JP2001232790A - 静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド及びその駆動方法並びにインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率的な低電圧駆動を行えない。 【解決手段】 振動板４２と電極５３との対向面のなす
角度θが０．４５°を越えない状態で非平行に配置し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液滴吐出ヘッド及びその
駆動方法並びに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、プ
ロッタ等の画像記録装置（画像形成装置）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液滴吐出ヘッ
ドである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
ギー発生手段とを備えて、エネルギー発生手段を駆動す
ることで吐出室内インクを加圧してノズルからインク滴
を吐出させるものである。

【０００３】従来のインクジェットヘッドとしては、例
えば、特開平６−７１８８２号公報に記載されているよ
うに、吐出室の壁面を形成する振動板と電極とをその対
向面が平行状態になるように配置し（これにより形成さ
れるギャップを「平行ギャップ」と称する。）、振動板
と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形
させることで、吐出室内容積を変化させてインク滴を吐
出させるようにした静電型インクジェットヘッドがあ
る。

【０００４】このような静電型インクジェットヘッドに
おいて、低い駆動電圧で駆動するためには、振動板と電
極との間隔（ギャップ長）を小さく設定する必要がある
が、ギャップ長が小さすぎると、振動板と電極が接触
し、破壊するなどのおそれがあり、他方、ギャップ長が
少しでも大きくなると、高い電圧が必要になるなど、安
定性に欠けるところがある。

【０００５】特に、低電圧駆動を実現するためには、ギ
ャップ長を少なくとも５μｍ以下にすることが要求され
るが、振動板となる薄い膜の平面度、ひずみや、ギャッ
プを形成する段差（又はギャップスぺーサ）の誤差など
によってギャップ長が変動する。ここで、振動板と電極
に働く静電吸引力（静電力）はギャップ長の２乗に反比
例するので、少しの誤差が大きな力の差となって振動板
の変位力が違ってくる。

【０００６】また、インク滴の吐出体積を確保するため
には、ある程度の振動板面積が必要であるが、ギャップ
長がばらついていると、一番狭いギャップ長のところが
大きな静電引力を受け、梁の強さに応じてたわむことに
なる。すなわち、ギャップ長のばらつきにより、各ノズ
ルに対応した振動板の変位する場所、及び、変位量が違
ってくることになり、インク滴吐出の不安定さが大きく
なったり、応答周波数が影響を受けることになる。

【０００７】そこで、特開平９−１９３３７５号公報に
記載されているように、振動板に対して電極を傾斜させ
て配置することによって、振動板と電極の各対向面が非
平行になる状態（これにより形成されるギャップを「非
平行ギャップ」という。）にし、振動板の変位開始点を
ノズル相互間で略同じ位置にできるようにして、インク
滴の吐出速度、吐出体積のバラツキを低減するようにし
たものがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したような非平行
ギャップを有するインクジェットヘッドにあっては、振
動板は電極との間のギャップ寸法（ギャップ長さ）が短
い（間隔の狭い）ところから変位を開始するため、低い
駆動電圧で振動板を変位させることができるという利点
があるが、単に、非平行ギャップとするだけでは、いま
だ十分に効率的に低電圧で駆動できないという課題があ
る。

【０００９】そこで、本発明者は、振動板と電極との間
のギャップ、すなわち、振動板と電極との配置関係、ギ
ャップの形状と振動板の変位、駆動電圧の関係などにつ
いて鋭意研究を重ねることで、ギャップ形状の最適化、
特に振動板と電極との対向角を最適化することでより効
率的な低電圧駆動が可能になることを見出した。

【００１０】よって、本発明は効率的な低電圧駆動が可
能な液滴吐出ヘッド及びその駆動方法並びにインクジェ
ット記録装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る静電アクチュエータは、振動板と電極
の対向面が非平行であり、且つ、振動板と電極の各対向
面がなす角度が０．４５°を越えない構成としたもので
ある。また、本発明に係る静電アクチュエータは、振動
板と電極の対向面が非平行であり、且つ、振動板と電極
の各対向面がなす角度が０．１°を下回らない構成とし
たものである。さらに、本発明に係る静電アクチュエー
タは、振動板と電極の対向面が非平行であり、且つ、振
動板と電極の各対向面がなす角度が０．１°〜０．４５
°の範囲にある構成としたものである。

【００１２】本発明に係る液滴吐出ヘッドは、インク流
路の壁面を形成する振動板と電極の対向面が非平行であ
り、且つ、振動板と電極の各対向面がなす角度が０．４
５°を越えない構成としたものである。また、本発明に
係る液滴吐出ヘッドは、インク流路の壁面を形成する振
動板と電極の対向面が非平行であり、且つ、振動板と電
極の各対向面がなす角度が０．０１°を下回らない構成
としたものである。また、本発明に係る液滴吐出ヘッド
は、インク流路の壁面を形成する振動板と電極の対向面
が非平行であり、且つ、振動板と電極の各対向面がなす
角度が０．０１°〜０．４５°の範囲にある構成とした
ものである。

【００１３】ここで、振動板と電極とは振動板の短手方
向で対向面が非平行状態になっていることが好ましい。

【００１４】本発明に係る液滴吐出ヘッドの駆動方法
は、上記本発明に係る液滴吐出ヘッドの駆動方法であっ
て、振動板と電極との間に印加する駆動電圧を連続的又
はステップ的に増減させて振動板を変位させる構成とし
たものである。

【００１５】本発明に係るインクジェット記録装置は、
インクジェットヘッドとして上記本発明に係る液滴吐出
ヘッドを搭載したものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。図１は本発明に係るインクジ
ェット記録装置の機構部の概略斜視説明図、図２は同機
構部の側面説明図である。

【００１７】このインクジェット記録装置は、記録装置
本体１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２等を収納し、装置本
体１の下方部には前方側から多数枚の用紙３を積載可能
な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）４を抜
き差し自在に装着することができ、また、用紙３を手差
しで給紙するための手差しトレイ５を開倒することがで
き、給紙カセット４或いは手差しトレイ５から給送され
る用紙３を取り込み、印字機構部２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６に排紙
する。

【００１８】印字機構部２は、図示しない左右の側板に
横架したガイド部材である主ガイドロッド１１と従ガイ
ドロッド１２とでキャリッジ１３を主走査方向（図２で
紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ１
３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
本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッ
ドからなるヘッド１４をインク滴吐出方向を下方に向け
て装着し、キャリッジ１３の上側にはヘッド１４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）１５を交換可能に装着している。

【００１９】ここで、キャリッジ１３は後方側（用紙搬
送方向下流側）を主ガイドロッド１１に摺動自在に嵌装
し、前方側（用紙搬送方向下流側）を従ガイドロッド１
２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ
１３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１
７で回転駆動される駆動プーリ１８と従動プーリ１９と
の間にタイミングベルト２０を張装し、このタイミング
ベルト２０をキャリッジ１３に固定している。また、記
録ヘッドとしてここでは各色のヘッド１４を用いている
が、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘ
ッドでもよい。

【００２０】一方、給紙カセット４にセットした用紙３
をヘッド１４の下方側に搬送するために、給紙カセット
４から用紙３を分離給装する給紙ローラ２１及びフリク
ションパッド２２と、用紙３を案内するガイド部材２３
と、給紙された用紙３を反転させて搬送する搬送ローラ
２４と、この搬送ローラ２４の周面に押し付けられる搬
送コロ２５及び搬送ローラ２４からの用紙３の送り出し
角度を規定する先端コロ２６とを設けている。搬送ロー
ラ２４は副走査モータ２７によってギヤ列を介して回転
駆動される。

【００２１】そして、キャリッジ１３の主走査方向の移
動範囲に対応して搬送ローラ２４から送り出された用紙
３を記録ヘッド１４の下方側で案内する用紙ガイド部材
である印写受け部材２９を設けている。この印写受け部
材２９の用紙搬送方向下流側には、用紙３を排紙方向へ
送り出すために回転駆動される搬送コロ３１、拍車３２
を設け、さらに用紙３を排紙トレイ６に送り出す排紙ロ
ーラ３３及び拍車３４と、排紙経路を形成するガイド部
材３５，３６とを配設している。

【００２２】また、キャリッジ１３の移動方向右端側に
はヘッド１４の信頼性を維持、回復するための信頼性維
持回復機構（以下「サブシステム」という。）３７を配
置している。キャリッジ１３は印字待機中にはこのサブ
システム３７側に移動されてキャッピング手段などでヘ
ッド１４をキャッピングされる。

【００２３】次に、このインクジェット記録装置のヘッ
ド１４を構成する液滴吐出ヘッドであるインクジェット
ヘッドの一例について図３及び図４を参照して説明す
る。なお、図３は本発明の第１実施形態に係るインクジ
ェットヘッドの長手方向の断面説明図、図４は同ヘッド
の短手方向の断面説明図である。

【００２４】このインクジェットヘッドは、インク流路
基板４１と、振動板４２と、電極基板４３と、ノズル板
４４とを備え、液滴であるインク滴を吐出する複数のノ
ズル４５、各ノズル４５が連通する加圧室４６、各加圧
室４６にインク供給路を兼ねた流体抵抗部４７を介して
連通する共通液室流路４８などを形成している。

【００２５】インク流路基板４１は単結晶シリコン基板
を用いており、加圧室４６及び共通液室流路４８を形成
する凹部と、流体抵抗部４７を形成する溝部と、ノズル
連通路４９を形成する溝部とをエッチングで形成してい
る。このインク流路基板４１に加圧室４６の壁面の一部
をなす例えば導電性ｎ型シリコン基板から形成した振動
板４２を一体に設けている。

【００２６】また、電極基板４３は、ｎ型又はｐ型の単
結晶シリコン基板を用いており、この単結晶シリコン基
板に熱酸化法などで酸化シリコン層４３ａを形成し、こ
の酸化シリコン層４３ａに凹部５１を形成して、この凹
部５１の底面に沿って振動板４２に対向する電極５３を
設け、振動板４２と電極５３との間にギャップ５４を形
成し、振動板４２と電極５３とによって静電アクチュエ
ータを構成している。

【００２７】なお、電極５３表面にはＳiＯ₂膜などの酸
化膜系絶縁膜、Ｓi₃Ｎ₄膜などの窒化膜系絶縁膜からな
る電極保護膜５５を成膜しているが、振動板４２の対向
面側に絶縁膜を形成することもできる。また、電極基板
４３としてシリコン基板以外にも、ガラス基板、セラミ
ック基板等の絶縁物基板を用いることもできる。この場
合、前記凹部５１はガラス基板、セラミック基板等の絶
縁部基板に形成する。

【００２８】また、電極５３は、反応性スパッタ法、Ｃ
ＶＤ法などによって形成できるチタン、タングステン、
タルタン等の金属とその窒化物、化合物等の高融点金
属、好ましくは窒化チタン、或いはＰ型又はＮ型の不純
物原子を含むシリコンからなり、好ましくはシート抵抗
が５００Ω以下、より好ましくは２００Ω以下のもので
ある。

【００２９】ここで、振動板４２と電極５３の対向面は
振動板長手方向で非平行状態としている。すなわち、電
極基板４３の凹部５１は底面を振動板長手方向でノズル
４５側に向かって低くなるように傾斜させて形成し、こ
の凹部５１底面に電極５３を形成することによって、振
動板４２の対向面に対して電極５３の対向面を傾斜させ
て非平行状態で対向させている。

【００３０】したがって、振動板４２と電極５３との実
効的な間隔（電極保護膜５５表面と振動板４２との間
隔：実効ギャップ長）は、「０」からノズル４５側に向
かって漸次増加するように変化する。なお、振動板４２
と電極５３との対向面がなす角度（対向角という。）θ
については後述する。

【００３１】ノズル板４４は金属、樹脂、金属と樹脂の
複層構造体、ガラス板などで形成し、ノズル連通路４９
を介して加圧室４６に連通する複数のノズル４５を形成
している。また、インク流路基板４１には共通液室流路
４８にインクカートリッジ１５からインクを供給するた
めのインク供給穴５６を有する連結部材５７を接合して
いる。さらに、振動板４２と電極５３との間に駆動波形
を印加する駆動回路５８を備えている。

【００３２】このように構成したインクジェットヘッド
において、振動板４２を共通電極とし、電極５３を個別
電極として、振動板４２と電極５３との間に駆動波形を
印加することにより、振動板４２と電極５３との間に静
電力が発生して、振動板４２が電極５３側に変形変位
し、この状態から振動板４２と電極５３との間の電荷を
放電させることにより、振動板４２が復帰変形して加圧
室４６内のインクが加圧されてノズル４５からインク滴
が吐出される。

【００３３】この場合、振動板４２には電極５３との間
の実効的なギャップ長（保護膜５６の厚みを除く長さ）
が短い部分、このヘッドでは振動板４２と電極５３とは
保護膜５６を介して接触している（実効ギャップ長＝
０）ので、この部分から変位を開始し、それに伴なって
漸次振動板４２と電極５３とのギャップ長が短くなる。
したがって、振動板４２の変位開始位置のバラツキが低
減するとともに、駆動電圧を低電圧化することができ
る。

【００３４】そこで、振動板４２と電極５３とがなす対
向角θについて図５以降をも参照して説明する。まず、
電圧の印加によって振動板４２に作用する静電吸引力
（静電力）はギャップ長さＬの２乗に反比例することが
知られている。そこで、振動板４２と電極５３のなす角
度（対向角）θによって静電吸引力がどのように変化す
るかを検討した結果、対向角θ＝０．４５°前後を境に
静電吸引力の変化率∂Ｆ／∂θが大きく異なることを見
出した。

【００３５】すなわち、対向角θが０．４５°を越える
場合には、対向角θを変化させても静電吸引力に大きな
差異はなく、θが０．４５°以下の領域においては、θ
を減少させると静電吸引力が急峻に増大することが分か
った。このことより、振動板４２と電極５３を対向角
０．４５°を越える角度で非平行状態に配置しても、駆
動電圧の低電圧化には大きく寄与しない。

【００３６】上述したヘッド構成において、振動板４２
と電極５３の対向角θが０．２５°の場合には対向角θ
が１°の場合と比較して、同一の液室容積変化量を得る
のに要する振動板変位を与えるための印加電圧が１／１
５程度に低下する。また、対向角θを０．１°にした場
合には対向角θが１°の場合の１／１００前後にまで低
下する。一方、対向角θが５°の場合には対向角θが１
°の場合より３倍程度印加電圧を高くしなければならな
い。これより、対向角θと印加電圧の関係が線形でない
ことが理解される。

【００３７】図５は、静電吸引力と対向角θの関係を求
めた結果であり、対向角θが「０」に近づくと静電吸引
力（実線で示す）は無限大に発散する傾向を示してい
る。対向角θが「０」という状態は振動板４２と電極５
３の間隔がゼロで平行に張り付いている状態である。こ
の状態においては静電吸引力は無限大に発散することか
ら同図の結果が妥当であることが理解される。

【００３８】そこで、さらに同図に対向角変化量Δθに
対する静電吸引力（ａ．ｕ）の変化量を微分値として示
している（点線で示す。）。この解析結果によると、対
向角θが０．４５°近傍から微係数が増大し始めている
ことが分かる。したがって、対向角θが０．４５°より
大きい領域では振動板４２と電極５３の対向角θを変え
ても静電吸引力に大きな差異がみられないのに対し、対
向角θを０．４５°以下にすると顕著な変化が表われる
という特性があることが分かる。

【００３９】したがって、振動板４２と電極５３とは対
向面がなす角度（対向角）θが０．４５°を越えない範
囲で非平行状態に配置することにより、より効率的な低
電圧駆動化を図ることができる。

【００４０】次に、振動板４２と電極５３の対向面がな
す角度（対向角）θの下限値について説明する。振動板
４２と電極５３の対向角θが小さい程、低電圧駆動には
有利であるが、対向角θを小さくしていくと、所望のイ
ンク滴量を噴射させるのに要する液室（加圧室）の容積
変化量ΔＶを確保するためには、加圧室の長さを長くし
なければならず、加圧室の長さが長くなれば、必然的に
ヘッドが大型化する。

【００４１】そこで、インク滴吐出に必要な加圧室４６
の容積変化量をΔＶ、振動板４２の長手方向の長さ（長
手長）をＬ、短手方向の長さ（短手幅）をＷ、振動板４
２と電板５３の間隔の最大値（最大ギャップ長）をＴｍ
ａｘ、振動板４２と電極５３の対向角をθとして、これ
らのパラメータの関係についてみると、たとえば、ヘッ
ドの密度を１５０dpiとし、短手幅（液室幅）Ｗを１３
０μｍ程度と考え、ヘッドの小型化のため振動板長手長
Ｌを１ｍｍ＜Ｌ＜３ｍｍとすると、容積変化量ΔＶを確
保するために、必要となる最大ギャップ長Ｔｍａｘは、
略０．４μｍ＜Ｔｍａｘ＜１．２μｍとなるが、このと
きの対向角θは、略０．００８°＜θ＜０．０７°とな
り、対向角θが上記上限値以下に収まることが分かる。

【００４２】以上の関係をまとめると図６に示すように
なる。なお、同図は、容積変化量ΔＶが一定（ΔＶ＝７
７．５ｐｌ、液室幅（振動板短手長）Ｗ＝１３０μｍ）
の条件におけるギャップ高さ（ギャップ長）と振動板長
さ、テーパ角の関係を示す線図であり、実線は振動板長
さ、破線はテーパ角を示している。

【００４３】ここで、振動板４２と電極５３を非平行に
対向配置した構成を作製する場合、ギャップ５４をエッ
チングで加工するとき、±５０Å程度の加工誤差がある
ことを考慮すると、最大ギャップ長Ｔｍａｘが小さくな
る程、±５０Åの加工誤差によって生じる対向角θの誤
差率は大きくなる。ギャップ最大値Ｔｍａｘの作製誤差
±５０Åに対する対向角θの作製誤差率は、図７に示す
ような関係にある。したがって、対向角θの設計基準値
を０．０１°以上とすることで、作製誤差を±１％以内
に収めることができ、歩留まりが向上することが分か
る。

【００４４】これらより、対向角θを略０．０１°≦θ
≦０．４５°の範囲に設定することによって、効率的な
低電圧駆動化を図れるとともに作製上の歩留まりを向上
することができる。

【００４５】次に、駆動回路５８から与えるヘッドの振
動板４２と電極５３との間に与える駆動波形について図
８をも参照して説明する。加圧室４６にインクを供給す
る過程Ｔ１において、同図に破線で示す駆動波形のよう
に印加電圧量を急峻に与える場合と、同図に実線で示す
駆動波形のように印加電圧量を緩やかに与える場合とで
は、後者の方が加圧室４６の圧力の減衰が緩やかにな
り、ノズル４５から加圧室４６内に空気が吸い込まれ、
加圧室４６内に気泡として残留する確率が低くなる。

【００４６】また、同図に実線で示す駆動波形のよう
に、振動板４２が復元している過程Ｔ２において再度電
圧を印加して振動板４２を吸引させて、ノズル４５近傍
のインクメニスカス面を引き戻した後、再度印加電圧を
急峻にゼロにして振動板４２を復元させると、引き戻さ
れていくインクメニスカス面に再度圧力が加わって、微
小なインクドロップが形成される。

【００４７】そこで、電極５３に印加する駆動波形の電
圧を連続的ないしステップ状に増減させることによっ
て、振動板４２に与える静電吸引力を変化させることが
できる。例えば、上述したように液滴噴射後に急速に振
動板４２を吸引するとノズル４５から空気を吸い込み、
これが加圧室４６内で気泡となって残留し、その後の噴
射特性に致命的な影響を与えることがあるが、駆動波形
の電圧を連続的（ないしステップ的）に増加し、減少す
ることにより、噴射後の振動板吸引速度を調整できるの
で、気泡引き込みの問題を回避することができるように
なる。

【００４８】また、ノズル端のメニスカス面を持ち上げ
た後、一端引き込み、再度持ち上げることによって吐出
液量を少なくすることができるが、この場合には加圧、
減圧のタイミング制御が必要となる。駆動波形を連続な
いしステップ的に増減することにより、吐出滴量を制御
し、微小ドットを形成させることができる。

【００４９】次に、本発明に係る他の実施形態について
図９を参照して説明する。この実施形態は、振動板短手
方向（ノズル列方向）で振動板と電極とを非平行状態に
配置したものである。

【００５０】すなわち、電極基板４３の酸化シリコン膜
４３ａには振動板短手方向で傾斜した底面を有する凹部
５１を形成し、この凹部５１の底面に電極５３を形成し
て電極保護膜５５で表面を保護している。これにより、
振動板４２と電極５３とは振動板短手方向で非平行状態
に配置される。このように構成することによって、応答
時間を短縮することができて印字速度を向上することで
きる。

【００５１】つまり、振動板の長さ（振動板長手方向長
さ）をＬ、振動板短手方向幅をＷ、振動板厚さをＴと
し、ヘッドのノズル列は振動板短手方向幅Ｗの方向に一
致する構成において、幅Ｗはノズル間距離の規定条件と
なり、ノズル密度を高密度化して高密度の画像を記録す
る場合、一般的に幅Ｗは長さＬよりも短く形成される。

【００５２】そこで、このような場合において、静電吸
引力によって振動板４２を屈曲変形させる過程におい
て、振動板４２と電極５３とを振動板長さＬ方向に非平
行に対向配置した場合と、振動板短手方向幅Ｗ方向に非
平行に配置した場合とでは、電圧印加を開始すると、振
動板４２はギャップ間距離の短い方から順に対向電極５
３側に吸引されていくので、振動板４２の屈曲変位の完
了に要する時間は、後者の方が短くなり、これにより、
応答周波数を上げることができるのである。また、振動
板４２の復元速度も同様に速くすることができる。例え
ば、振動板４２の長さＬを１ｍｍ、幅Ｗを１３０μｍと
した場合、電圧を印加してから振動板の当接変位が完了
する迄の時間はおよそ１／８に短縮される。

【００５３】このように振動板４２の応答周波数を高く
できることにより、インクの噴射間隔を短くすることが
でき、印字速度の高速化を図れる。上述の構成において
も、振動板の変形によって発生する容積変化量と加工誤
差に関する考察から、対向角θの範囲を略０．０１°≦
θ≦０．４５°の範囲に設定することが好ましい。

【００５４】なお、上記各実施形態においては、振動板
と電極の平面形状を矩形とした例で説明したが、平面形
状を台形、三角形とすることもできる。また、本発明を
液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドに適用した
例で説明しているが、振動板と電極とを用いるその他の
静電型アクチュエータにも同様に適用することができ
る。さらに、上記実施形態では振動板と液室とを振動板
／液室基板として同一部材から形成しているが、振動板
と液室形成部材とを別部材で形成して接合することもで
きる。

【００５５】また、上記実施形態においては、ノズルは
振動板の変位方向と直交する方向にインク滴が吐出する
ように形成したエッジシュータ方式のインクジェットヘ
ッドに適用しているが、ノズルを振動板の変位方向にイ
ンク滴が吐出するように形成したサイドシュータ方式の
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。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る静電
アクチュエータによれば、振動板と電極の対向面が非平
行であり、且つ、振動板と電極の各対向面がなす角度が
０．４５°を越えないので、効率的に低電圧駆動を行う
ことができる。また、本発明に係る静電アクチュエータ
は、振動板と電極の対向面が非平行であり、且つ、振動
板と電極の各対向面がなす角度が０．１°を下回らない
構成としたので、低電圧駆動を行うアクチュエータを歩
留まり良く製作することができる。さらに、本発明に係
る静電アクチュエータは、振動板と電極の対向面が非平
行であり、且つ、振動板と電極の各対向面がなす角度が
０．１°〜０．４５°の範囲にある構成としたので、効
率的な低電圧駆動を行うアクチュエータを歩留まり良く
製作することができる。

【００５７】本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、イ
ンク流路の壁面を形成する振動板と電極の対向面が非平
行であり、且つ、振動板と電極の各対向面がなす角度が
０．４５°を越えない構成としたので、効率的に低電圧
駆動を行うことができる。また、本発明に係る液滴吐出
ヘッドは、インク流路の壁面を形成する振動板と電極の
対向面が非平行であり、且つ、振動板と電極の各対向面
がなす角度が０．０１°を下回らない構成としたので、
低電圧駆動を行えるヘッドを歩留まり良く製作できる。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、インク流路の壁
面を形成する振動板と電極の対向面が非平行であり、且
つ、振動板と電極の各対向面がなす角度が０．０１°〜
０．４５°の範囲にある構成としたので、効率的な低電
圧駆動を行うヘッドを歩留まり良く製作することができ
る。

【００５８】ここで、振動板と電極とは振動板の短手方
向で対向面が非平行状態になるように配置することで、
振動板の周波数応答特性が向上し、高周波駆動が可能に
なる。

【００５９】本発明に係る液滴吐出ヘッドの駆動方法に
よれば、上記本発明に係る液滴吐出ヘッドの駆動方法で
あって、振動板と電極との間に印加する駆動電圧を連続
的又はステップ的に増減させて振動板を変位させる構成
としたので、吐出滴量と吐出速度を制御することが可能
になる。

【００６０】本発明に係るインクジェット記録装置によ
れば、上記液滴吐出ヘッドからなるインクジェットヘッ
ドを搭載したので、低電圧駆動で、高速印字が可能な記
録装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインクジェット記録装置の機構部
の概略斜視説明図

【図２】同記録装置の側断面説明図

【図３】本発明に係るインクジェットヘッドの長手方向
の断面説明図

【図４】同ヘッドの短手方向の断面説明図

【図５】振動板と電極の対向角θと静電吸引力の変化の
説明に供する線図

【図６】ギャップ高さと振動板長さ及びテーパ角の関係
の説明に供する線図

【図７】ギャップ最大値と対向角の作製誤差率の関係の
説明に供する線図

【図８】駆動波形の異なる例の説明に供する説明図

【図９】本発明の他の実施形態に係るインクジェットヘ
ッドの短手方向の断面説明図

【符号の説明】

１３…キャリッジ、１４…ヘッド、４１…インク流路基
板、４２…振動板、４３…電極基板、４３ａ…酸化シリ
コン層、４４…ノズル板、４５…ノズル、４６…圧力
室、４７…流体抵抗部、４８…共通液室流路、５１…凹
部、５３…電極、５４…ギャップ、５５…保護膜。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動板と、この振動板に対向する電極と
   を備えた静電アクチュエータにおいて、前記振動板と電
   極の対向面が非平行であり、且つ、前記振動板と電極の
   各対向面がなす角度が０．４５°を越えないことを特徴
   とする静電アクチュエータ。
2. 【請求項２】 振動板と、この振動板に対向する電極と
   を備えた静電アクチュエータにおいて、前記振動板と電
   極の対向面が非平行であり、且つ、前記振動板と電極の
   各対向面がなす角度が０．１°を下回らないことを特徴
   とする静電アクチュエータ。
3. 【請求項３】 振動板と、この振動板に対向する電極と
   を備えた静電アクチュエータにおいて、前記振動板と電
   極の対向面が非平行であり、且つ、前記振動板と電極の
   各対向面がなす角度が０．１°〜０．４５°の範囲にあ
   ることを特徴とする静電アクチュエータ。
4. 【請求項４】 液滴を吐出するノズルと、このノズルが
   連通するインク流路と、このインク流路の壁面を形成す
   る振動板と、この振動板に対向する電極とを備え、前記
   振動板と電極との間の静電力で振動板を変位させて前記
   ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、前
   記振動板と電極の対向面が非平行であり、且つ、前記振
   動板と電極の各対向面がなす角度が０．４５°を越えな
   いことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
5. 【請求項５】 液滴を吐出するノズルと、このノズルが
   連通するインク流路と、このインク流路の壁面を形成す
   る振動板と、この振動板に対向する電極とを備え、前記
   振動板と電極との間の静電力で振動板を変位させて前記
   ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、前
   記振動板と電極の対向面が非平行であり、且つ、前記振
   動板と電極の各対向面がなす角度が０．０１°を下回ら
   ないことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
6. 【請求項６】 液滴を吐出するノズルと、このノズルが
   連通するインク流路と、このインク流路の壁面を形成す
   る振動板と、この振動板に対向する電極とを備え、前記
   振動板と電極との間の静電力で振動板を変位させて前記
   ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、前
   記振動板と電極の対向面が非平行であり、且つ、前記振
   動板と電極の各対向面がなす角度が０．０１°〜０．４
   ５°の範囲にあることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
7. 【請求項７】 請求項４乃至６のいずれかに記載の液滴
   吐出ヘッドにおいて、前記振動板と前記電極とは前記振
   動板の短手方向で対向面が非平行状態になっていること
   を特徴とする液滴吐出ヘッド。
8. 【請求項８】 請求項４乃至７のいずれかに記載の液滴
   吐出ヘッドの駆動方法において、前記振動板と電極との
   間に印加する駆動電圧を連続的又はステップ的に増減さ
   せて前記振動板を変位させることを特徴とする液滴吐出
   ヘッドの駆動方法。
9. 【請求項９】 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４乃至７のいずれかの液滴吐出ヘッドであ
   ることを特徴とするインクジェット記録装置。