JP3362733B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

インクジェット記録装置

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Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録を必要とする
時にのみインク液滴を吐出し、記録紙面に付着させるイ
ンクジェット記録装置、特にマイクロマシーニング技術
を応用して作製した小型高密度のインクジェット記録装
置及びその主要部であるインクジェットヘッドの製造方
法に関する。

【0002】

【従来の技術】インクジェット記録装置は、記録時の騒
音がきわめて小さいこと、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な
ど多くの利点を有する。この中でも記録の必要な時にの
みインク液滴を吐出する、いわゆるインク・オン・デマ
ンド方式が記録に不必要なインク液滴の回収を必要とし
ないため、最も注目を浴びているタイプである。

【0003】このインク・オン・デマンド方式は、例え
ば特公平2−51734号公報に示されるように、印字
ヘッドが、インク液滴を吐出するための複数並列に配置
されたノズル孔と、各々のノズル孔に連通し一方の壁の
一部がダイヤフラムとなっている複数の独立の吐出室
と、各ダイヤフラム上に取り付けられた電気機械変換手
段としての圧電素子と、各吐出室にインクを供給するた
めの共通のインクキャビティとから構成されており、印
字のためのパルス電圧を前記圧電素子に印加することに
より、ダイヤフラムを機械的に撓ませその吐出室の容積
を減少し、瞬間的にその室内の圧力を高めることによ
り、前記ノズル孔からインク液滴を記録紙に向け吐出す
るようになっている。

【0004】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のインクジェット記録装置の構造では、吐出室
の外側にダイヤフラムを構成するガラス板やプラスチッ
ク板等を介して圧電素子を張り付けるか、吐出室内に圧
電素子を設置する必要があるため、圧電素子の取付作業
がきわめて煩雑で多大の時間を要する。特に最近のプリ
ンターは高速、高印字品質が要求されるため、インク液
滴を吐出するノズル孔の個数を多く設置する傾向にあ
り、そのためにそれぞれのノズル孔に対応する圧電素子
をダイシングやワイヤーソーにて機械加工し、さらに接
着剤などにより所定の位置に設置しているが、このよう
に非常に高密度で、多数のノズル孔を有するインクジェ
ット記録装置の場合において、圧電素子の機械加工等を
必要とするのでは処理能力、機械精度、寸法精度の観点
から限界がある。

【0005】また、圧電素子自体の製造バラツキによる
歪誤差があり、各ノズル孔ごとのインク吐出速度にバラ
ツキが発生する場合があった。

【0006】さらにまた、圧電素子を駆動するための電
極は、圧電素子自体に形成され、その後接着剤により接
合されていた。そのため、圧電素子の電極形成は、個別
に処理が必要で、しかも基板と圧電素子間に接着剤層が
介在するため、インクジェット記録装置の駆動効率が低
下しインクジェット記録装置の寿命を延ばすことが困難
であった。

【0007】一方、前記のような圧電素子によるダイヤ
フラムの駆動形式のほかに、吐出室内のインクを加熱す
る方式のものもある(特公昭61−59911号)。こ
れは、吐出室内のインクを例えばヒーターで加熱し、イ
ンクの蒸発によるバブルの発生により圧力を高め、イン
ク液滴を吐出させる方式である。この加熱方式による
と、発熱抵抗体をスパッタ、CVD、蒸着、メッキ等に
よりTaSiO2 ,NiWP等の薄膜抵抗体で形成する
ことができる利点があるが、加熱・急冷の繰り返しやイ
ンク中のバブル消滅時の衝撃により発熱体がダメージを
受けることによりヘッド自体の寿命が短いという問題が
あった。

【0008】したがって、本発明の目的は、吐出室のダ
イヤフラムもしくは振動板の駆動手段として、前記のよ
うな圧電素子や発熱体を用いる方式に代えて、静電気力
を利用した駆動方式を採用することにより、小型高密
度、高印字速度、高印字品質及び寿命の長い高信頼性を
有するインクジェット記録装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、マイクロマシーニング技術を応用
し、量産性に富む構造のインクジェット記録装置を提供
することにある。

【0009】本発明のさらに他の目的は、前記目的を達
成するインクジェット記録装置の主要部であるインクジ
ェットヘッドの製造に好適な製造方法を提供することに
ある。

【0010】

【課題を解決するための手段】本発明は、上基板と中間
基板により形成されたインクを供給するためのインクキ
ャビティと、前記インクキャビティにオリフィスを介し
て連通してなる吐出室と、下基板と前記中間基板に設け
られた振動板により形成された振動室と、前記下基板に
形成された絶縁膜を有する2つの電極と、を備えるイン
クジェット記録装置であって、前記中間基板がシリコン
部材で形成され、前記2つの電極のうち一方の電極が前
記振動室内の下基板に配置され、他方の電極が絶縁膜を
介して中間基板に接合され、前記2つの電極間に電位の
異なる電圧を印加することにより、前記振動板を駆動さ
せて、インク液滴を吐出することを特徴とする。

【0011】また本発明は、下基板に備えられた2つの
電極が、振動室内の下基板に電極同士が互いに接触しな
いように配置され、前記2つの電極間に電位の異なる電
圧を印加することにより、前記振動板を駆動させて、イ
ンク液滴を吐出することを特徴とする。

【0012】

【0013】

【0014】

【0015】

【0016】

【0017】

【作用】本発明のインクジェット記録装置の動作原理
は、電極にパルス電圧を印加することにより、電極面の
正電荷または負電荷と対応の振動板面の負電荷または正
電荷により該振動板を吸引し撓ませ、次いで該電極をO
FFにしたときの振動板の復元作用により吐出室の容積
を減少し、その室内の圧力を瞬間的に上昇させてインク
液滴をノズル孔から吐出させるものである。このような
静電気作用により振動板を駆動制御するものであるた
め、マイクロマシーニング技術により本装置を作製する
ことができ、小型高密度、高印字速度、高印字品質及び
長寿命化を達成できる。

【0018】本発明の製造方法においては、シリコンは
単結晶であるため、異方性エッチングが可能で、例えば
(100)面をエッチングした場合は、55°の方向に
規則正しくエッチングできる。また、(111)面で
は、90°方向にエッチングが可能である。そこでこの
特性を用いて、精度良く、ノズル孔、吐出室、オリフィ
ス、インクキャビティ等の各要部を形成できる。そして
最後に、このシリコンのノズル基板と電極及び絶縁膜を
形成した電極基板(電極基板にはシリコンと熱膨張係数
が近いガラス板または絶縁板を用いる)を重ねて300
℃から500℃で加熱し、シリコン側を陽極、電極基板
側を陰極として、数百ボルトの電圧を印加しと陽極接合
すれば、密着性の高いインクジェットヘッドが得られ
る。

【0019】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に従って説明す
る。実施例1 図1は本発明の第1の実施例によるインクジェット記録
装置の主要部を分解して示す斜視図であり、一部断面で
示してある。本実施例はインク液滴を基板の端部のノズ
ル孔から吐出させるエッジインクジェットタイプの例を
示すものである。図2は組み立てられた全体装置の断面
側面図、図3は図2のA−A線矢視図である。

【0020】これらの図に示すように、インクジェット
記録装置10の主要部であるインクジェットヘッド12
は、下記に詳述する構造を持つ3枚の基板1,2,3を
重ねて接合した積層構造となっている。中間の基板2
は、例えばシリコン基板であり、複数のノズル孔4を構
成するように基板2の表面に一端より平行に等間隔で形
成された複数のノズル溝21と、各々のノズル溝21に
連通し底壁を振動板5とする吐出室6を構成することに
なる凹部22と、凹部22の後部に設けられオリフィス
7を構成することになるインク流入口のための細溝23
と、及び各々の吐出室6にインクを供給するための共通
のインクキャビティ8を構成することになる凹部24を
有する。また、前記振動板5の下部には後述する電極を
装着するため振動室9を構成することになる凹部25が
設けられている。ノズル溝21のピッチは2mm程度であ
り、その幅は40μm程度にされる。中間基板2の上面
に接合される上側の基板1は、例えばガラスまたはプラ
スチックからなり、この上基板1の接合によって、前記
ノズル孔4,吐出室6,オリフィス7及びインクキャビ
ティ8が構成される。そして、上基板1にはインクキャ
ビティ8に連通するインク供給口14を穿設する。イン
ク供給口14は接続パイプ16及びチューブ17を介し
て図示しないインクタンクに接続される。中間基板2の
下面に接合される下側の基板3は、例えばガラスまたは
プラスチックからなり、この下基板3の接合によって前
記振動室9を構成するとともに、下基板3の表面に前記
振動板5に対応する各々の位置にて電極31を形成す
る。電極31はリード部32及び端子部33を持つ。さ
らに端子部33を除き電極31及びリード部32の全体
を絶縁膜34で被覆している。各端子部33にはリード
線35がボンディングされる。

【0021】前記の基板1,2,3は図2のように組み
立てられてインクジェットヘッド12が構成される。さ
らに、中間基板2と電極31の端子部33間にそれぞれ
発振回路26を接続し、本発明の積層構造によるインク
ジェット記録装置10が構成される。インク11は図示
しないインクタンクよりインク供給口14を通じて中間
基板2の内部に供給され、インクキャビティ8,吐出室
6等を満たしている。なお、電極31と振動板5の間隔
cは1μm程度に保持されている。図2において、13
はノズル孔4より吐出されるインク液滴、15は記録紙
である。また、使用されるインクは、水、アルコール、
トルエン等の主溶媒にエチレングリコール等の界面活性
剤、及び染料または顔料を溶解または分散させてつくら
れる。または、本装置中にヒーターなどを設置すればホ
ットメルトインクも使用できる。次に、本実施例の動作
を説明する。電極31に発振回路26により、例えば0
V〜+電圧のパルス電圧を印加し、電極31の表面が+
電位に帯電すると、対応する振動板5の下面は−電位に
帯電する。したがって、振動板5は静電気の吸引作用に
より下方へ撓む。次に、電極31をOFFにすると、該
振動板5は復元する。したがって、吐出室6内の圧力が
急激に上昇し、ノズル孔4よりインク液滴13を記録紙
15に向けて吐出する。そして、振動板5が下方へ撓む
ことにより、インク11がインクキャビティ8よりオリ
フィス7を通じて吐出室6内に補給される。発振回路2
6には、上記のように0V〜+電圧間をON・OFFさ
せるものや交流電源等が用いられる。記録にあたって
は、それぞれのノズル孔4の電極31に印加すべき電気
パルスを制御すればよい。

【0022】ここで、前記のように振動板5を静電気力
により駆動させる場合において、該振動板5の変位量、
駆動電圧、及び吐出量を求める。

【0023】振動板5は、図4の(a)に示すように短
辺長2a,長辺長bとした長方形で、4辺を周囲壁で支
持されている。圧力Pを受けるこの薄板の変位量wは、
アスペクト比(b/2a)が大きいときは係数が0.5
に近づき、変位量はaに依存するので、次式で表わされ
る。

【0024】 w=0.5×Pa4 /Eh3 …(1)た だし w:変位量(m) P:圧力(N/m2 ) a:短辺の半分の長さ(m) h:板厚(m) E:ヤング率(N/m2 ,シリコン11×1010N/m
2 )静電気力による吸着圧力は、 P=1/2×ε×(V/t)2 ただし ε:誘電率(F/m,真空中の誘電率8.8×
10-12 F/m) V:電圧(V) t:振動板と電極の間隙(m) よって、必要な吐出圧力を得るための駆動電圧Vは、 V=t(2P/ε)1/2 …(2)次 に、吐出量を求めるために、図4の(b)に示すようなかまぼこ型の体積を求め る。

【0025】体積 Δw=4/3×abw であるから w=3/4×Δw/ab …(3) (1)式より、 P=2w×Eh3 /a4 で、式(3)を代入すると、 P=3/2×Δw Eh3 /a5 b …(4)さらに、式(4)を式( 2)に代入すると、 V=t×(3Eh3 Δw/εb)1/2 ×(1/a51/2 …(5)す なわち、式(5)がインク吐出量を得るための駆動電圧となる。 また、式(2),式(5)から、インク吐出可能領域を
求めると図5(a)のようになる。図5の(a)は
(b)に示すシリコン振動板の長辺長b=5mm,板厚h
=80μm,振動板と電極間の間隙c=1μmとしたと
きの短辺長2a(mm)に対する駆動電圧(V)の関係を
示したものである。吐出圧力P=0.3atm のときの吐
出可能領域30は図中の斜線で示す範囲となる。

【0026】振動板の寸法は大きいほど有利であるが、
小型高密度のノズルを考えた場合、ノズルのピッチ方向
の幅は0.2mmから2.0mm程度が妥当である。

【0027】振動板の長さについては、式(4)から、
目的とするインク吐出量と、シリコン基板のヤング率、
吐出圧力、板厚から算出して決定する。

【0028】また、振動板の板厚については、幅が1mm
程度の場合は、吐出速度を考えると約50μm以上必要
である。それよりもはるかに厚いと、式(5)からわか
るように駆動電圧が異常に高くなり、薄すぎると、振動
板のバネ性が小さくなり、インクを飛翔させるに不利と
なる。また、インクジェットの吐出周波数を満足しなく
なる。すなわち、インクジェットの印加パルスに対して
振動板の周波数が、大きく遅れを生じる。

【0029】本実施例のインクジェットヘッド12をプ
リンターに組み込み、5KHzで150V印加し、イン
ク液滴を7m/sec で飛翔させた。300dpi印字を
試みた結果、良好な印字が得られた。なお、図示は省略
するが、吐出室の後部壁を振動板とすることもできる
が、実施例のように吐出室6の底壁を振動板とすること
により、ヘッド自体をより薄型にできる。実施例2 図6は本発明の第2の実施例を示す断面図で、第1実施
例と同じくエッジインクジェットタイプの例である。本
実施例は、吐出室6の上下壁を振動板5a,5bとした
ものであり、そのために中間基板を2枚使用し、吐出室
6を間にして両基板2a,2bを重ね合わせたものであ
る。各基板2a,2bにそれぞれ振動板5a,5b及び
振動室9a,9bを形成し、振動板5a,5bが吐出室
6の上下の壁を構成するように基板2a,2bを上下対
称に配置する。ノズル孔4は両基板2a,2bの端部接
合面に形成される。また、上基板1の下面及び下基板3
の上面にそれぞれ電極31a,31bを設け、振動室9
a,9b内に装着する。電極31aと中間基板2aの間
及び電極31bと中間基板2bの間にそれぞれ発振回路
26a,26bを接続する。 本実施例は、吐出室6の
上下の振動板5a,5bを電極31a,31bにより対
称に振動させてインク液滴13をノズル孔4より吐出さ
せることができるので、振動板5a,5bをより低電圧
で駆動することができる。吐出室6内の圧力は上下対称
に振動する振動板5a,5bによって高められ、印字速
度が向上する。実施例3 以下に示す各実施例は全て基板の表面のノズル孔からイ
ンク液滴を吐出させるフェースインクジェットタイプの
例を示すものであり、その狙いは振動板の低電圧駆動を
可能にすることにある。ただし、前記のエッジインクジ
ェットタイプにも応用できるものである。

【0030】図7は本発明の第3の実施例を示すもの
で、円形のノズル孔4が吐出室6の直上において上基板
1に穿設されている。吐出室6の底壁は振動板5とさ
れ、振動板5は中間基板2に形成される。さらに、振動
板5の下部の振動室9にて下基板3に電極31が形成さ
れる。インク供給口14は下基板3に設けられている。

【0031】本実施例は、振動板5の振動により上基板
1に設けたノズル孔4よりインク液滴13を吐出する。
1つのヘッドに多くのノズル孔4を設けることができる
ため、高密度にできるものである。実施例4 本実施例は、図8,図9に示すように長方形振動板5の
対向する2辺(図9の(a)参照)または4辺(図9の
(b)参照)に1つまたは2つ以上のジャバラ溝27を
設けて振動板5を支持したもので、振動板5の変位量を
大きくとるようにしたものである。吐出室6内のインク
を吐出方向に垂直な振動板5の面で押すことができるた
め、インク液滴13を真直ぐに飛翔させることができ
る。実施例5 本実施例は、図10に示すように長方形振動板5の短辺
側の1辺で支持し片持ち式としたものである。片持ち式
の振動板5とすることにより、同じく導電圧でも振動板
5の変位量を大きくとることができる。ただし、吐出室
6と振動室9が連通状態となるので、インク11は絶縁
性のものを使用し、電極31との電気的絶縁を確保する
必要がある。実施例6 本実施例は、図11に示すように1つの振動板5に対し
て2つの電極31c,31dを配置し、振動板5を駆動
するようにしたものである。本実施例では、第1の電極
31cを振動室9内に配置し、第2の電極31dを振動
室9外部の中間基板2の下方に配置している。そして、
両電極31cと31d間に発振回路26を接続し、電極
31cと電極31d間に電圧を印加しON,OFFを繰
り返すことにより、振動板5を駆動するものである。

【0032】この構成によると、シリコン基板2を前述
の実施例のように共通電極にしていないため駆動部が電
気的に独立しているため、隣のノズルヘッドを駆動して
いる時に、吐出する予定のないノズル孔からインクを吐
出してしまうことがない、つまりクロストークがない。
また、高抵抗のシリコン基板を用いた場合、あるいは図
11には示していないが、シリコン基板2の表面に高抵
抗の層を形成した場合は電極31cと電極31dに反対
の極性のパルス電圧を交互に印加し、振動板5を駆動す
ることができる。この場合は、振動板5に対して前述の
ごとき静電気の吸引作用のほかに反発作用も加わること
になり、吐出圧力を低電圧で高めることができる。実施例7 本実施例は、図12に示すように前記電極31c,31
dを共に振動室9内に配置したものであり、シリコンの
面分極により振動板5を駆動する。すなわち、図11の
実施例と同様に、電極31cと電極31dに電圧を印加
しON,OFFを繰り返すことにより、振動板5を駆動
するものである。また、実施例6と同様に、高抵抗のシ
リコン基板を用いた場合、あるいは図12には示してい
ないが、シリコン基板2の表面に高抵抗の層を形成した
場合は電極31cと電極31dに反対の極性のパルス電
圧を交互に印加し、振動板5を駆動することもできる。
図11の実施例に比べて中間基板2と下基板3の間に電
極による突起がないため、両基板の接合が容易になる。実施例8 本実施例は、図13に示すように電極31に対向して金
属極31eを振動板5の下面に設けたもので、シリコン
基板2を通して振動板5に電荷を供給するのではなく、
振動板5に形成した金属極31eに配線を通じて電荷を
供給するため、電荷の供給スピードは速くなり、より高
周波駆動が可能になる。実施例9 本実施例は、図14に示すように振動室9内の空気抜け
をよくするため空気抜け溝28を設けたものである。振
動板5直下の振動室9の気密性が高いと、振動板5が振
動しにくいため、圧力開放を目的として中間基板2と下
基板3の間に空気抜け溝28を設ける。実施例10 本実施例は、図15に示すように下基板3に凹部29を
設け、この中に振動板5を駆動するための電極31を形
成したものであり、電極31用の絶縁膜を設けなくとも
振動板5の振動によるショートを防止できる。

【0033】次に、前記インクジェットヘッド12の製
造方法の一実施例を説明する。図1に示した構造のもの
を中心に説明すると、中間基板(ノズル基板とも呼ぶ)
2については下記の工程に従ってノズル孔4,振動板
5,吐出室6,オリフィス7,インクキャビティ8,振
動室9等が形成される。 (1)シリコン熱酸化工程(図16の(a)参照) 面方位(100)のシリコン単結晶基板2Aを用い、両
面を研磨して板厚280μmとした。このSi基板2A
を大気中で1100℃で1時間加熱することにより熱酸
化を行い、全面にSiO2 の酸化膜2Bを1μmの厚さ
で形成した。 (2)パターン形成工程(図16の(b)参照) Si基板2Aの両面にスピンコート法により片面ずつレ
ジスト(東京応化製OMR−83)を約1μmの厚さで
形成し、所定のパターンに露光現像を行い、レジストパ
ターン2Cを形成した。このパターンは振動板5の形状
を定めるものであり、長方形で、幅1mm,長さ5mmとし
た。なお、図7の実施例では振動板は1辺の長さが5mm
の正方形とした。

【0034】その後、図示のようにSiO2 膜2Bをエ
ッチングした。エッチング条件は、50wt%のフッ酸
1に対し40wt%のフッ化アンモニウム液6の容量比
の混合液を20℃に保ち、その中に前記基板を10分間
浸漬した。 (3)エッチング工程(図16の(c)参照) まず、レジスト2Cを剥離するために、エッチング条件
を30wt%の過酸化水素1に対し98wt%の硫酸4
の容量比の混合液を90℃以上とし、その中に20分間
浸漬することでレジスト2Cを剥離した。しかるのち、
Si基板2Aを80℃,20wt%のKOH溶液に1分
間浸漬することで深さ1μmのエッチングを行った。こ
のエッチングにより振動室9を構成する凹部25を形成
した。 (4)反対面側のパターン形成工程(図16の(d)参
照) Si基板2Aに残ったSiO2 膜を前記(2)と同様の
条件で完全にエッチングした後、前記(1)と(2)と
同様のプロセスを用いて、Si基板2Aの全面に1μm
厚のSiO2 膜を熱酸化で形成した後、フォトリソ工程
によりSi基板2Aの反対面(図において下面)のSi
2 膜2Bを所定のパターンにエッチングした。このパ
ターンは吐出室6とインクキャビティ8の形状を定める
ものである。 (5)エッチング工程(図16の(e)参照) 前記(3)と同様のプロセスにより、SiO2 膜をレジ
ストとしてSi基板2Aのエッチングを行い、吐出室6
とインクキャビティ8のための凹部22,24を形成し
た。このとき同時にノズル孔4用の溝21とオリフィス
7用の溝23を形成した。振動板5の板厚は100μm
とした。

【0035】また、ノズル溝及びオリフィス溝の形成に
関しては、Si基板の(111)面がエッチング方向に
現れると、KOH溶液でのエッチングスピードが極端に
遅くなるため、それ以上エッチングは進まなくなり、浅
いエッチングでストップする。例えばノズル溝幅が40
μmの場合、深さが約28μmでストップする。しか
し、吐出室やインクキャビティの場合は、幅がエッチン
グ深さより十分広いため、目的の深さに形成することが
できる。すなわち、深さの異なる部分を同時に1回のエ
ッチングプロセスにより形成することができる。 (6)SiO2 膜の除去工程(図16の(f)参照) 最後に、残ったSiO2 膜2Bをエッチングで除去する
ことにより、各要部21,22,23,24,25,5
を持つノズル基板つまり中間基板2が作製された。

【0036】また、図7の実施例では、前記と同様のプ
ロセスにより、前記ノズル溝21を除き前記各要部2
2,23,24,25,5を形成した中間基板と、28
0μm厚のSi基板に孔径50μmのノズル孔4を形成
したノズル基板(上基板1)を作製した。

【0037】次に、電極基板(下基板3)の形成方法を
図17により説明する。 (1)金属膜形成工程(図17の(a)参照) 0.7mm厚のガラス基板3Aの表面にスパッタ法によ
り、Ni膜3Bを1000オングストロームの厚さで形
成した。 (2)電極形成工程(図17の(b)参照) フォトリソエッチング技術により、前記Ni膜3Bを所
定のパターンに形成した。ここに、電極31,リード部
32及び端子部33が形成できた。 (3)絶縁膜の形成工程(図17の(c)参照) 最後に、絶縁膜としてSiO2 膜を約1μmの厚さで、
マスクスパッタ法により、端子部33を除き電極31及
びリード部32(図1参照)全体に被覆し、電極基板3
を作製した。

【0038】以上により作製したノズル基板2と電極基
板3を陽極接合により接合した。すなわち、Si基板2
とガラス基板3を重ねたのち、ホットプレート上に設置
し、300℃で加熱しながらSi基板側を陽極とし、ガ
ラス基板側を陰極として、500Vの直流電圧を5分間
印加することにより接合した。さらに、このSi基板2
の上にインク供給口14を穿設したガラス基板(上基板
1)を上記と同様の陽極接合により接合した。また、図
7の実施例では、ノズル基板1とSi基板2を熱圧着で
接合した。

【0039】以上のプロセスにより、図2,図7に示す
ようなインクジェットヘッド12が得られた。

【0040】

【発明の効果】本発明の効果を列記すれば下記のとおり
である。

【0041】(1)振動板を静電気力で駆動するもので
あるから、振動板駆動用の電極の構成が平面的で簡単な
ものとなり、小型高密度、高印字速度、高印字品質及び
長寿命化を達成できる。

【0042】(2)インクジェットヘッドを少なくとも
3枚の基板の積層構造とすることにより、薄型にでき
る。

【0043】(3)吐出室の上下壁を振動板とすること
により、吐出圧力を高めることができ、低電圧駆動が可
能になる。

【0044】(4)振動板をジヤバラ溝を介して、また
は片持ち式に支持することにより、振動板の変位量を大
きくすることができ、低電圧駆動が可能になる。

【0045】(5)1つの振動板に電極を2個配設する
ことにより、あるいは電極に対向して金属極を振動板に
設けることにより、電荷の供給速度が速くなるため、よ
り高周波の駆動が可能になる。

【0046】(6)振動室を空気抜け溝を通して大気に
連通させることにより、振動板の動作が確実になり、か
つ安定する。

【0047】(7)インクの吐出は基板の端または面の
いずれからでも可能である。

【0048】(8)本製造方法を使用すれば、前記効果
を有するインクジェットヘッドを安価にかつ大量に製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明の第1実施例の主要部を一部破断して示
す分解斜視図である。

【図2】第1実施例の組み立て後の断面側面図である。

【図3】第1図のA−A線矢視図である。

【図4】振動板の設計における説明図で、同図の(a)
は長方形振動板の寸法関係の説明図、(b)は吐出圧力
及び吐出量を求めるための説明図である。

【図5】同図の(a)は(b)に示す振動板寸法の場合
の振動板の短辺長さと駆動電圧の関係を示す線図であ
る。

【図6】本発明の第2実施例の断面図である。

【図7】本発明の第3実施例の断面図である。

【図8】本発明の第4実施例の断面図である。

【図9】図8のB−B線矢視図で、同図の(a)は振動
板の2辺にジャバラ溝を設けた場合、(b)は振動板の
4辺にジャバラ溝を設けた場合である。

【図10】本発明の第5実施例の断面図である。

【図11】本発明の第6実施例の断面図である。

【図12】本発明の第7実施例の断面図である。

【図13】本発明の第8実施例の断面図である。

【図14】本発明の第9実施例の断面図である。

【図15】本発明の第10実施例の断面図である。

【図16】本発明におけるノズル基板の製造工程図であ
る。

【図17】本発明における電極基板の製造工程図であ
る。

【符号の説明】

1 上基板 2 中間基板 3 下基板 4 ノズル孔 5 振動板 6 吐出室 7 オリフィス 8 インクキャビティ 9 振動室 10 インクジェット記録装置 11 インク 12 インクジェットヘッド 14 インク供給口 26 発振回路 31 電極 34 絶縁膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平3−140009 (32)優先日 平成3年6月12日(1991.6.12) (33)優先権主張国 日本(JP) (56)参考文献 特開 平2−219654(JP,A) 特開 平2−84341(JP,A) 特開 平2−111696(JP,A) 特開 平2−80252(JP,A) 特開 平2−289351(JP,A) 実開 平1−67038(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上基板と中間基板により形成されたイン
    クを供給するためのインクキャビティと、前記インクキ
    ャビティにオリフィスを介して連通してなる吐出室と、
    下基板と前記中間基板に設けられた振動板により形成さ
    れた振動室と、前記下基板に形成された絶縁膜を有する
    2つの電極と、を備えるインクジェット記録装置であっ
    て、 前記中間基板がシリコン部材で形成され、前記2つの電
    極のうち一方の電極が前記振動室内の下基板に配置さ
    れ、他方の電極が絶縁膜を介して中間基板に接合され、
    前記2つの電極間に電位の異なる電圧を印加することに
    より、前記振動板を駆動させて、インク液滴を吐出する
    ことを特徴とするインクジェット記録装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のインクジェット記録装
    置において、 下基板に備えられた2つの電極が、振動室内の下基板に
    電極同士が互いに接触しないように配置され、前記2つ
    の電極間に電位の異なる電圧を印加することにより、前
    記振動板を駆動させて、インク液滴を吐出することを特
    徴とするインクジェット記録装置。
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