前記第２の電極に電圧を印加して、前記振
動板を変位させ、前記インク吐出室の容積変化によりイ
ンクを吐出させ記録媒体に付着させて記録するインクジ
ェットヘッドであって、前記第１の電極と前記第２の電
極の間のギャップが圧力吸収室に連通することを特徴と
し、もって、第１の電極と第２の電極の間に比誘電率を
持つ物質を充填するとともに、第１の電極と第２の電極
の間のギャップが圧力吸収室に連通させることにより、
駆動電圧を小さくすることができ、駆動回路のコストダ
ウンが可能としたものである。また、ギャップ内の液体
の蒸発やギャップ内へのゴミなどの混入などを防止し、
信頼性を向上させたものである。
ク吐出室と、該インク吐出室の一部あるいは全部に設け
られた振動板と、前記振動板に設けられた第１の電極
と、前記インク吐出室の外に前記第１の電極に対応して
設けられた第２の電極とからなり、前記第１の電極と前
記第２の電極の間に比誘電率を持つ物質を充填し、前記
第１の電極と前記第２の電極に電圧を印加して、前記振
動板を変位させ、前記インク吐出室の容積変化によりイ
ンクを吐出させ記録媒体に付着させて記録するインクジ
ェットヘッドであって、前記第１の電極と前記第２の電
極の間のギャップが圧力吸収室に連通することを特徴と
し、もって、第１の電極と第２の電極の間に比誘電率を
持つ物質を充填するとともに、第１の電極と第２の電極
の間のギャップが圧力吸収室に連通させることにより、
駆動電圧を小さくすることができ、駆動回路のコストダ
ウンが可能としたものである。また、ギャップ内の液体
の蒸発やギャップ内へのゴミなどの混入などを防止し、
信頼性を向上させたものである。
【００１１】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記圧力吸収室の一部あるいは全部に振動板が設け
られていることを特徴とし、もって、吐出室の振動板と
同じプロセスで作製可能とし、コストダウンを可能とし
たものである。
て、前記圧力吸収室の一部あるいは全部に振動板が設け
られていることを特徴とし、もって、吐出室の振動板と
同じプロセスで作製可能とし、コストダウンを可能とし
たものである。
【００１２】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、前記圧力吸収室の前記振動板に対応して第２の電極
を設けたことを特徴とし、もって、吐出室の振動板の復
元力に圧力吸収室の振動板の力も加わるようにし、イン
ク滴の吐出速度を向上し、良好な画像品質を得ることが
できるようにしたものである。
て、前記圧力吸収室の前記振動板に対応して第２の電極
を設けたことを特徴とし、もって、吐出室の振動板の復
元力に圧力吸収室の振動板の力も加わるようにし、イン
ク滴の吐出速度を向上し、良好な画像品質を得ることが
できるようにしたものである。
【００１３】請求項４の発明は、請求項２或いは３の発
明において、前記圧力吸収室の前記振動板が前記吐出室
の前記振動板よりも変位しやすいことを特徴とし、もっ
て、圧力吸収室の振動板の吐出室の振動板への負荷を小
さくし、高効率化、高周波数応答性を可能としたもので
ある。
明において、前記圧力吸収室の前記振動板が前記吐出室
の前記振動板よりも変位しやすいことを特徴とし、もっ
て、圧力吸収室の振動板の吐出室の振動板への負荷を小
さくし、高効率化、高周波数応答性を可能としたもので
ある。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１（Ａ）は本発明によるインク
ジェットヘッドの実施例を説明するための要部断面図
で、図示のように、振動板４１の下面に電極４２が形成
されており、該電極４２の下に微小ギャップ４４を介し
て個別電極４３が形成されている。４５はインク吐出
室、４６はインク吐出口である。このような構成のイン
クジェットヘッドにおいて、電極４２と個別電極４３と
の間に電圧が印加されると静電気力により振動板４１が
引きつけられてたわみ、インク吐出室４５の容積が大き
くなりインクがインク流入口４８を通して共通液室４７
より供給される。５１はインク供給パイプで、図示しな
いインクタンクよりインクが供給される。ここで、印加
電圧を切ると、たわんでいた振動板４１が元に戻り、イ
ンク吐出室４５内のインクを加圧する。インクは加圧さ
れたエネルギーにより、吐出口４６よりインク滴として
吐出し、紙などに付着して記録される。
ジェットヘッドの実施例を説明するための要部断面図
で、図示のように、振動板４１の下面に電極４２が形成
されており、該電極４２の下に微小ギャップ４４を介し
て個別電極４３が形成されている。４５はインク吐出
室、４６はインク吐出口である。このような構成のイン
クジェットヘッドにおいて、電極４２と個別電極４３と
の間に電圧が印加されると静電気力により振動板４１が
引きつけられてたわみ、インク吐出室４５の容積が大き
くなりインクがインク流入口４８を通して共通液室４７
より供給される。５１はインク供給パイプで、図示しな
いインクタンクよりインクが供給される。ここで、印加
電圧を切ると、たわんでいた振動板４１が元に戻り、イ
ンク吐出室４５内のインクを加圧する。インクは加圧さ
れたエネルギーにより、吐出口４６よりインク滴として
吐出し、紙などに付着して記録される。
【００１５】ここで、振動板４１に働く静電気力は前記
（１）式で表される。ギャップ４４に比誘電率ε＊の物
質を充填することにより、同じ静電気力を発生させるた
めの印加電圧はε＊の平方根分の１となる。ギャップ４
４内に液体５０を充填し密閉すると、液体５０の収縮率
が小さいため振動板４１を変位させるのに非常に大きな
力を必要とする。
（１）式で表される。ギャップ４４に比誘電率ε＊の物
質を充填することにより、同じ静電気力を発生させるた
めの印加電圧はε＊の平方根分の１となる。ギャップ４
４内に液体５０を充填し密閉すると、液体５０の収縮率
が小さいため振動板４１を変位させるのに非常に大きな
力を必要とする。
【００１６】そこで、本発明では圧力吸収室４９をギャ
ップ４４と連通させた。電極４２と個別電極４３との間
に電圧が印加され振動板４１がたわむとギャップ４４内
に充填されていた液体５０は圧力吸収室４９に流れ込
む。印加電圧を切ると、たわんでいた振動板４１が元に
戻り、圧力吸収室４９から再び液体５０がギャップ４４
内に充填される。
ップ４４と連通させた。電極４２と個別電極４３との間
に電圧が印加され振動板４１がたわむとギャップ４４内
に充填されていた液体５０は圧力吸収室４９に流れ込
む。印加電圧を切ると、たわんでいた振動板４１が元に
戻り、圧力吸収室４９から再び液体５０がギャップ４４
内に充填される。
【００１７】本発明では、ギャップ４４内に液体を充填
することにより駆動電圧を小さくできる。また、液体５
０は大気とは連通していないので、液体５０の蒸発や、
大気中からギャップ４４内へのゴミ等の混入を防ぐこと
ができ、振動板４１のたわみによるギャップ４４内の圧
力変化を吸収することができる。圧力吸収室４９として
は、袋状のもの、図１（Ｂ）に示すようなシリンダー５
２とピストン５３によるもの、図１（Ｃ）に示すように
空気や窒素などの気体５４が混入したものなどが挙げら
れる。
することにより駆動電圧を小さくできる。また、液体５
０は大気とは連通していないので、液体５０の蒸発や、
大気中からギャップ４４内へのゴミ等の混入を防ぐこと
ができ、振動板４１のたわみによるギャップ４４内の圧
力変化を吸収することができる。圧力吸収室４９として
は、袋状のもの、図１（Ｂ）に示すようなシリンダー５
２とピストン５３によるもの、図１（Ｃ）に示すように
空気や窒素などの気体５４が混入したものなどが挙げら
れる。
【００１８】ギャップ４４に充填する液体は絶縁性が高
く、比誘電率の大きいものがよく、例えば、ホルムアミ
ド（ε＊＝１０９）、グリセリン（ε＊＝４２.５）、
ニトロベンゼン（ε＊＝３４.８）、ポリエチレングリ
コール（ε＊＝３７.７）、純水（ε＊＝８０）、アイ
ソパー（ε＊＝３）、シリコンオイル（ε＊＝２.
２）、ニトロベンゼンにチタン酸バリウムを混合してゼ
リー状にしたもの（ε＊＝２００〜５００）、強誘電性
液晶（ε＊＝数１００〜数１０００）などが挙げられ
る。
く、比誘電率の大きいものがよく、例えば、ホルムアミ
ド（ε＊＝１０９）、グリセリン（ε＊＝４２.５）、
ニトロベンゼン（ε＊＝３４.８）、ポリエチレングリ
コール（ε＊＝３７.７）、純水（ε＊＝８０）、アイ
ソパー（ε＊＝３）、シリコンオイル（ε＊＝２.
２）、ニトロベンゼンにチタン酸バリウムを混合してゼ
リー状にしたもの（ε＊＝２００〜５００）、強誘電性
液晶（ε＊＝数１００〜数１０００）などが挙げられ
る。
【００１９】図２は、本発明の他の実施例を説明するた
めの要部構成図で、図２（Ａ）は正面図、図２（Ｂ）は
側面図を示す。本実施例では圧力吸収室４９にインクを
吐出するための振動板４１とは別の振動板６１が設けら
れている。図２（Ｃ）に示すように電極をかねた振動板
４１と個別電極４３との間に印加電圧を加えると振動板
４１は静電気力で引きつけられ、たわみギャップ４４内
に充填した液体５０は圧力吸収室４９の方へ押し流さ
れ、振動板６１が上方向にたわみ、圧力吸収室４９の容
積が大きくなる。印加電圧を切ると、たわんでいた振動
板４１が元に戻り、インク吐出室４５内のインクを加圧
し、吐出口４６よりインク滴として吐出する。
めの要部構成図で、図２（Ａ）は正面図、図２（Ｂ）は
側面図を示す。本実施例では圧力吸収室４９にインクを
吐出するための振動板４１とは別の振動板６１が設けら
れている。図２（Ｃ）に示すように電極をかねた振動板
４１と個別電極４３との間に印加電圧を加えると振動板
４１は静電気力で引きつけられ、たわみギャップ４４内
に充填した液体５０は圧力吸収室４９の方へ押し流さ
れ、振動板６１が上方向にたわみ、圧力吸収室４９の容
積が大きくなる。印加電圧を切ると、たわんでいた振動
板４１が元に戻り、インク吐出室４５内のインクを加圧
し、吐出口４６よりインク滴として吐出する。
【００２０】本実施例のインクジェットヘッドは、以下
に説明する構造を持つ３枚の基板６２、基板６３、基板
６４を重ねて接合した積層構造となっている。中間の基
板６２は、結晶面方位（１００）の単結晶シリコン基板
であり、共通液室４７、インク流入口４８、底壁を振動
板４１とするインク吐出室４５、底壁を振動板６１とす
る空間６５を構成する凹部を有する。これらの凹部はア
ルカリ液によるシリコンの異方性エッチングにより作製
される。アルカリ液としては、水酸化カリウム水溶液、
ヒドラジン、ＥＤＰ、ＴＭＡＨなどが挙げられる。
に説明する構造を持つ３枚の基板６２、基板６３、基板
６４を重ねて接合した積層構造となっている。中間の基
板６２は、結晶面方位（１００）の単結晶シリコン基板
であり、共通液室４７、インク流入口４８、底壁を振動
板４１とするインク吐出室４５、底壁を振動板６１とす
る空間６５を構成する凹部を有する。これらの凹部はア
ルカリ液によるシリコンの異方性エッチングにより作製
される。アルカリ液としては、水酸化カリウム水溶液、
ヒドラジン、ＥＤＰ、ＴＭＡＨなどが挙げられる。
【００２１】基板６２の下面に接合される下側の基板６
３にはパイレックスガラス（ホウ珪酸ガラス）を使用
し、この基板６３に個別電極４３を装着するための凹部
を１．１μｍエッチングすることにより、基板６２と基
板６３の接合後、振動板４１と基板６３上の個別電極４
３とのギャップ４４を形成する。個別電極４３は凹部内
に金を０．１μｍスパッタして金パターンを形成するこ
とで作製する。さらに、パイレックススパッタ膜を全面
に０.１μｍ被覆して絶縁層６７としている。パイレッ
クススパッタ膜以外にはＳｉＯ2スパッタ膜などでもよ
い。基板６２と基板６３を接合すると個別電極４３と振
動板４１との距離は１μｍとなり、ギャップ４４が形成
される。基板６２の上面に接合される上側の基板６４に
は、厚さ１００μｍのＳＵＳ板を用い、基板６４の面部
にインク吐出室４５を形成する基板６２の凹部と連通す
るようにそれぞれ吐出口４６を設け、また、共通液室４
７を形成する基板６２の凹部と連通するようにインク供
給口６６を設ける。
３にはパイレックスガラス（ホウ珪酸ガラス）を使用
し、この基板６３に個別電極４３を装着するための凹部
を１．１μｍエッチングすることにより、基板６２と基
板６３の接合後、振動板４１と基板６３上の個別電極４
３とのギャップ４４を形成する。個別電極４３は凹部内
に金を０．１μｍスパッタして金パターンを形成するこ
とで作製する。さらに、パイレックススパッタ膜を全面
に０.１μｍ被覆して絶縁層６７としている。パイレッ
クススパッタ膜以外にはＳｉＯ2スパッタ膜などでもよ
い。基板６２と基板６３を接合すると個別電極４３と振
動板４１との距離は１μｍとなり、ギャップ４４が形成
される。基板６２の上面に接合される上側の基板６４に
は、厚さ１００μｍのＳＵＳ板を用い、基板６４の面部
にインク吐出室４５を形成する基板６２の凹部と連通す
るようにそれぞれ吐出口４６を設け、また、共通液室４
７を形成する基板６２の凹部と連通するようにインク供
給口６６を設ける。
【００２２】本実施例では、圧力吸収室４９の振動板６
１はインク吐出室４５の振動板４１と同じプロセスで容
易に作製できる。また、本実施例は、ギャップ４４内全
てに液体を充填せずに一部に液体を入れた場合にも有効
である。また、液体を入れない場合であっても、振動板
４１の変化にともなうギャップ４４内の圧力変化を吸収
し、しかも大気中のゴミなどがギャップ４４内に混入す
ることを防ぐうえで本発明は有効である。
１はインク吐出室４５の振動板４１と同じプロセスで容
易に作製できる。また、本実施例は、ギャップ４４内全
てに液体を充填せずに一部に液体を入れた場合にも有効
である。また、液体を入れない場合であっても、振動板
４１の変化にともなうギャップ４４内の圧力変化を吸収
し、しかも大気中のゴミなどがギャップ４４内に混入す
ることを防ぐうえで本発明は有効である。
【００２３】本実施例では（１００）面方位のシリコン
基板を例として挙げたが、（１１０）面方位シリコン基
板を用いることもできる。（１１０）面方位シリコン基
板では、周知のごとくアルカリ液を用いた異方性エッチ
ングにより基板表面に対して垂直な壁構造を形成するこ
とができる。このことを利用して、吐出口を多数配置す
る場合のピッチ間隔を狭めて、ノズルの高密度化を実現
できる。
基板を例として挙げたが、（１１０）面方位シリコン基
板を用いることもできる。（１１０）面方位シリコン基
板では、周知のごとくアルカリ液を用いた異方性エッチ
ングにより基板表面に対して垂直な壁構造を形成するこ
とができる。このことを利用して、吐出口を多数配置す
る場合のピッチ間隔を狭めて、ノズルの高密度化を実現
できる。
【００２４】また、本実施例では空間６５の上は基板６
４でふさがれているが、基板６４の空間６５に対応する
場所に開口を形成し大気と連通してもよい。こうするこ
とにより振動板６１のたわみによる空間６５の圧力変化
がなくなり、振動板６１は容易にたわむことができる。
４でふさがれているが、基板６４の空間６５に対応する
場所に開口を形成し大気と連通してもよい。こうするこ
とにより振動板６１のたわみによる空間６５の圧力変化
がなくなり、振動板６１は容易にたわむことができる。
【００２５】図３は、本発明の他の実施例を説明するた
めの要部断面図で、この実施例は、図２に示した実施例
において、圧力吸収室４９の振動板６１にも対応する電
極７０を設けたものである。図２に示した実施例と同
様、電極をかねた振動板４１と個別電極４３との間に印
加電圧を加えると振動板４１は静電気力で引きつけられ
たたわみギャップ４４内に充填した液体５０は圧力吸収
室４９の方へ押し流される。圧力吸収室４９内の圧力が
高くなると振動板６１がたわむ。印加電圧を切ると、た
わんでいた振動板４１および振動板６１が元に戻る。
めの要部断面図で、この実施例は、図２に示した実施例
において、圧力吸収室４９の振動板６１にも対応する電
極７０を設けたものである。図２に示した実施例と同
様、電極をかねた振動板４１と個別電極４３との間に印
加電圧を加えると振動板４１は静電気力で引きつけられ
たたわみギャップ４４内に充填した液体５０は圧力吸収
室４９の方へ押し流される。圧力吸収室４９内の圧力が
高くなると振動板６１がたわむ。印加電圧を切ると、た
わんでいた振動板４１および振動板６１が元に戻る。
【００２６】ここで、振動板６１と個別電極７０との間
に電圧を印加すると、振動板６１は静電気力が引きつけ
られてたわみ、圧力吸収室４９内の液体５０はギャップ
４４内へ押し流される。ギャップ４４内の圧力が高くな
ると振動板４１は上方向にたわみ、吐出室４５内のイン
クを加圧する。本実施例では、振動板４１の復元力にギ
ャップ４４内の液体を介して振動板６１の力も加わるの
で、吐出室４５内のインクへの加圧力が大きく、インク
滴の吐出速度を大きくすることができる。
に電圧を印加すると、振動板６１は静電気力が引きつけ
られてたわみ、圧力吸収室４９内の液体５０はギャップ
４４内へ押し流される。ギャップ４４内の圧力が高くな
ると振動板４１は上方向にたわみ、吐出室４５内のイン
クを加圧する。本実施例では、振動板４１の復元力にギ
ャップ４４内の液体を介して振動板６１の力も加わるの
で、吐出室４５内のインクへの加圧力が大きく、インク
滴の吐出速度を大きくすることができる。
【００２７】図４は本発明の他の実施例を説明するため
の要部構成図で、図４（Ａ）は分解斜視図、図４（Ｂ）
は、図４（Ａ）に示した分解図を接合して組み立てた時
のＡＡ′断面図で、この実施例は、圧力吸収室４９の振
動板６１が振動板４１よりも変位しやすい形状となって
いる。本実施例のインクジェットヘッドは５枚の基板７
１〜７５から構成されている。基板７１には吐出口４６
とインク供給口８０が形成されている。基板７２には吐
出口４６に連通する貫通孔７７と共通液室８１を構成す
る貫通孔７６が、基板７３には共通液室８１から吐出室
４５に連通するインク流入口８２と貫通孔７７に連通す
る貫通孔７８が、基板７４には、底壁を振動板４１とす
る吐出室４５と底壁を振動板６１とする空間５５が、基
板７５には、ギャップ４４と圧力吸収室４９を形成する
凹部に電極４３が振動板４１に対応する位置に形成され
ている。これらの基板を接合してインクジェットヘッド
が得られる。
の要部構成図で、図４（Ａ）は分解斜視図、図４（Ｂ）
は、図４（Ａ）に示した分解図を接合して組み立てた時
のＡＡ′断面図で、この実施例は、圧力吸収室４９の振
動板６１が振動板４１よりも変位しやすい形状となって
いる。本実施例のインクジェットヘッドは５枚の基板７
１〜７５から構成されている。基板７１には吐出口４６
とインク供給口８０が形成されている。基板７２には吐
出口４６に連通する貫通孔７７と共通液室８１を構成す
る貫通孔７６が、基板７３には共通液室８１から吐出室
４５に連通するインク流入口８２と貫通孔７７に連通す
る貫通孔７８が、基板７４には、底壁を振動板４１とす
る吐出室４５と底壁を振動板６１とする空間５５が、基
板７５には、ギャップ４４と圧力吸収室４９を形成する
凹部に電極４３が振動板４１に対応する位置に形成され
ている。これらの基板を接合してインクジェットヘッド
が得られる。
【００２８】本実施例では、圧力吸収室４９の振動板６
１は振動板４１よりも短辺長が長くなっている。こうす
ることによって、振動板６１は振動板４１よりも変位し
やすく、印加電圧によって振動板４１が変位したとき、
振動板６１の振動板４１への負荷が小さくなり、高効率
化、高周波数応答性が可能となる。振動板６１が振動板
４１よりも変位しやすくするためには短辺長を長くする
他に、長辺長を長くする、短辺長と長辺長を長くする、
正方形や円形に近い形状とするなどがある。また、振動
板６１の厚さを振動板４１よりも薄くすることでも可能
である。また、図３の実施例と同様に圧力吸収室４９の
振動板６１にも対応する電極を設けて、インク吐出能力
を上げることもできる。
１は振動板４１よりも短辺長が長くなっている。こうす
ることによって、振動板６１は振動板４１よりも変位し
やすく、印加電圧によって振動板４１が変位したとき、
振動板６１の振動板４１への負荷が小さくなり、高効率
化、高周波数応答性が可能となる。振動板６１が振動板
４１よりも変位しやすくするためには短辺長を長くする
他に、長辺長を長くする、短辺長と長辺長を長くする、
正方形や円形に近い形状とするなどがある。また、振動
板６１の厚さを振動板４１よりも薄くすることでも可能
である。また、図３の実施例と同様に圧力吸収室４９の
振動板６１にも対応する電極を設けて、インク吐出能力
を上げることもできる。
【００２９】
【発明の効果】 請求項１の効果：インク吐出室と、該インク吐出室の一
部あるいは全部に設けられた振動板と、該振動板に設け
られた第１の電極と、前記インク吐出室の外に前記第１
の電極に対応して設けられた第２の電極とからなり、前
記第１の電極と前記第２の電極の間に比誘電率を持つ物
質を充填し、前記第１の電極と前記第２の電極に電圧を
印加して、前記振動板を変位させ、前記インク吐出室の
容積変化により該インク吐出室よりインクを吐出させ記
録媒体に付着させ記録するインクジェットヘッドであっ
て、前記第１の電極と前記第２の電極の間のギャップを
圧力吸収室に連通させたことを特徴とし、もって、第１
の電極と第２の電極の間に比誘電率を持つ物質を充填す
るとともに、第１の電極と第２の電極の間にギャップが
圧力吸収室に連通させるようにしたので、駆動電圧を小
さくすることができ駆動回路のコストダウンが可能であ
る。また、ギャップ内の液体の蒸発やギャップ内へのゴ
ミなどの混入などを防止でき信頼性が向上する。
部あるいは全部に設けられた振動板と、該振動板に設け
られた第１の電極と、前記インク吐出室の外に前記第１
の電極に対応して設けられた第２の電極とからなり、前
記第１の電極と前記第２の電極の間に比誘電率を持つ物
質を充填し、前記第１の電極と前記第２の電極に電圧を
印加して、前記振動板を変位させ、前記インク吐出室の
容積変化により該インク吐出室よりインクを吐出させ記
録媒体に付着させ記録するインクジェットヘッドであっ
て、前記第１の電極と前記第２の電極の間のギャップを
圧力吸収室に連通させたことを特徴とし、もって、第１
の電極と第２の電極の間に比誘電率を持つ物質を充填す
るとともに、第１の電極と第２の電極の間にギャップが
圧力吸収室に連通させるようにしたので、駆動電圧を小
さくすることができ駆動回路のコストダウンが可能であ
る。また、ギャップ内の液体の蒸発やギャップ内へのゴ
ミなどの混入などを防止でき信頼性が向上する。
【００３０】請求項２の効果：請求項１の発明におい
て、前記圧力吸収室の一部あるいは全部に振動板が設け
られているので、該圧力吸収室をインク吐出室の振動板
と同じプロセスで作製できコストダウンが可能である。
て、前記圧力吸収室の一部あるいは全部に振動板が設け
られているので、該圧力吸収室をインク吐出室の振動板
と同じプロセスで作製できコストダウンが可能である。
【００３１】請求項３の効果：請求項２の発明におい
て、前記圧力吸収室の前記振動板に対応して第２の電極
を設けたので、インク吐出室の振動板の復元力に圧力吸
収室の振動板の力も加わり、インク滴の吐出速度が向上
し、良好な画像品質を得ることができる。
て、前記圧力吸収室の前記振動板に対応して第２の電極
を設けたので、インク吐出室の振動板の復元力に圧力吸
収室の振動板の力も加わり、インク滴の吐出速度が向上
し、良好な画像品質を得ることができる。
【００３２】請求項４の効果：請求項２又は３の発明に
おいて、前記圧力吸収室の前記振動板が前記吐出室の前
記振動板よりも変位しやすいので、圧力吸収室の振動板
の吐出室の振動板への負荷が小さくなり、高効率化、高
周波数応答性が可能となる。
おいて、前記圧力吸収室の前記振動板が前記吐出室の前
記振動板よりも変位しやすいので、圧力吸収室の振動板
の吐出室の振動板への負荷が小さくなり、高効率化、高
周波数応答性が可能となる。
【図１】 本発明によるインクジェットヘッドの実施例
を説明するための要部断面図である。
を説明するための要部断面図である。
【図２】 本発明の他の実施例を説明するための要部構
成図である。
成図である。
【図３】 本発明の他の実施例を説明するための要部断
面図である。
面図である。
【図４】 本発明の他の実施例を説明するための要部構
成図（分解斜視図及び組立断面図）である。
成図（分解斜視図及び組立断面図）である。
【図５】 従来のインクジェットヘッドの一例を説明す
るための要部断面図である。
るための要部断面図である。
【図６】 図５に示したインクジェットヘッドの長手方
向の断面図である。
向の断面図である。
【図７】 従来のインクジェットヘッドの他の例を説明
するための要部断面図である。
するための要部断面図である。
４１…振動板、４２…電極、４３…個別電極、４４…ギ
ャップ、４５…インク吐出室、４６…インク吐出口、４
７…共通液室、４８…インク流入口、４９…圧力吸収
室、５０…液体、５１…インク供給パイプ、５２…シリ
ンダー、５３…ピストン、５４…気体、６１…振動板、
６２，６３，６４…基板、６５…空間、６６…インク供
給口、７０…電極、７１〜７５…基板、７６，７７，７
８…貫通孔、８０…インク供給口、８１…共通液室、８
２…インク流入口。
ャップ、４５…インク吐出室、４６…インク吐出口、４
７…共通液室、４８…インク流入口、４９…圧力吸収
室、５０…液体、５１…インク供給パイプ、５２…シリ
ンダー、５３…ピストン、５４…気体、６１…振動板、
６２，６３，６４…基板、６５…空間、６６…インク供
給口、７０…電極、７１〜７５…基板、７６，７７，７
８…貫通孔、８０…インク供給口、８１…共通液室、８
２…インク流入口。
Claims (4)
- 【請求項１】 インク吐出室と、該インク吐出室の一部
あるいは全部に設けられた振動板と、該振動板に設けら
れた第１の電極と、前記インク吐出室の外に前記第１の
電極に対応して設けられた第２の電極とからなり、前記
第１の電極と前記第２の電極の間に比誘電率を持つ物質
を充填し、前記第１の電極と前記第２の電極に電圧を印
加して、前記振動板を変位させ、前記インク吐出室の容
積変化により該インク吐出室よりインクを吐出させ記録
媒体に付着させて記録するインクジェットヘッドであっ
て、前記第１の電極と前記第２の電極の間のギャップが
圧力吸収室に連通することを特徴とするインクジェット
ヘッド。 - 【請求項２】 前記圧力吸収室の一部あるいは全部に振
動板が設けられていることを特徴とする請求項１記載の
インクジェットヘッド。 - 【請求項３】 前記圧力吸収室の前記振動板に対応して
前記第２の電極を有することを特徴とする請求項２に記
載のインクジェットヘッド。 - 【請求項４】 前記圧力吸収室の前記振動板が前記イン
ク吐出室の前記振動板よりも変位しやすいことを特徴と
する請求項２あるいは３に記載のインクジェットヘッ
ド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP554997A JPH10193600A (ja) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | インクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP554997A JPH10193600A (ja) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | インクジェットヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10193600A true JPH10193600A (ja) | 1998-07-28 |
Family
ID=11614282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP554997A Pending JPH10193600A (ja) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10193600A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1208982A3 (en) * | 2000-11-24 | 2003-08-13 | Xerox Corporation | Fluid ejection systems |
| WO2003097364A1 (en) * | 2002-05-20 | 2003-11-27 | Ricoh Company, Ltd. | Electrostatic actuator and liquid droplet ejecting head having stable operation characteristics against environmental changes |
| JP2009534217A (ja) * | 2006-04-21 | 2009-09-24 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | インクジェットヘッド用の流体放出装置 |
-
1997
- 1997-01-16 JP JP554997A patent/JPH10193600A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1208982A3 (en) * | 2000-11-24 | 2003-08-13 | Xerox Corporation | Fluid ejection systems |
| WO2003097364A1 (en) * | 2002-05-20 | 2003-11-27 | Ricoh Company, Ltd. | Electrostatic actuator and liquid droplet ejecting head having stable operation characteristics against environmental changes |
| US7033002B2 (en) | 2002-05-20 | 2006-04-25 | Ricoh Company, Ltd. | Electrostatic actuator and liquid droplet ejecting head having stable operation characteristics against environmental changes |
| JP2009534217A (ja) * | 2006-04-21 | 2009-09-24 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | インクジェットヘッド用の流体放出装置 |
| US7883182B2 (en) | 2006-04-21 | 2011-02-08 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Fluid ejection device for ink jet heads |
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