JPH11291484A - 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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- JPH11291484A JPH11291484A JP9443098A JP9443098A JPH11291484A JP H11291484 A JPH11291484 A JP H11291484A JP 9443098 A JP9443098 A JP 9443098A JP 9443098 A JP9443098 A JP 9443098A JP H11291484 A JPH11291484 A JP H11291484A
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Classifications
-
- 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】 比較的広い電極間ギャップで低電圧駆動でき
るインクジェットヘッドを提供する。 【解決手段】 ノズル２２と、ノズル２２に連通するイ
ンクチャンネル１８と、インクチャンネル１８の一部に
設けられた振動板１９と、振動板１９に設けられた共通
電極３４と、共通電極３４に対向して設けられた駆動電
極３８とを有し、上記共通電極３４と上記駆動電極３８
間にパルス電圧を印加し、上記振動板１９を静電気力に
より変形させ、この変形によって上記ノズル２２からイ
ンク滴を記録紙に向けて吐出し印刷を行うインクジェッ
トヘッドにおいて、上記共通電極３４と上記駆動電極３
８との間に弾性を有する誘電部材４２を設けた。
るインクジェットヘッドを提供する。 【解決手段】 ノズル２２と、ノズル２２に連通するイ
ンクチャンネル１８と、インクチャンネル１８の一部に
設けられた振動板１９と、振動板１９に設けられた共通
電極３４と、共通電極３４に対向して設けられた駆動電
極３８とを有し、上記共通電極３４と上記駆動電極３８
間にパルス電圧を印加し、上記振動板１９を静電気力に
より変形させ、この変形によって上記ノズル２２からイ
ンク滴を記録紙に向けて吐出し印刷を行うインクジェッ
トヘッドにおいて、上記共通電極３４と上記駆動電極３
８との間に弾性を有する誘電部材４２を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電アクチュエー
タ方式のインクジェットヘッドに関する。
タ方式のインクジェットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、静電アクチュエータ方式のインク
ジェットヘッドとして、例えば特開平６−３４００６９
号公報又は特開平７−２４６７０６号公報に図８に示す
インクジェットヘッド１００が開示されている。このイ
ンクジェットヘッド１００は、カバープレート１２、チ
ャンネルプレート１４及び基板１６を一体接合して構成
されている。
ジェットヘッドとして、例えば特開平６−３４００６９
号公報又は特開平７−２４６７０６号公報に図８に示す
インクジェットヘッド１００が開示されている。このイ
ンクジェットヘッド１００は、カバープレート１２、チ
ャンネルプレート１４及び基板１６を一体接合して構成
されている。
【０００３】上記チャンネルプレート１４はシリコンプ
レートからなり、異方性エッチングにより複数の溝部が
形成されている。これら溝部が上記カバープレート１２
によって覆われることによりそれぞれ、インクを収容す
るインクチャンネル１８、インクチャンネル１８内のイ
ンクを液滴として吐出するノズル２２、インクチャンネ
ル１８に補給されるインクを収容する共通インク室２
６、及びインクチャンネル１８と共通インク室２６とを
連通させるインレット３０になっている。
レートからなり、異方性エッチングにより複数の溝部が
形成されている。これら溝部が上記カバープレート１２
によって覆われることによりそれぞれ、インクを収容す
るインクチャンネル１８、インクチャンネル１８内のイ
ンクを液滴として吐出するノズル２２、インクチャンネ
ル１８に補給されるインクを収容する共通インク室２
６、及びインクチャンネル１８と共通インク室２６とを
連通させるインレット３０になっている。
【０００４】インクチャンネル１８の底部は振動板１９
となっており、この振動板１９のインクチャンネル１８
とは反対側の表面に共通電極３４が形成されている。一
方、基板１６のインクチャンネル１８に対応する位置に
は凹部３６が形成され、この凹部３６の底面には駆動電
極３８が上記共通電極３４に対向して形成されている。
となっており、この振動板１９のインクチャンネル１８
とは反対側の表面に共通電極３４が形成されている。一
方、基板１６のインクチャンネル１８に対応する位置に
は凹部３６が形成され、この凹部３６の底面には駆動電
極３８が上記共通電極３４に対向して形成されている。
【０００５】上記構成のインクジェットヘッド１００で
は、共通電極３４と駆動電極３８とに異なる極性の電圧
をそれぞれ印加すると、静電吸引力により両電極３４、
３８が引き合うために振動板１９が駆動電極３８側に撓
み変形する。この変形によってインクチャンネル１８内
の容積が増加し、それに伴ってインレット３０を介して
共通インク室２６からインクチャンネル１８にインクが
引き込まれる。そして、各電極３４、３８への電圧印加
が解除されると、振動板１９はそれ自体の弾性により元
の状態に復帰する。このとき、インクチャンネル１８内
のインクが加圧され、ノズル２２からインク滴４６が吐
出されるようになっている。
は、共通電極３４と駆動電極３８とに異なる極性の電圧
をそれぞれ印加すると、静電吸引力により両電極３４、
３８が引き合うために振動板１９が駆動電極３８側に撓
み変形する。この変形によってインクチャンネル１８内
の容積が増加し、それに伴ってインレット３０を介して
共通インク室２６からインクチャンネル１８にインクが
引き込まれる。そして、各電極３４、３８への電圧印加
が解除されると、振動板１９はそれ自体の弾性により元
の状態に復帰する。このとき、インクチャンネル１８内
のインクが加圧され、ノズル２２からインク滴４６が吐
出されるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記イ
ンクジェットヘッド１００では、比較的低い電圧で駆動
しようとすれば、共通電極３４と駆動電極３８間のギャ
ップを例えば０．３μｍと非常に小さく形成する必要が
あり、加工及び組立に極めて高い精度が要求される。一
方、上記ギャップを大きくして加工及び組立を容易にし
ようとすれば、例えば２００〜３００ボルトという高電
圧で駆動しなければならず、駆動回路が非常に高価にな
るという問題がある。
ンクジェットヘッド１００では、比較的低い電圧で駆動
しようとすれば、共通電極３４と駆動電極３８間のギャ
ップを例えば０．３μｍと非常に小さく形成する必要が
あり、加工及び組立に極めて高い精度が要求される。一
方、上記ギャップを大きくして加工及び組立を容易にし
ようとすれば、例えば２００〜３００ボルトという高電
圧で駆動しなければならず、駆動回路が非常に高価にな
るという問題がある。
【０００７】そこで、本発明は上記問題を解決するた
め、比較的広い電極間ギャップで低電圧駆動できるイン
クジェットヘッドを提供することを目的とする。
め、比較的広い電極間ギャップで低電圧駆動できるイン
クジェットヘッドを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、ノズルと、該ノズルに連通するインク流路
と、該インク流路の一部に設けられた振動板と、該振動
板に設けられた振動板電極と、該振動板電極に対向して
設けられた対向電極とを有し、上記振動板電極と上記対
向電極間にパルス電圧を印加し、上記振動板を静電気力
により変形させ、この変形によって上記ノズルからイン
ク滴を記録紙に向けて吐出し印刷を行うインクジェット
ヘッドにおいて、上記振動板電極と上記対向電極との間
に弾性を有する誘電部材を設けたことを特徴とするもの
である。
本発明は、ノズルと、該ノズルに連通するインク流路
と、該インク流路の一部に設けられた振動板と、該振動
板に設けられた振動板電極と、該振動板電極に対向して
設けられた対向電極とを有し、上記振動板電極と上記対
向電極間にパルス電圧を印加し、上記振動板を静電気力
により変形させ、この変形によって上記ノズルからイン
ク滴を記録紙に向けて吐出し印刷を行うインクジェット
ヘッドにおいて、上記振動板電極と上記対向電極との間
に弾性を有する誘電部材を設けたことを特徴とするもの
である。
【０００９】このインクジェットヘッドでは、上記誘電
部材が空隙部又は気泡を含むようにしてもよい。
部材が空隙部又は気泡を含むようにしてもよい。
【００１０】
【発明の効果】本発明のインクジェットヘッドによれ
ば、振動板電極と対向電極間に誘電部材を設けることに
より同じ電極間ギャップでも電界強度を上げることがで
き、これにより静電気力を強くすることができる。した
がって、振動板について同じ変形量を得ようとする場
合、従来よりも電極間ギャップを広くすることができる
とともに低電圧駆動が可能になる。また、上記誘電部材
はその絶縁性によって振動板電極と対向電極との電気的
短絡を防止する。さらに、上記誘電部材は弾性を有する
ため、電極間に誘電部材を設けても振動板は変形可能で
あり、かつ振動板変形時の衝撃を吸収することによって
振動板電極や対向電極が破損するのを防止できる。
ば、振動板電極と対向電極間に誘電部材を設けることに
より同じ電極間ギャップでも電界強度を上げることがで
き、これにより静電気力を強くすることができる。した
がって、振動板について同じ変形量を得ようとする場
合、従来よりも電極間ギャップを広くすることができる
とともに低電圧駆動が可能になる。また、上記誘電部材
はその絶縁性によって振動板電極と対向電極との電気的
短絡を防止する。さらに、上記誘電部材は弾性を有する
ため、電極間に誘電部材を設けても振動板は変形可能で
あり、かつ振動板変形時の衝撃を吸収することによって
振動板電極や対向電極が破損するのを防止できる。
【００１１】また、上記誘電部材に空隙部又は気泡を含
ませたインクジェットヘッドでは、誘電部材がより変形
しやすくなるため、振動板について大きな変形量を得る
ことができるとともに、さらなる低電圧駆動が可能にな
る。
ませたインクジェットヘッドでは、誘電部材がより変形
しやすくなるため、振動板について大きな変形量を得る
ことができるとともに、さらなる低電圧駆動が可能にな
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。図１は本発明にかかる
インクジェットヘッド１０の平面図、図２は図１におけ
るＡ−Ａ線断面図、図３は図２におけるＢ−Ｂ線断面図
である。このインクジェットヘッド１０は、カバープレ
ート１２、チャンネルプレート１４及び基板１６を積層
して陽極接合により一体接合されている。
の実施の形態について説明する。図１は本発明にかかる
インクジェットヘッド１０の平面図、図２は図１におけ
るＡ−Ａ線断面図、図３は図２におけるＢ−Ｂ線断面図
である。このインクジェットヘッド１０は、カバープレ
ート１２、チャンネルプレート１４及び基板１６を積層
して陽極接合により一体接合されている。
【００１３】カバープレート１２は例えばガラス製の平
板であり、チャンネルプレート１４の上部を覆ってい
る。チャンネルプレート１４は例えばシリコンプレート
からなり、その上面には異方性エッチングにより複数の
溝が形成されている。具体的には、インクチャンネル
（インク流路）１８となる複数の長溝２０が互いに平行
に配列形成されている。また、チャンネルプレート１４
の縁部には、ノズル２２となる細溝２４が上記各長溝２
０に連通して形成されている。さらに、チャンネルプレ
ート１４の上記細溝２４の反対側には、共通インク室２
６となる横溝２８が上記複数の長溝２０の配列方向に沿
って延設されている。そして、インクチャンネル１８と
なる長溝２０と共通インク室２６となる横溝２８とは、
インレット３０となる細溝３２によってそれぞれ連通し
ている。これらの溝部２０、２４、２８、３２がカバー
プレート１２によって覆われることにより、インクチャ
ンネル１８、ノズル２２、共通インク室２６及びインレ
ット３０がそれぞれ形成されている。
板であり、チャンネルプレート１４の上部を覆ってい
る。チャンネルプレート１４は例えばシリコンプレート
からなり、その上面には異方性エッチングにより複数の
溝が形成されている。具体的には、インクチャンネル
（インク流路）１８となる複数の長溝２０が互いに平行
に配列形成されている。また、チャンネルプレート１４
の縁部には、ノズル２２となる細溝２４が上記各長溝２
０に連通して形成されている。さらに、チャンネルプレ
ート１４の上記細溝２４の反対側には、共通インク室２
６となる横溝２８が上記複数の長溝２０の配列方向に沿
って延設されている。そして、インクチャンネル１８と
なる長溝２０と共通インク室２６となる横溝２８とは、
インレット３０となる細溝３２によってそれぞれ連通し
ている。これらの溝部２０、２４、２８、３２がカバー
プレート１２によって覆われることにより、インクチャ
ンネル１８、ノズル２２、共通インク室２６及びインレ
ット３０がそれぞれ形成されている。
【００１４】ノズル２２はインクチャンネル１８に連通
し、インクチャンネル１８内のインクを吐出するように
なっている。また、インクチャンネル１８と共通インク
室２６とはインレット３０を介して連通しており、共通
インク室２６から各インクチャンネル１８にインクが供
給されて収容されるようになっている。さらに、共通イ
ンク室２６はインク供給路２９を介して図示しないイン
クタンクに接続され、そこからインクが供給されるよう
になっている。
し、インクチャンネル１８内のインクを吐出するように
なっている。また、インクチャンネル１８と共通インク
室２６とはインレット３０を介して連通しており、共通
インク室２６から各インクチャンネル１８にインクが供
給されて収容されるようになっている。さらに、共通イ
ンク室２６はインク供給路２９を介して図示しないイン
クタンクに接続され、そこからインクが供給されるよう
になっている。
【００１５】チャンネルプレート１４の基板対向面に
は、各インクチャンネル１８に対応する位置に複数の矩
形凹部１５が形成されている。そして、この凹部１５の
天井部であって且つインクチャンネル１８の底部である
振動板１９には、凹部１５側の表面に金属材料をスパッ
タリングすることにより共通電極（振動板電極）３４が
形成されている。一方、例えばガラス等からなる基板１
６の表面には、金属材料をスパッタリングすることによ
り複数の駆動電極（対向電極）３８が上記各共通電極３
４に対向してそれぞれ形成されている。共通電極３４と
駆動電極３８は、駆動回路４０にそれぞれ電気的に接続
されている。
は、各インクチャンネル１８に対応する位置に複数の矩
形凹部１５が形成されている。そして、この凹部１５の
天井部であって且つインクチャンネル１８の底部である
振動板１９には、凹部１５側の表面に金属材料をスパッ
タリングすることにより共通電極（振動板電極）３４が
形成されている。一方、例えばガラス等からなる基板１
６の表面には、金属材料をスパッタリングすることによ
り複数の駆動電極（対向電極）３８が上記各共通電極３
４に対向してそれぞれ形成されている。共通電極３４と
駆動電極３８は、駆動回路４０にそれぞれ電気的に接続
されている。
【００１６】共通電極３４と駆動電極３８との間には、
弾性を有する誘電部材４２が充填されている。本実施形
態では、この誘電部材４２を例えばシリコーンゴムで形
成してある。図３に示すように、誘電部材４２と凹部１
５の両側壁との間にスペースをあける方が好ましい。そ
の理由は、振動板１９の変形が圧縮されたときに側方に
膨らむスペースがあれば、振動板１９の変形に伴って誘
電部材４２も撓み変形しやすくなるからである。ただ
し、誘電部材４２自体が弾性を有するため、このスペー
スがなくても振動板１９は変形可能である。したがっ
て、誘電部材４２と凹部１５の側壁との間のスペースは
本発明の必須要件ではない。
弾性を有する誘電部材４２が充填されている。本実施形
態では、この誘電部材４２を例えばシリコーンゴムで形
成してある。図３に示すように、誘電部材４２と凹部１
５の両側壁との間にスペースをあける方が好ましい。そ
の理由は、振動板１９の変形が圧縮されたときに側方に
膨らむスペースがあれば、振動板１９の変形に伴って誘
電部材４２も撓み変形しやすくなるからである。ただ
し、誘電部材４２自体が弾性を有するため、このスペー
スがなくても振動板１９は変形可能である。したがっ
て、誘電部材４２と凹部１５の側壁との間のスペースは
本発明の必須要件ではない。
【００１７】次に、上記構成からなるインクジェットヘ
ッド１０のインク吐出動作について説明する。図示しな
いインクタンクからインク供給路２９を介して共通イン
ク室２６に供給されたインクは、対応するインレット３
０を介して各インクチャンネル１８にそれぞれ収容され
ている。この状態で、駆動回路４０から駆動電極３８に
パルス電圧が印加されると、上記パルス電圧とは異なる
極性の電圧が印加された共通電極３４が静電気力によっ
て引き付けられて振動板１９が変形する。この変形によ
りインクチャンネル１８の容積が増加し、それに伴って
インレット３０を介して共通インク室２６からインクチ
ャンネル１８にインクが引き込まれる。そして、駆動電
極３８への電圧印加が瞬時に解除されると、振動板１９
はそれ自体の弾性による復元力によって変形前の状態に
復帰する。このとき、インクチャンネル１８の容積が急
激に減少して内部のインクが加圧され、ノズル２２から
インク滴が吐出される。このインク滴が図示しない用紙
等の記録媒体に付着してドットを形成し、このドットの
集合により画像が記録される。
ッド１０のインク吐出動作について説明する。図示しな
いインクタンクからインク供給路２９を介して共通イン
ク室２６に供給されたインクは、対応するインレット３
０を介して各インクチャンネル１８にそれぞれ収容され
ている。この状態で、駆動回路４０から駆動電極３８に
パルス電圧が印加されると、上記パルス電圧とは異なる
極性の電圧が印加された共通電極３４が静電気力によっ
て引き付けられて振動板１９が変形する。この変形によ
りインクチャンネル１８の容積が増加し、それに伴って
インレット３０を介して共通インク室２６からインクチ
ャンネル１８にインクが引き込まれる。そして、駆動電
極３８への電圧印加が瞬時に解除されると、振動板１９
はそれ自体の弾性による復元力によって変形前の状態に
復帰する。このとき、インクチャンネル１８の容積が急
激に減少して内部のインクが加圧され、ノズル２２から
インク滴が吐出される。このインク滴が図示しない用紙
等の記録媒体に付着してドットを形成し、このドットの
集合により画像が記録される。
【００１８】ここで、インクを正常に吐出させるには、
「振動板の変位体積」及び「振動板の復元圧力」の２つ
が共に所定の値を満足する必要がある。このうち「変位
体積」については吐出させるインク滴の体積によって設
定すべき項目である。一方、「復元圧力」は、インクを
吐出可能な程度に加速するのに必要な圧力以上に設定さ
れなければならない。この復元圧力の値は、例えば現在
最も一般的な水系インクでドット径数十μｍの印字を行
う場合、およそ０．３ＭＰａ程度になる。この圧力Ｐは
振動板の材料や厚みなどにかかわらず、次式によって
表される。
「振動板の変位体積」及び「振動板の復元圧力」の２つ
が共に所定の値を満足する必要がある。このうち「変位
体積」については吐出させるインク滴の体積によって設
定すべき項目である。一方、「復元圧力」は、インクを
吐出可能な程度に加速するのに必要な圧力以上に設定さ
れなければならない。この復元圧力の値は、例えば現在
最も一般的な水系インクでドット径数十μｍの印字を行
う場合、およそ０．３ＭＰａ程度になる。この圧力Ｐは
振動板の材料や厚みなどにかかわらず、次式によって
表される。
【００１９】
【数１】 Ｐ＝（１／２）εrε0［（Ｖ／（ｄ−δ）］2 … Ｐ：圧力 εr：ギャップ間の比誘電率 ε0：真空の誘電率（８．８５４×１０-12Ｆ／ｍ） Ｖ：電圧 ｄ：電極間ギャップ δ：振動板の変形量
【００２０】従来例のインクジェットヘッド１００のよ
うに電極間ギャップが空隙部である場合、ギャップ間の
誘電率は真空の誘電率とほぼ等しい。したがって、上記
式で圧力Ｐを上述の０．３ＭＰａ以上にするには、電
界強度［Ｖ／（ｄ−δ）］≧２６０Ｖ／μｍである必要
がある。仮に駆動電圧を５０Ｖとすると、上記条件の電
界強度を得るには、変形後の電極間ギャップ（ｄ−δ）
が０．２μｍ以下になるようにしなければならず、非常
に難しい高精度の加工及び組立が必要になってくる。
うに電極間ギャップが空隙部である場合、ギャップ間の
誘電率は真空の誘電率とほぼ等しい。したがって、上記
式で圧力Ｐを上述の０．３ＭＰａ以上にするには、電
界強度［Ｖ／（ｄ−δ）］≧２６０Ｖ／μｍである必要
がある。仮に駆動電圧を５０Ｖとすると、上記条件の電
界強度を得るには、変形後の電極間ギャップ（ｄ−δ）
が０．２μｍ以下になるようにしなければならず、非常
に難しい高精度の加工及び組立が必要になってくる。
【００２１】これに対し、電極３４、３８間にシリコー
ンンゴムからなる誘電部材４２を充填した本実施形態の
インクジェットヘッド１０では、シリコーンンゴムの比
誘電率εr＝８．５であるため、上記と同様の０．３Ｍ
Ｐａの圧力を得るのに必要な電界強度［Ｖ／（ｄ−
δ）］は上記式より９０Ｖ／μｍでよいことになる。
したがって、変形後の電極間ギャップ（ｄ−δ）を上記
と同様に０．２μｍとすると、駆動電圧は１８Ｖで足り
る。また、変形後の電極間ギャップ（ｄ−δ）を０．４
μｍとすると駆動電圧は３６Ｖで済む。
ンンゴムからなる誘電部材４２を充填した本実施形態の
インクジェットヘッド１０では、シリコーンンゴムの比
誘電率εr＝８．５であるため、上記と同様の０．３Ｍ
Ｐａの圧力を得るのに必要な電界強度［Ｖ／（ｄ−
δ）］は上記式より９０Ｖ／μｍでよいことになる。
したがって、変形後の電極間ギャップ（ｄ−δ）を上記
と同様に０．２μｍとすると、駆動電圧は１８Ｖで足り
る。また、変形後の電極間ギャップ（ｄ−δ）を０．４
μｍとすると駆動電圧は３６Ｖで済む。
【００２２】このように、本実施形態のインクジェット
ヘッド１０では、電極３４、３８間に誘電部材４２を設
けることによって静電気力を強めることができるので、
比較的広い電極間ギャップで低電圧駆動が可能である。
また、シリコーンゴムからなる誘電部材４２は絶縁性を
有するために、共通電極３４と駆動電極との間で電気的
短絡が発生するのを防止できる。さらに、誘電部材４２
は弾性を有するので、電極間に誘電部材４２を充填して
も振動板１９は変形可能であり、かつ、振動板１９の変
形時の衝撃を吸収することにより共通電極３４及び駆動
電極３８が破損するのを防止できる。
ヘッド１０では、電極３４、３８間に誘電部材４２を設
けることによって静電気力を強めることができるので、
比較的広い電極間ギャップで低電圧駆動が可能である。
また、シリコーンゴムからなる誘電部材４２は絶縁性を
有するために、共通電極３４と駆動電極との間で電気的
短絡が発生するのを防止できる。さらに、誘電部材４２
は弾性を有するので、電極間に誘電部材４２を充填して
も振動板１９は変形可能であり、かつ、振動板１９の変
形時の衝撃を吸収することにより共通電極３４及び駆動
電極３８が破損するのを防止できる。
【００２３】次に、図４を参照して第２実施形態のイン
クジェットヘッド５０について説明する。このインクジ
ェットヘッド５０では、シリコーンゴム製の誘電部材４
２ａがスリット５２により複数に分割されて空隙部を含
んでいる。これ以外の構成は上記第１実施形態のインク
ジェットヘッド１０と同じである。
クジェットヘッド５０について説明する。このインクジ
ェットヘッド５０では、シリコーンゴム製の誘電部材４
２ａがスリット５２により複数に分割されて空隙部を含
んでいる。これ以外の構成は上記第１実施形態のインク
ジェットヘッド１０と同じである。
【００２４】ここで、電極３４、３８間にシリコーンゴ
ムの誘電部材４２を隙間なく充填した場合、振動板１９
の変形量はシリコーンゴムの体積弾性率によって決ま
る。シリコーンゴムの体積弾性率はおよそ５０ＭＰａで
あるのに対して、上述したように一般的な水系インクで
数十μｍ径のドットを印字するのに必要な静電吸引力は
０．３ＭＰａなので、シリコーンゴムの圧縮率、すなわ
ち振動板１９の電極間ギャップに対する変位割合はせい
ぜい１％程度でしかない。
ムの誘電部材４２を隙間なく充填した場合、振動板１９
の変形量はシリコーンゴムの体積弾性率によって決ま
る。シリコーンゴムの体積弾性率はおよそ５０ＭＰａで
あるのに対して、上述したように一般的な水系インクで
数十μｍ径のドットを印字するのに必要な静電吸引力は
０．３ＭＰａなので、シリコーンゴムの圧縮率、すなわ
ち振動板１９の電極間ギャップに対する変位割合はせい
ぜい１％程度でしかない。
【００２５】これに対し、振動板１９の変位割合を大き
くするためには、上記インクジェットヘッド５０のよう
に、誘電部材４２ａが撓みやすくなるようにスリット５
２を形成して空隙部を設けることが効果的である。この
場合、誘電部材４２ａは空隙部よりも誘電率が大きいの
で電束線は誘電部材に集中する。したがって、実効的な
誘電率をほとんど落とさずに実効的な弾性率を下げるこ
とができる。シリコーンゴム製の誘電部材４２ａが圧縮
により横方向に広がれるようになれば、その実効的な弾
性率はヤング率に等しくなる。シリコーンゴムのヤング
率はおよそ１．５〜５ＭＰａ程度であるので、振動板１
９は電極間ギャップに対しておよそ１０％程度まで変位
可能になることが分かる。
くするためには、上記インクジェットヘッド５０のよう
に、誘電部材４２ａが撓みやすくなるようにスリット５
２を形成して空隙部を設けることが効果的である。この
場合、誘電部材４２ａは空隙部よりも誘電率が大きいの
で電束線は誘電部材に集中する。したがって、実効的な
誘電率をほとんど落とさずに実効的な弾性率を下げるこ
とができる。シリコーンゴム製の誘電部材４２ａが圧縮
により横方向に広がれるようになれば、その実効的な弾
性率はヤング率に等しくなる。シリコーンゴムのヤング
率はおよそ１．５〜５ＭＰａ程度であるので、振動板１
９は電極間ギャップに対しておよそ１０％程度まで変位
可能になることが分かる。
【００２６】このように、第２実施形態のインクジェッ
トヘッド５０によれば、空隙部５２を設けることにより
誘電部材４２ａがより変形しやすくなるので、振動板１
９の変形量をさらに大きくすることができ、より一層の
低電圧駆動が可能となる。
トヘッド５０によれば、空隙部５２を設けることにより
誘電部材４２ａがより変形しやすくなるので、振動板１
９の変形量をさらに大きくすることができ、より一層の
低電圧駆動が可能となる。
【００２７】次に、図５〜７を参照して第３実施形態の
インクジェットヘッド６０について説明する。このイン
クジェットヘッド６０では、シリコーンゴム製の誘電部
材４２ｂの内部に多数の気泡６２を含ませて変形しやす
くしたものである。このような誘電部材４２ｂの作製方
法としては、気泡が均一に分散した弾性樹脂を液相状態
で流し込んだ後、冷却して固化させる方法や、あらかじ
め気泡を含んでいる弾性フィルムを電極３４、３８間に
挟み込む方法などが考えられる。この誘電部材４２ｂ以
外の構成は上記第１実施形態のインクジェットヘッド１
０と同一である。
インクジェットヘッド６０について説明する。このイン
クジェットヘッド６０では、シリコーンゴム製の誘電部
材４２ｂの内部に多数の気泡６２を含ませて変形しやす
くしたものである。このような誘電部材４２ｂの作製方
法としては、気泡が均一に分散した弾性樹脂を液相状態
で流し込んだ後、冷却して固化させる方法や、あらかじ
め気泡を含んでいる弾性フィルムを電極３４、３８間に
挟み込む方法などが考えられる。この誘電部材４２ｂ以
外の構成は上記第１実施形態のインクジェットヘッド１
０と同一である。
【００２８】このインクジェットヘッド６０によれば、
ミクロ的に見ると図６に点線で示すように、誘電部材４
２ｂに圧力が加わると内部の気泡がつぶれるようして誘
電部材４２ｂは変形することになる。したがって、マク
ロ的に見ると、誘電部材４２ｂはそれ自体の弾性率より
はるかに柔らかくなるので、第２実施形態と同様に、振
動板１９の変形量をさらに大きくすることができ、より
一層の低電圧駆動が可能となる。
ミクロ的に見ると図６に点線で示すように、誘電部材４
２ｂに圧力が加わると内部の気泡がつぶれるようして誘
電部材４２ｂは変形することになる。したがって、マク
ロ的に見ると、誘電部材４２ｂはそれ自体の弾性率より
はるかに柔らかくなるので、第２実施形態と同様に、振
動板１９の変形量をさらに大きくすることができ、より
一層の低電圧駆動が可能となる。
【００２９】この誘電部材４２ｂにおける気泡率の適値
について、簡易手法によって考察した。図８は、２種類
の気泡率の樹脂フィルムを押圧したときの圧力と圧縮変
形率との関係を示すグラフである。このグラフから、い
ずれの場合も圧縮変形率が気泡率の約３分の１程度にな
るまでは印加圧力の増加に伴ってほぼ直線的に増加する
が、圧縮変形率がそれ以上に大きくなると次第に増加率
が鈍くなっているのが分かる。また、振動板１９の変位
体積量が気泡総容量以上になると、すべての気泡がほぼ
完全につぶれた状態になるので、気泡を含ませたことに
よる効果がほとんどなくなる。したがって、誘電部材４
２ｂに設ける気泡の総容量を振動板１９の変位体積量の
１〜３倍の間とすれば、振動板１９の変形に応じて誘電
部材４２ｂも効果的に変形可能であることが分かる。
について、簡易手法によって考察した。図８は、２種類
の気泡率の樹脂フィルムを押圧したときの圧力と圧縮変
形率との関係を示すグラフである。このグラフから、い
ずれの場合も圧縮変形率が気泡率の約３分の１程度にな
るまでは印加圧力の増加に伴ってほぼ直線的に増加する
が、圧縮変形率がそれ以上に大きくなると次第に増加率
が鈍くなっているのが分かる。また、振動板１９の変位
体積量が気泡総容量以上になると、すべての気泡がほぼ
完全につぶれた状態になるので、気泡を含ませたことに
よる効果がほとんどなくなる。したがって、誘電部材４
２ｂに設ける気泡の総容量を振動板１９の変位体積量の
１〜３倍の間とすれば、振動板１９の変形に応じて誘電
部材４２ｂも効果的に変形可能であることが分かる。
【００３０】以上に説明した各実施形態では、誘電部材
の材料としてシリコーンゴムを用いたが、勿論これに限
定されるものではなく、低剛性で高誘電率の材料であれ
ば使用可能である。例えば、ネオプレンゴム、ウレタン
ゴム等のゴム系の材料や、ポリエチレン、ポリブチレン
等の比較的弾性率の低い樹脂などが使用できる。これら
の材料の比誘電率は概ね２以上であるので、上記式か
ら算出すると駆動電圧を約３０％以上低減できる。ま
た、例えばシリコーンゴム中に高誘電率物質（例えばＢ
ａＴｉＯ3：比誘電率εr≒５０００）の粉末を分散した
ものを用いると、実効比誘電率を１０００以上にするこ
とも可能である。
の材料としてシリコーンゴムを用いたが、勿論これに限
定されるものではなく、低剛性で高誘電率の材料であれ
ば使用可能である。例えば、ネオプレンゴム、ウレタン
ゴム等のゴム系の材料や、ポリエチレン、ポリブチレン
等の比較的弾性率の低い樹脂などが使用できる。これら
の材料の比誘電率は概ね２以上であるので、上記式か
ら算出すると駆動電圧を約３０％以上低減できる。ま
た、例えばシリコーンゴム中に高誘電率物質（例えばＢ
ａＴｉＯ3：比誘電率εr≒５０００）の粉末を分散した
ものを用いると、実効比誘電率を１０００以上にするこ
とも可能である。
【００３１】また、本発明では電極間に変形しやすく且
つ実効的な電界強度が強まるように誘電率の高い物質が
充填されていればよく、充填される材料や構成は特に限
定されるものではない。例えば、以下のようなものであ
っても本発明の目的は達成される。 ・弾性樹脂ビーズを充填する。 ・気体を包含する液体を封入する。 ・ゾル状あるいはゲル状の誘電体を充填する。 ・流動性充填材と弾性材とを混合して充填する。 ・流動性充填材と、内部に気体を包含する可撓性マイク
ロカプセルを混合して充填する。
つ実効的な電界強度が強まるように誘電率の高い物質が
充填されていればよく、充填される材料や構成は特に限
定されるものではない。例えば、以下のようなものであ
っても本発明の目的は達成される。 ・弾性樹脂ビーズを充填する。 ・気体を包含する液体を封入する。 ・ゾル状あるいはゲル状の誘電体を充填する。 ・流動性充填材と弾性材とを混合して充填する。 ・流動性充填材と、内部に気体を包含する可撓性マイク
ロカプセルを混合して充填する。
【００３２】なお、上述した本発明の各実施形態では、
振動板１９側に共通電極３４を設けたが、振動板１９側
に駆動電極を設けて基板１６側に共通電極を設けてもよ
い。また、上記各実施形態では振動板１９にスパッタリ
ングにより金属薄膜からなる電極を設けたが、シリコン
からなる振動板にボロンドーピングを施すことにより導
電性を付与して振動板自体を共通電極又は駆動電極とし
て使用する場合にも本発明は適用可能である。
振動板１９側に共通電極３４を設けたが、振動板１９側
に駆動電極を設けて基板１６側に共通電極を設けてもよ
い。また、上記各実施形態では振動板１９にスパッタリ
ングにより金属薄膜からなる電極を設けたが、シリコン
からなる振動板にボロンドーピングを施すことにより導
電性を付与して振動板自体を共通電極又は駆動電極とし
て使用する場合にも本発明は適用可能である。
【図１】 第１実施形態のインクジェットヘッドの平面
図。
図。
【図２】 図１におけるＡ−Ａ線断面図。
【図３】 図２におけるＢ−Ｂ線断面図。
【図４】 第２実施形態のインクジェットヘッドの部分
断面図。
断面図。
【図５】 第３実施形態のインクジェットヘッドの部分
断面図。
断面図。
【図６】 図６に示す誘電部材の部分拡大図。
【図７】 図６に示す誘電部材に関して印加圧力と圧縮
変形率との関係を調べた結果を示すグラフ。
変形率との関係を調べた結果を示すグラフ。
【図８】 従来のインクジェットヘッドの一例を示す部
分断面図。
分断面図。
１８…インクチャンネル（インク流路）、１９…振動
板、２２…ノズル、３４…共通電極（振動板電極）、３
８…駆動電極（対向電極）、４２，４２ａ，４２ｂ…誘
電部材。
板、２２…ノズル、３４…共通電極（振動板電極）、３
８…駆動電極（対向電極）、４２，４２ａ，４２ｂ…誘
電部材。
Claims (2)
- 【請求項１】 ノズルと、該ノズルに連通するインク流
路と、該インク流路の一部に設けられた振動板と、該振
動板に設けられた振動板電極と、該振動板電極に対向し
て設けられた対向電極とを有し、上記振動板電極と上記
対向電極間にパルス電圧を印加し、上記振動板を静電気
力により変形させ、この変形によって上記ノズルからイ
ンク滴を記録紙に向けて吐出し印刷を行うインクジェッ
トヘッドにおいて、 上記振動板電極と上記対向電極との間に弾性を有する誘
電部材を設けたことを特徴とするインクジェットヘッ
ド。 - 【請求項２】 上記誘電部材は空隙部又は気泡を含むこ
とを特徴とする請求項１のインクジェットヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9443098A JPH11291484A (ja) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | インクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9443098A JPH11291484A (ja) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | インクジェットヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11291484A true JPH11291484A (ja) | 1999-10-26 |
Family
ID=14110032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9443098A Pending JPH11291484A (ja) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11291484A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009174955A (ja) * | 2008-01-23 | 2009-08-06 | Hitachi Cable Ltd | ケーブル型荷重センサ |
-
1998
- 1998-04-07 JP JP9443098A patent/JPH11291484A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009174955A (ja) * | 2008-01-23 | 2009-08-06 | Hitachi Cable Ltd | ケーブル型荷重センサ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Effective date: 20040303 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20040324 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20051011 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051101 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051222 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20060801 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |