JP2001322273A

JP2001322273A - 液滴吐出ヘッド及びインクジェット記録装置並びにマイクロアクチュエータ

Info

Publication number: JP2001322273A
Application number: JP2000145812A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Mimura; 忠士三村
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-05-18
Filing date: 2000-05-18
Publication date: 2001-11-20
Anticipated expiration: 2020-05-18
Also published as: JP4275291B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】振動板が電極に当接するまで変形変位させる
と、振動板に残留電荷が発生して振動板の変位が不安定
になる。そこで、簡単な構成で残留電荷の発生を低減す
ることができて、安定した振動板変位が得られるマイク
ロアクチュエータを提供する。【解決手段】液滴吐出ヘッドは、振動板１０の電極側
表面に凸部１６を形成した構成としたものである。ここ
で、電極１３を設ける電極基板２には振動板１０の凸部
１６が当接する当接部１７を設け、この当接部１７は電
極１３と電気的に絶縁されていることが好ましい。ま
た、電極１３は絶縁膜１９で全面が覆われていることが
好ましい。さらに、振動板１０には複数の凸部１６を格
子状或いは千鳥状に配置することが好ましい。また、振
動板１０の面積に対する凸部１６の底面積の占める割合
が１／２を越えないことが好ましい。また、振動板１０
の表面からの凸部１６の高さが０．０１μｍ以上である
ことが好ましい。

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イン
クジェット記録装置並びにマイクロアクチュエータに関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、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
吐出ヘッドの１つであるインクジェットヘッドとして、
インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液
室（インク流路、加圧室、吐出室、圧力室、加圧液室等
とも称される。）と、この液室の壁面を形成する振動板
と、この振動板に対向する電極を有し、振動板と電極と
の間に電圧を印加することで発生する静電気力により振
動板を変形させて、液室内の圧力／体積を変化させるこ
とによりノズルからインク滴を吐出させる静電型インク
ジェットヘッドがある。

【０００３】従来の静電型インクジェットヘッドとして
は、特開平２−２８９３５１号公報に記載されているよ
うに、振動板が電極に当接する（実際には電極表面の保
護膜である絶縁膜に当接する）まで変形変位させる当接
駆動方式と、振動板が電極に当接しない位置まで変形変
位させる非当接駆動方式とがある。このうち、電極に当
接するまで変形変位させる当接駆動方式の方が振動板の
変形量（変位量）を一定にすることができるので、低電
圧化及びインク滴吐出量の均一化を図ることができて優
れている。

【０００４】この当接駆動方式で駆動した場合、振動板
に残留電荷が発生して振動板の変位が不安定になること
から、従来、特開平９−１３６４１３号公報に記載され
ているように、極性の異なる駆動電圧を交互に印加する
ことで残留電荷を消去するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のインクジェットヘッドのように極性の異なる駆
動電圧を交互に印加するためには、特別な駆動方式と逆
極性の電源が必要になるという課題がある。

【０００６】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
のであり、簡単な構成で安定した振動板変位が得られる
液滴吐出ヘッド及びこのヘッドを搭載したインクジェッ
ト記録装置並びに簡単な構成で安定した振動板変位が得
られるマイクロアクチュエータを提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板の電極側表
面に凸部を形成した構成としたものである。

【０００８】ここで、電極を設ける電極基板には振動板
の凸部が当接する当接部を設け、この当接部は電極と電
気的に絶縁されていることが好ましい。また、電極は絶
縁膜で全面が覆われていることが好ましい。

【０００９】さらに、振動板には複数の凸部を格子状或
いは千鳥状に配置することが好ましい。また、振動板の
面積に対する凸部の底面積の占める割合が１／２を越え
ないことが好ましい。また、振動板の表面からの凸部の
高さが０．０１μｍ以上であることが好ましい。

【００１０】本発明に係るインクジェットヘッド記録装
置は、インクジェットヘッドとして本発明に係る液滴吐
出ヘッドを備えたものである。

【００１１】また、本発明に係るマイクロアクチュエー
タは、振動板の電極側表面に凸部を設けたものである。

【００１２】

【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は本発明を適用した静電
型インクジェットヘッドの振動板長辺方向の模式的断面
説明図、図２は同ヘッドの振動板短辺方向の模式的拡大
断面説明図、図３は同ヘッドの振動板の平面図、図４は
同ヘッドの電極基板の要部平面図である。

【００１３】この静電型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の下面に接合した電極基
板２と、振動板基板１の上面に接合したノズル板３とを
備え、液滴であるインク滴を吐出するノズル５と、ノズ
ル５に連通する液室６と、液室６に流体抵抗部７を介し
てインクを供給する共通液室８などを形成している。

【００１４】振動板基板１には、液室６及びこの液室６
の壁面（底面）となる振動板１０を形成する凹部と、流
体抵抗部７を形成する溝及び共通液室８を形成する凹部
を形成している。この振動板基板１は、シリコン基板を
酸化膜を介して接合したＳＯＩ基板を用いて形成するこ
とができる。この場合、液室６となる凹部をＫＯＨ水溶
液などのエッチング液を用いてエッチングすることによ
り、活性層をエッチストップ層として振動板１０を高精
度に形成できる。また、シリコン基板に高濃度Ｐ型不純
物、例えばボロン拡散層を形成し、このボロン拡散層を
エッチングストップ層としてエッチストップすることに
よっても振動板１０を高精度に形成することができる。

【００１５】また、電極基板２にはシリコン基板を用い
て熱酸化法などにより酸化膜層２ａを形成し、この酸化
膜層２ａに凹部１１を形成し、この凹部１１の底面に振
動板１０に所定のギャップ１４をおいて対向する電極１
３を形成している。これらの振動板１０と電極１３によ
って静電力で振動板１０を変形変位させるマイクロアク
チュエータ部を構成している。

【００１６】ここで、振動板１０の電極側表面には振動
板長手方向に沿って長い凸部１６を２つ並列に間隔を置
いて設けている。なお、凸部１６の個数は１個又は３個
以上でもよい。一方、電極基板２には振動板１０の各凸
部１６に対向し、振動板１０が変形変位したときに当接
する当接部１７、１７を設けている。この当接部１７は
電極１３との間に溝１８を形成して電気的に分離絶縁し
て、振動板１０との間には静電力が発生しないようにし
ている。なお、電極１３の振動板１０に対向する部分は
当接部１７により電極部分１３ａ〜１３ｃに分割される
ことになる。したがって、振動板１０は図３に示すよう
に接合領域１０Ｂ及び凸部１６を除く領域が静電力を受
ける領域（これを「振動板有効領域１０Ａ」という。）
になる。

【００１７】そして、この電極基板２の電極１３（１３
ａ〜１３ｃを含む）表面及び当接部１７の表面には振動
板１０との接触による損傷などを防止するためにＳiＯ₂
膜などの酸化膜系絶縁膜、Ｓi₃Ｎ₄膜などの窒化膜系絶
縁膜からなる保護膜（絶縁膜）１９を成膜している。

【００１８】ノズル板３は、金属層、或いは金属層と高
分子層とを直接接合した積層部材、樹脂部材、ニッケル
電鋳などでノズル５を形成したものであり、ノズル面
（吐出方向の表面：吐出面）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。また、ノ
ズル板３には共通液室８に外部からインクを供給するた
めのインク供給穴２０を形成している。

【００１９】このように構成したインクジェットヘッド
においては、振動板１０を共通電極とし、電極１３を個
別電極として、振動板１０と電極１３との間に駆動電圧
を印加することによって、振動板１０の振動板有効領域
１０Ａと電極１３の電極部分１３ａ〜１３ｃとの間に発
生する静電力によって振動板１０が電極１３側に変形変
位し、この状態から振動板１０と電極１３間の電荷を放
電させることによって振動板１０が復帰変形して、液室
６の内容積（体積）／圧力が変化することによって、ノ
ズル５からインク滴が吐出される。

【００２０】すなわち、個別電極とする電極１３にパル
ス電圧を印加すると、共通電極となる振動板１０との間
に電位差が生じて、個別電極１３と振動板１０の間に静
電力が生じる。この結果、振動板１０は印加した電圧の
大きさに応じて変位する。その後、印加したパルス電圧
を立ち下げることで、振動板１０の変位が復元して、そ
の復元力により液室６内の圧力が高くなり、ノズル５か
らインク滴が吐出される。

【００２１】この場合、振動板１０と電極１３との間に
振動板１０が電極１３に当接する程度の変位が得られる
駆動波形を印加した場合、図５に示すように、振動板１
０が電極１３側に変形変位することにより、振動板１０
の凸部１６が電極基板２側の当接部１７（絶縁膜１８上
面）に当接するので、これ以上の振動板１０の変形が制
限される。

【００２２】したがって、振動板１０表面が電極１３
（電極部分１３ａ〜１３ｃ）に接触することがなくな
り、振動板１０と電極１３との当接による残留電荷は殆
ど発生しない。なお、振動板１０に設けた凸部１６と当
接している当接部１７は隣接する電極１３とは電気的に
独立しており、電圧が印加されていないので、凸部１６
に残留電荷が発生することがない。

【００２３】このように、振動板の電極側表面に凸部を
設けることによって振動板と電極との接触を防止するこ
とができ、残留電荷の発生を低減することができて、安
定した振動板の変位特性を得ることができる。

【００２４】ここで、振動板１０に設ける凸部１６に関
して、先ず、振動板１０の面積（接合領域を除く領域の
面積であり、これを「振動板面積」という。）と凸部１
６の底面積（振動板表面側の面積）との関係について図
６をも参照して説明する。振動板面積（図３に示すＬ１
×Ｌ２の面積）に占める凸部１６の底面積の割合をあま
り多くしすぎると、振動板面積の内の静電気力が働く面
積（振動板有効領域の面積）が小さくなり、振動板１０
を変位させるために必要な電圧が上昇してしまうので、
駆動電圧の低電圧化、消費電力の低減化から好ましくな
い。

【００２５】そこで、振動板１０の有効面積が減少する
ことで増加する電圧を求めてみると、図６に示すように
簡易的なモデルにおいて、振動板１０と電極１３との間
の距離をｄ、振動板有効面積をＳ、空気の誘電率をεと
したとき、振動板１０と電極１３との間に発生する静電
気力Ｆは、次の（１）式で表される。

【００２６】

【数１】

【００２７】ここで、振動板有効面積Ｓが半分に減った
としたときに振動板１０を従前と同じ変位量だけ変位さ
せるために必要な電圧の上昇分を計算すると、駆動電圧
Ｖは次の（２）式で表されるので、電圧の上昇分は約
１．４倍となる。

【００２８】

【数２】

【００２９】したがって、振動板１０に設ける凸部１１
の面積比の割合は１／２以下が実用的である。例えば、
Ｌ１＝１０００μｍ、Ｌ２＝１３０μｍとして、凸部１
６の底面積を１０００μｍ×１０μｍ×２とすると、凸
部１６が振動板面積（１０００×１３０）占める割合は
約１／６となり、振動板１０を変位させるための静電気
力の低下は非常に小さく、大幅な駆動電圧の上昇もな
く、振動板１０を変位させることができる。

【００３０】次に、振動板１０の凸部１６の振動板表面
からの高さについて図７をも参照して説明する。振動板
１０の凸部１６が電極基板２の当接部１７に当接してい
るとき、同図に示すように、凸部１６、１６間の距離を
ｌ、電極１３の厚みをｔｄ、絶縁膜（保護膜）１９の厚
みをｔｃ、溝１８の幅をｌｃとし、空気の誘電率をε、
絶縁膜１９の比誘電率をε0、振動板１０のヤング率を
Ｅ、振動板１０の厚さをｈとしたとき、振動板１０表面
と電極１３上の絶縁膜１９表面との距離ｃは、次の
（３）式で表される。

【００３１】

【数３】

【００３２】この（３）式で求められる振動板１０表面
と絶縁膜１９との距離ｃが、駆動電圧Ｖｃを印加しても
振動板１０が絶縁膜１９に接触しない凸部１１の最低高
さになる。

【００３３】ただし、絶縁膜１９の厚みｔｃが厚くて、
次の（４）式が成立する場合には、新たに次の（５）式
で求まる振動板１０表面と絶縁膜１９との距離ｃが、駆
動電圧Ｖｃを印加しても振動板１０が絶縁膜１９に接触
しない凸部１１の最低高さになる。

【００３４】

【数４】

【００３５】

【数５】

【００３６】したがって、振動板１０の凸部１６の高さ
は、上記各式で求められる振動板表面と絶縁膜１９との
距離ｃ以上であればよいが、凸部１６の高さを高くしす
ぎると、振動板有効領域１０Ａと電極１３との距離が大
きくなり、振動板１０の凸部１６を当接部１７に当接さ
せるために必要な変位量が得られる電圧（当接電圧）が
高くなってしまう。

【００３７】そこで、（３）〜（５）式からもわかると
おり、凸部１１の高さは、振動板１０の厚さ、絶縁膜１
９の厚さ、溝１８の幅などによって最適値があり、実用
的な寸法としては０．０１μｍ以上である。そして、振
動板１０が電極１３上の絶縁膜１９へ接触することを確
実に避けるためには、さらに凸部１６を高く形成する必
要があることから、凸部１６の高さとしては０．０５μ
ｍ以上とすることがより好ましい。

【００３８】このように、振動板の表面からの凸部の高
さを０．０１μｍ以上とすることにより、凸部が電極側
の当接部と当接した後も振動板表面と電極との間に適度
な距離を保つことができ、残留電荷の発生を低減し、安
定した振動板の変位特性を得ることができる。

【００３９】次に、このヘッドの製造工程について図８
以降をも参照して説明する。先ず、振動板基板１の形成
工程について図８を参照して説明する。ここでは、振動
基板１を同図（ａ）に示すようなＳＯＩ基板（ウエハを
用いる）３１から形成している。このＳＯＩ基板３１と
しては、振動板１０となる活性層３２の厚さ２μｍ、ベ
ース３３の厚さ４００μｍ、活性層３２とベース３３と
の酸化膜層３３の厚さ０．５μｍのものを用いた。

【００４０】そして、同図（ｂ）に示すように、このＳ
ＯＩ基板３１の活性層３２側表面に厚さ５００ÅでＳｉ
Ｏ₂膜３５を例えばＬＰ−ＣＶＤにより堆積形成する。
次いで、ＳｉＯ₂膜３５表面にレジスト３６をコーティ
ングし、振動板１０の凸部１６を形成する部分だけパタ
ーニングによりレジストを残したパターンを形成し、同
図（ｃ）に示すように、ドライエッチングによりＳｉＯ
₂膜３５を０．０５μｍ深さまで掘り込み、Ｓｉ面（活
性層３２表面）に達した時点でエッチングストップす
る。

【００４１】これにより、振動板１０となる活性層３２
の表面にＳｉＯ₂膜（絶縁膜）からなる凸部１６、１６
が残存形成されるので、同図（ｄ）に示すように、レジ
スト３６を除去することにより、凸部１６が形成された
ＳＯＩ基板３１を得る。

【００４２】次に、電極基板２の形成工程について図９
及び図１０をも参照して説明する。まず、電極基板２と
してはシリコン基板を用いて、図９（ａ）に示すように
はＳｉ基板４１に熱酸化膜（酸化膜）４１ａを２μｍの
厚さで成膜する。そして、同図（ｂ）に示すように、酸
化膜４１ａに電極１３を形成するため深さ０．３μｍの
凹部１１をエッチングで形成する。

【００４３】次いで、同図（ｃ）に示すように、この凹
部１１の底面に約０．１μｍの厚みでＴｉＮをスパッタ
しドライエッチングによりパターニングして、凹部１１
の底面積よりやや小さめのＴｉＮパターン４３を形成す
る。その後、同図（ｄ）に示すように、ＴｉＮパターン
４３を含めてシリコン基板４１の全面を覆うようにＬＰ
−ＣＶＤによりＳｉＯ₂膜４４を約０．１μｍの厚さで
成膜する。

【００４４】その後、図１０（ａ）に示すように、Ｓｉ
Ｏ₂膜４４上にレジスト４５をコーティングし、凸部１
６とほぼ同等の形状を残すように幅１μｍの溝４６を写
真工程で形成したレジストパターンを得る。そして、ド
ライエッチングを行うことにより、同図（ｂ）に示すよ
うに、レジスト４５がない部分のＳｉＯ₂膜４４及びＴ
ｉＮパターン４３を完全に除去して溝１８で分割した電
極部分１３ａ〜１３ｃ、当接部１７及びＳｉＯ₂膜から
なる絶縁膜１９を形成して、同図（ｃ）に示すようにレ
ジスト４５を除去し、電極基板２を得る。

【００４５】次に、振動板基板１と電極基板２との接合
工程について図１１を参照して説明する。先ず、同図
（ａ）に示すように、電極基板２上に振動板基板１とな
るＳＯＩ基板３１をＩＲアライナーなどを用いて高精度
に位置合わせしたのちシリコン基板の直接接合を行う。
この直接接合の条件は、温度５００℃でプリボンドした
後、温度９００℃−２ｈで行った。その後、同図（ｂ）
に示すように、ＳＯＩ基板３１のベース３３を機械研削
によって厚さ１００μｍまで研磨する。

【００４６】次いで、ＳＯＩ基板３１のベース３３上に
ＬＰ−ＣＶＤによりＳｉＮ膜４６を厚さ０．２μｍ被膜
し、ドライエッチングにより液室となる部分のベース３
３を露出させる。そして、同図（ｃ）に示すように、Ｋ
ＯＨによるウエットエッチングでＳＯＩ基板３１のベー
ス３３及び酸化膜層３４を除去して液室６となる凹部を
形成する。その後、図示しないがノズル板３を振動板基
板１上に接合してインクジェットヘッドを完成する。

【００４７】この場合、振動板１０表面からの凸部１６
の高さは０．０５μｍとしているが、この高さに影響す
る寸法公差は凸部１６を形成するエッチング工程のみで
あるので、非常に精度良く所定の高さに形成することが
できる。

【００４８】次に、振動板基板１の形成工程の他の例に
ついて図１２を参照して説明する。ここでは、同図
（ａ）に示すように前述したと同様なＳＯＩ基板３１を
用いて、同図（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板３１の活
性層３２の表面に凸部１６に対応するレジスト３６及び
電極基板２と接合する接合領域１０Ｂに対応するレジス
ト３７を残してパターニングした後、同図（ｃ）に示す
ように振動板有効領域１０Ａに対応する部分をエッチン
グにより掘り込むことで、振動板１０となる活性層３２
で凸部１６を一体形成している。

【００４９】次に、振動板基板１の形成工程の更に他の
例について図１３を参照して説明する。ここでは、同図
（ａ）に示すように前述したと同様なＳＯＩ基板３１を
用いて、同図（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板３１の活
性層３２の表面に凸部１６に対応するレジスト３６を残
してパターニングした後、同図（ｃ）に示すように振動
板有効領域１０Ａ及び接合領域１０Ｂに対応する部分を
エッチングにより掘り込むことで、振動板１０となる活
性層３２で凸部１６を一体形成している。

【００５０】次に、電極基板３の形成工程の他の例につ
いて図１４及び図１５を参照して説明する。ここでは、
前述した例と同様にして、図１４（ａ）に示すように、
シリコン基板４１の熱酸化膜４１ａに形成した凹部１１
の底面にＴｉＮパターン４３を形成する。そして、同図
（ｂ）に示すように、シリコン基板４１上にＴｉＮパタ
ーン４３表面を含めてレジストをコーティングして、当
接部１７を電極１３から分離する分離溝１８に対応する
部分が開口したレジスト４７をパターニング形成した
後、同図（ｃ）に示すように、ドライエッチングを行っ
てＴｉＮパターン４３を当接部１７と電極部分１３ａ、
１３ｂとに分離する。

【００５１】次いで、図１５（ａ）に示すようにＬＰ−
ＣＶＤによりＳｉＯ₂膜４８を全面に厚さ約０．１μｍ
で成膜した後、同図（ｂ）に示すようにＳｉＯ₂膜４８
にレジストをコーティングし、電極部分１５ａ、１５
ｂ、当接部１７よりも幅広のレジスト４９をパターンニ
ングする。そして、同図（ｃ）に示すように、ドライエ
ッチングを行ってレジスト４９の開口に対応する部分の
ＳｉＯ₂膜４８を除去してレジスト４９を除去すること
により、電極部分１５ａ、１５ｂ及び当接部１７の全面
がそれぞれ絶縁膜１９で被覆された電極基板２を得る。

【００５２】このように当接部１７を電気的に絶縁し
て、当接部１７と、当接部１７に隣接した電極部分１５
ａ、１５ｂとをＳｉＯ₂膜などの絶縁膜１９で完全に覆
うことにより、後工程において電極部分１５ａ、１５ｂ
が酸化され難く、安定した振動板１０の変位特性を得る
ことができて、信頼性を向上させることができる。

【００５３】次に、振動板１０に設ける凸部１６及び電
極基板２側に設ける当接部１７の他の異なる配置パター
ン例について図１６乃至図２１を参照して説明する。図
１６及び図１７に示す例は、振動板１０に平面形状が略
四角形状の複数の凸部１６を格子状に配置する一方、電
極基板２にも各凸部１６に対向する位置に平面形状が略
四角形状の複数の当接部１７を格子状に配置したもので
ある。なお、凸部１６と当接部１７との平面形状は異な
ってもよく、また、四角形以外の多角形や円形でもよ
い。

【００５４】このように、振動板１０に面積の小さな凸
部１６を複数配置させることによって振動板有効領域１
０Ａを広くすることができ、凸部１６を設けることによ
る静電力の低下を抑えることができる。

【００５５】図１８及び図１９に示す例は、振動板１０
に平面形状が略四角形状の複数の凸部１６を千鳥状に配
置する一方、電極基板２にも各凸部１６に対向する位置
に平明形状が略四角形状の複数の当接部１７を千鳥状に
配置したものである。なお、凸部１６と当接部１７との
平面形状は異なってもよく、また、四角形以外の多角形
や円形でもよい。

【００５６】このように振動板１０に面積の小さな凸部
１６を複数配置させることによって振動板有効領域１０
Ａを広くすることができ、凸部１６を設けることによる
静電力の低下を抑えることができるとともに、振動板有
効領域１０Ａを均一に分布させることができるので、静
電力を振動板１０全体に均一に生じさせることができ
て、より安定した振動板１０の変位特性を得ることがで
きる。

【００５７】図２０に示す例は、振動板１０に平面形状
が十文字状の複数の凸部１６を格子状（或いは千鳥状で
もよい。）に配置したものであり、電極基板２にも図示
しないが十文字状の複数の当接部１７を格子状（或いは
千鳥状でもよい。）に配置したものである。このように
しても、図１６及び図１７の場合（格子状配置の例）と
同様に、振動板有効領域１０Ａの減少を少なくすること
ができたり、図１８及び図１９の場合（千鳥状配置の場
合）と同様に、振動板有効領域１０Ａの減少を少なくす
ることができるとともに、静電力を振動板１０に均一に
生じさせることができる。

【００５８】図２１に示す例は、振動板１０に振動板短
手方向に沿って長い凸部１６を複数本（ここでは３本）
間隔を置いて設けている。なお、電極基板２にも図示し
ないが凸部１６に対向する当接部１７を設ける。（凸部
１１を一つ又は複数設けてもよい）。

【００５９】次に、本発明に係るインクジェット記録装
置について図２２及び図２３を参照して簡単に説明す
る。なお、図２２は同記録装置の機構部の概略斜視説明
図、図２３は同機構部の側面説明図である。

【００６０】このインクジェット記録装置は、記録装置
本体６１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６２等を収納し、装置本体６１の下方部
には前方側から多数枚の用紙６３を積載可能な給紙カセ
ット（或いは給紙トレイでもよい。）６４を抜き差し自
在に装着することができ、また、用紙６３を手差しで給
紙するための手差しトレイ６５を開倒することができ、
給紙カセット６４或いは手差しトレイ６５から給送され
る用紙６３を取り込み、印字機構部６２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６６
に排紙する。

【００６１】印字機構部６２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７１と従ガ
イドロッド７２とでキャリッジ７３を主走査方向に摺動
自在に保持し、このキャリッジ７３にはイエロー
（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂ
ｋ）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７４
をインク滴吐出方向を下方に向けて装着し、キャリッジ
７３の上側にはヘッド７４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）７５を交換
可能に装着している。このインクカートリッジ７５から
前記インク供給穴２０を介してインクをヘッド７４内に
供給する。

【００６２】ここで、キャリッジ７３は後方側（用紙搬
送方向下流側）を主ガイドロッド７１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７
２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ
７３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ７
７で回転駆動される駆動プーリ７８と従動プーリ７９と
の間にタイミングベルト８０を張装し、このタイミング
ベルト８０をキャリッジ８３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７４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。

【００６３】一方、給紙カセット６４にセットした用紙
６３をヘッド７４の下方側に搬送するために、給紙カセ
ット６４から用紙６３を分離給装する給紙ローラ８１及
びフリクションパッド８２と、用紙６３を案内するガイ
ド部材８３と、給紙された用紙６３を反転させて搬送す
る搬送ローラ８４と、この搬送ローラ８４の周面に押し
付けられる搬送コロ８５及び搬送ローラ８４からの用紙
６３の送り出し角度を規定する先端コロ８６とを設けて
いる。搬送ローラ８４は副走査モータ８７によってギヤ
列を介して回転駆動される。

【００６４】そして、キャリッジ７３の主走査方向の移
動範囲に対応して搬送ローラ８４から送り出された用紙
６３を記録ヘッド７４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８９を設けている。この印写受け
部材８９の用紙搬送方向下流側には、用紙６３を排紙方
向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ９１、拍車
９２を設け、さらに用紙６３を排紙トレイ６６に送り出
す排紙ローラ９３及び拍車９４と、排紙経路を形成する
ガイド部材９５，９６とを配設している。

【００６５】また、キャリッジ７３の移動方向右端側に
はヘッド７４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。）９７を配
置している。キャリッジ７３は印字待機中にはこのサブ
システム９７側に移動されてキャッピング手段などでヘ
ッド７４をキャッピングされる。

【００６６】なお、上記各実施形態においては、本発明
に係る液滴吐出ヘッド及びマイクロアクチュエータとし
て静電型インクジェットヘッドに適用した例で説明した
が、これに限るものではなく、例えば、インク以外の液
滴、例えば、パターニング用の液体レジストを吐出する
液滴吐出ヘッドにも適用でき、或いはマイクロアクチュ
エータとしてはマイクロモータのアクチュエータ部など
にも適用することができる。

【００６７】また、液滴吐出ヘッドとして、振動板変位
方向とノズル滴吐出方向が同じになるサイドシュータ方
式で説明しているが、振動板変位方向とノズル滴吐出方
向が直交するサイドシュータ方式にすることもできる。
さらに、上記実施形態では振動板と電極が平行状態で配
置される液滴吐出ヘッドに本発明を適用したが、振動板
と電極の全体若しくは一部が非平行状態で配置される液
滴吐出ヘッドにも適用することができる。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る液滴
吐出ヘッドによれば、振動板の電極側表面に凸部を形成
したので、簡単な構成で、残留電荷が低減し、安定した
振動板の変位が得られる。

【００６９】ここで、電極を設ける基板には振動板の凸
部が当接する当接部を設け、この当接部は電極と電気的
に絶縁することにより、より確実に残留電荷が低減し、
安定した振動板の変位が得られる。また、電極は絶縁膜
で全面が覆われているようにすることで、酸化による電
極の劣化を防止することができ、安定した振動板変位を
長期間確保することができる。

【００７０】さらに、振動板には複数の凸部を格子状に
配置することで、振動板の静電力を生じる領域が広くな
り、駆動電圧の上昇を抑制することができる。また、振
動板には凸部を千鳥状に配置することで、振動板の静電
力を生じる領域が広くなり、駆動電圧の上昇を抑制する
ことができるとともに、静電力を生じる領域が均一に分
布して、振動板変位のバラツキを抑えることができる。

【００７１】また、振動板の面積に対する凸部の底面積
の占める割合が１／２を超えないようにすることで、静
電力の減少を最小限に抑えることができて、駆動電圧の
上昇を抑制できる。さらに、振動板の表面からの凸部の
高さが０．０１μｍ以上にすることで、確実に振動板と
電極との接触による残留電荷の発生を防止できる。

【００７２】本発明に係るインクジェットヘッド記録装
置によれば、インク滴を吐出させるインクジェットヘッ
ドが本発明に係る液滴吐出ヘッドであるので、安定した
振動板変位が得られて、滴吐出特性が安定し、画像品質
及び信頼性が向上する。

【００７３】本発明に係るマイクロアクチュエータによ
れば、振動板の電極側表面に凸部を設けたので、残留電
荷が低減し、安定した振動板変位が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した静電型インクジェットヘッド
の振動板長辺方向の模式的断面説明図

【図２】同ヘッドの振動板短辺方向の模式的拡大断面説
明図

【図３】同ヘッドの振動板の平面図

【図４】同ヘッドの電極基板の要部平面図

【図５】同ヘッドの作用説明に供する説明図

【図６】同ヘッドの凸部の面積の説明に供する説明図

【図７】同ヘッドの凸部の高さの説明に供する説明図

【図８】図ヘッドの振動板基板の形成工程の説明に供す
る説明図

【図９】同ヘッドの電極基板の形成工程の説明に供する
説明図

【図１０】同ヘッドの電極基板の形成工程の続きの説明
に供する説明図

【図１１】同ヘッドの振動板基板と電極基板との接合工
程の説明に供する説明図

【図１２】振動板基板の形成工程の他の例の説明に供す
る説明図

【図１３】振動板基板の形成工程の更に他の例の説明に
供する説明図

【図１４】電極基板の形成工程の他の例の説明に供する
説明図

【図１５】同電極基板の形成工程の続きの説明に供する
説明図

【図１６】振動板の凸部の他の配置パターンの説明に供
する平面説明図

【図１７】電極基板の当接部の他の配置パターンの説明
に供する平面説明図

【図１８】振動板の凸部の更に他の配置パターンの説明
に供する平面説明図

【図１９】電極基板の当接部の更に他の配置パターンの
説明に供する平面説明図

【図２０】振動板の凸部の更にまた他の配置パターンの
説明に供する平面説明図

【図２１】振動板の凸部の更にまた他の配置パターンの
説明に供する平面説明図

【図２２】本発明に係るインクジェット記録装置の機構
部を示す概略斜視説明図

【図２３】同記録装置の側断面説明図

【符号の説明】１…振動板基板、２…電極基板、３…ノズル板、５…ノ
ズル、６…液室、７…流体抵抗部、８…共通液室、１０
…振動板、１１…凹部、１３…電極、１６…凸部、１７
…当接部、１８…溝、１９…絶縁膜。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液滴を吐出するノズルに連通している液
室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、前記振動板を静電気力で変形変位させて前記ノズ
ルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、前記
振動板の電極側表面に凸部を形成したことを特徴とする
液滴吐出ヘッド。
【請求項２】請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記電極を設ける電極基板には前記振動板の凸部が
当接する当接部を設け、この当接部は前記電極と電気的
に絶縁されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項３】請求項２に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記電極は絶縁膜で全面が覆われていることを特徴
とする液滴吐出ヘッド。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の液滴
吐出ヘッドにおいて、前記振動板には複数の凸部を格子
状に配置したことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項５】請求項１乃至３のいずれかに記載の液滴
吐出ヘッドにおいて、前記凸部を千鳥状に配置したこと
を特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載の液滴
吐出ヘッドにおいて、前記振動板の面積に対する前記凸
部の底面積の占める割合が１／２を越えないことを特徴
とする液滴吐出ヘッド。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれかに記載の液滴
吐出ヘッドにおいて、前記振動板の表面からの前記凸部
の高さが０．０１μｍ以上であることを特徴とする液滴
吐出ヘッド。
【請求項８】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１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。
【請求項９】振動板と、この振動板に対向する電極と
を備えて、前記振動板を静電気力で変形変位させるマイ
クロアクチュエータにおいて、振動板の電極側表面に凸
部を設けたことを特徴とするマイクロアクチュエータ。