JP2000233499A

JP2000233499A - アクチュエータ及びインクジェットヘッド並びにインクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2000233499A
Application number: JP11297982A
Authority: JP
Inventors: Fumito Masubuchi; 文人増渕; Hirotoshi Eguchi; 裕俊江口
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-12-17
Filing date: 1999-10-20
Publication date: 2000-08-29
Also published as: US6343853B1

Abstract

(57)【要約】【課題】振動板の疲労破壊が生じる。【解決手段】振動板８と電極１１とは、振動板８平面
上に電極１１を垂直投影したときに、投影された電極１
１の短手方向の幅は振動板８の短手方向の幅よりも小さ
くかつ内側に配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアクチュエータ及びイン
クジェットヘッド並びにインクジェット記録装置に関
し、特に静電力を用いるアクチュエータ及びこのアクチ
ュエータを備えたインクジェットヘッド並びにこのイン
クジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の
画像記録装置として用いるインクジェット記録装置にお
いて使用するインクジェットヘッドは、インク滴を吐出
するノズル孔と、このノズル孔が連通する吐出室（圧力
室、加圧液室、液室、インク流路等とも称される。）
と、この吐出室内のインクを加圧するエネルギーを発生
するエネルギー発生手段（アクチュエータ）とを備え
て、アクチュエータを駆動することで吐出室内インクを
加圧してノズル孔からインク滴を吐出させるものであ
り、記録の必要なときにのみインク滴を吐出するインク
・オン・デマンド方式のものが主流である。そして、イ
ンク滴（記録液体）の発生方法及び飛翔方向を制御する
ための制御方法により、幾つかの方式に大別される。

【０００３】ここで、静電型アクチュエータを用いるイ
ンクジェットヘッドとして、例えば、特開平４−５２２
１４号公報、特開平３−２９３１４１号公報などに記載
されているように、シリコン基板からなる第１の基板
（振動板基板）にエッチングによって液室とこの液室の
一壁面を形成する振動板とを形成し、この第１の基板の
下側に電極を形成した第２の基板（電極基板）を配置し
て、振動板に所定ギャップを置いて電極を対向させるこ
とで静電型アクチュエータを構成し、このアクチュエー
タの振動板と電極間に電圧を印加することで、静電力に
よって振動板を撓ませて液室の内容積を変化させて液室
に連通するノズルからインク滴を吐出させるものが知ら
れている。

【０００４】この静電型インクジェットヘッドのアクチ
ュエータの駆動方式は、振動板を静電力で引いたときの
変位の限度によって方式が２種類に区別される。一つ
は、特開平７−１０４７０号公報等に開示されているよ
うに、振動板が対向する電極（対向電極）に接触（当
接）するまで変位させる方式（「当接駆動」方式と呼ば
れる。）。他の一つは、振動板の変位を対向電極に接触
しない範囲に限定する方式（「非当接駆動」方式と呼ば
れる。）。

【０００５】当接駆動方式は非当接駆動方式と比べて、
振動板とそれに対向する電極との間の間隔が同じであれ
ば、振動板の変位量が３倍程度に拡大するので、間隔を
小さくしても非当接駆動と同等の噴射量を得られ、結果
的により低い電圧で駆動可能になるという利点を持って
いる。また、振動板の変位量が振動板とそれに対向する
電極の間のギヤッブサイズによって規制されるために液
滴の噴射量を一定に保ちやすいという点でも非当接駆動
方式に対して優れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課役】しかしながら、当接駆
動方式にあっては、非当接駆動方式と同じ体積の液滴を
噴射するときにも、非当接駆動方式に比べて振動板の変
形が大きくなるために、振動板の破壊、特に疲労による
破壊が起きやすい。また、非当接駆動方式と比較すれば
液滴の噴射量を一定に保ちやすいものの、まだ十分では
ない。

【０００７】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、振動板の疲労破壊を防止し電圧変動に対する変
位の安定を保つことが容易なアクチュエータ及びインク
ジェットヘッドを提供することを目的とする。

【０００８】すなわち、本発明者は、上述した当接駆動
方式において、振動板の疲労による破壊が発生すること
について鋭意検討分析した結果、振動板の疲労による箇
所は、特定の位置、すなわち振動板の付け根かあるいは
振動板に対向する電極に振動板が当接している領域の縁
の部分に限られることを見出し、さらにその位置の破壊
を防ぐためには振動板に対向する電極の寸法を限定する
ことが最も確実な方法であることを見出した。また同時
に、電極の寸法を制限すれば、振動板と電極の間に引加
される電圧に変動があったときでも液滴の噴射量をさら
に一定に保ちやすいことを見出し、本発明に至ったもの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１のアクチュエータは、少なくとも振動板と
該振動板に対向して設けられた電極とを備え、前記振動
板と電極との間に静電力を発生させて前記振動板を変位
させるアクチュエータにおいて、前記振動板の長手方向
のすべての位置において前記電極の短手方向の幅が前記
振動板の短手方向の幅よりも小さくかつ内側に配置され
ている構成とした。

【００１０】請求項２のアクチュエータは、上記請求項
１のアクチュエータにおいて、前記電極の縁上の任意の
一点ｐ１と前記振動板の縁上で前記点ｐ１に最も近い一
点ｐ２について、前記点ｐ１から振動板上に降ろした垂
線の長さｄと、振動板上に投影された点ｐ１と点ｐ２と
の間の距離Ｌの関係がＬ／ｄ≧１０である構成とした。

【００１１】請求項３のアクチュエータは、上記請求項
１のアクチュエータにおいて、前記電極の縁上の任意の
一点ｐ１と前記振動板の縁上で前記点ｐ１に最も近い一
点ｐ２について、前記点ｐ１から振動板上に降ろした垂
線の長さｄと、振動板上に投影された点ｐ１と点ｐ２と
の間の距離Ｌの関係がＬ／ｄ≧５０である構成とした。

【００１２】請求項４のアクチュエータは、上記請求項
２又は３のアクチュエータにおいて、前記電極表面には
絶縁層が形成され、前記点ｐ１から振動板上に降ろした
垂線の長さから前記絶縁層の厚みを引いた値を前記垂線
の長さｄとする構成つとした。

【００１３】請求項５のアクチュエータは、上記請求項
１のアクチュエータにおいて、前記振動板平面上に電極
を垂直投影したときに、投影された電極は振動板よりも
小さくかつ内側に配置されている構成とした。

【００１４】請求項６のアクチュエータは、上記請求項
５のアクチュエータにおいて、前記振動板平面上に電極
を垂直投影したときに、電極の縁上の任意の点ｐ１と振
動板の縁上で前記点ｐ１に最も近い一点ｐ２について、
前記点ｐ１から振動板平面上に降ろした垂線の長さｄ
と、振動板平面上に投影された点ｐ１と点ｐ２との間の
距離Ｌの関係がＬ／ｄ≧１０である構成とした。

【００１５】請求項７のアクチュエータは、上記請求項
５のアクチュエータにおいて、前記振動板平面上に電極
を垂直投影したときに、電極の縁上の任意の点ｐ１と振
動板の縁上で前記点ｐ１に最も近い一点ｐ２について、
前記点ｐ１から振動板平面上に降ろした垂線の長さｄ
と、振動板平面上に投影された点ｐ１と点ｐ２との間の
距離Ｌの関係がＬ／ｄ≧５０である構成とした。

【００１６】請求項８のアクチュエータは、上記請求項
６又は７のアクチュエータにおいて、前記電極表面には
絶縁層が形成され、前記点ｐ１から振動板上に降ろした
垂線の長さから前記絶縁層の厚みを引いた値を前記垂線
の長さｄとする構成とした。

【００１７】請求項９のアクチュエータは、上記請求項
１乃至８のいずれかのアクチュエータにおいて、前記電
極上または電極に隣接する位置に導電材料からなる突起
を形成し、かつ電極の平面を基準にして突起の頂点の高
さは電極の縁上の任意の一点ｐ１と振動板の縁上で前記
点ｐ１に最も近い一点ｐ２とを結ぶ直線の突起に対応す
る位置における高さ以上である構成とした。

【００１８】請求項１０のアクチュエータは、上記請求
項１乃至８のいずれかのアクチュエータにおいて、前記
振動板に対向し、かつ電極に隣接する領域の一部又は全
部に絶縁材料からなる突起が設けられている構成とし
た。

【００１９】請求項１１のアクチュエータは、上記請求
項１０のアクチュエータにおいて、前記電極の平面を基
準にして前記突起の頂点の高さは電極の縁上の任意の一
点ｐ１と振動板の縁上で前記点ｐ１に最も近い一点ｐ２
とを結ぶ直線の突起に対応する位置の高さ以上である構
成とした。

【００２０】請求項１２のアクチュエータは、上記請求
項１０又は１１のアクチュエータにおいて、前記突起は
壁状に電極を囲んでいる構成とした。

【００２１】請求項１３のアクチュエータは、上記請求
項１乃至８のいずれかのアクチュエータにおいて、前記
振動板に対向し、かつ電極以外の領域の一部または全部
に、溝が形成されている構成とした。

【００２２】請求項１４のアクチュエータは、上記請求
項１乃至８のいずれかのアクチュエータにおいて、前記
振動板に対向し、かつ電極以外の領域の一部または全部
に、突起および溝の双方が形成されている構成とした。

【００２３】請求項１５のアクチュエータは、上記請求
項１乃至１４のいずれかのアクチュエータにおいて、前
記振動板と電極との間に充電して静電力で前記振動板を
電極に接触するまで変形させた状態から放電して前記振
動板を復元させる構成とした。

【００２４】請求項１６のインクジェットヘッドは、イ
ンク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する加圧
液室と、この加圧液室内のインクを加圧して前記ノズル
からインク滴を吐出させる圧力を発生するアクチュエー
タを備えたインクジェットヘッドにおいて、前記アクチ
ュエータが上記請求項１乃至１５のいずれかのアクチュ
エータである構成とした。

【００２５】請求項１７のインクジェット記録装置は、
インク滴を吐出するインクジェットヘッドを搭載したイ
ンクジェット記録装置において、前記インクジェットヘ
ッドが上記請求項１６のインクジェットヘッドである構
成とした。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面を参照して説明する。先ず、本発明の第１実
施形態に係るアクチュエータを備えたインクジェットヘ
ッドについて図１乃至図４を参照して説明する。なお、
図１は同ヘッドの振動板長手方向の模式的断面図、図２
は同ヘッドの図１と直交する振動板短手方向の要部模式
的断面図、図３は同ヘッドの透過状態で示す平面説明
図、図４は振動板短手方向の要部拡大説明図である。

【００２７】このインクジェットヘッドは、振動板基板
１と、この振動板基板１の上側に設けた液室基板２と、
振動板基板１の下側に設けた電極基板３と、液室基板２
の上側に設けたノズルプレート４とを備え、複数のノズ
ル５、各ノズル５が連通する加圧液室６などを形成して
いる。

【００２８】振動板基板１には、加圧液室６及びこの加
圧液室６の底部をなし、第１の電極で共通電極となる振
動板８を形成する凹部７と、各加圧液室６にインクを供
給する図示しない共通インク室、共通インク室と加圧液
室６とを連通する図示しない流体抵抗部などを形成する
凹部、溝等を形成している。

【００２９】この振動板基板１は、ＳＵＳ基板などの金
属基板、シリコン基板等をエッチングすることで所望の
微細な液室パターンを形成したものである。この振動板
基板１上に加圧液室６に対応する貫通穴９等を形成した
液室基板２を接合している。

【００３０】電極基板３には凹部１０を形成して、この
凹部１０の底面に振動板８に所定（例えば０.２μｍ）
のギャップ１３を置いて対向する第２の電極となる個別
電極１１を形成し、この電極１１と振動板８によって、
振動板８を変位させて加圧液室６の内容積を変化させる
アクチュエータ部を構成している。

【００３１】この電極１１上には、短絡、放電などによ
って電極１１が破損するのを防止するためのＳｉＯ₂な
どの保護膜としての絶縁層１２を形成している。また、
電極１１は外部駆動回路と接続するために電極基板３の
端部側まで延ばして電極リード部１４としている。

【００３２】この電極基板３は、ＳＵＳなどの金属や、
ガラス、Ｓｉ等をエッチングして凹部１０を形成し、こ
の凹部１０にＮｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｃｕなどの電極
材料を、スパッタ、ＣＶＤ、蒸着などの成膜技術で所望
の厚さに成膜し、その後、フォトレジストを形成してエ
ッチングすることにより、凹部１０にのみ電極１１を形
成したものである。

【００３３】ここで、アクチュエータ部を構成する振動
板８と電極１１とは、図３にも示すように、振動板長手
方向のすべての位置において、電極１１の短手方向の幅
が振動板８の短手方向の幅よりも小さく形成し、かつ垂
直投影した状態で内側になるように配置している。ま
た、電極１１の長手方向の一端部（電極リード部１４と
反対側の端部）は振動板８の一端部よりも内側に配置し
ている。

【００３４】なお、振動板８は振動板基板１をエッチン
グなどで形成した場合、厳密に見ると、図３に示すよう
に、長方形ではなく両端部が突き出した形状になるが、
この両端の部分は他の部分に比して静電力による変位が
少ないため、突き出しの有無によって本発明の効果に影
響を与えないので、この両端の突き出し部分は本発明に
おける「振動板長手方向のすべての位置」には含めない
ものとする。

【００３５】また、図４に示すように、振動板８平面上
に電極１１を垂直投影したときに、電極１１の短手方向
縁上の任意の一点ｐ１と振動板８の短手方向縁上の一点
ｐ２について、点ｐ１から振動板８平面上に降ろした垂
線の長さｄと、振動板８平面上に投影された点ｐ１と点
ｐ２との間の距離Ｌの関係が、Ｌ／ｄ≧１０、さらに好
適にはＬ／ｄ≧５０になるようにしている。なお、垂線
の長さｄは振動板８と電極１１との間のギャップ１３の
長さ（これを「ギャップ長」という。）と同じである。

【００３６】同様に、振動板８平面上に電極１１を垂直
投影したとき、電極１１の長手方向一端部縁上の任意の
一点ｐ１と振動板８の長手方向一端部縁上の任意の一点
ｐ２について、点ｐ１から振動板８平面上に降ろした垂
線の長さｄと、振動板８平面上に投影された点ｐ１と点
ｐ２との間の距離Ｌの関係が、Ｌ／ｄ≧１０、さらに好
適にはＬ／ｄ≧５０になるようにしている。

【００３７】ここでは、電極１１表面の絶縁層１２の厚
みが垂線の長さｄに比べて極めて小さいので無視してい
る。例えば、ギャップ長が０.２μｍであるのに対して
絶縁層１２の厚みは０.０１μｍ程度である。したがっ
て、ギャップ長に対して絶縁層の厚みが比較できるほど
大きい場合には、当然のことながら垂線の長さｄの値は
電極１１の縁上の任意の一点ｐ１から振動板８平面上に
降ろした垂線の長さから絶縁層１２の厚みを差し引いた
値になる。すなわち、前記垂線の長さｄとしては振動板
８が変位可能なギャップ長さ（これを「実効ギャップ
長」という。）を用いることが好ましい。

【００３８】ノズルプレート４は、ＮｉやＳＵＳなどの
金属板、ガラス、或いは樹脂などで形成し、エッチング
やニッケルのエレクトロフオーミング法などの周知の方
法で作製することができる。また、ノズルプレート４の
ノズル面（吐出方向の表面）には、インクとの撥水性を
確保するため、メッキ被膜、あるいは撥水剤コーティン
グなどの周知の方法で撥水膜を形成している。

【００３９】これらの振動板基板１、液室基板２、電極
基板３及びノズルプレート４は、接着剤や陽極接合など
の直接接合法、共晶接合法等によって接合している。

【００４０】このインクジェットヘッドにおいては、駆
動波形を電極１１に印加して振動板８と電極１１との間
に充電することで電荷によるクーロンカを発生させ、振
動板８を電極１１に当接（接触）するまで撓ませ、加圧
液室６の容積が拡大する。この状態から、電極１１と振
動板８との間の電荷を急激に放電させることにより、振
動板８はその弾性復元力によって復帰し、加圧液室６内
の容積が急激に収縮し、このとき発生するインク圧力に
よってノズル５からインク滴が吐出される。

【００４１】そして、再度電極１１に駆動波形を印加し
て振動板８を電極１１に接触するまで変位させてその状
態に保持し、インク滴吐出により加圧液室６内に負圧が
生じて共通インク流路からインク供給路（流体抵抗部）
を通じて加圧液室６内にインクが供給され、ノズル５の
インクメニスカスがある程度安定した状態で、次のイン
ク滴吐出行程へと移行する。

【００４２】次に、本発明の第２実施形態に係るアクチ
ュエータを備えたインクジェットヘッドについて図５乃
至図８を参照して説明する。なお、図５は同ヘッドの振
動板長手方向の模式的断面図、図６は同ヘッドの図５と
直交する振動板短手方向の要部模式的断面図、図７は同
ヘッドの透過状態で示す平面説明図、図８は振動板長手
方向の要部拡大説明図である。

【００４３】このインクジェットヘッドにおいては、ア
クチュエータ部を構成する振動板８と電極１１とは、図
７にも示すように、振動板長手方向のすべての位置にお
いて電極１１の短手方向の幅及び長手方向の幅（長さ）
を振動板８の短手方向の幅及び長手方向の幅（長さ）よ
りも小さく形成し、かつ垂直投影した状態で内側に配置
している。

【００４４】また、図８にも示すように、振動板８平面
上に電極１１を垂直投影したときに、電極１１の短手方
向縁上及び長手方向縁上（同図は長手方向を示す。）の
任意の一点ｐ１と振動板８の短手方向縁上及び長手方向
縁上の一点ｐ２について、点ｐ１から振動板８平面上に
降ろした垂線の長さ（ギャップ長）ｄと、振動板８平面
上に投影された点ｐ１と点ｐ２との間の距離Ｌの関係
が、Ｌ／ｄ≧１０、さらに好適にはＬ／ｄ≧５０になる
ようにしている。

【００４５】なお、その他の構成及びインク滴吐出動作
については、前記第１実施形態と同様であるので、その
説明を省略する。

【００４６】そこで、上述した第１、第２実施形態に係
るインクジェットヘッドにおける振動板と電極との関係
について図９乃至図１２をも参照して説明する。なお、
図９は同量の液滴を噴射するときの当接駆動と非当接駆
動のそれぞれの振動板短手方向の変位量の一例を示す線
図、図１０は当接駆動における印加電圧と振動板の短手
方向の変位の関係の一例を示す線図、図１１及び図１２
は、印加電圧が十分に大きい場合を想定して、振動板を
電極の幅全体に当接するように強制変位させたときの、
振動板にかかる応力と距離Ｌの関係の一例を示す線図で
ある。

【００４７】先ず、当接駆動方式では、非当接駆動方式
と同じ体積の液滴を噴射しても、非当接駆動方式より振
動板の変形が大きくなる。振動板の変形が特に大きいの
は、図９中の矢印で示している箇所、すなわち振動板の
両端および振動板に対向する電極に振動板が当接してい
る領域の縁の部分の合計４箇所で、これらの箇所が破壊
を最も起こしやすい。

【００４８】したがって、振動板の破壊、特に疲労によ
る破壊を防止するには、これら４箇所の変形を軽減する
ことが必須になり、そのための方法を考えるために、ま
ず当接駆動方式における振動板の変位を明らかにするこ
とが必要になる。

【００４９】そこで、印加電圧と振動板変位の関係を数
値シミュレーションにより求めると、その結果は図１０
に示すようになった。同図における各グラフは振動板を
その短辺に平行に切った断面で、電圧毎にプロットして
いる。したがって、同図の横軸は振動板の短辺に沿った
位置で、縦軸は振動板に対向する電極からの距離に相当
する。

【００５０】ここで、結果は静的解であり、モデルは、
振動板及び電極の長辺長：無限大、振動板及び電極の短
辺長：６０μｍ、振動板及び電極の厚さ：２μｍ、振動
板と電極の間隔：０．２μｍ、振動板の材質：金属シリ
コン、とした。

【００５１】図１０から、２９Ｖと３０Ｖを境にして振
動板の変位が急激に変化し、３０Ｖでは振動板の頂点が
それに対向する電極に当接するだけでなく、当接してい
る領域がすでに電極の面に沿って横に拡がっていること
が分かる。さらに、３０Ｖ以上の電圧では、電圧に比例
して当接している領域が横に拡がっているが、その割合
は電圧が上がるほど小さくなっていくこと、そして、振
動板の変形は概ね電圧に比例していることなどが分か
る。

【００５２】同図では、７０Ｖでシュミレーションを打
ち切ったが、更に高い電圧でも当接領域は徐々に横に拡
がっていき、振動板が破壊されないものとすれば、極限
では電極の幅一杯にまで拡がるものと推定される。

【００５３】以上の結果から、電圧を下げれば変形も小
さくできる一方で、電圧を下げるほど電圧の変動が変位
に与える影響が大きくなる。例えば同図で電圧変動±１
Ｖに対して変位の変動を体積で数１００ｐｐmオーダー
に抑えるとすると、電圧は５０Ｖか７０Ｖ程度まで必要
になる。そのため、電圧の調整だけでは変形を下げるた
めの解決策にはならないという結論が導かれる。

【００５４】そこで、次に、電極の幅を小さくした。例
えば、電極は３０Ｖのグラフで振動板が当接している範
囲だけに配置する。これに３０Ｖよりも大きい電圧、例
えば７０Ｖの電圧をかけると、変位は元の電極の３０Ｖ
印加時とほとんど変わらず、変形もそれなりに小さくな
るし、また電圧の変動が変位に与える影響は元のモデル
の７０Ｖ印加時と同等か更に小さくすることができる。

【００５５】すなわち、電極の幅を振動板よりも小さく
することにより、振動板の変形を低減し、かつ印加電圧
が変動しても変位に与える影響を小さくすることが可能
になる。

【００５６】電極の幅を小さくしたときの振動板の変形
は、まず図１１の例で考えることができる。図１１で
は、印加電圧が十分に大きい場合を想定して、振動板を
電極の幅いっぱいまで強制変位させたときの、電圧非印
加時の振動板上に電極を垂直投影したときの電極の縁と
振動板の縁の距離Ｌとミーゼス応力の関係をシミュレー
ションから算出し、プロットしている。

【００５７】同図の横軸は電圧非印加時の振動板上に電
極を垂直投影したときの電極の縁と振動板の縁の距離Ｌ
を、縦軸は振動板にかかるミーゼス応力をそれぞれ示し
ている。シミュレーションは２次元ＦＥＭの静解析で、
材質は金属シリコン、振動板と電極は平行に配置し、振
動板の厚みは２μｍで、その間隔ｄは、０.２μｍと０.
１μｍの２種類とした。

【００５８】この図１１から見ても明らかなように、同
じ厚みの振動板では、振動板と電極の間隔ｄ（＝０．２
μｍ）と電圧非印加時の振動板上に電極を垂直投影した
ときの電極の縁と振動板の縁の距離Ｌとの比Ｌ／ｄでほ
ぼ一義的に定まる。原理的に、Ｌ／ｄが「０」より大き
ければ、本発明の効果が得られることは言うまでもない
が、Ｌ／ｄを大きくすればするほどさらに変形を小さく
する効果は増強される。

【００５９】ここで、Ｌ／ｄの目安となる具体的な数値
は、その効果で区別して２段階考えられる。まず第１
に、振動板材質の降伏応力をもとに、振動板が破壊を起
こさない最低条件としてのＬ／ｄが求まる。

【００６０】図１２は、図１１と同様に電極の縁と振動
板の縁の距離Ｌとミーゼス応力の関係をシミュレーショ
ンから算出しプロットした図で、振動板の厚みとして
０.２５μｍ、０.５μｍ、１μｍ、２μｍについてそれ
ぞれプロットしている。やはり、横軸は電圧非印加時の
振動板上に電極を垂直投影したときの電極の縁と振動板
の縁の距離Ｌを、縦軸は振動板にかかるミーゼス応力を
それぞれ示している。また、横軸には、Ｌ／ｄの値も付
記した。シミュレーションは２次元ＦＥＭの静解析で、
材質は金属シリコン、振動板と電極は平行に配置し、そ
の間隔ｄは、０.２μｍに固定した。

【００６１】この図１２において、まず、振動板の厚み
が薄いほど、同じＬ／ｄの値でもミーゼス応力が小さく
なる傾向が分かる。また、現在製造可能な振動板の厚み
の薄さの限度は０.２５μｍ前後であり、その一方、図
１２に破線で示すように単結晶シリコンの降伏応力は約
７ＧＰａなので、振動板の破壊を防ぐには、同図からＬ
／ｄが最低１０以上必要であることがわかる。

【００６２】第２に、振動板の厚みや印加電圧の実用的
な範囲における、疲労による破壊が起こらない条件とし
てのＬ／ｄが求まる。

【００６３】図１０に対応する、振動板の厚さ２μｍの
静電アクチュエータに対して行った駆動回数１０¹⁰回オ
ーダーの振動耐久性試験では、印加電圧が３０Ｖの時に
は疲労破壊は観測されないが、印加電圧が５０Ｖ以上く
らいから破壊が観測されはじめ、７０Ｖではほほすべて
の振動板が破壊されている。破壊されている場所は図９
において矢印で示されている場所とほぼ同じであり、振
動板長手方向の位置としては、振動板両端から振動板長
手方向寸法の１／１０から１／３程度離れた範囲がもっ
とも多い。

【００６４】この結果と図１０から推定して、７０Ｖで
駆動しているときには、Ｌ／ｄが５０程度から上で変形
防止の効果がはっきりし、８０以上でさらに顕著にな
る。したがって、前述したように、Ｌ／ｄ≧５０の関係
になるようにすることが好ましく、より好ましくはＬ／
ｄ≧８０の関係になるようにする。

【００６５】そこで、上述した第１実施形態におけるア
クチュエータ部を構成する振動板８と電極１１とは、上
述した図２にも示すように、振動板８と電極１１を振動
板長手方向に垂直な断面（振動板短手方向の断面）で見
たときに、電極１１の幅は振動板８の幅よりも小さく形
成しかつ内側に配置している。

【００６６】また、図４に示すように、振動板８と電極
１１を振動板長手方向に垂直な断面で見たときに、電極
１１の縁上の任意の一点ｐ１と振動板８の縁上で点ｐ１
に最も近い一点ｐ２について、点ｐ１から振動板８平面
上に降ろした垂線の長さｄと、振動板８平面上に投影さ
れた点ｐ１と点ｐ２との間の距離Ｌの関係が、Ｌ／ｄ≧
１０、好適にはＬ／ｄ≧５０になるようにしている。

【００６７】上述のとおり、振動板の破壊がもっとも起
こりやすいのは図９の矢印の部分であり、図９を振動板
手軸方向に垂直な断面（短手方向の断面）として見てい
る場合と、振動板長手方向の断面として見た場合とで比
較すると、前者の場合の矢印の位置のほうが破壊が起こ
りやすいが、後者の場合でも振動板の破壊は起こりう
る。

【００６８】すなわち、振動板短手方向で電極の幅を規
制するだけでなく、振動板長手方向でも電極の幅（電極
の長さ）を規制したほうが、破壊防止の効果はさらに向
上する。

【００６９】そこで、上述した第１実施形態におけるア
クチュエータ部を構成する振動板８と電極１１とは、上
述した図３にも示すように、振動板８平面上に電極１１
を垂直投影したときに、振動板の長手方向一端部で投影
された電極１１は振動板８よりも小さくかつ内側に配置
している。

【００７０】また、第２実施形態におけるアクチュエー
タ部を構成する振動板８と電極１１とは、図８に示すよ
うに振動板長手方向においても、振動板８平面上に電極
１１を垂直投影したときに、電極１１の縁上の任意の一
点ｐ１と振動板８の縁上で点ｐ１に最も近い一点ｐ２に
ついて、点ｐ１から振動板８平面上に降ろした垂線の長
さｄと、振動板８平面上に投影された点ｐ１と点ｐ２と
の間の距離Ｌの関係が、Ｌ／ｄ≧１０、好適にはＬ／ｄ
≧５０になるようにしている。

【００７１】このようにすることにより、各実施形態の
インクジェットヘッドのアクチュエータ部に十分に高い
電圧を、例えば電極１１の面積の５割以上に振動板８が
当接する電圧を印加したとき、上述したように振動板８
の変形を抑えて疲労破壊を防止でき、かつ電圧の変動が
変位に与える影響を抑えることができる。

【００７２】次に、本発明の第３実施形態について図１
３を参照して説明する。なお、同図は図４又は図８の要
部を拡大した図に相当する要部拡大模式的断面図であ
る。本実施形態においては、電極１１上に導電性材料か
らなる突起１５と電極１１に隣接した導電性材料からな
る突起１６を設けている。

【００７３】すなわち、電極１１の幅を狭くしたとき、
一度振動板８が電極１１に当接してしまえば、振動板８
にかかる静電力は当接している領域の面積にほぼ支配さ
れるので、当接領域の面積が同じであれば、静電力は電
極１１の面積にほとんど影響を受けないが、当接に至る
までに必要な電圧は、電極１１の面積に比例して小さく
なる。

【００７４】そこで、当接に必要な電圧を下げるために
は、電極１１上か電極１１に隣接した領域に導電性材料
からなる突起１５及び／又は突起１６を形成し、この突
起１５及び／又は１６に振動板８をまず当接させて振動
板８と電極１１の距離を縮めるようにしている。

【００７５】このときの突起１５，１６の高さは、図７
を参照して説明すると、電極１１の平面を基準にして突
起１５、１６の頂点が点ｐ１と点ｐ２を結ぶ直線１７よ
り上に位置することが好ましい。これよりも低いと、当
接に必要な電圧を下げる効果が少なく、また振動板８の
変形も大きくなる。なお、突起１５、１６に関しても、
その表面には電極１１と同様に、短絡、放電によって突
起が破損するのを防止するためのＳｉＯ₂などの絶縁層
が必要であることは言うまでもない。

【００７６】次に、本発明の第４実施形態について図１
４を参照して説明する。本実施形態は、電極１１に隣接
しかつ振動板８に対向する領域に、絶縁材料からなる突
起１８を設けている。

【００７７】上述したように、電極１１の幅を振動板８
より狭くすると、電極基板３には振動板１に対向する面
に電極１１以外の領域が生じる。この領域は、電極１１
と比べて設計の自由度が高くなり、電極１１の平面を基
準として絶縁材料からなる突起１８を設けることができ
る。

【００７８】この突起１８を設けることで、振動板８の
変位を規制して電圧変動による変位への影響をさらに小
さくすることができる。そのためには、図１４に示すよ
うに、電極１１の平面を基準にして突起１９の頂点は点
ｐＬと点ｐ２を結ぶ直線から上に位置することが好まし
い。この突起１８の高さがそれより低いと、突起１８が
振動板８に接触しないので、変位を規制する効果が不足
する。

【００７９】また、突起１８を設けることで、振動板８
と電極１１の間の空間の体積を減らし、また空気の移動
を妨げることにより、振動板８に対して空気による反発
効果をもたらすことである。

【００８０】この場合、突起１８は電極１１を囲んで壁
を形成している構造にすることでより顕著な効果を得る
ことができる。例えば、図１５に示すように、電極１１
の周囲に連続的に突起１８を設けたり、図１６に示すよ
うに、電極１１の長辺の脇に断続的に突起１８を設けた
りすれば良い。この構造では、突起１８の高さや厚み、
突起１８と突起１８の間の隙間の幅、突起１８で形成す
る壁の外の空間の体積などによって空気の反発特性を調
節することができるようになる。

【００８１】次に、本発明の第５実施形態について図１
７を参照して説明する。本実施形態は、電極基板３の電
極１１に隣接しかつ振動板８に対向する領域に溝１９を
設けている。この溝１９を設けることによって、上述し
た突起１８を設けた場合とは逆に、空気の反発効果が高
すぎる場合にそれを軽減することができる。

【００８２】次に、本発明の第６実施形態について図１
８を参照して説明する。本実施形態は、電極基板３の電
極１１に隣接しかつ振動板１に対向する領域に突起１８
及び溝１９を設けている。これらの突起１８及び溝１９
を設けることによって、上述した第４，第５実施形態の
ように、単純に反発効果が高いか低いかではなく、過渡
的な特性まで調整することができる。

【００８３】なお、上記各実施形態においては、電極の
形状は平面とし、振動板と電極とが断面形状で平行な状
態で対向している例で説明してきたが、これは説明を容
易にするためであり、本発明では電極の形状は平面形状
に限定されるものではなく、また、振動板と電極とが断
面形状で平行な状態で対向しているものに限られない。

【００８４】そこで、本発明の第７実施形態として電極
が曲面形状であり、振動板と電極とが非平行状態で対向
するヘッドの例について図１９を参照して説明する。こ
の実施形態では、電極１１の表面が電極の長手方向及び
／又は短手方向（図は短手方向のみ示している。）の断
面形状で変曲点２０を有し、これにより、振動板８と電
極１１との間のギャップ１３が断面形状で変曲点を有す
る形状になる。

【００８５】本発明は、このようなアクチュエータやイ
ンクジェットヘッドにも同様に適用することができる。
なお、変曲点を有する形状としては、ガウシャン形状が
好適である。このようなアクチュエータやヘッドにおい
ては振動板８は電極１１とのギャップ長が短い部分から
変位を開始するため、駆動電圧の低電圧化を図ることが
できる。

【００８６】また、本発明の第８実施形態として電極が
平面形状であるが、振動板と電極とが非平行状態で対向
するヘッドの例について図２０を参照して説明する。こ
の実施形態では、電極１１は振動板長手方向（短手方向
でもよい。）に傾斜して配置している。この場合、上記
第７実施形態の電極が変曲点を有する形状にした場合と
同様に駆動電圧の低電圧化を図れる。

【００８７】次に、本発明に係るインクジェットヘッド
を搭載したインクジェット記録装置の一例について図２
１及び図２２を参照して説明する。なお、図２１は本発
明に係るインクジェット記録装置の一例を示す斜視図、
図２２は同記録装置を機構部の側面説明図である。

【００８８】このインクジェット記録装置は、記録装置
本体２１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、
キャリッジに搭載したインクジェットヘッドからなる記
録ヘッド、記録ヘッドへのインクを供給するインクカー
トリッジ等で構成される印字機構部２２等を収納し、装
置本体２１の下方部には前方側から多数枚の用紙２３を
積載可能な給紙手段である給紙カセット（或いは給紙ト
レイでもよい。）２４を抜き差し自在に装着することが
でき、また、前面側には手差しトレイ２５を開倒自在に
装着し、給紙カセット２４から給送される用紙又は手差
しトレイ２５にセットされる用紙２３を取り込み、印字
機構部２２によって所要の画像を記録した後、後面側に
装着された排紙トレイ２６に排紙する。なお、前面には
操作パネル２８を配設している。

【００８９】印字機構部２２は、図示しない左右の側板
に横架した主ガイドロッド３１と従ガイドロッド３２と
でキャリッジ３３を主走査方向（図２２で紙面垂直方
向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ３３の下面側
にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、
ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出するノズルを
有する本発明に係るインクジェットヘッドからなる記録
ヘッド３４をインク滴吐出方向を下方に向けて装着し、
キャリッジ３３の上側には記録ヘッド３４に各色のイン
クを供給するための各インクタンク（インクカートリッ
ジ）３５を交換可能に装着している。

【００９０】そして、キャリッジ３３は、図２１に示す
ように、主走査モータ３７によって回転される駆動プー
リ（ドライブプーリ）３８と従動プーリ（アイドラプー
リ）３９との間に張装したタイミングベルト４０に連結
し、主走査モータ３７を駆動制御することでキャリッジ
３３を主走査方向に移動させるようにしている。

【００９１】また、記録ヘッド３４としては、各色のイ
ンク滴を吐出する複数個のヘッドを主走査方向に並べて
配置したものでも、或いは、各色のインク滴を吐出する
ノズルを有する１個のヘッドを用いたものでもよい。

【００９２】一方、記録ヘッド３４による印写位置（印
刷位置と同義）に対して用紙２３を副走査方向に搬送す
るため、搬送ローラ４１と搬送従動ローラ４２との間に
用紙２３を静電吸着して搬送する搬送ベルト４３を張装
して配設している。そして、図２１に示すように、副走
査モータ４４を配設し、この副走査モータ４４に回転を
図示しないギヤ列を介して搬送ローラ４１に伝達するこ
とで、搬送ローラ４１を副走査方向に回転させる。

【００９３】なお、搬送ローラ４１としては、両面印写
時の用紙密着性を確保し、曲率分離をしない直径のも
の、例えば３０φ以上のものが好ましく、また、搬送ベ
ルト２３としては体積抵抗が１０⁹Ωｃｍ〜１０¹²Ωｃ
ｍの中抵抗体を用いることが好ましい。

【００９４】そして、搬送ベルト４３を挟んで記録ヘッ
ド３４と対向する位置に印写受け部材４６を設けてい
る。また、搬送ローラ４１には搬送ベルト４３を介して
用紙２３の送り角を規定する先端コロ４７を押し付けて
配設している。

【００９５】一方、給紙カセット２４から用紙２３を搬
送ベルト４３上に給紙するため、用紙２３を１枚ずつ分
離して給送する給紙コロ５１及びフリクションパッド５
２と、給送される用紙２３を搬送ローラ４１に当接させ
て配設した中間コロ５３まで案内するガイド部材５４を
設けている。

【００９６】また、手差しトレイ２５から用紙２３を搬
送ベルト４３に給紙するため、手差しトレイ２５の用紙
２３をピックアップするピックアップコロ５５と、用紙
２３を給送するフィードコロ５６と、フィードコロ５７
と、用紙２３を中間コロ５３まで案内するガイド部材５
８とを設けている。

【００９７】そして、印写が終了した用紙２３を排紙ト
レイ２６に排出するため、用紙２３を案内するガイド部
材６１と、用紙２３を排紙トレイ２６に送り出す排紙ロ
ーラ６２と、排紙従動コロ６３とを設けている。

【００９８】さらに、印写が終了した用紙２３を一旦装
置本体１外に排出した後再度搬送ベルト４３に給紙して
両面印写を行うために、記録ヘッド３４による印写位置
を通過した用紙２３を排紙トレイ２６と給紙カセット２
４との間に向かって斜め下方に案内するガイド部材６５
を設け、このガイド部材６５と排紙側のガイド部材６１
との入口付近には、用紙２３の排出経路を分岐するため
の第１分岐爪６６を揺動可能に設けている。

【００９９】また、ガイド部材６５の終端部付近には、
用紙２３を装置本体２１外の給紙カセット２４の上面
（これを、再給紙のために用紙が待機する位置、すなわ
ち、両面印写用紙待機位置とする。）に向けて排出する
と共に、用紙２３を再度装置本体２１内に送り込むため
のスイッチバックローラ６７及びスイッチバック従動コ
ロ６８を設けている。このスイッチバックローラ６７は
片面への印写が終了した用紙２３を排出方向に搬送する
ときには正転され、用紙２３を再給紙するときには逆転
されるとともに、用紙２３の排出時に用紙２３の排出方
向後端部を挟持するために所定のタイミングで停止され
る。

【０１００】さらに、スイッチバックローラ６７及びス
イッチバック従動コロ６８の用紙排出方向上流側には、
用紙２３の搬送経路を装置本体２１外への排出経路と再
度用紙２３を装置本体２１内に再給紙する経路とに切り
替える第２分岐爪６９を揺動自在に配設し、スイッチバ
ックローラ６７の逆方向回転で装置本体２１内に送り込
まれる用紙２３を搬送ベルト４３に給送するために、用
紙２３を案内するガイド部材７１と、用紙２３を搬送す
る両面中継ローラ７２及び両面中継ローラ従動コロ７３
と、搬送ローラ４１に従動して用紙２３を中間コロ５３
まで送り込む搬送ローラ従動コロ７４とを設けている。

【０１０１】なお、上記各実施形態においては本発明を
当接駆動方式で駆動する静電型インクジェットヘッド適
用した例で説明したが、非当接駆動方式で駆動する静電
型インクジェットヘッドにも適用することは可能であ
り、また、本発明に係るアクチュエータは静電型インク
ジェットヘッド以外の例えば薬液を吐出させるためのア
クチュエータなどとしても使用することができる。

【０１０２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１のアクチ
ュエータによれば、振動板の長手方向のすべての位置に
おいて電極の短手方向の幅が前記振動板の短手方向の幅
よりも小さくかつ内側に配置されているので、振動板の
疲労破壊を低減でき、また、駆動電圧変動に伴なう振動
板変位の変動を抑えて変位の安定化を図ることができ
る。

【０１０３】請求項２のアクチュエータによれば、上記
請求項１のアクチュエータにおいて、電極の縁上の任意
の一点ｐ１と振動板の縁上で点ｐ１に最も近い一点ｐ２
について、点ｐ１から振動板上に降ろした垂線の長さｄ
と、振動板上に投影された点ｐ１と点ｐ２との間の距離
Ｌの関係がＬ／ｄ≧１０である構成としたので、より効
果的に駆動電圧変動による振動板変位の変動を抑えて変
位の安定化を図ることができる。

【０１０４】請求項３のアクチュエータによれば、上記
請求項１のアクチュエータにおいて、電極の縁上の任意
の一点ｐ１と振動板の縁上で点ｐ１に最も近い一点ｐ２
について、点ｐ１から振動板上に降ろした垂線の長さｄ
と、振動板上に投影された点ｐ１と点ｐ２との間の距離
Ｌの関係がＬ／ｄ≧５０である構成としたので、より一
層効果的に駆動電圧変動による振動板変位の変動を抑え
て変位の安定化を図ることができる。

【０１０５】請求項４のアクチュエータによれば、上記
請求項２又は３のアクチュエータにおいて、電極表面に
は絶縁層が形成され、点ｐ１から振動板上に降ろした垂
線の長さから絶縁層の厚みを引いた値を垂線の長さｄと
する構成としたので、絶縁層の厚みを考慮した最適値を
設定することができる。

【０１０６】請求項５のアクチュエータによれば、上記
請求項１のアクチュエータにおいて、振動板平面上に電
極を垂直投影したときに、投影された電極は振動板より
も小さくかつ内側に配置されている構成としたので、よ
り効果的に振動板の疲労破壊を防止でき、しかも駆動電
圧変動による振動板変位の変動を抑えて変位の安定化を
図ることができる。

【０１０７】請求項６のアクチュエータによれば、上記
請求項５のアクチュエータにおいて、振動板平面上に電
極を垂直投影したときに、電極の縁上の任意の点ｐ１と
振動板の縁上で点ｐ１に最も近い一点ｐ２について、点
ｐ１から振動板平面上に降ろした垂線の長さｄと、振動
板平面上に投影された点ｐ１と点ｐ２との間の距離Ｌの
関係がＬ／ｄ≧１０である構成としたので、より効果的
に駆動電圧変動による振動板変位の変動を抑えて変位の
安定化を図ることができる。

【０１０８】請求項７のアクチュエータによれば、上記
請求項５のアクチュエータにおいて、振動板平面上に電
極を垂直投影したときに、電極の縁上の任意の点ｐ１と
振動板の縁上で点ｐ１に最も近い一点ｐ２について、点
ｐ１から振動板平面上に降ろした垂線の長さｄと、振動
板平面上に投影された点ｐ１と点ｐ２との間の距離Ｌの
関係がＬ／ｄ≧５０である構成としたので、より一層効
果的に駆動電圧変動による振動板変位の変動を抑えて変
位の安定化を図ることができる。

【０１０９】請求項８のアクチュエータによれば、上記
請求項６又は７のアクチュエータにおいて、電極表面に
は絶縁層が形成され、点ｐ１から振動板上に降ろした垂
線の長さから絶縁層の厚みを引いた値を垂線の長さｄと
する構成としたので、絶縁層の厚みを考慮した最適値を
設定できる。

【０１１０】請求項９のアクチュエータによれば、上記
請求項１乃至８のいずれかのアクチュエータにおいて、
電極上または電極に隣接する位置に導電材料からなる突
起を形成し、かつ電極の平面を基準にして突起の頂点の
高さは電極の縁上の任意の一点ｐ１と振動板の縁上で点
ｐ１に最も近い一点ｐ２とを結ぶ直線の突起に対応する
位置における高さ以上である構成としたので、駆動電圧
を下げることができる。

【０１１１】請求項１０のアクチュエータによれば、上
記請求項１乃至８のいずれかのアクチュエータにおい
て、振動板に対向し、かつ電極に隣接する領域の一部又
は全部に絶縁材料からなる突起が設けられている構成と
したので、振動板の変位を規制して更に駆動電圧変動に
よる振動板変位への影響を抑え、また空気による反発効
果をもたらすことが可能になる。

【０１１２】請求項１１のアクチュエータによれば、上
記請求項１０のアクチュエータにおいて、電極の平面を
基準にして突起の頂点の高さは電極の縁上の任意の一点
ｐ１と振動板の縁上で点ｐ１に最も近い一点ｐ２とを結
ぶ直線の突起に対応する位置の高さ以上である構成とし
たので、駆動電圧変動による振動板変位への影響を更に
抑えることができ、また空気による反発効果が得られ
る。

【０１１３】請求項１２のアクチュエータによれば、上
記請求項１０又は１１のアクチュエータにおいて、突起
は壁状に電極を囲んでいる構成としたので、空気の反発
特性を調整することができる。

【０１１４】請求項１３のアクチュエータによれば、上
記請求項１乃至８のいずれかのアクチュエータにおい
て、振動板に対向し、かつ電極以外の領域の一部または
全部に、溝が形成されている構成としたので、空気の反
発特性を低くすることができる。

【０１１５】請求項１４のアクチュエータによれば、上
記請求項１乃至８のいずれかのアクチュエータにおい
て、振動板に対向し、かつ電極以外の領域の一部または
全部に、突起および溝の双方が形成されている構成とし
たので、空気の反発特性の過渡的特性を設定できる。

【０１１６】請求項１５のアクチュエータによれば、上
記請求項１乃至１４のいずれかのアクチュエータにおい
て、振動板と電極との間に充電して静電力で振動板を電
極に接触するまで変形させた状態から放電して振動板を
復元させるので、当接駆動方式で駆動したときに振動板
の疲労破壊を防止でき、また駆動電圧変動による振動板
変位へ与える影響を抑えることができる。

【０１１７】請求項１６のインクジェットヘッドによれ
ば、加圧液室内のインクを加圧してノズルからインク滴
を吐出させる圧力を発生するアクチュエータが上記請求
項１乃至１５のいずれかのアクチュエータであるので、
振動板の疲労破壊を防止できて長期信頼性が向上し、ま
た、駆動電圧変動による振動板変位への影響が低減して
安定したインク滴吐出を行うことができる。

【０１１８】請求項１７のインクジェット記録装置によ
れば、インク滴を吐出するインクジェットヘッドが上記
請求項１６のインクジェットヘッドである構成としたの
で、長期信頼性に優れ、安定した記録を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るアクチュエータを
備えたインクジェットヘッドの振動板長手方向の模式的
断面図

【図２】同ヘッドの図１と直交する振動板短手方向の要
部模式的断面図

【図３】同ヘッドの透過状態で示す平面説明図

【図４】同ヘッドの振動板短手方向の要部拡大説明図

【図５】本発明の第２実施形態に係るアクチュエータを
備えたインクジェットヘッドの振動板長手方向の模式的
断面図

【図６】同ヘッドの図５と直交する振動板短手方向の要
部模式的断面図

【図７】同ヘッドの透過状態で示す平面説明図

【図８】同ヘッドの振動板長手方向の要部拡大説明図

【図９】同量の液滴を噴射するときの当接駆動と非当接
駆動のそれぞれの振動板短手方向の変位量の一例を示す
線図

【図１０】当接駆動における印加電圧と振動板の短手方
向の変位の関係の一例を示す線図

【図１１】振動板を電極の幅全体に当接するように強制
変位させたときの振動板にかかる応力と距離Ｌの関係の
一例を示す線図

【図１２】同じく振動板を電極の幅全体に当接するよう
に強制変位させたときの、振動板にかかる応力と距離Ｌ
の関係の一例を示す線図

【図１３】本発明の第３実施形態に係るインクジェット
ヘッドの要部拡大模式的断面図

【図１４】本発明の第４実施形態に係るインクジェット
ヘッドの要部拡大模式的断面図

【図１５】同実施形態の突起の一例を説明する斜視説明
図

【図１６】同実施形態の突起の他の例を説明する斜視説
明図

【図１７】本発明の第５実施形態に係るインクジェット
ヘッドの要部拡大模式的断面図

【図１８】本発明の第６実施形態に係るインクジェット
ヘッドの要部拡大模式的断面図

【図１９】本発明の第７実施形態に係るインクジェット
ヘッドの振動板短手方向の模式的断面図

【図２０】本発明の第８実施形態に係るインクジェット
ヘッドの振動板長手方向の要部模式的断面図

【図２１】本発明に係るインクジェットヘッドを搭載し
たインクジェット記録装置の一例を示す斜視説明図

【図２２】同インクジェット記録装置の機構部の説明図

【符号の説明】

１…振動板基板、２…液室基板、３…電極基板、４…ノ
ズルプレート、５…ノズル、６…加圧液室、８…振動
板、１１…電極、１２…絶縁層、１３…ギャップ、１４
…電極リード部、１５、１６、１８…突起、１９…溝。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも振動板と該振動板に対向して
設けられた電極とを備え、前記振動板と電極との間に静
電力を発生させて前記振動板を変位させるアクチュエー
タにおいて、前記振動板の長手方向のすべての位置にお
いて前記電極の短手方向の幅が前記振動板の短手方向の
幅よりも小さくかつ内側に配置されていることを特徴と
するアクチュエータ。
【請求項２】請求項１に記載のアクチュエータにおい
て、前記電極の縁上の任意の一点ｐ１と前記振動板の縁
上で前記点ｐ１に最も近い一点ｐ２について、前記点ｐ
１から振動板上に降ろした垂線の長さｄと、振動板上に
投影された点ｐ１と点ｐ２との間の距離Ｌの関係がＬ／
ｄ≧１０であることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】請求項１に記載のアクチュエータにおい
て、前記電極の縁上の任意の一点ｐ１と前記振動板の縁
上で前記点ｐ１に最も近い一点ｐ２について、前記点ｐ
１から振動板上に降ろした垂線の長さｄと、振動板上に
投影された点ｐ１と点ｐ２との間の距離Ｌの関係がＬ／
ｄ≧５０であることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項４】請求項２又は３に記載のアクチュエータ
において、前記電極表面には絶縁層が形成され、前記点
ｐ１から振動板上に降ろした垂線の長さから前記絶縁層
の厚みを引いた値を前記垂線の長さｄとすることを特徴
とするアクチュエータ。
【請求項５】請求項１に記載のアクチュエータにおい
て、前記振動板平面上に電極を垂直投影したときに、投
影された電極は振動板よりも小さくかつ内側に配置され
ていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項６】請求項５に記載のアクチュエータにおい
て、前記振動板平面上に電極を垂直投影したときに、電
極の縁上の任意の点ｐ１と振動板の縁上で前記点ｐ１に
最も近い一点ｐ２について、前記点ｐ１から振動板平面
上に降ろした垂線の長さｄと、振動板平面上に投影され
た点ｐ１と点ｐ２との間の距離Ｌの関係がＬ／ｄ≧１０
であることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項７】請求項５に記載のアクチュエータにおい
て、前記振動板平面上に電極を垂直投影したときに、電
極の縁上の任意の点ｐ１と振動板の縁上で前記点ｐ１に
最も近い一点ｐ２について、前記点ｐ１から振動板平面
上に降ろした垂線の長さｄと、振動板平面上に投影され
た点ｐ１と点ｐ２との間の距離Ｌの関係がＬ／ｄ≧５０
であることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項８】請求項６又は７に記載のアクチュエータ
において、前記電極表面には絶縁層が形成され、前記点
ｐ１から振動板上に降ろした垂線の長さから前記絶縁層
の厚みを引いた値を前記垂線の長さｄとすることを特徴
とするアクチュエータ。
【請求項９】請求項１乃至８のいずれかに記載のアク
チュエータにおいて、前記電極上または電極に隣接する
位置に導電材料からなる突起を形成し、かつ電極の平面
を基準にして突起の頂点の高さは電極の縁上の任意の一
点ｐ１と振動板の縁上で前記点ｐ１に最も近い一点ｐ２
とを結ぶ直線の突起に対応する位置における高さ以上で
あることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１０】請求項１乃至８のいずれかに記載のア
クチュエータにおいて、前記振動板に対向し、かつ電極
に隣接する領域の一部又は全部に絶縁材料からなる突起
が設けられていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１１】請求項１０に記載のアクチュエータに
おいて、前記電極の平面を基準にして前記突起の頂点の
高さは電極の縁上の任意の一点ｐ１と振動板の縁上で前
記点ｐ１に最も近い一点ｐ２とを結ぶ直線の突起に対応
する位置の高さ以上であることを特徴とするアクチュエ
ータ。
【請求項１２】請求項１０又は１１に記載のアクチュ
エータにおいて、前記突起は壁状に電極を囲んでいるこ
とを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１３】請求項１乃至８のいずれかに記載のア
クチュエータにおいて、前記振動板に対向し、かつ電極
以外の領域の一部または全部に、溝が形成されているこ
とを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１４】請求項１乃至８のいずれかに記載のア
クチュエータにおいて、前記振動板に対向し、かつ電極
以外の領域の一部または全部に、突起および溝の双方が
形成されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１５】請求項１乃至１４のいずれかに記載の
アクチュエータにおいて、前記振動板と電極との間に充
電して静電力で前記振動板を電極に接触するまで変形さ
せた状態から放電して前記振動板を復元させることを特
徴とするアクチュエータ。
【請求項１６】インク滴を吐出するノズルと、このノ
ズルが連通する加圧液室と、この加圧液室内のインクを
加圧して前記ノズルからインク滴を吐出させる圧力を発
生するアクチュエータを備えたインクジェットヘッドに
おいて、前記アクチュエータが前記請求項１乃至１５の
いずれかに記載のアクチュエータであることを特徴とす
るインクジェットヘッド。
【請求項１７】インク滴を吐出するインクジェットヘ
ッドを搭載したインクジェット記録装置において、前記
インクジェットヘッドが前記請求項１６に記載のインク
ジェットヘッドであることを特徴とするインクジェット
記録装置。