JP3479979B2 - インクジェットヘッド及びそれを搭載したインクジェット記録装置 - Google Patents

インクジェットヘッド及びそれを搭載したインクジェット記録装置

Info

Publication number
JP3479979B2
JP3479979B2 JP52987998A JP52987998A JP3479979B2 JP 3479979 B2 JP3479979 B2 JP 3479979B2 JP 52987998 A JP52987998 A JP 52987998A JP 52987998 A JP52987998 A JP 52987998A JP 3479979 B2 JP3479979 B2 JP 3479979B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
control circuit
inkjet head
nozzle holes
circuit
charging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP52987998A
Other languages
English (en)
Inventor
周史 小枝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Application granted granted Critical
Publication of JP3479979B2 publication Critical patent/JP3479979B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04541—Specific driving circuit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04578—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits controlling heads based on electrostatically-actuated membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14314—Structure of ink jet print heads with electrostatically actuated membrane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14411—Groove in the nozzle plate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/13—Heads having an integrated circuit

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、インク滴を紙等に吐出し印字するためのイ
ンクジェットヘッド及びそれを搭載したインクジェット
記録装置に関する。
背景技術 近年、インクジェット記録装置は、多ノズル化による
高速印字及び装置の小型化の為、微小な大きさのアクチ
ュエータが求められるようになってきた。そこで、アク
チュエータに静電気力を利用したインクジェット記録装
置（例えば特開平６−71882号公報）がある。このイン
クジェット記録装置は、アクチュエータが平行平板電極
で構成されており、アクチュエータが小型化でき、多ノ
ズル化が可能であるという特徴がある。
この静電アクチュエータによって駆動されるインクジ
ェットヘッドの槻要を図12の断面図及び図13の平面図に
基づいて説明する。図12及び図13のインクジェットヘッ
ドは、電極ガラス基板100、振動板基板200及びノズルプ
レート300を重ねて接合した積層構造となっている。電
極ガラス基板100に開けられたインク供給口104からリザ
ーバ204に供給されたインク400は、オリフィス302によ
って複数のキャビティ203に均等に分配される。キャビ
ティ203の下面は変形可能な振動板201になっており、短
絡防止用の絶縁膜202を挟んで個別電極101と対向して静
電アクチュエータ50を構成している。そして、振動板20
1と個別電極101との間に電圧を印加し、静電引力を発生
させて、振動板201を下方に変形させた後、印加電圧を
除去した時に発生する振動板201のバネ力による圧力で
インク滴401をノズル301より吐出させている。
しかしながら、個々の個別電極101に電圧を直接印加
する直接駆動方式では、図14の回路図に示されるよう
に、ｎ個の静電アクチュエータ（C1〜Cn）50を設けた場
合には、制御回路２からの総配線数は、個別電極パッド
102への配線ｎ本と、GNDパッドへの配線１本と合わせて
（ｎ＋１）本必要であり、配線接続部の空間が増大する
とともに、信頼性の確保が困難となる。特に、静電アク
チュエータ50の静電容量は、極めて小さい為、制御回路
２からの個々の配線が持つ静電容量と結合し、電気特性
にバラツキが生じる可能性があった。
また、特開平５−31898号公報においては、電気的な
配線の複雑化を避けるために、複数の発熱抵抗素子が配
列された基板に、機能素子、集積回路、及び基板と外部
とを接続するための接点を形成したインクジェットヘッ
ドが開示されている。しかし、このインクジェットヘッ
ドはバルブジェット方式と称される駆動方法を採用した
ものであり、上記の静電アクチュエータとはその構成が
異なっており、従って、同公報のヘッドを静電アクチュ
エータを採用したインクジェットヘッドにそのまま適用
することができなかった。
発明の開示 本発明の目的は、静電アクチュエータを採用したイン
クジェットヘッドにおいて、その総配線数を少なくして
配線接続部の空間の減少を図るとともに信頼性を確保す
ることを可能にしたインクジェットヘッドを提供するこ
とにある。
本発明の他の目的は、上記に加えて、印字精度を向上
させたインクジェットヘッドを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、上記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を提供することに
ある。
（Ａ）本発明に係るインクジェットヘッドは、複数のノ
ズル孔、このノズル孔の各々に連通する複数の独立した
吐出室、吐出室の少なくとも一方の壁を構成する振動板
及びこの振動板に空隙をもって対向する個別電極を備え
たインクジェットヘッドチップと、振動板と電極との間
に電圧を印加して充放電させることにより振動板を変形
させ、ノズル孔よりインク滴を吐出させる制御回路とを
備えたインクジェットヘッドにおいて、制御回路は、そ
の少なくとも一部が集積回路から構成され、インクジェ
ットヘッドチップに設けられる。
本発明においては、制御回路がインクジェットヘッド
チップに設けられており、このため、配線接続部の空間
を減少させることができるとともに、静電アクチュエー
タの電気特性のバラツキを防止することができるので、
この点からも信頼性を確保することができる。
（Ｂ）また、本発明に係るインクジェットヘッドにおい
て、制御回路はその一部又は全部が、インクジェットヘ
ッドチップの内、複数のノズル孔が形成されている基板
（ノズル基板）に設けられる。
本発明において制御回路をノズル基板に設ける理由は
次のとおりである。
ノズル基板は加熱工程があっても穏やかであるので、
集積回路の製作に好適である。
ノズル基板と振動板基板との接合は、接着剤で行うこ
とができ、制御回路の破壊の心配はない。
ノズル基板は、ノズル孔が開口していれば良いので、
厚みの制約が少なく、扱いやすい標準的な厚さ（400〜5
00μ）のSi基板が使える。
そして、ノズル基板の表面（外側）に制御回路を設け
た場合には、片側鏡面ウェハーで良いため、基板の入手
性が良い、という利点がある。
また、ノズル基板の裏面（接合面）に制御回路を設け
た場合には、振動板基板との接着に使用するエポキシ樹
脂をモールドに使うことができ、ノズル基板の表面に段
差が生じない。
（Ｃ）また、本発明に係るインクジェットヘッドにおい
て、制御回路はその一部又は全部が、インクジェットヘ
ッドチップの内、振動板が形成されている基板に設けら
れている。
本発明において、制御回路を振動板基板に設ける理由
は次のとおりである。
振動板基板はSi単結晶ウェハー製の為、制御回路を同
一基板上に作り込むことができる。
ボロン拡散工程、熱酸化工程、熱酸化膜のパターニン
グ工程、電極スパッタ工程等、ウェットエッチング以外
の工程が、キャビティ形成と集積回路の作成とで共通し
ており、工数の削減ができる。
特に、振動板基板の裏面（電極ガラス基板側）に制御
回路を設けた場合には、個別電極への導通がバンプなど
を設けるだけで良いので、その機構が簡単になる。
（Ｄ）また、本発明に係るインクジェットヘッドにおい
て、制御回路はその一部又は全部が、インクジェットヘ
ッドチップの内、個別電極が形成されている基板に設け
られる。
本発明において電極基板（ガラス基板）に制御回路を
形成した場合には次のような利点がある。
制御回路の一部をTFTにて構成する場合には、TFTをパ
シベーション膜を介して中性硼珪酸ガラス上に作製する
ことで、個別電極と制御回路とを同一基板上に作製する
ことができ、個別電極と制御回路との接続が簡単にな
る。
面積の大きな個別電極にコンタクトプローブを接触さ
せて、TFTの作動確認をすることができ、検査が容易で
ある。
（Ｅ）本発明に係るインクジェットヘッドにおいて、制
御回路は、振動板と個別電極とから構成される静電アク
チュエータに対する充電経路に介在する抵抗と、放電経
路に介在する抵抗とを備え、前者の値を後者の値よりも
大きく設定している。充電経路の抵抗値を大きくするこ
とで時定数が大きくなり、静電アクチュエータを穏やか
に駆動することでインク供給系の流体抵抗に対応させる
ことができる。また、放電経路の抵抗値を小さくするこ
とで時定数が小さくなり、静電アクチュエータを急激に
駆動させることができる。このように静電アクチュエー
タを駆動させることにより安定した動作が得られ、その
結果、高精度な印刷が得られる。
（Ｆ）本発明に係るインクジェットヘッドにおいて、制
御回路は振動板と個別電極とから構成される静電アクチ
ュエータに対する充電の方向を、１ドットに対して、正
方向及び逆方向に交互に切り替え、インク液滴を２回吐
出させる。例えば、制御回路は、静電アクチュエータに
対してブリッジ状に接続されたスイッチング素子を備
え、そのスイッチング素子の開閉を制御することにより
充電・放電の方向を切り替える。このように、１ドット
に対して２回に亘ってインク液滴を吐出することによ
り、１回当たりのインク吐出量が少なくて済み、高精度
な印刷が可能になっている。また、静電アクチュエータ
に対する充電の方向を正方向及び逆方向に交互に切り替
えていることから、吐出後の残留電荷が消去され、印刷
時の振動板と電極との相対変位量が安定したものとな
り、この点からも高精度な印刷が可能になっている。
（Ｇ）また、本発明に係るインクジェット記録装置は、
上記のインクジェットヘッドを搭載したものであり、高
品質な印刷を可能にしたインクジェット記録装置を実現
している。
図面の簡単な説明 図１は本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッ
ドの制御回路の回路図である。
図２は図１の駆動制御回路の回路図である。
図３は図２の駆動制御回路の動作を示すタイミングチ
ャートである。
図４は図１のインクジェットヘッドの動作を示すタイ
ミングチャートである。
図５は図１のインクジェットヘッドの吐出時の動作説
明図である。
図６は図１のインクジェットヘッドの非吐出時の動作
説明図である。
図７は図１の実施形態のインクジェットヘッドの断面
図である。
図８は本発明の実施形態２に係るインクジェットヘッ
ドの断面図である。
図９は本発明の実施形態３に係るインクジェットヘッ
ドの断面図である。
図10は図７、図８又は図９のインクジェットヘッドの
周辺の機構を示した説明図である。
図11は図10の機構を内蔵したインクジェット記録装置
の外観図である。
図12は従来の静電アクチュエータで駆動されるインク
ジェットヘッドの断面図である。
図13は図12のインクジェットヘッドの平面図である。
図14は図12のインクジェットヘッドの回路図である。
発明を実施するための最良の形態 実施形態1. 本実施形態１に係るインクジェットヘッドにおいて、
図１の回路図に示されるように、ｎ個の静電アクチュエ
ータ（C1〜Cn）50を備えている。VH端子１はトランジス
タ11,13のエミッタに接続されており、GND端子２はトラ
ンジスタ10,12のエミッタに接続されている。トランジ
スタ10と11のコレクタは抵抗14,15を介して接続されて
おり、これらは個別電極毎に一組設けられている。トラ
ンジスタ12と13のコレクタも抵抗14,15を介して接続さ
れており、これらは共通電極側に１組設けられている。
静電アクチュエータ（C1〜Cn）50は、その一方の電極が
トランジスタ10,11側の抵抗14,15の接続点と接続され、
他方の電極がトランジスタ12,13側の抵抗14,15の接続点
と接続されている。
ストローブ端子３には、後述するように、アクチュエ
ータ50に正・逆の駆動電圧を印加するための制御信号3a
が外部から供給され、その制御信号3aを駆動制御回路20
に供給する。ラッチ端子４にはラッチ信号4aが供給さ
れ、そのラッチ信号4aをラッチ回路21に供給する。デー
タ端子５にはシリアルデータが供給され、クロック端子
６にはクロックが供給され、そして、ロジック電源端子
７にはロジック電源が供給される。これらの端子５〜７
に供給されたデータ等はシフトレジスタ回路22に供給さ
れる。また、ロジック電源端子７からのロジック電源は
ラッチ回路21及び駆動制御回路20にもそれぞれ供給され
る。以上の構成からなる制御回路60は後述するようにノ
ズルプレート300（図７参照）に組みこまれる。
次に、図１の駆動制御回路20の詳細を説明する。この
駆動制御回路20は、図２に示されるように、Ｄ型フリィ
ップフロップ回路（以下DFF回路という）30,31,32、イ
ンバータ34、アンド回路35,36及びオア回路37から構成
されており、インバータ34、アンド回路35,36及びオア
回路37の組は各ドットに対応して設けられる。
この駆動制御回路20は、図３のタイミングチャートに
示されるように、ラッチ信号4a（制御信号3aの２番目の
パルスの手前でＬレベルになる）がDFF30のデータ端子
に入力し、そのタイミングで制御信号3aの１番目のパル
スがクロック端子に入力すると、DFF30の出力はＬレベ
ルからＨレベルになる。次に、制御信号3aの２番目のパ
ルスがDFF30〜32のクロック端子に入力すると、DFF30の
出力はＨレベルからＬレベルになり、DFF31の出力はＬ
レベルからＨレベルになる。さらに、制御信号3aの３番
目のパルスがDFF30〜32のクロック端子に入力すると、D
FF31の出力はＨレベルからＬレベルになり、DFF32の出
力はＬレベルからＨレベルになり、制御信号3aの４番目
のパルスがDFF30〜32のクロック端子に入力すると、DFF
32の出力はＨレベルからＬレベルになる。このように、
ラッチ信号4aが制御信号3aのパルスの立ち上がりに同期
してDFF30〜32から順次出力されていくことになる。
上記のDFF32の出力は出力P3,P4として出力される。こ
の出力P3,P4はラッチ回路21からのデータに依存しない
で、制御信号3aの３番目のパルスの立ち上がりに同期し
て出力されることになる。
また、ラッチ回路21の出力はインバータ34を介してDF
F32の出力とともにアンド回路35に供給され、そこで両
信号のアンド論理が求められる。DFF30の出力は、ま
た、ラッチ回路21からのデータとともにアンド回路36に
も供給され、そこで両信号のアンド論理が求められる。
アンド回路35と36の出力はオア回路37に供給される。オ
ア回路37の出力はP1,P2として出力される。
例えばラッチ回路21からのデータがＨレベルのときに
（吐出時）、図３に示されるように、DFF回路30の出力
（）がＨレベルになっているときにはアンド回路36の
出力（）もＨレベルになり、その出力（）はオア回
路37の出力（）となり、出力P1,P2として出力される
（このため、出力P1,P2はDFF回路30の出力（）に同期
している。）。その後、DFF回路30の出力（）がＬレ
ベルになったときにはアンド回路36の出力（）もＬレ
ベルになる。そして、ラッチ回路21からのデータ（Ｈレ
ベル）はインバータ３を介してアンド回路35に入力する
ことから、アンド回路35の出力はＬレベルとなり、オア
回路37の出力もＬレベルとなる。従って、出力P1,P2は
Ｌレベルになる。このため、出力P1,P2はDFF回路30の出
力（）に同期したパルスとなる。すなわち、出力P1,P
2は制御信号3aの１番目のパルスに立ち上がりに同期し
て立ち上がり、２番目のパルスの立ち上がりに同期して
立ち下がるパルスとなる。
また、ラッチ回路21からのデータがＬレベルのときに
は（非吐出時）、図３に示されるように、DFF回路32の
出力（）がＨレベルになっているときにはアンド回路
35の出力（）もＨレベルになっており、その出力
（）はオア回路37の出力（）となり、出力P1,出力P
2として出力される。このため、出力P1,P2はDFF回路32
の出力（）（：出力P3）に同期したパルスとなる。す
なわち、出力P1,P2は制御信号3aの３番目のパルスの立
ち上がりに同期して立ち上がり、４番目のパルスの立ち
上がりに同期して立ち下がるパルスとなる。
次に、図１のインクジェットヘッドの全体の動作を図
４のタイミングチャート及び図５の説明図を参照しなが
ら説明する。
図４に示されるように、クロック端子６及びデータ端
子５からはクロック6a及びそれに同期したシリアルデー
タ5aがシフトレジスタ回路22に入力される。ｎ個のデー
タ（D1〜Dn）が全てセットされた状態で、ラッチ端子４
を介してラッチ回路21にラッチ信号4aを入力することに
より、ｎ個のデータ（D1〜Dn）がラッチ回路21に保持さ
れる。このデータが保持された状態で、ストローブ端子
３には、図４に示されるような４個のパルスからなる制
御信号3aが供給され、その信号は駆動制御回路20に供給
される。
（吐出時の動作） 最初に、吐出時の動作を説明する。
駆動制御回路20においては、吐出予定の静電アクチュ
エータ50に対しては、まず、制御信号3aの１番目のパル
スの立ち上がり時には、上述のように、出力P1,P2をＨ
レベルにする。これにより、トランジスタ10がON状態に
なり、トランジスタ11がOFF状態になる。このとき、出
力P3,P4はＬレベルになっているから、トランジスタ12
はOFF状態、トランジスタ13はON状態になっている。こ
のため、図５の充電時（１）に示されるように、トラン
ジスタ13−抵抗14−静電アクチュエータ50−抵抗15−ト
ランジスタ10からなる充電回路が形成されて、静電アク
チュエータ50に対する充電が行われる。
そして、制御信号3aの２番目のパルスの立ち上がり時
には、駆動制御回路20は出力P1,P2をＬレベルにする。
このため、図５の放電時（１）に示されるように、トラ
ンジスタ10はオフ状態になり、トランジスタ11はオン状
態になる。このとき、トランジスタ12,13は出力P3,P4が
変化しないので、前の状態（オフ、オン）が保持されて
いる。このため、静電アクチュエータ50の電荷は抵抗14
のみを介して放電されることになる。ここで、抵抗15の
抵抗値は時定数を大きくする為、高い値となっており、
静電アクチュエータ50を穏やかに駆動することでインク
供給系の流体抵抗に対応させている。他方、抵抗14はイ
ンク吐出時の速度を得る目的で、時定数を小さくし、静
電アクチュエータ50を急激に駆動することができるよう
に配慮されている。
次に、静電信号3aの３番目のパルスの立ち上がり時に
は、駆動制御回路20は出力P3,P4をＨレベルにする。こ
のとき、出力P1,P2はＬレベルのままである。これによ
り、図５の充電時（２）に示されるように、トランジス
タ10はオフ状態、トランジスタ11はオン状態のままであ
るが、トランジスタ12がオン状態となり、トランジスタ
13がオフ状態になる。従って、トランジスタ11−抵抗14
−静電アクチュエータ50−抵抗15−トランジスタ12から
なる充電回路が形成されて、図５の充電時（１）とは逆
方向に、静電アクチュエータ50に対する充電が行われ
る。
次に、制御信号3aの４番目のパルスの立ち上がり時に
は、駆動制御回路20は出力P3,P4をＬレベルにする。こ
のため、図５の放電時（２）に示されるように、トラン
ジスタ12はオフ状態、トランジスタ13はオン状態にな
る。このとき、トランジスタ10,11は出力P1,P2が変化し
ないので、前の状態（オフ、オン）が保持されている。
このため、静電アクチュエータ50の電荷は抵抗14のみを
介して、図５の放電時（１）とは逆方向に放電されるこ
とになる。
以上のようにして制御信号3aの４個のパルスに対応し
て静電アクチュエータ50に対する充放電が２回繰り返さ
れることにより、該当するノズル孔からは１ドットに対
して２回に亘ってインク液滴が吐出されることとなる。
（非吐出時） 次に、非吐出時の動作を説明する。
駆動制御回路20は、非吐出予定の静電アクチュエータ
50に対応した出力P1,P2を上述のように出力P3,P4に同期
したものにする。このため、制御信号3aの１番目のパル
スの立ち上がり時には、図６の充電時（１）に示される
ように、トランジスタ11,13がオン状態、トランジスタ1
0,12がオフ状態になる。また、制御信号3aの２番目のパ
ルスの立ち上がり時には、図６の放電時（１）に示され
るように、トランジスタ11,13がオン状態、トランジス
タ10,12がオフ状態になる。また、制御信号3aの３番目
のパルスの立ち上がり時には、図６の充電時（２）に示
されるように、トランジスタ10,12がオン状態、トラン
ジスタ11,13がオフ状態になる。また、制御3aの４番目
のパルスの立ち上がり時には、図６の放電時（２）に示
されるように、トランジスタ11,13がオン状態、トラン
ジスタ10,12がオフ状態になる。このように、トランジ
スタ10〜13が動作することから、静電アクチュエータ50
に対する充電回路及び放電回路のいずれも形成されず、
静電アクチュエータ50が駆動されないので、その静電ア
クチュエータ50に対応するノズル孔からインク液滴が吐
出されない。
本実施形態１のインクジェットヘッドは、図７の断面
図に示されるように構成されている。本実施形態１のイ
ンクジェットヘッドの主要部は、硼珪酸ガラスから成る
電極ガラス基板100と、単結晶シリコン基板からなる振
動板基板200と、単結晶シリコン基板、ガラス又はプラ
スチックからなるノズルプレート300とを積層した構造
のインクジェットヘッドチップ70から構成されている。
ノズルプレート300は、テトラメチルアンモニウムハイ
ドロオキサイド水溶液などのアルカリ金属を含まない有
機アルカリエッチング液により、ノズル301及びオリフ
ィス302を形成した後に、通常の半導体プロセスを経
て、トランジスタ10〜13、抵抗14,15、駆動制御回路2
0、ラッチ回路21、シフトレジスタ回路22及びバンプ23
が組み込まれる。これらの回路から、GND端子２、スト
ローブ端子３、ラッチ端子４、データ端子５、クロック
端子６及びロジック電源端子７へ配線を引き出してい
る。電極ガラス基板100と振動板基板200とは陽極接合に
より接合されており、個別電極101の上面には振動板基
板200をエッチングして開口したスルーホール210が設け
られ絶縁膜202による絶縁層が形成されている。スルー
ホール201に半田ボール30を配置した後に、ノズルプレ
ート300を振動板基板200に接着層105を介して加熱圧着
し、同時に半田ボール30を熔融して、個別電極101とバ
ンプ23との間を接続する。また、VH端子１は、低抵抗Si
基板から成る振動板基板200に設けられている。
本実施形態１においては、上述の説明からも明らかな
ように、静電アクチュエータ50を駆動するための制御回
路をインクジェットヘッドチップの基板上に配置するよ
うにしたころから、静電アクチュエータ50の個数が著し
く増加した場合でも、図１に示されるように、配線数が
７本（端子１〜７）で済み、接続部の信頼性が向上し、
配線接続部を小型にまとめることができる。
また、静電アクチュエータ（C1〜Cn）50に接続する配
線部の容量のパラツキが無いか、存在しても極小である
為、静電アクチュエータ（C1〜Cn）50の動作にバラツキ
が生じない。
また、静電アクチュエータ50の駆動電界の方向が交互
に切り替わる為、電極間を隔てる絶縁膜に対する帯電が
生じない。このため、静電アクチュエータ（C1〜Cn）50
を構成する振動板は完全に復元して、振動板と個別電極
との相対変位量が変化しないので、インクの吐出量が安
定して高精度な印刷が可能になっている。
更に、１ドットに対して２回に亘ってインク液滴を吐
出するので、１回当たりのインク吐出量が少なくて済
み、高精度な印刷が可能になっている。また、静電アク
チュエータ（C1〜Cn）50に対する充電の方向（電圧印加
の方向）を正方向及び逆方向に交互に切り替えているこ
とから、吐出後の残留電荷が消去され、印刷時の振動板
と電極との相対変位量が安定したものとなり、この点か
らも高精度な印刷が可能になっている。
実施形態2. 本実施形態２に係るインクジェットヘッドは、図８の
断面図に示されるように構成されている。本実形態にお
いては、振動板基板200に、トランジスタ10〜13、抵抗1
4,15、駆動制御回路20、ラッチ回路21及びシフトレジス
タ22が組み込まれており、抵抗値の高いSi基板が用いら
れているが、振動板201はその配線抵抗を下げる為、ボ
ロンを拡散して電気抵抗を下げている。トランジスタ10
〜13は振動板基板200に開口したスルーホール210を通し
て個別電極101に接続されている。また、VH端子１は振
動板基板200を掘り下げて振動板201に直接導通してい
る。
実施形態3. 本実施形態３に係るインクジェットヘッドは図９に示
されるように構成されている。本実施形態では、電極基
板100に、トランジスタ10〜13、抵抗14,15、駆動制御回
路20、ラッチ回路21及びシフトレジスタ22が組み込まれ
ている。電極ガラス基板100は、シリコン単結晶からな
る振動板基板200と直接接合されており、硼珪酸ガラス
が用いられている。このため、駆動制御回路20、ラッチ
回路21及びシフトレジスタ22が集積される回路部は、電
極ガラス基板100からのアルカリ金属のマイグレーショ
ンを防ぐ目的でSiO2をスパッタし、パシベーション膜40
を形成している。パシベーション膜40上には、減圧CVD
による堆積後、レーザアニールで再結晶化された多結晶
Si膜41があり、TFTプロセスを経てトランジスタ11〜1
3、駆動制御回路20、ラッチ回路21及びシフトレジスタ2
2が組み込まれる。電極ガラス基板100と振動板基板200
の接合後に、アクチュエータ50のシール103を兼ねたエ
ポキシ樹脂で回路部は保護される。
なお、上記の実施形態１〜３においては各々の回路が
同一基板上に集積されている例が示されているが、複数
の基板にわたって搭載しても良い。
実施形態4. ところで、図７〜図９のインクジェットヘッド500
は、図10に示されるようにキャリッジ501に取り付けら
れ、そして、このキャリッジ501はガイドレール502に移
動自在に取り付けられており、ローラー503により送り
出される用紙504の幅方向にその位置が制御される。こ
の図10の機構は図11に示されるインクジェット記録装置
510に装備される。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/01 B41J 2/055

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数のノズル孔、該ノズル孔の各々に連通
    する複数の独立した吐出室、該吐出室の少なくとも一方
    の壁を構成する振動板、及び該振動板に空隙をもって対
    向する個別電極を備えたインクジェットヘッドチップ
    と、前記振動板と前記電極との間に電圧を印加して充放
    電させることより該振動板を変形させ、前記ノズル孔よ
    りインク滴を吐出させる制御回路とを備えたインクジェ
    ットヘッドにおいて、 前記制御回路は、その少なくとも一部が集積回路から構
    成され、 前記制御回路はその一部又は全部が、前記インクジェッ
    トヘッドチップの内、前記複数のノズル孔が形成されて
    いるノズル基板の表面又は裏面に作り込まれていること
    を特徴とするインクジェットヘッド。
  2. 【請求項２】複数のノズル孔、該ノズル孔の各々に連通
    する複数の独立した吐出室、該吐出室の少なくとも一方
    の壁を構成する振動板、及び該振動板に空隙をもって対
    向する個別電極を備えたインクジェットヘッドチップ
    と、前記振動板と前記電極との間に電圧を印加して充放
    電させることより該振動板を変形させ、前記ノズル孔よ
    りインク滴を吐出させる制御回路とを備えたインクジェ
    ットヘッドにおいて、 前記制御回路は、その少なくとも一部が集積回路から構
    成され、 前記制御回路はその一部又は全部が、前記インクジェッ
    トヘッドチップの内、前記振動板が形成さているシリコ
    ン基板面に作り込まれていることを特徴とするインクジ
    ェットヘッド。
  3. 【請求項３】複数のノズル孔、該ノズル孔の各々に連通
    する複数の独立した吐出室、該吐出室の少なくとも一方
    の壁を構成する振動板、及び該振動板に空隙をもって対
    向する個別電極を備えたインクジェットヘッドチップ
    と、前記振動板と前記電極との間に電圧を印加して充放
    電させることより該振動板を変形させ、前記ノズル孔よ
    りインク滴を吐出させる制御回路とを備えたインクジェ
    ットヘッドにおいて、 前記制御回路は、その少なくとも一部が集積回路から構
    成され、 前記制御回路はその一部又は全部が、前記インクジェッ
    トヘッドチップの内、前記個別電極が形成されているガ
    ラス基板面に、アルカリ金属のマイグレーションを防ぐ
    膜を介して作り込まれていることを特徴とするインクジ
    ェットヘッド。
  4. 【請求項４】前記制御回路は、振動板と個別電極とから
    構成される静電アクチュエータに対する充電経路に介在
    する抵抗と、放電経路に介在する抵抗とを備え、前者の
    値を後者の値よりも大きく設定したことを特徴とする請
    求項１〜３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
  5. 【請求項５】前記制御回路は、振動板と個別電極とから
    構成される静電アクチュエータに対する充電の方向を、
    １ドットに対して、正方向及び逆方向に交互に切り替
    え、インク液滴を２回吐出させるものであることを特徴
    とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェット
    ヘッド。
  6. 【請求項６】前記制御回路は、静電アクチュエータに対
    してブリッジ状に接続されたスイッチング素子を備え、
    そのスイッチング素子の開閉を制御することにより充電
    の方向を切り替えるものであることを特徴とする請求項
    ５記載のインクジェットヘッド。
  7. 【請求項７】請求項１〜６記載のいずれかに記載のイン
    クジェットヘッドを搭載したことを特徴とするインクジ
    ェット記録装置。
JP52987998A 1997-04-18 1998-04-17 インクジェットヘッド及びそれを搭載したインクジェット記録装置 Expired - Fee Related JP3479979B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9-102305 1997-04-18
JP10230597 1997-04-18
PCT/JP1998/001757 WO1998047710A1 (fr) 1997-04-18 1998-04-17 Tete a jet d'encre et enregistreur a jet d'encre pourvu de cette tete

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP3479979B2 true JP3479979B2 (ja) 2003-12-15

Family

ID=14323905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP52987998A Expired - Fee Related JP3479979B2 (ja) 1997-04-18 1998-04-17 インクジェットヘッド及びそれを搭載したインクジェット記録装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6517195B1 (ja)
JP (1) JP3479979B2 (ja)
WO (1) WO1998047710A1 (ja)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003159800A (ja) 2001-09-13 2003-06-03 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
US8251471B2 (en) * 2003-08-18 2012-08-28 Fujifilm Dimatix, Inc. Individual jet voltage trimming circuitry
JP4333353B2 (ja) * 2003-12-17 2009-09-16 セイコーエプソン株式会社 インクジェットヘッド、インクジェット記録装置、液滴吐出装置、インクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッドの配線接続方法および配線接続構造
US7240981B2 (en) 2004-02-27 2007-07-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Wide array fluid ejection device
US7334871B2 (en) * 2004-03-26 2008-02-26 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid-ejection device and methods of forming same
US7722147B2 (en) * 2004-10-15 2010-05-25 Fujifilm Dimatix, Inc. Printing system architecture
US7907298B2 (en) * 2004-10-15 2011-03-15 Fujifilm Dimatix, Inc. Data pump for printing
US7911625B2 (en) * 2004-10-15 2011-03-22 Fujifilm Dimatrix, Inc. Printing system software architecture
US8068245B2 (en) * 2004-10-15 2011-11-29 Fujifilm Dimatix, Inc. Printing device communication protocol
US8085428B2 (en) 2004-10-15 2011-12-27 Fujifilm Dimatix, Inc. Print systems and techniques
US8199342B2 (en) * 2004-10-29 2012-06-12 Fujifilm Dimatix, Inc. Tailoring image data packets to properties of print heads
US7234788B2 (en) * 2004-11-03 2007-06-26 Dimatix, Inc. Individual voltage trimming with waveforms
US7556327B2 (en) * 2004-11-05 2009-07-07 Fujifilm Dimatix, Inc. Charge leakage prevention for inkjet printing
JP4259509B2 (ja) * 2004-12-27 2009-04-30 セイコーエプソン株式会社 静電アクチュエータ、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び静電デバイス並びにそれらの製造方法
JP2007050522A (ja) * 2005-08-15 2007-03-01 Seiko Epson Corp 液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置並びに液滴吐出ヘッドの製造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5500988A (en) * 1990-11-20 1996-03-26 Spectra, Inc. Method of making a perovskite thin-film ink jet transducer
JP3200098B2 (ja) 1991-08-02 2001-08-20 キヤノン株式会社 インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置
JPH0671882A (ja) * 1992-06-05 1994-03-15 Seiko Epson Corp インクジェットヘッド及びその製造方法
US5668579A (en) * 1993-06-16 1997-09-16 Seiko Epson Corporation Apparatus for and a method of driving an ink jet head having an electrostatic actuator
EP0629502B1 (en) * 1993-06-16 1998-09-02 Seiko Epson Corporation Inkjet recording apparatus
US5818473A (en) * 1993-07-14 1998-10-06 Seiko Epson Corporation Drive method for an electrostatic ink jet head for eliminating residual charge in the diaphragm
TW293226B (ja) * 1993-07-14 1996-12-11 Seiko Epson Corp
JPH07266558A (ja) * 1994-03-31 1995-10-17 Citizen Watch Co Ltd インクジェットプリンターの印字ヘッド駆動用半導体集積回路
DE4443245C2 (de) * 1994-11-25 2000-06-21 Francotyp Postalia Gmbh Modul für einen Tintendruckkopf
JP3637633B2 (ja) * 1995-05-10 2005-04-13 ブラザー工業株式会社 インクジェット式印字ヘッド及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO1998047710A1 (fr) 1998-10-29
US6517195B1 (en) 2003-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3479979B2 (ja) インクジェットヘッド及びそれを搭載したインクジェット記録装置
JP3511624B2 (ja) インクジェットヘッド
TW513349B (en) Liquid discharge head, manufacturing method thereof, and microelectromechanical device
EP0839656B1 (en) Method of producing an ink-jet recording device
US6719410B2 (en) Ink jet head and manufacturing method thereof
JP2008201037A (ja) 液滴吐出ヘッド及びその製造方法並びに液滴吐出装置
JP3221470B2 (ja) インクジェットヘッド、及びその製造方法
JP6394901B2 (ja) 液体噴射ヘッド
JP3473045B2 (ja) インクジェットプリンタ及びその駆動方法
JP5673023B2 (ja) 圧電モジュール、圧電デバイスおよびその製造方法
JPH11179903A (ja) アクチュエータ及びインクジェット式記録ヘッド
JP3565565B2 (ja) インクジェットヘッド及びそれを搭載したインクジェット記録装置
JP2004160947A (ja) 液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置
JP3520864B2 (ja) インクジェットヘッド
JPH0645235B2 (ja) 液体噴射ヘッドおよび該ヘッドの製造方法
JP2001026105A (ja) インクジェットヘッド
JP4529275B2 (ja) 静電アクチュエータの製造方法、静電アクチュエータおよび静電駆動式インクジェットヘッド
JPH0858090A (ja) インク噴射装置及びその製造方法
JP2001187449A (ja) インクジェットヘッドの駆動方法及びその駆動装置
JP2002254629A (ja) インクジェットヘッド
JP2000168072A (ja) インクジェットヘッド
JP2004058589A (ja) インクジェットヘッドおよびその駆動方法
JP2946735B2 (ja) インクジェットヘッド
JP4760630B2 (ja) 液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの駆動方法、及び液滴吐出装置
JP2002210969A (ja) 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置、ならびにｉｃパッケージ構造

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081010

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091010

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101010

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101010

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111010

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121010

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121010

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131010

Year of fee payment: 10

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees