JP2002331661A

JP2002331661A - インクジェットヘッド

Info

Publication number: JP2002331661A
Application number: JP2001140831A
Authority: JP
Inventors: Sukeaki Aoki; 右顕青木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-05-11
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2002-11-19

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明はインク適の吐出時に発生するクロスト
ークを解消して、インク滴を精度よくかつ安定して吐出
させるインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】インクジェットヘッド１は、インクジェッ
トヘッド１は、個別電極１５の形成されている半導体基
板である基板層１２に、電気的に外部に接続可能な端子
である個別電極基板コンタクト１７を設け、個別電極基
板コンタクト１７を接地させている。したがって、個別
電極１５と個別電極基板２との容量による非吐出チャン
ネルへのクロストークを抑制することができ、記録画像
の画像品質を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッドに関し、詳細には、インク適の吐出時に発生するク
ロストークを解消して、インク滴を精度よくかつ安定し
て吐出させるインクジェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットヘッドは、記録時の騒音
が極めて小さいこと、高速印字が可能であること、イン
クの自由度が高く安価な普通紙を使用できること等多く
の利点を有していることから、近時普及している。

【０００３】インクジェットヘッドとしては、記録の必
要なときにのみノズルからインク滴を吐出させる、いわ
ゆるインク・オン・デマンド型のインクジェットヘッド
が、記録に不要なインク液滴の回収を必要としないこと
から、現在主流となっている。

【０００４】このようなインク・オン・デマンド型のイ
ンクジェットヘッドとしては、インクを充填した液室の
壁の一部に振動板を設け、圧電アクチュエータ等により
振動板を変位させて液室内の体積を変化させることで液
室内の圧力を高めてインクをノズルから吐出する圧電素
子を用いた方式や、液室内に通電によって発熱する発熱
体を設けて、発熱体の発熱により生じる気泡によって液
室内の圧力を高めてインクをノズルから吐出する方式及
び振動板を静電気力で変位させて液室内の体積を変化さ
せることで液室内の圧力を高めてインクをノズルから吐
出する静電方式等が広く知られている。

【０００５】発熱素子を用いた方式は、素子が抵抗性で
あり、効率が低く、他の方式に比べてエネルギー消費量
が大きい。特に、ヘッドに複数のチャンネルを集積化す
る場合には、ノズルピッチが同程度あると、圧電方式と
静電方式のヘッドのインピーダンスは、いずれも素子が
容量性であり、値が大きく、発熱素子を用いた場合と比
較して、エネルギー消費量も極めて小さく、発熱の影響
も少ないため、性能的に優れているといえる。特に、対
向電極を用いる静電方式は、圧電素子を用いる圧電方式
に比べて、さらに容量が小さくてすみ、高集積化に適し
ているといえる。

【０００６】静電方式を用いたインクジェットヘッドと
しては、例えば、特開平９−５７９６５号公報に記載さ
れたインクジェットヘッドがある。

【０００７】このインクジェットヘッドは、ノズルと、
該ノズルに連通するインク流路と、該流路の一部に設け
られた振動板と、該振動板に対向して設けられた個別電
極と、前記振動板と前記個別電極間に設けられた気体層
とを有し、前記個別電極と前記振動板の間に駆動電圧を
印加し、前記振動板を静電気力により変形させ、前記ノ
ズルからインク液滴を吐出するインクジェットヘッドに
おいて、前記個別電極及び前記振動板が半導体材料より
なり、前記個別電極と前記振動板とは半導体の型が異な
るインクジェットヘッドである。

【０００８】すなわち、このインクジェットヘッドは、
２つの半導体材料からなる基板を積層してアクチュエー
タを構成し、アクチュエータ部はインク液室に圧力を加
えることが可能な振動板と、振動板に対向する個別電極
とからなっている。振動板は、半導体基板をエッチング
することによって所定の形状に加工され基板全体が共通
の電極となっており、個別電極は、ＳｉＯ₂等の絶縁膜
を挟んで半導体基板上に導電率が低い材料によって形成
されている。また、個別電極上部の振動板側にも短絡防
止のため絶縁膜が形成される。インク液室を形成するノ
ズル基板は、個別電極基板の反対側の振動板基板上部に
積層され、これらによってインクジェットヘッドが形成
されている。このインクジェットヘッドのインク吐出
は、個別電極と振動板にパルス状の電圧を印加すること
により行われる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の静電方式のインクジェットヘッドにあって
は、アクチュエータが容量性であること及び個別電極が
半導体基板上に形成されていること等により、クロスト
ークの発生が問題であった。

【００１０】すなわち、従来の静電方式のインクジェッ
トヘッド１００は、その等価回路を図７に示すように表
すことができ、各チャンネル毎に、個別電極１０１が振
動板との間で容量素子Ｃｓを形成している。また、個別
電極１０１は、ＳｉＯ₂等の絶縁膜を挟んで半導体基板
上に形成されているため、振動板と反対側に容量Ｃｅを
形成する。振動板基板は、外部に電気的に接続される
が、振動板が個別電極１０１と対向し、個別電極１０１
の反対側にインク液室が存在しているため、振動板基板
の端部等の限られた部位から接続端子が取り出されるこ
ととなり、抵抗成分Ｒｓが存在する。

【００１１】このような等価回路で表現される従来のイ
ンクジェットヘッド１００は、従来、図８に示すような
ドライバＩＣ１１０により駆動される。図８において、
ドライバＩＣ１１０は、ｎビットシフトレジスタ１１
１、ｎビットラッチ１１２、レベルシフタ１１３及びイ
ンクジェットヘッド１００のチャネル数に対応した数の
アナログ１１４等で構成され、図示しないコントローラ
等から送られてくるチャンネル毎の吐出、非吐出を表わ
すシリアルデータ（吐出データ）をｎビットシフトレジ
スタ１１１で受信して、パラレル変換した後、各チャン
ネル毎のデータとしてｎビットラッチ１１２にストアす
る。ドライバＩＣ１１０は、ｎビットラッチ１１２のス
トアしたデータに従ってレベルシフタ１１３を介してア
ナログスイッチ１１４をＯＮまたはＯＦＦして、インク
ジェットヘッド１００の各チャネルでのインク滴の吐出
または非吐出を可能とする。

【００１２】アナログスイッチ１１４には、共通の駆動
信号源１１５から駆動電圧が供給され、吐出動作におい
てアナログスイッチ１１４がＯＮすると、共通の駆動信
号源１１５によってインクジェットヘッド１００の個別
電極１０１に駆動波形が印加される。

【００１３】このインクジェットヘッド１００におい
て、ｎこのチャネルのうち、１チャンネルを除いた全て
のチャンネルが同時吐出動作を行う場合、駆動波形を波
高値Ｖｈのパルス波形とすると、非吐出のチャンネルに
は、次式（１）に示される波高値Ｖｏｆｆを有する電圧
が印加されることになる。

【００１４】Ｖｏｆｆ＝［Ｖｈ×｛（ｎ−１）／ｎ｝×Ｃｅ］／［｛（ｎ−１）／ｎ｝×Ｃｅ＋Ｃｓ］・・・（１）ここで、例えば、チャネル数ｎを、ｎ＝１００、同時吐
出チャンネル数を、９９とすると、インクジェットヘッ
ド１００の等価回路は、図９のように示すことができ
る。図９において、矢印で示している電圧Ｖｏｎ、電圧
Ｖｏｆｆは、それぞれ吐出及び非吐出のアクチュエータ
部の電圧を表わしている。そして、インクジェットヘッ
ド１００のパラメータとして、振動板及び個別電極１０
１の面積を、０．８ｍｍ²、振動板と個別電極１０１間
のギャップを、０．１５μｍ、個別電極１０１の上下の
絶縁膜をＳｉＯ₂として、上側酸化膜圧を、０．１５μ
ｍ、下側酸化膜圧を、０．５μｍとすると、Ｃｓは、約
３０ｐＦ、Ｃｅは、約５５ｐＦ程度、振動板基板からの
電極取り出しによる抵抗値は、約５０Ωとなる。

【００１５】このようなインクジェットヘッド１００に
対して、図１０に示すように駆動波形Ｖｉｎとして約３
０Ｖのパルス波形を吐出動作を行うチャンネルの個別電
極に印加すると、振動板と個別電極間には、非吐出のチ
ャンネルの電圧Ｖｏｆｆとして図１０に示すように、波
高値が約１９Ｖのパルスが印加されることになる。すな
わち、非吐出であるにもかかわらずインク滴の吐出が起
こる可能性があり、画像品質が悪化するおそれがある。

【００１６】特に、画像の高密度化の要求からインクジ
ェットヘッドの多チャンネル化の要求されている今日、
クロストークをより一層低減させて、インク吐出性能を
向上させる上で、なお、改良の必要があった。

【００１７】そこで、本発明は、クロストークによる非
吐出チャンネルへの電圧印加状態を解消し、画像品質を
向上させることのできるインクジェットヘッドを提供す
ることを目的としている。

【００１８】具体的には、請求項１記載の発明は、イン
ク流路を通して共通液室からインクの供給される複数の
液室の各液室の一部に設けられ一定電位を付与可能な半
導体基板で形成され振動板及び各振動板に所定のギャッ
プをおいて対向して配設され絶縁体を挟んで半導体基板
に形成された個別電極に対して、駆動電圧が印加される
ことで生じる静電気力で振動板の変位を利用して液室内
のインクをノズルから吐出させるインクジェットヘッド
の個別電極の形成されている半導体基板に、電気的に外
部に接続可能な端子を設け、当該端子を接地させること
により、個別電極と個別電極基板との容量による非吐出
チャンネルへのクロストークを抑制し、安定したインク
滴吐出性能（インク滴噴出特性）を実現して、記録画像
の画像品質を向上させることのできるインクジェットヘ
ッドを提供することを目的としている。

【００１９】請求項２記載の発明は、個別電極の形成さ
れている半導体基板の端子を、所定の抵抗を介して接地
することにより、個別電極と個別電極基板間の容量を駆
動することによる突入電流のピーク値を低くして、駆動
側への負担を抑え、記録画像の画像品質をより一層向上
させることのできるインクジェットヘッドを提供するこ
とを目的としている。

【００２０】請求項３記載の発明は、個別電極の形成さ
れている半導体基板の端子に接続されている抵抗の抵抗
値Ｒｅを、振動板基板の抵抗値をＲｓ、振動板と個別電
極との間の容量値をＣｓ、個別電極と個別電極基板との
容量値をＣｅとしたとき、Ｒｓ×Ｃｓ＝Ｒｅ×Ｃｅの関
係を満たす抵抗値とすることにより、振動板基板が抵抗
成分を持つことによる非吐出チャンネルへのクロストー
クを解消し、記録画像の画像品質をより一層向上させる
ことのできるインクジェットヘッドを提供することを目
的としている。

【００２１】請求項４記載の発明は、個別電極の形成さ
れている半導体基板の端子に接続されている抵抗を、可
変抵抗とすることにより、インクジェットヘッドのパラ
メータにばらつきがあっても、容易かつ適切にクロスト
ークを解消し、記録画像の画像品質を向上させることが
できるとともに、生産性が良好で安価なインクジェット
ヘッドを提供することを目的としている。

【００２２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明のイ
ンクジェットヘッドは、インクの充填されている複数の
液室と、前記各液室に連通して当該液室内の前記インク
を吐出する複数のノズルと、前記各液室にインク流路で
連通され前記液室に前記インクを供給する共通液室と、
前記各液室の一部に設けられた振動板と、前記各振動板
に所定のギャップをおいて対向して配設された個別電極
と、を備え、前記振動板が一定電位を付与可能な半導体
基板で形成され、前記個別電極が絶縁体を挟んで半導体
基板に形成され、前記振動板と前記個別電極間に駆動電
圧が印加されることで生じる静電気力で前記振動板が変
形された後に、前記駆動電圧が解除されて前記振動板の
復帰力で前記液室に生じる圧力で、当該液室内の前記イ
ンクを前記ノズルから吐出させるインクジェットヘッド
であって、前記個別電極の形成されている前記半導体基
板が、電気的に外部に接続可能な端子を有し、当該端子
が接地されていることにより、上記目的を達成してい
る。

【００２３】上記構成によれば、インク流路を通して共
通液室からインクの供給される複数の液室の各液室の一
部に設けられ一定電位を付与可能な半導体基板で形成さ
れ振動板及び各振動板に所定のギャップをおいて対向し
て配設され絶縁体を挟んで半導体基板に形成された個別
電極に対して、駆動電圧が印加されることで生じる静電
気力で振動板の変位を利用して液室内のインクをノズル
から吐出させるインクジェットヘッドの個別電極の形成
されている半導体基板に、電気的に外部に接続可能な端
子を設け、当該端子を接地させているので、個別電極と
個別電極基板との容量による非吐出チャンネルへのクロ
ストークを抑制することができ、安定したインク滴吐出
性能（インク滴噴出特性）を実現して、記録画像の画像
品質を向上させることができる。

【００２４】この場合、例えば、請求項２に記載するよ
うに、前記端子は、所定の抵抗を介して接地されていて
もよい。

【００２５】上記構成によれば、個別電極の形成されて
いる半導体基板の端子を、所定の抵抗を介して接地して
いるので、個別電極と個別電極基板間の容量を駆動する
ことによる突入電流のピーク値を低くして、駆動側への
負担を抑えることができ、記録画像の画像品質をより一
層向上させることができる。

【００２６】また、例えば、請求項３に記載するよう
に、前記抵抗は、前記振動板基板の抵抗値をＲｓ、前記
振動板と前記個別電極との間の容量値をＣｓ、前記個別
電極と前記個別電極基板との容量値をＣｅとしたとき、
その抵抗値Ｒｅが、Ｒｓ×Ｃｓ＝Ｒｅ×Ｃｅの関係を満
たす抵抗値であってもよい。

【００２７】上記構成によれば、個別電極の形成されて
いる半導体基板の端子に接続されている抵抗の抵抗値Ｒ
ｅを、振動板基板の抵抗値をＲｓ、振動板と個別電極と
の間の容量値をＣｓ、個別電極と個別電極基板との容量
値をＣｅとしたとき、Ｒｓ×Ｃｓ＝Ｒｅ×Ｃｅの関係を
満たす抵抗値としているので、振動板基板が抵抗成分を
持つことによる非吐出チャンネルへのクロストークを解
消することができ、記録画像の画像品質をより一層向上
させることができる。

【００２８】さらに、例えば、請求項４に記載するよう
に、前記抵抗は、可変抵抗であってもよい。

【００２９】上記構成によれば、個別電極の形成されて
いる半導体基板の端子に接続されている抵抗を、可変抵
抗としているので、インクジェットヘッドのパラメータ
にばらつきがあっても、容易かつ適切にクロストークを
解消することができ、記録画像の画像品質を向上させる
ことができるとともに、インクジェットヘッドを生産性
が良好で安価なものとすることができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本
発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもので
はない。

【００３１】図１〜図３は、本発明のインクジェットヘ
ッドの第１の実施の形態を示す図であり、本実施の形態
は、請求項１に対応するものである。

【００３２】図１は、本発明のインクジェットヘッドの
第１の実施の形態を適用したインクジェットヘッド１の
概略構成図である。

【００３３】図１において、インクジェットヘッド１
は、個別電極基板２、振動板基板３及びノズル基板４が
順次重ねて接合された積層構造に形成されており、個別
電極基板２と振動板基板３及び振動板基板３とノズル基
板４は、直接接合あるいは共晶接合等で接合されてい
る。直接接合では、例えば、１０００℃程度の高温下で
接合が行われ、純粋な基板が形成される。共晶接合で
は、例えば、金等のバインダーを接合界面に介在させて
接合を行う。なお、図１では、１個のノズル分の構造の
みを示しているが、インクジェットヘッド１には、同様
の構成がｎ個（ｎ≠１）が集積して形成されている。

【００３４】振動板基板（半導体基板）３は、例えば、
ホウ素（ボロン）がドープされたｐ型の半導体であるシ
リコン（Ｓｉ）で形成されており、チャネル数に対応す
る複数のノズル５を構成するように、振動板基板３の表
面の一端部から平行に等間隔で複数のノズル溝が形成さ
れている。また、振動板基板３は、各ノズル溝に連通し
て底壁に振動板６が形成される圧力発生部であるインク
液室（液室）７となる複数の凹部と、当該凹部のノズル
５とは反対側に凹部に連通する状態で形成されて図示し
ないインク流路となる細溝と、各インク液室７にインク
流路を介してインクを供給するインク供給部としての共
通液室８となる凹部と、が形成されている。

【００３５】具体的には、振動板基板３は、単結晶シリ
コンを異方性エッチングすることで、厚さ、２μｍ、精
度±０．１μｍに形成され、上記ノズル５となるノズル
溝、インク液室７となる凹部、インク流路となる細溝及
び共通液室８となる凹部等が形成されている。特に、振
動板基板３の振動板６となる部分は、例えば、高濃度ボ
ロンをドープすることでエッチングレートを低くして、
振動板６の板厚を高精度に制御して形成されている。

【００３６】振動板基板３は、一定電位を付与可能な半
導体基板であり、インク吐出を行う複数のチャネルの共
通電極である。振動板基板３の端部（図１の右側端部）
の上面には、振動板基板コンタクト９によりグランド
（ＧＮＤ）レベルの電位が与えられる。この振動板基板
３からの振動板基板コンタクト９による抵抗は、平均で
５０Ωであり、ばらつきが２０％程度の抵抗を有してい
る。

【００３７】ノズル基板４は、個別電極基板２と同様の
シリコン基板で形成されており、振動板基板３上に接合
されて、振動板基板３との間に、上記ノズル５、インク
液室７、インク流路及び共通液室８を画成している。

【００３８】ノズル基板４には、振動板基板３上に接合
された際に共通液室８に対向する位置にインク供給口１
０が形成されており、当該インク供給口１０に接続パイ
プ１１が挿入されている。この接続パイプ１１に図示し
ないインクタンクに接続されているが接続され、チュー
ブ及び接続パイプ１１を通してインクタンクからインク
が共通液室８に供給される。

【００３９】個別電極基板（半導体基板）２は、振動板
基板３と同様のｐ型の半導体であるシリコンで形成され
ており、当該シリコンの基板層１２の上面に熱酸化によ
り約０．１５μｍ程度のＳｉＯ₂の絶縁膜（絶縁体）１
３が形成されている。この絶縁膜１３の表面が、等方性
エッチングにより掘り込まれて振動板基板３と接合され
た際に気体層（ギャップ）１４を形成する。

【００４０】上記絶縁膜１３の上面には、ＴｉＮ等の金
属を蒸着して成膜した後、パターニングすることで個別
電極１５が形成されており、個別電極１５は、上記振動
板６と対向する位置に当該振動板６の形成されている
数、すなわち、チャネル数だけ形成されている。この個
別電極１５の材料は、上記ＴｉＮに限るものではなく、
接合時の高温に耐えものであれば、適宜の材料を用いる
ことができる。

【００４１】個別電極１５の上面及び側面には、例え
ば、約０．５μｍ程度のＳｉＯ₂を成膜してパターニン
グすることで絶縁性の保護層１６が形成されており、保
護層１６は、駆動電圧が個別電極１５に印加された際に
絶縁破壊が発生しない膜厚に形成されている。

【００４２】この保護層１６の上部に上記気体層１４が
形成されており、気体層１４は、上記振動板基板３が接
合された後、端部（図１の右側端部）の開口部がエポキ
シ樹脂等の接着剤である封止剤で閉じられて、気密封止
されている。

【００４３】個別電極基板２の裏面、すなわち、振動板
基板３と反対側の面には、個別電極基板コンタクト１７
が形成されており、個別電極基板２は、個別電極基板コ
ンタクト１７を接地することで、接地電位が与えられて
いる。また、個別電極１５は、ドライバＩＣ３０（図２
参照）に接続されており、ドライバＩＣ３０から駆動電
圧が供給されて電圧駆動される。

【００４４】インクジェットヘッド１は、共通液室８に
供給されたインクをインク流路を介して各インク液室７
に供給し、インク液室７のインクを振動板６が変形する
ことで生じる内部圧力によりノズル５からインク滴２０
として吐出して、記録紙等の記録媒体に印刷を行う。具
体的には、インク滴２０の吐出は、振動板６を個別電極
１５側に変形させてインク液室７に負圧を発生させ、ノ
ズル５でのインクメニスカスを後退、振動をさせた後
に、適当なタイミングで振動板６の復帰力でインク液室
７を加圧して、インク滴２０を吐出させることで押し打
ちを行う。

【００４５】そして、インクジェットヘッド１は、上記
振動板基板コンタクト９と各個別電極１５との間、すな
わち、振動板６と各個別電極１５との間に、図２に示す
ドライバＩＣ３０から所定の駆動波形の駆動電圧が印加
されインク吐出動作を行う。図２において、インクジェ
ットヘッド１は、等価回路で示されており、各チャンネ
ルの個別電極１５と振動板６との間は、Ｃｓの容量、個
別電極１５と個別電極基板２との間は、Ｃｅの容量を有
している。また、振動板６は、基板抵抗と振動板基板コ
ンタクト抵抗を有しており、図２では、抵抗値Ｒｓの抵
抗Ｒｓで表されている。各チャンネル毎の個別電極端子
は、ドライバＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）３
０に接続されている。なお、以下の説明において、必要
に応じて、上記Ｒｓは、抵抗を示すとともに、抵抗値を
示し、また、Ｃｅ、Ｃｓは、容量を示すとともに、容量
値を示すものとする。

【００４６】ドライバＩＣ３０は、ｎビットシフトレジ
スタ３１、ｎビットラッチ３２、レベルシフタ３３及び
インクジェットヘッド１のチャネル分のアナログスイッ
チ３４等を備えており、ｎビットシフトレジスタ３１
は、図示しないコントローラから入力される吐出、非吐
出を表わすシリアルデータをパラレルデータに変換して
ｎビットラッチ３２に出力する。ｎビットラッチ３２
は、ｎビットシフトレジスタ３１からのデータをストア
して、レベルシフタ３３に出力し、レベルシフタ３３
は、ｎビットラッチ３２のラッチしたデータに従ってア
ナログスイッチ３４をＯＮ（オン）、または、ＯＦＦ
（オフ）する。各アナログスイッチ３４には、駆動信号
源４０から共通の駆動電圧信号が入力され、各アナログ
スイッチ３４は、レベルシフタ３３によってＯＮまたは
ＯＦＦされて、所定の駆動波形（パルス波形）の駆動電
圧をインクジェットヘッド１の各チャンネルへと印加す
る。

【００４７】なお、図２には図示しないが、コントロー
ラは、ｎビットシフトレジスタ３１とｎビットラッチ３
２にシフトクロックとラッチ信号とを制御信号として出
力する。

【００４８】次に、本実施の形態の作用を説明する。本
実施の形態のインクジェットヘッド１は、図１に示した
ように構成されており、図３に示すパルス波形の駆動電
圧が、ドライバＩＣ３０から印加されることで、インク
の吐出動作を行う。この場合のインクの吐出動作は、イ
ンク液室７に負圧を発生させてノズル５でのインクメニ
スカスを後退、振動をさせた後に、適当なタイミングで
インク液室７を加圧して、インク滴２０を吐出させる押
し打ちを行う。なお、いま、インクジェットヘッド１の
チャネル数ｎを、ｎ＝１００とし、同時に吐出するチャ
ンネル数を９９とする。

【００４９】すなわち、コントローラには、例えば、図
示しないパーソナルコンピュータ等から画像信号が入力
され、コントローラは、この画像信号に基づいて吐出信
号を生成してドライバＩＣ３０のｎビットシフトレジス
タ３１に出力する。

【００５０】ドライバＩＣ３０は、インクジェットヘッ
ド１の各チャンネル毎の吐出、非吐出を表わすシリアル
信号であるｎビットの吐出信号がコントローラから入力
されると、ｎビットシフトレジスタ３１でこの吐出信号
を受け取って、パラレルデータに変換してｎビットラッ
チ３２に出力する。

【００５１】コントローラは、ドライバＩＣ３０に吐出
信号（データ）を送信すると、その後、所定のタイミン
グで、ｎビットシフトレジスタ３１に入力されたデータ
をｎビットラッチ３２に出力するようにドライバＩＣ３
０へ制御信号を送る。

【００５２】ｎビットラッチ３２は、コントローラから
この制御信号が送られてくると、ｎビットシフトレジス
タ３１からのデータをラッチし、レベルシフタ３３がｎ
ビットラッチ３２のラッチしたデータに従って、インク
ジェットヘッド１の吐出チャンネルに対応するアナログ
スイッチ３４をＯＮ状態、非吐出チャンネルのアナログ
スイッチ３４をＯＦＦ状態へと変化させる。

【００５３】コントローラは、アナログスイッチ３４が
変化した後に、駆動信号源４０に図３に示す波高値３０
のパルス波形の駆動電圧Ｖｉｎをアナログスイッチ３４
へ出力させる。

【００５４】このとき、インクジェットヘッド１の吐出
を行うチャンネルの個別電極１５と振動板６６との間に
は、オン状態となっているアナログスイッチ３４から、
図３に示す電圧Ｖｏｎが印加され、インク滴２０が吐出
される。また、インクジェットヘッド１の非吐出チャン
ネルの個別電極１５と振動板６との間には、図３に示す
電圧Ｖｏｆｆが印加される。

【００５５】この電圧Ｖｏｆｆは、吐出チャンネルを駆
動することによる電流が抵抗Ｒｓを流れることによる抵
抗Ｒｓでの電圧降下によるものである。電圧Ｖｏｆｆ
は、図３に示すように、１３Ｖ程度であるが、個別電極
基板２が個別電極基板コンタクト１７を介して接地され
ているため、パルス幅が短くなり、非吐出チャンネルの
吐出動作は起こらない。また、インク液室７への加圧動
作も無視できるほど小さいものとなる。

【００５６】このように、本実施の形態のインクジェッ
トヘッド１は、個別電極１５の形成されている半導体基
板である基板層１２に、電気的に外部に接続可能な端子
である個別電極基板コンタクト１７を設け、個別電極基
板コンタクト１７を接地させている。

【００５７】したがって、個別電極１５と個別電極基板
２との容量による非吐出チャンネルへのクロストークを
抑制することができ、安定したインク滴吐出性能（イン
ク滴噴出特性）を実現して、記録画像の画像品質を向上
させることができる。

【００５８】図４〜図６は、本発明のインクジェットヘ
ッドの第２の実施の形態を示す図であり、本実施の形態
は、請求項２〜請求項４に対応するものである。

【００５９】なお、本実施の形態は、上記第１の実施の
形態のインクジェットヘッド１及びドライバＩＣ３０と
同様のインクジェットヘッド及びドライバＩＣに適用し
たものであり、本実施の形態の説明においては、上記第
１の実施の形態のインクジェットヘッド１及びドライバ
ＩＣ３０と同様の構成部分には、同一の符号を付してそ
の詳細な説明を省略するとともに、図示しない部分につ
いても、必要に応じて、第１の実施の形態で用いた符号
をそのまま用いて説明する。

【００６０】図４は、本発明の第２の実施の形態のイン
クジェットヘッドを適用したインクジェットヘッド５０
の概略構成図であり、図４において、インクジェットヘ
ッド５０は、上記第１の実施の形態のインクジェットヘ
ッド１と同様の構成であるが、個別電極基板コンタクト
（端子）１７に抵抗素子（抵抗）Ｒｅを接続して、抵抗
素子Ｒｅを介して接地させている。この抵抗素子Ｒｅ
は、その抵抗値が次式を満たすようにする。

【００６１】Ｒｓ・Ｃｓ＝Ｒｅ・Ｃｅ・・・（２）ここで、インクジェットヘッド５０が、第１の実施の形
態のインクジェットヘッド１と同様の条件で製作されて
いると、抵抗素子Ｒｅの抵抗値は、２７．３Ωであり、
ノズル５の数、すなわち、チャネル数ｎを、ｎ＝１０
０、吐出チャンネル数を、９９に設定すると、駆動波形
Ｖｉｎ、吐出動作するチャネルの個別電極１５と振動板
６との間の電圧Ｖｏｎ、非吐出チャンネルの個別電極１
５と振動板６との間の電圧Ｖｏｆｆは、図５に示すよう
になる。

【００６２】本実施の形態のインクジェットヘッド５０
では、図５から分かるように、非吐出チャネルの電圧Ｖ
ｏｆｆは、常に接地電位となり、吐出チャンネルのクロ
ストークは全く発生しない。また、抵抗素子Ｒｅを挿入
することにより、個別電極１５と個別電極基板２との間
の容量Ｃｅを駆動することによる吐出チャンネルへの突
入電流のピーク値は、抵抗素子Ｒｅが無い場合と比較し
て、図６に示すように、小さく抑えることができる。

【００６３】すなわち、図６は、抵抗素子Ｒｅがない場
合のパルス立ち上がり時の駆動信号源４０から流れ出す
電流と、抵抗素子Ｒｅがある場合のパルス立ち上がり時
の駆動信号源４０から流れ出す電流を示しており、図６
から分かるように、抵抗素子Ｒｅがない場合の電流ピー
ク値が、約２Ａであるのに対して、抵抗素子Ｒｅがある
場合の電流ピーク値は、約１．２Ａと低減されている。

【００６４】なお、抵抗素子Ｒｅは、固定抵抗であって
もよいが、可変抵抗を用いてもよい。。抵抗素子Ｒｅと
して、可変抵抗を用いると、インクジェットヘッド５０
を量産する場合に、振動板抵抗Ｒｓの抵抗値が５０Ω±
２０％、個別電極１５と個別電極基板２との間の容量Ｃ
ｅが、５５ｐＦ±２０％、個別電極１５と振動板６との
間の容量Ｃｓが、３０ｐＦ±２０％であるとすると、抵
抗素子Ｒｅとして、可変抵抗範囲が、１３Ω〜５０Ωの
可変抵抗Ｒｅを挿入することで、抵抗素子Ｒｅの抵抗値
が上記の式（２）を満たすように、インクジェットヘッ
ド５０の生産時に調整することで、上記効果を有するイ
ンクジェットヘッド５０を簡単かつ容易に生産すること
ができる。

【００６５】このように、本実施の形態のインクジェッ
トヘッド５０は、個別電極基板コンタクト１７に抵抗素
子Ｒｅを接続して、抵抗素子Ｒｅを介して接地させてい
る。

【００６６】したがって、個別電極１５と個別電極基板
２との間の容量Ｃｅを駆動することによる突入電流のピ
ーク値を低くして、駆動側への負担を抑えることがで
き、記録画像の画像品質をより一層向上させることがで
きる。

【００６７】また、本実施の形態のインクジェットヘッ
ド５０は、個別電極基板コンタクト１７に接続する抵抗
Ｒｅの抵抗値を、振動板基板３の抵抗値をＲｓ、振動板
６と個別電極１５との間の容量値をＣｓ、個別電極１５
と個別電極基板２との容量値をＣｅとしたとき、Ｒｓ×
Ｃｓ＝Ｒｅ×Ｃｅの関係を満たす抵抗値としている。

【００６８】したがって、振動板基板３が抵抗成分を持
つことによる非吐出チャンネルへのクロストークを解消
することができ、記録画像の画像品質をより一層向上さ
せることができる。

【００６９】さらに、本実施の形態のインクジェットヘ
ッド５０は、抵抗素子Ｒｅを、可変抵抗としている。

【００７０】したがって、インクジェットヘッド５０の
パラメータにばらつきがあっても、容易かつ適切にクロ
ストークを解消することができ、記録画像の画像品質を
向上させることができるとともに、インクジェットヘッ
ド５０を生産性が良好で安価なものとすることができ
る。

【００７１】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。

【００７２】

【発明の効果】請求項１記載の発明のインクジェットヘ
ッドによれば、インク流路を通して共通液室からインク
の供給される複数の液室の各液室の一部に設けられ一定
電位を付与可能な半導体基板で形成され振動板及び各振
動板に所定のギャップをおいて対向して配設され絶縁体
を挟んで半導体基板に形成された個別電極に対して、駆
動電圧が印加されることで生じる静電気力で振動板の変
位を利用して液室内のインクをノズルから吐出させるイ
ンクジェットヘッドの個別電極の形成されている半導体
基板に、電気的に外部に接続可能な端子を設け、当該端
子を接地させているので、個別電極と個別電極基板との
容量による非吐出チャンネルへのクロストークを抑制す
ることができ、安定したインク滴吐出性能（インク滴噴
出特性）を実現して、記録画像の画像品質を向上させる
ことができる。

【００７３】請求項２記載の発明のインクジェットヘッ
ドによれば、個別電極の形成されている半導体基板の端
子を、所定の抵抗を介して接地しているので、個別電極
と個別電極基板間の容量を駆動することによる突入電流
のピーク値を低くして、駆動側への負担を抑えることが
でき、記録画像の画像品質をより一層向上させることが
できる。

【００７４】請求項３記載の発明のインクジェットヘッ
ドによれば、個別電極の形成されている半導体基板の端
子に接続されている抵抗の抵抗値Ｒｅを、振動板基板の
抵抗値をＲｓ、振動板と個別電極との間の容量値をＣ
ｓ、個別電極と個別電極基板との容量値をＣｅとしたと
き、Ｒｓ×Ｃｓ＝Ｒｅ×Ｃｅの関係を満たす抵抗値とし
ているので、振動板基板が抵抗成分を持つことによる非
吐出チャンネルへのクロストークを解消することがで
き、記録画像の画像品質をより一層向上させることがで
きる。

【００７５】請求項４記載の発明のインクジェットヘッ
ドによれば、個別電極の形成されている半導体基板の端
子に接続されている抵抗を、可変抵抗としているので、
インクジェットヘッドのパラメータにばらつきがあって
も、容易かつ適切にクロストークを解消することがで
き、記録画像の画像品質を向上させることができるとと
もに、インクジェットヘッドを生産性が良好で安価なも
のとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェットヘッドの第１の実施の
形態を適用したインクジェットヘッドの長辺方向断面
図。

【図２】図１のインクジェットヘッドの等価回路とドラ
イバＩＣの概略構成図。

【図３】図１のインクジェットヘッドの印加パルスと吐
出チャネル及び非吐出チャネルの個別電極と振動板との
間に印加される駆動電圧波形を示す図。

【図４】本発明のインクジェットヘッドの第２の実施の
形態を適用したインクジェットヘッドの長辺方向断面
図。

【図５】図４のインクジェットヘッドの印加パルスと吐
出チャネル及び非吐出チャネルの個別電極と振動板との
間に印加される駆動電圧波形を示す図。

【図６】図４の抵抗素子Ｒｅがない場合とある場合のパ
ルス立ち上がり時の駆動信号源から流れ出す電流波形を
示す図。

【図７】従来のインクジェットヘッドの等価回路を示す
図。

【図８】図１０の従来のインクジェットヘッドとドライ
バＩＣの概略構成図。

【図９】図７の従来のインクジェットヘッドのチャネル
数ｎの場合の等価回路を示す図。

【図１０】図９のインクジェットヘッドの印加パルスと
吐出チャネル及び非吐出チャネルの個別電極と振動板と
の間に印加される駆動電圧波形を示す図。

【符号の説明】

１インクジェットヘッド２個別電極基板３振動板基板４ノズル基板５ノズル６振動板７インク液室８共通液室９コンタクト１０インク供給口１１接続パイプ１２基板層１３絶縁膜１４気体層１５個別電極１６保護層２０インク滴３０ドライバＩＣ３１ｎビットシフトレジスタ３２ｎビットラッチ３３レベルシフタ３４アナログスイッチ４０駆動信号源５０インクジェットヘッドＲｓ抵抗Ｃｓ個別電極と振動板との間の容量Ｃｅ個別電極と個別電極基板との間の容量Ｒｅ抵抗素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクの充填されている複数の液室と、前
記各液室に連通して当該液室内の前記インクを吐出する
複数のノズルと、前記各液室にインク流路で連通され前
記液室に前記インクを供給する共通液室と、前記各液室
の一部に設けられた振動板と、前記各振動板に所定のギ
ャップをおいて対向して配設された個別電極と、を備
え、前記振動板が一定電位を付与可能な半導体基板で形
成され、前記個別電極が絶縁体を挟んで半導体基板に形
成され、前記振動板と前記個別電極間に駆動電圧が印加
されることで生じる静電気力で前記振動板が変形された
後に、前記駆動電圧が解除されて前記振動板の復帰力で
前記液室に生じる圧力で、当該液室内の前記インクを前
記ノズルから吐出させるインクジェットヘッドであっ
て、前記個別電極の形成されている前記半導体基板が、
電気的に外部に接続可能な端子を有し、当該端子が接地
されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】前記端子は、所定の抵抗を介して接地され
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】前記抵抗は、前記振動板基板の抵抗値をＲ
ｓ、前記振動板と前記個別電極との間の容量値をＣｓ、
前記個別電極と前記個別電極基板との容量値をＣｅとし
たとき、その抵抗値Ｒｅが、Ｒｓ×Ｃｓ＝Ｒｅ×Ｃｅの
関係を満たす抵抗値であることを特徴とする請求項２記
載のインクジェットヘッド。
【請求項４】前記抵抗は、可変抵抗であることを特徴と
する請求項２または請求項３記載のインクジェットヘッ
ド。