JPH08118626A

JPH08118626A - インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH08118626A
Application number: JP26401594A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Fujii; 正寛藤井; Tadaaki Ukata; 忠明羽片; Keiichi Mukoyama; 恵一向山; Shigeo Nojima; 重男野島; Hiroyuki Maruyama; 博幸丸山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1994-10-27
Filing date: 1994-10-27
Publication date: 1996-05-14
Anticipated expiration: 2018-02-10
Also published as: JP3376720B2

Abstract

(57)【要約】【目的】アクチュエータ内の残留電荷の発生を抑制し、
安定したインク吐出が可能で信頼性の高いインクジェッ
トヘッドとインクジェット記録装置を提供する。【構成】ノズル４と、ノズル４に連通するインク流路
と、流路の一部に設けられた振動板５と、振動板５に対
向して設けられた個別電極２１と、振動板５と個別電極
２１の間に気体層９と絶縁層１９を有し、共通電極１８
と個別電極間２１に駆動電圧を印加し、振動板５を静電
気力により変形させ、ノズル４からインク液滴１０５を
吐出するインクジェットヘッド１０において、個別電極
２１及び共通電極１８の材料の抵抗率が６×１０^-4Ωｃ
ｍ以下であることを特徴とするインクジェットヘッド及
びインクジェット記録装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインク・オン・デマンド
方式のインクジェットヘッド及びインクジェット記録装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタは、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、記録に不要なインク液滴の回収を必要としな
いため、現在主流となっている。

【０００３】従来のインク・オン・デマンド方式のイン
クジェットヘッドには例えば特開平２−２８９３５１が
あった。これは第１の電極と対抗する第２の電極間に粘
弾性を有する強誘電体を挿入し、第１の電極と第２の電
極に電圧を印加して駆動しインク滴を吐出させるもので
あった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術では駆動すると、第１の電極と第２の電極間に挿入
された物質の分極等により残留電荷が物質中に生じてし
まい、強誘電体が帯電してインクをノズルより吐出する
に十分な駆動力が得られなくなり、安定した印刷品位を
保てなくなってしまい、ついには印刷不能となって、ヘ
ッドの寿命が短いといった課題を有していた。

【０００５】また、高速で駆動しようとすると挿入物質
の粘弾性のため、振動板が駆動信号に追従せず、応答不
良を起こしてしまい、高速で駆動できず、印刷装置の印
刷速度を上げられないといった課題を有していた。

【０００６】本発明の目的はこの様な従来の技術の課題
を解決し、安定した吐出が得られ、印刷品位が良好で、
寿命が長く、応答性に優れ、高速印刷が可能なインクジ
ェットヘッドを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るインクジェ
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絶縁体層と、前記振動板と前記個別
電極間に設けられた気体層と、前記振動板の表面に前記
個別電極に対向して付設された共通電極とを有し、前記
個別電極と前記共通電極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
個別電極及び前記共通電極を形成する材料の抵抗率が６
×１０^-4Ωｃｍ以下であることを特徴とする。

【０００８】また、本発明に係るインクジェットヘッド
は、前記共通電極または個別電極が白金層よりなること
を特徴とする。

【０００９】更に、本発明に係るインクジェットヘッド
は、前記絶縁体層が第１の絶縁体層と第２の絶縁体層か
らなり、該第１の絶縁体層は前記個別電極の表面に付設
され、該第２の絶縁体層は前記共通電極の表面に付設さ
れてなることを特徴とする。更にまた、前記共通電極が
イオン注入された半導体層よりなることを特徴とする。

【００１０】加えて、本発明に係るインクジェット記録
装置は、前記インクジェットヘッドと、インクを貯留す
るインクタンクと、前記インクジェットヘッドのインク
供給部と前記インクタンクとを連通するインク供給部材
とを有することを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明のインクジェットヘッドの共通電極と個
別電極にヘッド駆動のための駆動電圧を印加すると電荷
が共通電極と個別電極に瞬時にして蓄積され、静電圧力
のため振動板が個別電極側に気体層中の気体を排除しな
がら撓む。駆動電圧が高い場合、振動板は気体層が消滅
するまで撓む。駆動電圧の印加を止めて各々の電極を同
電位にすると、蓄積されていた電荷は各々の電極を介し
て瞬時に消滅し、振動板の復元力により振動板はインク
流路のインクを排除しながら復元する。排除されたイン
クの一部はノズルよりインク滴として吐出し、紙面に着
弾して画素を形成し、この繰り返し制御により印刷が行
われる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の一実施例におけるインクジェ
ットヘッドの分解斜視図であり、一部断面図で示してあ
る。本実施例はインク液滴を基板の端部に設けたノズル
孔か吐出させるエッジイジェクトタイプの例を示すもの
であるが、基板の上面部に設けたノズル孔からインク液
滴を吐出させるフェイスイジェクトタイプでもよい。図
２は本発明の一実施例におけるインクジェットヘッドの
組み立てられたインクジェットヘッド全体の斜視図であ
る。図３は本発明の一実施例におけるインクジェットヘ
ッドのインク流路部の断面側面図である。以下図に従
い、本発明の実施例について説明する。

【００１３】本実施例のインクジェットヘッド１０は次
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。

【００１４】中間の第１の基板１は、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１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１
１と、各々のノズル溝１１に連通し、底壁を振動板５と
する圧力発生部である吐出室６を構成することになる凹
部１２と、凹部１２の後部に設けられたオリフィス７を
構成することになるインク流入口のための細溝１３と、
各々の吐出室６にインクを供給するためインク供給部で
あるリザーバ８を構成することになる凹部１４とを有す
る。

【００１５】本発明の実施例に示すインクジェットヘッ
ドの基板１は単結晶シリコンを異方性エッチングにて形
成されている。異方性エッチングとはエッチング速度が
エッチング方向により異なることを利用してなされるエ
ッチングである。本実施例では単結晶シリコン（１０
０）面のエッチング速度が（１１１）面に比較して約４
０倍以上速いことを利用して、前述のノズル溝１１、凹
部１２、細溝１３、凹部１４を形成している。この内ノ
ズル溝１１、細溝１３はそれぞれエッチング速度が遅い
（１１１）面からなるＶ字状の溝となっている。即ち、
ノズル溝１１、細溝１３の断面形状を三角形に構成して
ある。ノズル溝１１の幅は６０μｍ、細溝１３は３本の
流路を並列に構成してありその幅は５５μｍである。ま
た、凹部１２及び１４は底面が（１００）面で側面が
（１１１）面からなる台形状の溝となっている。凹部１
２及び１４の溝深さはエッチング時間を調整することに
より決められる。一方Ｖ字状の溝となっているノズル溝
１１、細溝１３はエッチング速度の遅い（１１１）面の
みからなるのでその深さはエッチング時間に寄らず溝幅
のみにより決まる。

【００１６】これらノズル溝１１、細溝１３はインク流
路の内で吐出インクの量や速度等の特性に対して敏感な
部位であり、最も高い加工精度が要求される。本発明の
実施例では、これらの高い加工精度が要求される部位を
エッチング速度が遅い面を用いて構成し、異方性エッチ
ングにより加工することにより、一度に異なる寸法の流
路を高精度で得ることを可能にしている。従って、基板
１の材料として単結晶材料、特に単結晶Ｓｉを適用する
ことにより高い寸法精度を有する基板１を容易に得るこ
とが可能である。

【００１７】図１において、１８は共通電極であり、１
７は共通電極１８の電極取り出し口であるところの共通
電極接点部である。共通電極１８は第１の基板１の流路
溝側とは反対の面全体若しくは振動板５の部分に対応す
る部分に金属をスパッタにより付設されており、共通電
極接点部１７に連通して形成され、導通が確保されてい
る。本実施例では共通電極１８を基板１の流路溝形成側
の反対側全面に形成したが、振動板５の部分に対応する
部分のみに形成して共通電極接点部１７に連通させても
よい。この場合は共通電極材料が貴金属である場合にそ
の節約に効果がある。

【００１８】共通電極１８と共通電極接点部１７は基板
１を両面からエッチングして設けられた貫通穴に両面か
ら電極材料をスパッタして付設して導通を確保してい
る。この様に共通電極接点部１７を設けることにより、
特に製造上の工程を増加させることなく、容易にヘッド
外部との結線が可能とする部位を構成することができる
ため、インクジェットヘッドの配線を付設し易いという
効果を容易な製造方法にて生み出す効果有する。

【００１９】第１の基板１の下面に接合される下側の第
２の基板２にはホウ珪酸系ガラスを使用し、第１の基板
１の振動板５の下部に振動板５に対向して個別電極を装
着するため気体層９を構成することになる凹部１５が設
けられている。この第２の基板２の接合によって気体層
９を構成するとともに、第２の基板２上の振動板５に対
応する各々の位置に、ＩＴＯ導電膜を０．１μｍスパッ
タし、振動板５とほぼ同じ形状にＩＴＯパターンを形成
して個別電極２１としている。個別電極２１はリード部
２２及び端子部２３を持つ。更に、第２の基板上の個別
電極の端子部２３以外の表面に酸化膜（ＳｉＯ２）を
０．１３μｍスパッタし、絶縁層１９を形成している。

【００２０】第１の基板１の上面に接合される上側の第
３の基板３は、第２の基板２と同じくホウ珪酸ガラスを
用いている。この第３の基板３の接合によって、ノズル
孔４、吐出室６、オリフィス７、及びリザーバ８が構成
される。

【００２１】基板１の材料としてはガラスやセラミクス
等、基板１上に形成する流路寸法と基板１の平坦度及び
表面粗さが確保できる材料であればどのようなものでも
よい。基板１の材料としてガラスを用いる場合には流路
の形成は等方性エッチエッチングにて行うのが好都合で
あり比較的寸法精度を確保しやすい。

【００２２】インクジェットヘッド１０のリザーバ８の
開口部には接続パイプ３２が接続され、チューブ３３を
介して図示しないインクタンクに接続されている。

【００２３】次に、第１の基板１と第２の基板２を温度
３４０℃、電圧８００〜９００Ｖを印加して陽極接合
し、また同条件で第１の基板１と第３の基板３を接合
し、インクジェットヘッドを組み立てる。陽極接合の後
に、振動板５と第２の基板２上の個別電極２１との間に
形成される気体層９の厚みは、本実施例では０．２μｍ
としてある。絶縁層１９は駆動時に気体層９が排除され
て消失しても個別電極２１と振動板５が接触しないよう
に構成されている。絶縁層としてのとしての酸化膜は厚
すぎると電界が弱くなる原因となる一方、薄過ぎると繰
り返し電界ストレスにより絶縁破壊しやすくなる。本実
施例ではこの酸化膜の厚さを０．０９〜０．１３μｍと
している。

【００２４】図２に説明されるようにインクジェットヘ
ッドを組み立てた後は、共通電極１７と個別電極２１の
端子部２３間にＦＰＣ４９により駆動回路４０を接続
し、インクジェットプリンタを構成する。インク１０３
は、図示しないインクタンクよりインク供給部材を経て
第１の基板１の内部に供給され、リザーバ８、吐出室６
等を満たしている。そして、吐出室６のインクは、イン
クジェットヘッド１０の駆動時にノズル孔４よりインク
液滴１０４となって吐出され、記録紙１０５に印刷され
る。

【００２５】本発明のインクジェットヘッドの駆動部で
あるアクチュエータ部は振動板５、共通電極１８、空気
層９、絶縁体層１９、個別電極２１より構成される。

【００２６】ここで、以下に、本発明における、共通電
極及１７，１８及び個別電極２１の材料について述べ
る。

【００２７】本発明において、共通電極及１７，１８及
び個別電極２１の材料として最も重要なことは、アクチ
ュエータ内の残留電荷を全て排除可能な材質であること
であり、電気抵抗率ρが６×１０^-4Ωｃｍ以下であるこ
とである。

【００２８】発明者らの研究によれば、試作したインク
ジェットヘッド内のアクチュエータ内に電荷が残留せ
ず、連続的に安定した良好なインク吐出が可能であった
共通電極及び個別電極の材質は電気抵抗率ρが６×１０
^-4Ωｃｍ以下のものであった。個別電極及び共通電極材
質として抵抗率ρが６×１０^-4Ωｃｍを越えると、イン
クジェットヘッドのアクチュエータのコンデンサとして
の電気的な特性である損失値が上昇してアクチュエータ
駆動時の電荷の充電と放電が速やかに行われず、インク
ジェットヘッドの応答性が損なわれて高い駆動周波数で
のインク吐出が行われなくなってしまった。更に、応答
性が損なわれるばかりでなく、電圧の印加・解除による
駆動の繰り返しにより、絶縁層内に材料の分極や可動イ
オンの移動などにより残留した電荷を十分に排出できな
くなってしまい、駆動数が増加するに従い絶縁層が帯電
してついにはアクチュエータとして機能しなくなってし
まった。その結果、個別電極及び共通電極材質として抵
抗率ρが６×１０^-4Ωｃｍを越えると、アクチュエータ
寿命が短いといった課題を有していることが分かった。

【００２９】上記の課題に対して、本発明において、共
通電極１８及び個別電極２１の材料として、電気抵抗率
ρが６×１０^-4Ωｃｍ以下である材料を適用することと
した。

【００３０】故に、本発明においては電気抵抗率ρが６
×１０^-4Ωｃｍ以下である材料であれば共通電極及び個
別電極材料として何でも良い。

【００３１】共通電極接点部１７と共通電極１８及び個
別電極２１の材料としては、密着性の観点よりＮｉ（ニ
ッケル）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｔ
ｉ（チタン）、Ｓｎ（錫）等の金属が適している。

【００３２】また、導電性の観点からは、Ａｕ（金）、
Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ｐｔ（白金）等の金属が適し
ている。更に接点材料の観点からはＡｕ、Ｐｔ、洋白が
適している。

【００３３】更に、耐熱性と対衝撃性の両面からはＩＴ
Ｏ（酸化インジュウム・スズ）等の酸化物半導体が適し
ている。

【００３４】特に、Ｐｔは融点が１１７４℃と高く、耐
食性にも優れ、電気抵抗率も１．０６×１０^-5Ωｃｍと
良導体であり、加えて熱導伝度も０．１６８ｃａｌ／ｃ
ｍ／秒／℃と熱を効率よく逃がすために熱応力にも強
い。この様にＰｔは本発明のインクジェトヘッドの電極
材料として様々な利点を有しているため、ヘッドのアク
チュエータ部と接点を兼ねた共通電極部の材料として、
また、個別電極の材料として最適である。このため特
に、本実施例ではＰｔを共通電極接点部１７及び共通電
極１８の共通電極の材料として用いている。

【００３５】この他、ＣｒやＴｉ等の下地材料をスパッ
タした後、Ｐｔを付設する２層構造とすることによって
振動板５共通電極接点部１７及び共通電極１８を基板と
の密着性が向上するという効果を得ることができる。

【００３６】本実施例において、個別電極２１の材料と
してＩＴＯを用いたのは、ＩＴＯの耐熱性の良さ、耐衝
撃性の良さに加えて、抵抗率を安定して低くすることが
できる透明な材料であることによる。ＩＴＯの適用によ
り、アクチュエータ内部を観察可能とし、アクチュエー
タ内部を検査可能とする特別な効果を狙ったためであ
る。ＩＴＯの抵抗率は、ＩＴＯ中の酸素濃度を調整し
て、２〜６×１０^-4Ωｃｍとしている。

【００３７】次に本発明のインクジェットヘッドのアク
チュエータ部の作用について以下に述べる。

【００３８】図４はインクジェットヘッド１０の駆動部
分の断面拡大図である。本発明の一実施例のインクジェ
ットヘッドの構造は図面上より、カバーガラス３、圧力
室６を含む流路が形成された基板１、基板１の振動板
５、Ｐｔをスパッタして形成した薄膜層よりなる共通電
極１８、基板２のエッチングにより設けられた空隙によ
る形成される気体層９、酸化シリコンをスパッタして形
成した絶縁体層１９、ＩＴＯ透明導電膜よりなる個別電
極２１を積層したものとなっている。

【００３９】気体層９には乾燥空気が気密封止により封
入されていて、空気層を形成している。気体層９は空気
の他に窒素やアルゴンガス、キセノンガス、クリプトン
ガス等の比較的安定した気体を封入する事により構成さ
れる。窒素等は比較的入手しやすい気体として、アルゴ
ンガス等の不活性ガスは酸化等の化学は反応を起こさせ
ずアクチュエータ内を安定に保つための気体として用い
るとよい。

【００４０】インクジェットヘッドのアクチュエータ部
をこの様に構成することによって、第１に振動板５は気
体層９の中を高速に振動する事が可能となる。第２に本
構成により、駆動時の電荷は低抵抗率の金属より構成さ
れた共通電極１８とＩＴＯである個別電極２１の中を自
由に移動する事が可能であり、抵抗も少ない。また、強
誘電体を用いていないため、電極部とアクチュエータ内
に電荷が残留することもない。電荷の蓄積と排出は容易
に且つ速やかに行われるようになる。

【００４１】図５は作動時のインクジェットヘッド１０
の駆動部分の断面拡大図である。個別電極２１に対して
共通電極１８に（＋）電位を与える。即ち駆動電圧を印
加する。この時正電荷が共通電極１８に蓄積され、逆に
負電荷が個別電極２１に蓄積される。共通電極１８は振
動板５と一体となって個別電極２１に吸引され、絶縁層
１９に当接する。絶縁層１９が介在するため、共通電極
１８と個別電極２１は短絡する事はなく、絶縁は保たれ
る。

【００４２】図５に示される状態より電圧の印加を止
め、共通電極１８と個別電極２１を同電位に保つと、電
荷は速やかに消失して振動板５は図４に示す状態に復元
される。

【００４３】図６、図７及び図８はそれぞれ本発明の実
施例におけるインクジェットヘッドの側断面図を示して
いる。これらの図により本発明のインクジェットヘッド
の動作の一例を以下に説明する。

【００４４】図６において、インクジェットヘッドは、
インク流路中にはインクが充填されており、インクの吐
出を行う際の待機状態にある。待機状態から、振動板５
と個別電極２１に電圧を印加して電位差を生じさせる
と、振動板５と個別電極２１に静電吸引力が作用して、
振動板５は個別電極２１に吸引される。

【００４５】図７は電圧の印加により個別電極２１に吸
引された振動板５によりリザーバ８から吐出室６へ矢印
Ｂ方向にインクが供給されている状態を示している。

【００４６】図８に示すように、インクが十分供給され
たタイミングを選んで、電圧の印加を止め、振動板５と
個別電極２１を導電位にすると、振動板５は電界の力か
ら開放されて自らの復原力により吐出室６側に復元す
る。この時吐出室６に発生した圧力によりインク滴１０
４はノズル孔４より吐出する。と同時に吐出室６のイン
クは矢印Ｃ方向にオリフィス７を通過してリザーバ８に
排出される。

【００４７】この後インク流路内のインクの振動が流路
抵抗により減衰して収束し、再び図６に示す待機状態と
なり、次のインクの吐出が可能な状態となる。

【００４８】以下に本発明によるインクジェットヘッド
のアクチュエータ部の別の構成実施例について説明す
る。

【００４９】図９は本発明のインクジェットヘッドのア
クチュエータ部の別の実施例のアクチュエータ部の断面
拡大図である。前述の実施例では絶縁層１９の形成を基
板２上の個別電極２１上に形成した後、基板１と基板２
を接合してアクチュエータを形成していたが、図９にお
いて、絶縁層１９は基板１の共通電極１７上に形成した
後、基板１と基板２を接合してアクチュエータを形成し
て構成している。絶縁層１９は振動板５上の共通電極１
８上に構成され、駆動時には絶縁層１９も振動板５と同
様な動きをすることになる。このようにインクジェット
ヘッドのアクチュエータ部を構成すると、前述の実施例
の本発明の構成・作用・効果に加えて、更にこの場合、
製造時の絶縁層１９の構成範囲が基板１の共通電極１８
の表面全域でも良くなるため、製造が容易になるという
更なる効果を有する。また、絶縁層１９をその材質を酸
化シリコンとして共通電極１８上にスパッタにより構成
すると、酸化シリコンを主成分とするほう珪酸ガラスよ
りなる基板２との陽極接合がより容易になる。

【００５０】また、本実施例では絶縁層１９の材料とし
て酸化シリコンを提供しているが、電気的に高い絶縁性
と耐熱性を有している材料であり、共通電極または個別
電極との密着性が優れた材料であれば何でもよい。絶縁
層１９の材料として酸化シリコンを用いれば基板１、２
及び３の材料と比較的同一な材料であるため、製造上で
生ずる内部応力を緩和することが可能である。また、絶
縁層１９の材料として酸化シリコンの代わりに窒化シリ
コンや酸化マグネシュウムを用いた場合、更に耐熱性が
向上するという特有の効果を有する。

【００５１】図１０は、本発明のインクジェットヘッド
のアクチュエータ部の更に別の実施例のアクチュエータ
部の断面拡大図である。本図において１９１は個別電極
２１の共通電極１８側の表面に付設された第１の絶縁体
層であるところの酸化シリコン絶縁膜１である。また、
１９２は共通電極１８の個別電極２１側の表面に付設さ
れた第２の絶縁体層であるところの酸化シリコン絶縁膜
２である。

【００５２】本実施例において、絶縁膜１及び絶縁膜２
の膜厚の総和は０．０９〜０．１５μｍとしている。こ
れは、絶縁層としてのとしての酸化膜は厚すぎると電界
が弱くなる原因となる一方、薄過ぎると繰り返し電界ス
トレスにより絶縁破壊しやすくなるためである。

【００５３】本実施例においては、共通電極１８と個別
電極２１に電圧を印加して振動板５を吸引してアクチュ
エータを動作させた時には、共通電極１８と個別電極２
１はいずれも直接当接することはない。この場合、アク
チュエータ動作時には絶縁膜１と絶縁膜２が直接当接す
る。

【００５４】図１０に示す様に絶縁体層を第１の絶縁体
と第２の絶縁体に分け、共通電極１８と個別電極２１の
各々の電極表面に付設することにより、共通電極１８及
び個別電極２１の各々の電極は何れも衝突や繰り返しス
トレス等による劣化や損傷がないため、インクジェット
ヘッドとして更に耐絶縁性と耐久性が向上し、長寿命な
インクジェットヘッドを得ることが可能となる。

【００５５】図１１は、本発明のインクジェットヘッド
のアクチュエータ部のまた更に別の実施例のアクチュエ
ータ部の断面拡大図である。５１はＰ型シリコンよりな
る振動板５のアクチュエータ側表面にボロン（Ｂ⁺）を
イオン注入し、拡散したＢドープ層であり、共通電極で
ある。１９はＢドープ層５１の表面のシリコンを酸化し
て形成された酸化シリコン膜であり、絶縁体層である。
Ｂドープ層５１の厚みは１〜５μｍであり、Ｂドープ層
５１には約５×１０²⁰個／ｃｃのＢがシリコン中に拡散
して分布している。Ｂドープ層５１の抵抗率はこれによ
り約１×１０^-4Ωｃｍとなっている。

【００５６】このため、前述の実施例と同様に本発明の
効果を得ることができる。また、本実施例では、共通電
極として別途金属等を付設することなく振動板５に低抵
抗のＢドープ層５１を共通電極として形成することが可
能であり、更にＢドープ層５１の酸化により絶縁体層１
９も形成することが可能であるため、一連のプロセスに
より、振動板５、共通電極としてのＢドープ層５１、絶
縁体層１９を得ることができ、インクジェットヘッドの
製造をより容易にすることが可能である。

【００５７】基板１の材料がＰ型の半導体である場合に
は注入するイオンとしてはＢやアルミニウムを、Ｎ型の
半導体である場合にはリンや砒素を注入イオンとして用
いる。

【００５８】本実施例において、Ｂドープ層５１はＢド
ープ剤を振動板５の表面に塗布後、焼成・拡散後、表面
に生成したＢ2Ｏ3及びＳｉＢ6を除去して形成されてい
る。

【００５９】本実施例において、基板１に単結晶シリコ
ンを用いているがゲルマニウムや単結晶酸化シリコン
（水晶）等、異方性エッチングを行う場合には、何れの
材料でもよい。単結晶シリコンは半導体材料として産業
上容易に手にすることができる材料であることより本発
明の適用には好都合である。

【００６０】図１２は上述のインクジェットヘッド１０
を搭載した本発明のインクジェット記録装置の一実施例
を示す概要図である。３００は記録紙１０５を搬送する
プラテン、３０１は内部にインクを貯蔵するインクタン
クであり、インク供給チューブ３０６を介してインクジ
ェットヘッド１０にインクを供給する。３０２はキャリ
ッジであり、インクジェットヘッド１０を記録紙１０５
の搬送方向と直行する方向に移動させる。キャリッジ３
０２を移動させながら、駆動回路４０により適時インク
ジェットヘッド１０よりインク１０４を吐出させること
により、記録紙１０５に任意の文字や画像を印刷するこ
とができる。

【００６１】３０３はポンプであり、インクジェットヘ
ッド１０のインク吐出不良時の回復動作を行ったり、イ
ンクの詰め替えを行う等の場合、キャップ３０４、廃イ
ンク回収チューブ３０８を介してインクを吸引し、排イ
ンク溜３０５に回収する機能を果たしている。

【００６２】本発明のインクジェット記録装置ではイン
クジェットヘッド１０に前述した構成を適用しているた
め、耐久性に優れている。その結果、本発明のインクジ
ェットヘッドを用いてパーマネントタイプ（インクジェ
ットヘッドを印刷装置に固定して、装置全体が寿命に達
するまでヘッドを交換しない型）のインクジェット記録
装置が可能となる。

【００６３】パーマネントタイプのインクジェットヘッ
ドはヘッドの交換が不要であり、印刷装置の使用者は消
費したインクを補充するだけでよいのでたいへん便利で
ある。

【００６４】また、本実施例では、インクジェットヘッ
ド１０のみをキャリッジ３０２に配設したものを示す
が、これに限定されるものでものはなく、インクタンク
はキャリッジ上に配設されてもよい。

【００６５】図１３は上述のインクジェットヘッド１０
を搭載した本発明のインクジェット記録装置の他の実施
例を示す概要図である。４０１はインクジェットヘッド
１０と、インクタンクと、インクジェットヘッド１０と
インクタンクを連通するインク供給部材とを一体に有し
ているヘッドユニットである。ヘッドユニット４０１は
キャリッジ３０２に装着されて、記録紙１０５の搬送方
向と直行する方向に移動させる。キャリッジ３０２を移
動させながら、適時インクジェットヘッド１０よりイン
ク１０４を吐出させることにより、記録紙１０５に任意
の文字や画像を印刷することができる。ヘッドユニット
４０１はインクタンクをヘッドと一体に構成したいわゆ
るディスポーザブルタイプ（インクタンクのインクが空
になった時点でインクジェットヘッドごと交換するタイ
プ）である。

【００６６】ディスポーザブルタイプのヘッドでは吸引
ポンプや回収されたインクを貯留する機構や部材が不要
であり、記録装置全体を容易に且つ小さく構成すること
が可能である。

【００６７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、駆動
により残留電荷が生じないため、常にインクをノズルよ
り吐出するに十分な駆動力が得られ、安定したインク吐
出が可能である。その結果安定した印刷品位が確保で
き、ヘッドとしての寿命が長いといった効果を有する。

【００６８】更に、本発明によれば良好な印刷品位と印
刷の信頼性を有するインクジェットヘッドを提供するこ
とが可能である。

【００６９】また、高速で駆動が可能であり、振動板が
駆動信号に追従して、良好な応答が得られ、高速で駆動
でき、印刷速度の速い印刷装置が実現可能であるといっ
た効果を有してる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のインクジェットヘッドの分解
斜視図。

【図２】本発明の実施例のインクジェットヘッドの斜視
図。

【図３】本発明の実施例のインクジェットヘッドの断面
側面図。

【図４】本発明の実施例のインクジェットヘッドの断面
拡大図。

【図５】本発明の実施例のインクジェットヘッドの動作
時の断面拡大図。

【図６】本発明の実施例のインクジェットヘッドの断面
側面図。

【図７】本発明の実施例のインクジェットヘッドの断面
側面図。

【図８】本発明の実施例のインクジェットヘッドの断面
側面図。

【図９】本発明の実施例のインクジェットヘッドの断面
拡大図。

【図１０】本発明の実施例のインクジェットヘッドの断
面拡大図。

【図１１】本発明の実施例のインクジェットヘッドの断
面拡大図。

【図１２】本発明の実施例のインクジェットヘッドを搭
載したプリンタの概要図。

【図１３】本発明の実施例のインクジェットヘッドを搭
載したプリンタの概要図。

【符号の説明】

１・・・基板４・・・ノズル孔５・・・振動板６・・・吐出室（圧力発生部）７・・・オリフィス（インク供給路）８・・・リザーバ（インク供給部）９・・・空気層１８・・・共通電極１９・・・絶縁層

フロントページの続き (72)発明者野島重男長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内 (72)発明者丸山博幸長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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絶縁体層と、前記振動板と前記個別
電極間に設けられた気体層と、前記振動板の表面に前記
個別電極に対向して付設された共通電極とを有し、前記
個別電極と前記共通電極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共通電極を形成する材料の抵抗率
が６×１０^-4Ωｃｍ以下であることを特徴とするインク
ジェットヘッド。
【請求項２】前記共通電極または個別電極が白金層よ
りな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】前記絶縁体層が第１の絶縁体層と第２の
絶縁体層からなり、該第１の絶縁体層は前記個別電極の
表面に付設され、該第２の絶縁体層は前記共通電極の表
面に付設されてな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４】前記共通電極がイオン注入された半導体
層よりな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５】請求項１記載のインクジェットヘッド
と、インクを貯留するインクタンクと、前記インクジェ
ットヘッドのインク供給部と前記インクタンクとを連通
するインク供給部材とを有することを特徴とするインク
ジェット記録装置。