JPH11207952A - インクジェットヘッド及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低電圧、高応答性のインクジェエトヘッドを
得る。 【解決手段】 インクジェットヘッド５１において、吐
出口及びインク供給口を有し一つの内壁面を絶縁体から
なる可撓板３９によって形成したインク加圧室４３と、
可撓板３９に対向させてインク加圧室４３に設けた共通
電極２３と、共通電極２３に対向して可撓板３９に設け
た信号電極４５とを具備する。共通電極２３と信号電極
４５とに電圧を印加することで発生した静電気力によ
り、可撓板３９をインク加圧室４５の内側に変形させ
て、インク加圧室内のインクを吐出口からインク滴とし
て発射させる構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電気力をインク
発射の駆動源に用いるインクジェットヘッドに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】インクを加圧によって発射させ、記録紙
に衝突させて印字を行うインクジェットヘッドには、発
熱体により気泡を発生させてインクを発射するバブル型
のものがある。このバブル型のインクジェットヘッド１
は、図５１に示すようにノズル３内に発熱体５を設けて
あり、ノズル３の後部（図５１の上部）には不図示のイ
ンクカートリッジよりインク７が供給されるようになっ
ている。発熱体５が加熱されると、ノズル３内にバブル
９が発生し、バブル９により押し出されたインクがイン
ク滴７ａとなって不図示の記録紙へ向けて発射される。
駆動電圧が切られると、バブル９は消滅し、毛管現象に
よりノズル３内にインク７が流入して、これを繰り返す
ことで、記録紙への印字が行われる。

【０００３】また、インクジェットヘッドには、ピエゾ
素子等をインク発射の駆動源に用いた圧電素子型のもの
がある。この圧電素子型のインクジェットヘッド１１は
図５２に示すように基端を固定した圧電素子１３の先端
にピン１５を固定してあり、ピン１５の先端はノズル１
７内に挿入してある。ノズル１７にはインク流路１９を
接続してあり、インク流路１９には不図示のインクカー
トリッジによりインク７が供給される。圧電素子１３に
駆動パルスが印加されると、圧電素子１３が変位してピ
ン１５がインク流路１９を開閉するようにノズル１７内
で移動する。インク７は、ノズル１７内に生じる負圧に
より吸入され、ピン１５が再びノズル１７内に入ること
で、インク滴７ａとなって発射される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たバブル型のインクジェットヘッドは、瞬時にインクを
加熱してバブルを発生させなければならないため、駆動
電力が大きくなる不利があった。また、駆動パルスを発
熱体に印加してから、バブルを発生させるまでの時間
が、発熱体の発熱効率、発熱体（固体）とインク（流
体）との間の熱伝達率、インク自体の昇温特性等の種々
のファクタにより遅延することとなるため、応答の高速
化が困難である問題があった。

【０００５】他方、圧電素子型のインクジェットヘッド
は、圧力、振動等の機械量を得るためには高い駆動電圧
が必要となる不利があった。また、変換感度が比較的低
く、応答の高速化が困難である問題があった。更に、変
形材料と一体に用いた場合には、変形材料と共振構造と
しなければならないため、設計が困難である問題があっ
た。また、圧電素子を同一基板上に成膜することによ
り、電子回路と接続して集積回路化することも期待され
るが、この場合、厚膜による成膜法では微細化、マルチ
化が困難であり、薄膜による成膜法ではピエゾ膜自体の
形成が困難となる問題があった。

【０００６】このような問題を解消するものとして、イ
ンク加圧室の一部を振動壁で形成し、この振動壁を静電
気力（マクスウェルの応力）により変形させてインクを
吐出させるインクジェットヘッドが提案されている。例
えば、米国特許第４５２０３７５号公報には、インク室
の一方に半導体平行平板の振動板を設け、静電気力によ
る負圧後の加圧によりインクを吐出させるものが開示さ
れている。

【０００７】特開平５−５０６０１号公報には、複数の
ノズル孔と、このノズル孔のそれぞれに連通する複数の
吐出室と、この吐出室の一部を変形可能とした振動板と
を具備し、静電気力により振動板を変形させて吐出室を
負圧にし、その後振動板が復帰するときに吐出室を加圧
してインクを吐出させるものが開示されている。特開平
６−１０６７２５号公報には、剛体電極と弾性体電極と
を対向配置してノズルを形成し、このノズル内に誘電率
の高いインクを入れ、両電極間に電圧を印加して静電吸
引力により弾性体電極を剛体電極の方向に変形させ、ノ
ズル先端からインクを吐出させるものが開示されてい
る。

【０００８】これらの方式によるインクジェットヘッド
は、上述したバブル型、圧電素子型のものに比較して、
駆動電圧を低くでき、高速駆動が可能であり、高集積化
が可能であるとともに、素子の材料選択の自由度が高く
設計が容易であり、しかも、シリコン等の半導体で作成
することにより、駆動回路が一体形成できる利点があ
る。

【０００９】ところが、これらのインクジェットヘッド
においては、高速吐出、高効率吐出を達成するための手
段について言及されていない。また、階調制御や、マル
チノズル時のインク量の補正についても言及されていな
い。

【００１０】この高速吐出、高効率吐出を実現するには
以下の課題がある。即ち、インク加圧室には、インク吐
出口とインク供給口とが存在する。インク加圧室を加圧
してインク吐出口からインクを吐出させる場合、同時に
インク供給口からインク供給室へ向かってインクが逆流
するため、インクを吐出させるためのエネルギー効率が
悪く（高効率吐出が行えず）、インクを高速に吐出させ
ることのできない問題が生じる。この問題に対処するに
は、インク供給口の流路抵抗を、インク吐出口に比べて
高くする必要がある。

【００１１】他方、インク加圧室を負圧にしてインク供
給室からインクを供給する場合、インク供給口の流路抵
抗が高いと、インク供給速度が低下し、インクを高速に
供給できない問題が生じる。また、この場合にはインク
吐出口から気泡が侵入する可能性もある。この問題に対
処するには、インク供給口の流路抵抗を、インク吐出口
に比べて低くする必要がある。

【００１２】これらは、相反する関係にあり、従来では
双方の妥協値により中立値を求めて、インク供給口、イ
ンク吐出口の流路抵抗を決定していた。このような課題
を解消するために、インク供給口の形状をテーパ状とし
た特開平９−０１４１８５５号公報に開示されるものも
提案されているが、流路形状のみに依存して流路抵抗を
インク流れ方向別に制御することから、効果には限界が
あった。

【００１３】また、階調制御については以下の課題があ
る。即ち、従来、インク滴濃度や面積をダイレクトに変
化させる階調手段として、加圧の程度（印加電圧や印加
時間、印加パルス数等）を制御し、吐出インク量を変化
させる方法が知られているが、インクジェットヘッドの
場合、インク加圧室の体積が吐出するインク滴の体積に
比べて非常に大きいため、精度良くインク滴の量を制御
することが困難であった。

【００１４】このような課題を解消するために、単一の
圧電素子による加圧手段と、複数の発熱による座屈バル
ブ手段とにより、階調制御や複数ノズルの吐出時の補正
を可能とした特開平９−１９３３８５号公報に開示され
るものも提案されているが、圧電素子による加圧手段
は、上述したように応答が遅く、駆動電圧が高い問題が
ある。また、圧電素子の組み込みアッセンブリはコスト
高となり、高集積化マルチノズルに不向きである。座屈
バルブは、熱膨張によるもので、応答が遅く、信頼性及
び寿命も問題となる。更に、一つの加圧手段で複数のノ
ズルから吐出させることにより、補正が必要となる。

【００１５】マルチノズル時のインク量の補正について
は以下の課題がある。即ち、共通のインク供給室に連通
した複数のインク加圧室を有するマルチノズル型ヘッド
では、隣接するノズル相互間の干渉により、高品位なイ
ンク吐出が得られない問題がある。このような課題を解
消するために、ノズル端部（インク供給口）にバルブを
設け、隣接ノズルの干渉を防止する特開平５−１９３１
４９号公報に開示されるものも提案されているが、加圧
手段がバブル（サーマル気泡）方式であり、高速化、信
頼性に問題がある。また、バルブの構造、アッセンブリ
が複雑である。更に、この構成の場合、隣接ノズルの相
互干渉防止が目的であり、高速吐出や階調制御を行う構
造ではなかった。

【００１６】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、その第一の目的とするところは、低電圧、高応答性
が得られるインクジェットヘッドを得ることにある。さ
らに、第２の目的とするところは、高速吐出、高効率吐
出の可能なインクジェットヘッドを得ることにある。さ
らに、また、第３の目的とするところは、インク量変化
による高品質な階調制御の可能なインクジェットヘッド
を得ることにある。

【００１７】さらに、また、第４の目的とするところ
は、フォトリソプロセスにより一体形成が可能で、設計
自由度を高めることができ、しかも、集積回路化が可能
で、微細化、マルチ化の容易なインクジェットヘッドを
得ることにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１の
インクジェットヘッドは、吐出口及びインク供給口に連
通する空隙を有し一つの内壁面を絶縁体からなる可撓板
によって形成したインク加圧室と、前記可撓板に対向さ
せて該インク加圧室に設けた共通電極と、該共通電極に
対向して前記可撓板に設けた信号電極とを具備し、前記
共通電極と前記信号電極とに電圧を印加することで発生
したクーロン力により前記可撓板を前記インク加圧室の
内側に変形させて前記インク加圧室内の空隙に充填され
ているインクを前記吐出口からインク滴として発射させ
るものである。

【００１９】このインクジェットヘッドでは、共通電極
と信号電極との間に電圧を印加すると、クーロン力によ
って可撓板が吸引されて撓み、インク加圧室内のインク
が吐出口からインク滴となって発射される。また、電圧
を消去すると、可撓板が弾性復帰し、インク加圧室内が
負圧となって、インク供給口からインクが流入して、次
のインク滴の発射に備える。

【００２０】請求項２のインクジェットヘッドは、前記
共通電極を帯状に形成し、該共通電極の長手方向に複数
の前記インク加圧室を配設し、該インク加圧室の前記可
撓板に形成したそれぞれの前記信号電極に、印字情報に
基づく駆動電圧を選択的に印加することを特徴とする。
このインクジェットヘッドでは、印字情報に基づき、電
圧をそれぞれの信号電極へ選択的に印加することによ
り、所望のインク加圧室からインク滴を発射させるマル
チ化が可能となる。

【００２１】請求項３のインクジェットヘッドは、少な
くとも前記共通電極と、前記インク加圧室と、前記可撓
板と、前記信号電極とをフォトリソプロセスにより順次
積層して形成したことを特徴とする。このインクジェッ
トヘッドでは、フォトリソプロセスによりインク加圧室
等の要部が形成可能となり、要部の一体形成、微細化、
集積回路化、マルチ化が容易となる。

【００２２】請求項４のインクジェットヘッドは、吐出
口及びインク供給口を有するインク加圧室と、該インク
加圧室に設けられる圧力発生手段とを具備し、該圧力発
生手段を静電気力によって変形させることで前記インク
加圧室を加圧又は負圧にしてインク加圧室内のインクを
前記吐出口からインク滴として発射させるインクジェッ
トヘッドにおいて、静電気力によって前記吐出口の開口
率を任意に変化させるバルブを前記インク加圧室に設け
たことを特徴とする。

【００２３】このインクジェットヘッドでは、インク供
給時に、吐出口を閉鎖することで、インク供給口からの
インクの供給が高効率に行え、吐出サイクルの短縮が可
能となり、高速吐出が可能となる。

【００２４】請求項５のインクジェットヘッドは、吐出
口及びインク供給口を有するインク加圧室と、該インク
加圧室に設けられる圧力発生手段とを具備し、該圧力発
生手段を静電気力によって変形させることで前記インク
加圧室を加圧又は負圧にしてインク加圧室内のインクを
前記吐出口からインク滴として発射させるインクジェッ
トヘッドにおいて、静電気力によって前記インク供給口
の開口率を任意に変化させるバルブを前記インク加圧室
に設けたことを特徴とする。

【００２５】このインクジェットヘッドでは、インク吐
出時に、インク供給口を閉鎖することにより、加圧時の
インクの吐出が高効率に行え、吐出サイクルの短縮が可
能となり、高速な吐出が可能となる。

【００２６】請求項６のインクジェットヘッドは、吐出
口及びインク供給口を有するインク加圧室と、該インク
加圧室に設けられる圧力発生手段とを具備し、該圧力発
生手段を静電気力によって変形させることで前記インク
加圧室を加圧又は負圧にしてインク加圧室内のインクを
前記吐出口からインク滴として発射させるインクジェッ
トヘッドにおいて、静電気力によって前記吐出口及び前
記インク供給口の開口率をそれぞれ任意に且つ独立に変
化させるバルブを前記インク加圧室に設けたことを特徴
とする。

【００２７】このインクジェットヘッドでは、インク供
給時に、吐出口を閉鎖することにより、インク供給口か
らのインクの供給を高効率に行え、インク吐出時に、イ
ンク供給口を閉鎖することにより、加圧時のインクの吐
出を高効率に行え、吐出サイクルが飛躍的に短縮され
て、高速な吐出が可能となる。

【００２８】請求項７のインクジェットヘッドは、前記
圧力発生手段及び前記バルブのそれぞれが、空隙を隔て
て対向する二つの可撓性部材からなり、該可撓性部材間
に電圧を印加したときに静電気力によって少なくとも一
方の可撓性部材が弾性的に変形することを特徴とする。
このインクジェットヘッドでは、静電気力により変形す
る可撓性部材を、インク加圧室の圧力発生手段、或いは
吐出口及びインク供給口の開閉バルブとして用いること
で、圧力発生手段、バルブが簡単な構造で製作可能とな
る。

【００２９】請求項８のインクジェットヘッドは、前記
バルブが、静電気力によって移動又は回転することを特
徴とする。このインクジェットヘッドでは、静電気力の
引力、斥力を利用して可撓性部材が動作するので、発熱
体、圧電素子を用いる場合に比べて、圧力発生手段或い
はバルブの高速な動作が可能となる。

【００３０】請求項９のインクジェットヘッドは、前記
可撓性部材が、導電体又は導電体を絶縁体で一部若しく
は全部覆ったものであることを特徴とする。このインク
ジェットヘッドでは、可撓性部材を導電体とすること
で、大きな静電気力が得られるとともに、導電体を絶縁
体で覆うことで、短絡の防止、電界放出の防止が可能と
なる。

【００３１】請求項１０のインクジェットヘッドは、前
記バルブの可撓性部材が、インクの吐出流入方向に対し
て略垂直に移動することを特徴とする。このインクジェ
ットヘッドでは、バルブの板面にインク流が垂直に当た
らず、インク流れからの影響を受けずに、小さな力でバ
ルブの開閉が可能となる。

【００３２】請求項１１のインクジェットヘッドは、前
記バルブの可撓性部材が、インクの吐出流入方向に対し
て略平行に移動することを特徴とする。このインクジェ
ットヘッドでは、バルブの板面で、吐出口、或いはイン
ク供給口を閉鎖するので、比較的大きな開口面積の閉鎖
が確実に行える。

【００３３】請求項１２のインクジェットヘッドは、複
数の前記インク加圧室を設け、該インク加圧室に連通す
る共通のインク供給室を設けたことを特徴とする。この
インクジェットヘッドでは、複数のインク加圧室がフォ
トリソ、エッチング等により一体形成可能となる。ま
た、吐出口、或いはインク供給口にバルブが設けられる
ことにより、共通のインク供給室に連通させた場合であ
っても、隣接するインク加圧室の圧力が相互に干渉する
ことがない。

【００３４】請求項１３のインクジェットヘッドの駆動
方法は、吐出口及びインク供給口を有するインク加圧室
と、該インク加圧室に設けられる圧力発生手段とを具備
し、該圧力発生手段を静電気力によって変形させること
で前記インク加圧室を加圧又は負圧にしてインク加圧室
内のインクを前記吐出口からインク滴として発射させる
インクジェットヘッドの駆動方法において、インク吐出
時に、前記インク供給口の開口率を小さくすることを特
徴とする。

【００３５】このインクジェットヘッドの駆動方法で
は、インク吐出時に、インク供給口の開口率を小さくす
ることにより、インク加圧室への加圧力を吐出口へ集中
させて、圧力損失の少ない高効率のインク吐出が可能と
なる。

【００３６】請求項１４のインクジェットヘッドの駆動
方法は、吐出口及びインク供給口を有するインク加圧室
と、該インク加圧室に設けられる圧力発生手段とを具備
し、該圧力発生手段を静電気力によって変形させること
で前記インク加圧室を加圧又は負圧にしてインク加圧室
内のインクを前記吐出口からインク滴として発射させる
インクジェットヘッドの駆動方法において、インク供給
時に、前記吐出口の開口率を小さくすることを特徴とす
る。

【００３７】このインクジェットヘッドの駆動方法で
は、インク供給時に、吐出口の開口率を小さくすること
により、インク加圧室に作用させた負圧をインク供給口
へ集中させて、圧力損失の少ない高効率のインク供給が
可能となる。

【００３８】請求項１５のインクジェットヘッドの駆動
方法は、吐出口及びインク供給口を有するインク加圧室
と、該インク加圧室に設けられる圧力発生手段とを具備
し、該圧力発生手段を静電気力によって変形させること
で前記インク加圧室を加圧又は負圧にしてインク加圧室
内のインクを前記吐出口からインク滴として発射させる
インクジェットヘッドの駆動方法において、インク吐出
時には前記インク供給口の開口率を小さくする一方、イ
ンク供給時には前記吐出口の開口率を小さくすることを
特徴とする。

【００３９】このインクジェットヘッドの駆動方法で
は、インク吐出時に、インク供給口の開口率を小さくし
て、圧力損失の少ない高効率のインク吐出が可能になる
とともに、インク供給時に、吐出口の開口率を小さくし
て、圧力損失の少ない高効率のインク供給が可能とな
る。

【００４０】請求項１６のインクジェットヘッドの駆動
方法は、吐出口及びインク供給口を有するインク加圧室
と、該インク加圧室に設けられる圧力発生手段とを具備
し、該圧力発生手段を静電気力によって変形させること
で前記インク加圧室を加圧又は負圧にしてインク加圧室
内のインクを前記吐出口からインク滴として発射させる
インクジェットヘッドの駆動方法において、前記吐出
口、前記インク供給口、又は前記吐出口及び前記インク
供給口の開口率を変化させることで吐出インク量を可変
させて階調表現を行うことを特徴とする。

【００４１】このインクジェットヘッドの駆動方法で
は、吐出口、インク供給口、又は吐出口及びインク供給
口の開口率を変化させることで、吐出インク量が任意に
制御でき、階調表現が可能となる。

【００４２】請求項１７のインクジェットヘッドの駆動
方法は、前記開口率の変化を時間的に変化させることで
吐出インク量を可変させて階調表現を行うことを特徴と
する。このインクジェットヘッドの駆動方法では、吐出
口、インク供給口、又は吐出口及びインク供給口の開閉
時間を可変させることで、吐出インク量が任意に制御で
き、階調表現が可能となる。

【００４３】請求項１８のインクジェットヘッドの駆動
方法は、複数の前記インク加圧室を設け、該インク加圧
室に連通する共通のインク供給室を設け、前記吐出口、
前記インク供給口、又は前記吐出口及び前記インク供給
口を前記インク加圧室ごとに独立に開閉制御することを
特徴とする。このインクジェットヘッドの駆動方法で
は、共通のインク供給室に、複数のインク加圧室を連通
させて設けた場合であっても、吐出口、或いはインク供
給口に設けられたバルブをインク加圧室ごとに開閉制御
することで、隣接するインク加圧室の圧力が相互に干渉
することなく、マルチノズルヘッドにおいても高効率な
インク吐出、インク供給が可能となる。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るインクジェッ
トヘッドの実施の形態を図面を参照して説明する。図１
は本発明に係る第１の実施の形態のインクジェットヘッ
ドの断面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視図である。

【００４５】基板２１上には帯状の共通電極２３を形成
してあり、共通電極２３は基板２１上に形成した絶縁性
を有する電極保護膜２５によって覆われている。電極保
護膜２５上には、平行な複数の隔壁２７を共通電極２３
の長手方向に等間隔で形成してある。隔壁２７は、例え
ば電極保護膜２５と同質材料をエッチングすることによ
り形成することができる。

【００４６】基板２１上の前後端には隣接する隔壁２７
同士によって挟まれる前壁３１、後壁３３を形成してあ
り、前壁３１、後壁３３には吐出口３５、インク供給口
３７を形成してある。隔壁２７、前壁３１、後壁３３の
上端面には、絶縁性を有する可撓板３９を密接して形成
してある。これにより、共通電極２３の長手方向には、
隔壁２７によって仕切られ、電極保護膜２５と可撓板３
９とによって挟まれる空隙４１を有した複数のインク加
圧室４３が形成される。

【００４７】インク加圧室４３は、吐出口３５、インク
供給口３７のみを開口させて液密構造となっている。イ
ンク供給口３７には、不図示のインク流路を介してイン
クカートリッジに接続してある。なお、インク供給口３
７は、インク加圧室４３が負圧となった時に、インク供
給口３７からのみインクがインク加圧室４３に流入する
ように、吐出口３５に比べて開口面積が十分に大きく形
成されている。

【００４８】可撓板３９上には、それぞれのインク加圧
室４３に対応させて複数の信号電極４５を形成してあ
る。この信号電極４５には、共通電極２３との間で、印
字情報に基づく電圧が電源４７から選択的に印加され
る。

【００４９】このように構成されるインクジェットヘッ
ド５１は、基板２１を透明ガラス板の他、ポリエチレン
テレフタレート、ポリカーボネート等の樹脂フィルム、
金属酸化物、セラミックなどの無機絶縁体、半導体によ
り形成することができる。また、共通電極２３は、金属
或いは導電性を有する金属化合物で形成することができ
る。この場合、金属としては、金、銀、パラジウム、亜
鉛、アルミニウム等を用いることができ、金属化合物と
しては、酸化イリジウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム
等を用いることができる。

【００５０】共通電極２３は、基板２１の表面に上述し
た導電性材料の薄膜を、スパッタリング法、真空蒸着法
により積層し、この薄膜の表面にレジストを塗布して、
露光、現像を行うことで形成できる。露光はフォトレジ
ストの上にフォトマスクを配置し、その上から紫外線を
照射して行い、現像はフォトレジストの可溶部が除去で
きる現像液にて処理することにより行う。

【００５１】共通電極２３は、基板２１上に積層した電
極保護膜２５によって覆う。そして、電極保護膜２５上
に不図示の圧力室形成層を積層し、これにエッチングを
施すことにより隔壁２７、前壁３１、後壁３３、吐出口
３５、インク供給口３７を形成する。この隔壁２７、前
壁３１、後壁３３の上端面に、可撓板３９を密着させて
インク加圧室４３を形成する。可撓板３９の上面には、
導電性材料の薄膜を積層し、上述した共通電極２３の場
合と同様にして露光、現像を行うことで信号電極４５を
成形する。なお、共通電極２３、信号電極４５に接続さ
れる電源供給回路も、これら共通電極２３及び信号電極
４５の形成と同時にパターン形成することができる。

【００５２】図３は本発明に係る第１の実施の形態のイ
ンクジェットヘッドの動作を説明する断面図である。こ
のインクジェットヘッド５１では、共通電極２３と信号
電極４５との間に電源４７により電圧を印加すると、ク
ーロン力によって可撓板３９が吸引されて空隙４１側に
撓む。これにより、インク加圧室４３内の圧力が上昇し
て、インク加圧室４３内の不図示のインクが吐出口３５
からインク滴となって発射される。

【００５３】電圧を消去すると、可撓板３９が弾性復帰
し、インク加圧室４３内が負圧となってインク供給口３
７からインクが空隙４１に流入して、次のインク滴の発
射に備えることになる。従って、印字情報に基づき、電
源４７の電圧をそれぞれの信号電極４５へ選択的に印加
することにより、所望画像の形成が可能となる。このイ
ンクジェットヘッド５１によれば、発熱体を発熱させる
バブル型のインクジェットヘッドや、機械的損失の多い
圧電素子を変形させる圧電素子型のインクジェットヘッ
ドに対し、クーロン力によって可撓板３９を直接動作さ
せることができるので、機械的損失が少なく、小さな消
費電力での駆動を可能にすることができる。

【００５４】そして、バブルを発生させるまでの遅延フ
ァクタの多いバブル型のインクジェットヘッドや、比較
的変換感度の低い圧電素子型のインクジェットヘッドに
対し、応答高速を高速にすることができる。また、共通
電極２３、電極保護膜２５、インク加圧室４３、可撓板
３９、共通電極２３を順次積層する構造であるので、フ
ォトリソプロセスにより、一体形成することができる。
また、このことから、シリコン基板に駆動回路と一体に
形成することも可能になる。

【００５５】更に、インク加圧室４３の一つの内壁を直
接可撓板３９として形成できるため、変形材料と一体に
用いる場合のように、変形材料と共振構造をとる必要が
なく、設計の設計自由度を高めることができる。また、
精密な機械加工の必要とされる圧電素子を用いたインク
ジェットヘッドに対し、フォトリソプロセスによる一体
形成が可能となるので、微細化、マルチ化を容易にする
ことができる。

【００５６】次に、本発明に係る第２の実施の形態のイ
ンクジェットヘッドを説明する。図４は本発明に係る第
２の実施の形態のインクジェットヘッドの断面図、図５
は図４のＢ−Ｂ矢視図、図６は図４のＣ−Ｃ矢視図、図
７は図４のインクジェットヘッドの分解斜視図である。
第２の実施の形態のインクジェットヘッド６１は、基板
部６３と、バルブ部６５と、カバー部６７とによって要
部が構成される。基板部６３は、更に、基板６９と、共
通電極７１と、電極保護層７３と、第一周壁７５とから
なる。基板６９上には共通電極７１を形成してあり、共
通電極７１は基板６９上に形成した絶縁性を有する電極
保護層７３によって覆われる。

【００５７】電極保護層７３の上面には、四角枠状の第
一周壁７５を形成してある。第一周壁７５の平行な対向
壁の一方には吐出口７７を形成してあり、他方にはイン
ク供給口７９を形成してある。バルブ部６５は、第一周
壁７５と略同一外形状の枠体８１からなる。枠体８１
は、第一周壁７５の上端面に密着して形成される。吐出
口７７に対応する枠体８１の辺部には、スリット８３を
形成してある。枠体８１は、スリット８３を形成するこ
とで、このスリット８３と内周穴８１ａとの間に、可撓
可能な両端支持梁状の可撓性部材（吐出口バルブ板）８
５を形成している。この吐出口バルブ板８５は、枠体８
１を第一周壁７５に積層することで、吐出口７７の内部
開口上方に位置する。吐出口バルブ板８５の内部には、
導電体である吐出口バルブ電極８７を形成してある。

【００５８】枠体８１の上面には、カバー部６７が積層
される。カバー部６７は、第二周壁８９と、圧力発生手
段である加圧板９１とからなる。第二周壁８９は、第一
周壁７５と略同一外形状の四角枠状である。この第二周
壁８９の上面には、加圧板９１が積層される。加圧板９
１は、可撓性を有し、内部に加圧電極９３を形成してあ
る。

【００５９】従って、電極保護層７３と加圧板９１との
間には、第一周壁７５、枠体８１、第二周壁８９によっ
て周囲の包囲されたインク加圧室９５が形成される。イ
ンク加圧室９５は、第一周壁７５に形成された吐出口７
７、インク供給口７９のみを開放させて、液密構造とな
っている。インク加圧室９５は、インク供給口７９を介
して不図示のインク供給室に接続される。

【００６０】このように構成されるインクジェットヘッ
ド６１は、上述の第１の実施の形態と同様に、基板６９
を透明ガラス板の他、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リカーボネート等の樹脂フィルム、金属酸化物、セラミ
ックなどの無機絶縁体、半導体により形成することがで
きる。また、共通電極７１、吐出口バルブ電極８７、加
圧電極９３は、金属或いは導電性を有する金属化合物で
形成することができる。この場合、金属としては、金、
銀、パラジウム、亜鉛、アルミニウム等を用いることが
でき、金属化合物としては、酸化イリジウム、酸化亜
鉛、酸化アルミニウム等を用いることができる。

【００６１】次に、このように構成したインクジェット
ヘッド６１の動作を説明する。図８は本発明に係る第２
の実施の形態のインクジェットヘッドの動作を説明する
断面図、図９は本発明に係る第２の実施の形態のインク
ジェットヘッドの駆動タイミングを示すタイムチャート
である。インクジェットヘッド６１は、図８（ａ）に示
す静止状態では、吐出口バルブ板８５が、吐出口７７の
内部開口の上方に位置し、吐出口７７を開放状態として
いる。

【００６２】静止状態で、図９（ｂ）に示すように加圧
電極９３に電圧＋Ｖ_p を印加すると、図８（ｂ）に示す
ように加圧板９１がインク加圧室９５側へ撓む。これに
より、インク加圧室９５内の圧力が上昇して、インク加
圧室９５内のインクが吐出口７７からインク滴となって
発射される。次いで、加圧電極９３に電圧を印加した状
態のまま、図９（ｃ）に示すように吐出口バルブ電極８
７に電圧＋Ｖ_n を印加する。これにより、図８（ｃ）に
示すように吐出口バルブ板８５が静電気力によって、共
通電極７１側に撓み、吐出口７７の内部開口を塞ぐ。こ
の際、吐出口バルブ板８５は、吐出口７７からのインク
の吐出方向に対して略垂直に移動することとなる。

【００６３】この状態で吐出口バルブ電極８７に電圧を
印加したまま、図９（ｄ）に示すように加圧電極９３へ
の電圧を消去すると、図８（ｄ）に示すように加圧板９
１が弾性復帰し、インク加圧室９５内が負圧となり、イ
ンク供給口７９からインクがインク加圧室９５内に流入
する。次いで、図９（ｅ）に示すように吐出口バルブ電
極８７への電圧を消去すること、図８（ｅ）に示すよう
に吐出口バルブ板８５が弾性復帰し、吐出口７７を開
き、次のインク滴の発射に備えることになる。

【００６４】このように、本実施の形態に係るインクジ
ェットヘッド６１によれば、吐出口７７を開閉する吐出
口バルブ板８５を設けたので、インク供給時に、吐出口
７７を閉鎖することにより、インク供給室からのインク
の供給を効率良く行うことができる。この結果、吐出サ
イクルを短縮することができ、高速な吐出を可能にする
ことができる。

【００６５】また、このような構成によれば、インク加
圧室９５を加圧するとき、及び吐出口バルブ板８５を閉
じるときに、静電気力（引力）の作用による高速な動作
が可能となる。そして、インク加圧室９５を負圧にする
とき、及び吐出口バルブ板８５を開くときにおいても、
静電気力（斥力）の作用及び材料の弾性復帰力による高
速な動作が可能となる。加圧板９１、吐出口バルブ板８
５は、変形部の形状、材質、電極間隙を、力学的、静電
気学的に適宜に設計することにより、高効率且つ低電圧
での動作が可能となる。

【００６６】また、このような構成によれば、簡素な積
層構造であるため、製作を容易に行うことができる。即
ち、図７に示した基板部６３、バルブ部６５、カバー部
６７をフォトリソ、エッチングにより加工した後、接合
してもよく、基板部６３とバルブ部６５とを一体形成し
た後、カバー部６７を接合してもよく、更には、全てを
一体形成することによっても製作が可能となる。この結
果、容易な製作が可能となって、製造コストを安価にで
きる。

【００６７】なお、共通電極７１、吐出口バルブ電極８
７、加圧電極９３は、一般に金属が好ましいが、高濃度
不純物が添加された半導体であってもよい。更に、これ
らの電極７１、８７、９３は、電極部を保護する目的か
ら図１０に示すようにシリコン酸化膜、シリコン窒化
膜、ＰＳＧ等のガラス類、ポリイミド等からなる絶縁膜
９７により覆われることが望ましい。

【００６８】また、図示は省略するが、インクジェット
ヘッド６１は、静電気力による変形量を安定させるた
め、所望の位置に機械的ストッパを設けて、吐出口バル
ブ板８５、加圧板９１の変形量を一定に規制するもので
あってもよい。

【００６９】次に、この第２の実施の形態の種々の変形
例を説明する。これら変形例は、第２の実施の形態の構
成の要部である吐出口バルブ板を共通に備えるものであ
る。まず、第２の実施の形態の変形例１を図１１に基づ
き説明する。図１１は第２の実施の形態の変形例１を示
す断面図である。この変形例１では、共通電極を分離し
て、吐出口バルブ電極８７に対向するバルブ対向電極１
０１と、加圧電極９３に対向する加圧板対向電極１０３
とを独立に形成してある。

【００７０】このような変形例１によれば、各電極間の
電界クロストークを低減させることができ、より高精度
にインクジェットヘッドを動作させることができる。

【００７１】次に、第２の実施の形態の変形例２を図１
２乃至図１６に基づき説明する。図１２は第２の実施の
形態の変形例２を示す断面図、図１３は図１２のＤ−Ｄ
矢視図、図１４は図１２のＥ−Ｅ矢視図、図１５は図１
２のＦ−Ｆ矢視図、図１６は第２の実施の形態の変形例
２の動作を説明する断面図である。この変形例２では、
第一周壁７５にインク供給口７９のみが形成されてい
る。吐出口７７は、加圧板９１に形成されている。枠体
８１に形成された吐出口バルブ板８５は、インク加圧室
９５内において、吐出口７７の内部開口の下方に配置さ
れている。加圧板９１には加圧電極９３が形成されてお
り、吐出口バルブ板８５には吐出口バルブ電極８７が形
成されている。

【００７２】吐出口バルブ板８５は、吐出口バルブ電極
８７に電圧が印加されることにより、静電気力により、
加圧板９１方向へ撓み、図１６に示すように吐出口７７
の内部開口を塞ぐようになっている。即ち、この変形例
２では、吐出口７７からのインクの吐出方向に対して略
平行に吐出口バルブ板８５が移動するようになってい
る。

【００７３】このような変形例２によれば、静電気力に
より吐出口バルブ板８５を加圧板９１方向に撓めて移動
させることで、吐出口７７の流路抵抗を高めたり、或い
は吐出口７７を閉鎖させることができる。そして、吐出
口バルブ板８５の上面を密接して吐出口７７を塞ぐの
で、比較的大口径の吐出口７７を開閉することができ
る。

【００７４】この変形例２の他にも、吐出口７７の位
置、構造は適宜決定されるものであってよい。更に、吐
出バルブの構成は、上述した構造以外に、静電気力（引
力、斥力）により機械的に変形又は移動するものであれ
ばよく、例えば片持ち梁構造の吐出口バルブ板や、静電
リニアアクチュエータ型のバルブや、静電回転型のバル
ブであってもよい。

【００７５】次に、第２の実施の形態の変形例３を図１
７に基づき説明する。図１７は第２の実施の形態の変形
例３の動作を説明する断面図である。第２の実施の形態
で説明したインクジェットヘッド６１は、インク吐出時
に、吐出口バルブ電極８７に電圧を印加せず、加圧電極
９３のみに電圧を印加することで、吐出口７７を全開し
た状態でインク加圧室９５内のインクを吐出口７７から
吐出した。従って、この場合には、吐出口７７の流路抵
抗が最小であるため、インク吐出量は、最大量となる。

【００７６】一方、この変形例３によるインクジェット
ヘッドは、加圧電極９３に印加する電圧が一定で、且つ
加圧時間が一定の場合、吐出口バルブ電極８７に適宜な
電圧を印加することで、吐出口７７の開口率を任意に変
化させる。従って、インク加圧室９５を加圧する際、図
１７（ｂ）に示すように吐出口バルブ電極８７に適宜な
電圧Ｖ_n1を印加して、吐出口７７の開口率を適宜に制御
することにより、吐出インク量を所望の量に制御するこ
とができる。

【００７７】このような変形例３によるインクジェット
ヘッドの駆動方法によれば、吐出口７７の開口率を変化
させることにより、インク吐出量を任意に且つ高精度に
制御して、階調制御を可能にすることができる。なお、
この変形例３による駆動方法は、加圧電極９３に印加す
る電圧、時間を変化させて、インク量を制御する手段を
組み合わせてもよく、この場合にはよりキメ細かな階調
制御が可能となる。

【００７８】次に、第２の実施の形態の変形例４を図１
８、図１９に基づき説明する。図１８は第２の実施の形
態の変形例４の動作を説明する断面図、図１９は第２の
実施の形態の変形例４の駆動タイミングを示すタイムチ
ャートである。上述した変形例３の階調制御では、吐出
口バルブ板８５によって吐出口７７の開口率を変化させ
ることにより、インク吐出量を変化させて階調制御を行
ったが、この変形例４の場合では、吐出口バルブ板８５
の開閉時間を制御することにより、インク吐出量を変化
させて、階調制御を可能としている。

【００７９】即ち、図１９に示すようにインク吐出開始
時には、吐出口バルブ電極８７には電圧を印加せずに、
加圧電極９３のみに電圧＋Ｖ_p を印加して、インクを全
開した吐出口７７より吐出させる。この際、加圧開始か
ら任意時間Ｔ_n 経過後に、吐出口バルブ電極８７に電圧
＋Ｖ_n を印加することで、図１８（ｂ）に示すように吐
出口７７を閉じる。

【００８０】図１９において、Ｔ_m は、インクが吐出す
る最大時間であり、Ｔ_n は、加圧してインクが吐出して
から、吐出口７７を閉じてインクの吐出が停止するまで
の時間である。従って、このＴ_n を、０≦Ｔ_n ≦Ｔ_m の
範囲で変化させることで、吐出インク量を精度良く任意
に制御して、階調制御を可能にすることができる。な
お、この変形例４による駆動方法は、加圧電極９３に印
加する電圧、或いは吐出口バルブ電極８７に印加する電
圧を変化させて、インク量を制御する手段を組み合わせ
てもよく、この場合にはよりキメ細かな階調制御が可能
となる。

【００８１】次に、第２の実施の形態の変形例５を図２
０、図２１に基づき説明する。図２０は第２の実施の形
態の変形例５の動作を説明する断面図、図２１は第２の
実施の形態の変形例５の駆動タイミングを示すタイムチ
ャートである。この変形例によるインクジェットヘッド
は、図２０（ａ）に示すようにインク加圧室９５内に加
圧板９１を設け、加圧板９１と共通電極７１との間に、
加圧板９１の可撓空間となるキャビティ１１１を形成し
てある。この変形例では、加圧板９１を、バルブ部６５
の枠体８１に形成することができる。

【００８２】このように構成したインクジェットヘッド
は、加圧板９１を、共通電極７１に接近させて設けるこ
とができる。従って、インク加圧室９５内に加圧板９１
を設けることにより、カバー部６７には加圧板９１を設
ける必要がなくなり、カバー部６７はインク加圧室９５
を封止するカバーとしてのみ形成すればよいことにな
る。

【００８３】このように構成したインクジェットヘッド
の動作を説明する。図２０（ａ）に示すように静止状態
では、吐出口バルブ電極８７、加圧電極９３に電圧が印
加されず、吐出口７７は全開した状態となる。この状態
で、図２１（ｂ）に示すように吐出口バルブ電極８７に
電圧＋Ｖ_n を印加し、図２０（ｂ）に示すように吐出口
バルブ板８５を可撓させて吐出口７７を閉じる。

【００８４】次いで、吐出口バルブ電極８７に電圧を印
加したままの状態で、図２１（ｃ）に示すように加圧電
極９３に電圧＋Ｖ_p を印加する。これにより、加圧板９
１は、図２０（ｃ）に示すようにキャビティ１１１側に
撓み、インク加圧室９５内を負圧にする。インク加圧室
９５が負圧になることにより、インク供給口７９からイ
ンクがインク加圧室９５内に供給される。

【００８５】次いで、図２１（ｄ）に示すように吐出口
バルブ電極８７の電圧を消去することにより、図２０
（ｄ）に示すように吐出口７７を開く。次いで、図２１
（ｅ）に示すように加圧電極９３の電圧を消去すること
により、図２０（ｅ）に示すように加圧板９１がインク
加圧室９５内の圧力を上昇させる方向に弾性復帰し、こ
れにより、インク加圧室９５内のインクが吐出口７７か
ら発射されることになる。

【００８６】この変形例５によるインクジェットヘッド
によれば、全ての電極７１、８７、９３、変形板を、同
一の基板部６３に形成することができる。このため、可
動部の相対位置を高精度に製作することができる。ま
た、加圧電極９３と共通電極７１との間隙を、小さくす
ることができるため、より低い電圧での駆動を可能にす
ることができる。

【００８７】次に、第２の実施の形態の変形例６を図２
２乃至図２４に基づき説明する。図２２は第２の実施の
形態の変形例６を示すマルチノズル部の斜視図、図２３
は第２の実施の形態の変形例６を示すマルチノズルヘッ
ド内部の平面図、図２４は第２の実施の形態の変形例６
の動作を説明するマルチノズルヘッド内部の平面図であ
る。

【００８８】この変形例では、基板６９上に、複数のイ
ンク加圧室９５を並設してあり、それぞれのインク加圧
室９５には上述した吐出口バルブ板８５及び加圧板９１
を設けてある。また、それぞれのインク加圧室９５のイ
ンク供給口７９には、共通のインク供給室１２１を連通
させて接続してある。インク供給室１２１にはインクカ
ートリッジ接続口１２３を設けてあり、インクカートリ
ッジ接続口１２３には不図示のインクカートリッジが接
続される。

【００８９】このように構成したインクジェットヘッド
（マルチノズルインクジェットヘッド）の動作を説明す
る。先ず、図２４（ａ）に示すように全ての吐出口７７
を開き、この状態で、図２４（ｂ）に示すように任意の
インク加圧室９５ａ、９５ｃを加圧してインクを吐出さ
せる。

【００９０】次いで、図２４（ｃ）に示すように吐出口
バルブ板８５を可撓させることで、全ての吐出口７７を
閉じる。次いで、図２４（ｄ）に示すように吐出口７７
を閉じた状態で、加圧したインク加圧室９５ａ、９５ｃ
の加圧電極９３への電圧を消去し、加圧板９１を弾性復
帰させることで加圧したインク加圧室９５内を負圧に
し、インク供給口７９を介してインク供給室１２１から
インクを供給する。

【００９１】マルチヘッド部は、フォトリソ、エッチン
グ等により一体形成可能である。これに別途製作したイ
ンク供給室１２１を接合することによりヘッド全体が製
作されるが、マルチヘッド部とインク供給室１２１とを
一体形成することによって製作するものであってもよ
い。このマルチノズルインクジェットヘッドによれば、
インク供給時に、全ての吐出口７７が閉じられるので、
負圧によるインク供給時に、インク吸引圧力の損失を無
くして、高効率で高速にインクを供給することができ
る。

【００９２】また、共通のインク供給室１２１から、共
通の負圧によりインクを吸引するので、ノズル数に関係
なく、インク供給能力を一定にすることができ、安定し
たインク供給を可能にすることができる。

【００９３】次に、本発明に係る第３の実施の形態のイ
ンクジェットヘッドを説明する。図２５は本発明に係る
第３の実施の形態のインクジェットヘッドの断面図、図
２６は図２５のＧ−Ｇ矢視図、図２７は図２５のＨ−Ｈ
矢視図、図２８は図２５のインクジェットヘッドの分解
斜視図である。第３の実施の形態のインクジェットヘッ
ド１３１は、基板部６３と、バルブ部１３３と、カバー
部６７とによって要部が構成される。基板部６３は、更
に、基板６９と、共通電極７１と、電極保護層７３と、
第一周壁７５とからなる。基板６９上には共通電極７１
を形成してあり、共通電極７１は基板６９上に形成した
絶縁性を有する電極保護層７３によって覆われる。

【００９４】電極保護層７３の上面には、四角枠状の第
一周壁７５を形成してある。第一周壁７５の平行な対向
壁の一方には吐出口７７を形成してあり、他方にはイン
ク供給口７９を形成してある。バルブ部１３３は、第一
周壁７５と略同一外形状の枠体１３５からなる。枠体１
３５は、第一周壁７５の上端面に密着して形成される。
インク供給口７９に対応する枠体１３５の辺部には、ス
リット１３７を形成してある。枠体１３５は、スリット
１３７を形成することで、このスリット１３７と内周穴
１３５ａとの間に、可撓可能な両端支持梁状の可撓性部
材（供給口バルブ板）１３９を形成している。この供給
口バルブ板１３９は、枠体１３５を第一周壁７５に積層
することで、インク供給口７９の内部開口上方に位置す
る。供給口バルブ板１３９の内部には、導電体である供
給口バルブ電極１４１を形成してある。

【００９５】枠体１３５の上面には、カバー部６７が積
層される。カバー部６７は、第二周壁８９と、加圧板９
１とからなる。第二周壁８９は、第一周壁７５と略同一
外形状の四角枠状である。この第二周壁８９の上面に
は、加圧板９１が積層される。加圧板９１は、可撓性を
有し、内部に加圧電極９３を形成してある。従って、電
極保護層７３と加圧板９１との間には、第一周壁７５、
枠体８１、第二周壁８９によって周囲の包囲されたイン
ク加圧室９５が形成される。インク加圧室９５は、第一
周壁７５に形成された吐出口７７、インク供給口７９の
みを開放させて、液密構造となっている。インク加圧室
９５は、インク供給口７９を介して不図示のインク供給
室に接続される。

【００９６】このように構成されるインクジェットヘッ
ド１３１は、上述の第１の実施の形態と同様に、基板６
９を透明ガラス板の他、ポリエチレンテレフタレート、
ポリカーボネート等の樹脂フィルム、金属酸化物、セラ
ミックなどの無機絶縁体、半導体により形成することが
できる。また、共通電極７１、供給口バルブ電極１４
１、加圧電極９３は、金属或いは導電性を有する金属化
合物で形成することができる。この場合、金属として
は、金、銀、パラジウム、亜鉛、アルミニウム等を用い
ることができ、金属化合物としては、酸化イリジウム、
酸化亜鉛、酸化アルミニウム等を用いることができる。

【００９７】次に、このように構成したインクジェット
ヘッド１３１の動作を説明する。図２９は本発明に係る
第３の実施の形態のインクジェットヘッドの動作を説明
する断面図、図３０は本発明に係る第３の実施の形態の
インクジェットヘッドの駆動タイミングを示すタイムチ
ャートである。インクジェットヘッド１３１は、図２９
（ａ）に示す静止状態では、供給口バルブ板１３９が、
インク供給口７９の内部開口の上方に位置し、インク供
給口７９を開放状態としている。

【００９８】静止状態で、図３０（ｂ）に示すように供
給口バルブ電極１４１に電圧＋Ｖ_sを印加すると、図２
９（ｂ）に示すように供給口バルブ板１３９が静電気力
によって、共通電極７１側に撓み、インク供給口７９の
内部開口を塞ぐ。次いで、図３０（ｃ）に示すように加
圧電極９３に電圧＋Ｖ_p を印加すると、図２９（ｃ）に
示すように加圧板９１が静電気力によって、インク加圧
室９５側へ撓む。これにより、インク加圧室９５内の圧
力が上昇して、インク加圧室９５内のインクが吐出口７
７からインク滴となって発射される。

【００９９】次いで、加圧電極９３に電圧を印加した状
態のまま、図３０（ｄ）に示すように供給口バルブ電極
１４１への電圧を消去すると、図２９（ｄ）に示すよう
に供給口バルブ板１３９が弾性復帰し、インク供給口７
９を開放する。次いで、図３０（ｅ）に示すように加圧
電極９３への電圧を消去すると、図２９（ｅ）に示すよ
うに加圧板９１が弾性復帰し、インク加圧室９５内が負
圧となり、インク供給口７９からインクがインク加圧室
９５内に流入し、次のインク滴の発射に備えることにな
る。

【０１００】このように、本実施の形態に係るインクジ
ェットヘッド１３１によれば、インク供給口７９を開閉
する供給口バルブ板１３９を設けたので、インク吐出時
に、インク供給口７９を閉鎖することにより、加圧時の
インクの吐出を効率良く行うことができる。この結果、
吐出サイクルを短縮することができ、高速な吐出を可能
にすることができる。

【０１０１】そして、インク供給口７９が供給口バルブ
板１３９で閉鎖できるので、インク供給口７９を大きく
形成でき、インク供給時の流路抵抗を小さくして、イン
ク供給時間を短縮することができる。これによっても、
高速のインク吐出が安定して可能になる。また、このよ
うな構成によれば、インク加圧室９５を加圧するとき、
及び供給口バルブ板１３９を閉じるときに、静電気力
（引力）の作用による高速な動作が可能となる。そし
て、インク加圧室９５を負圧にするとき、及び供給口バ
ルブ板１３９を開くときにおいても、静電気力（斥力）
の作用及び材料の弾性復帰力による高速な動作が可能と
なる。加圧板９１、供給口バルブ板１３９は、変形部の
形状、材質、電極間隙を、力学的、静電気学的に適宜に
設計することにより、高効率且つ低電圧での動作が可能
となる。

【０１０２】また、このような構成によれば、簡素な積
層構造であるため、製作を容易に行うことができる。即
ち、図２８に示した基板部６３、バルブ部１３３、カバ
ー部６７をフォトリソ、エッチングにより加工した後、
接合してもよく、基板部６３とバルブ部１３３とを一体
形成した後、カバー部６７を接合してもよく、更には、
全てを一体形成することによっても製作が可能となる。
この結果、容易な製作が可能となって、製造コストを安
価にできる。

【０１０３】なお、共通電極７１、供給口バルブ電極１
４１、加圧電極９３は、一般に金属が好ましいが、高濃
度不純物が添加された半導体であってもよい。更に、こ
れらの電極７１、１４１、９３は、電極部を保護する目
的からシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ＰＳＧ等のガ
ラス類、ポリイミド等からなる絶縁膜により覆われるこ
とが望ましい。

【０１０４】また、図示は省略するが、インクジェット
ヘッド１３１は、静電気力による変形量を安定させるた
め、所望の位置に機械的ストッパを設けて、供給口バル
ブ板１３９、加圧板９１の変形量を一定に規制するもの
であってもよい。インクジェットヘッド１３１は、第２
の実施の形態の場合と同様に、共通電極を分離して、加
圧電極９３、供給口バルブ電極１４１に対して独立に対
向電極を設けてもよい。これにより、各電極間の電界ク
ロストークを低減させることができ、より高精度にイン
クジェットヘッドを動作させることができる。

【０１０５】インクジェットヘッド１３１は、第一周壁
７５に吐出口７７のみを形成し、インク供給口７９を加
圧板９１に形成するものであってもよい。この場合、枠
体１３５の供給口バルブ板１３９は、インク加圧室９５
内において、インク供給口７９の内部開口下方に配置
し、静電気力により、加圧板９１方向へ撓み、インク供
給口７９の内部開口を塞ぐようにする。このように、供
給口バルブ板１３９は、インク供給口７９からのインク
の吐出方向に対して略平行に移動するものとしてもよ
い。

【０１０６】この他にも、インク供給口７９の位置、構
造は適宜決定されるものであってよい。更に、供給口バ
ルブの構成は、上述した構造以外に、静電気力（引力、
斥力）により機械的に変形又は移動するものであればよ
く、例えば片持ち梁構造の供給口バルブ板１３９や、静
電リニアアクチュエータ型のバルブや、静電回転型のバ
ルブであってもよい。

【０１０７】次に、この第３の実施の形態の種々の変形
例を説明する。これら変形例は、第３の実施の形態の構
成の要部である供給口バルブ板を共通に備えるものであ
る。まず、第３の実施の形態の変形例１を図３１に基づ
き説明する。図３１は第３の実施の形態の変形例１の動
作を説明する断面図である。第３の実施の形態で説明し
たインクジェットヘッド１３１は、インク吐出時に、供
給口バルブ電極１４１に電圧を印加し、インク供給口７
９を閉じた状態で、加圧電極９３に電圧を印加すること
で、インク加圧室９５内のインクを吐出口７７から吐出
した。従って、この場合には、開口が吐出口７７のみと
なるため、加圧力が高効率に作用してインク吐出量は、
最大量となる。

【０１０８】一方、インク吐出時に、供給口バルブ電極
１４１に電圧を印加せず、インク供給口７９を全開した
状態で加圧電極９３に電圧を印加し、インクを吐出口７
７から吐出した場合には、加圧力が低下してインク吐出
量は、図３１（ａ）に示すように小量となる。この変形
例１によるインクジェットヘッドでは、加圧電極９３に
印加する電圧＋Ｖ_p が一定で、且つ加圧時間が一定の場
合、供給口バルブ電極１４１に適宜な電圧Ｖ_s1を印加す
ることで、インク供給口７９の開口率を任意に変化さ
せ、吐出インク量を所望の量に制御する。

【０１０９】このような変形例１によるインクジェット
ヘッドの駆動方法によれば、インク供給口７９の開口率
を変化させることにより、インク吐出量を任意に且つ高
精度に制御して、階調制御を可能にすることができる。
なお、この変形例１による駆動方法は、加圧電極９３に
印加する電圧、時間を変化させて、インク量を制御する
手段を組み合わせてもよく、この場合にはよりキメ細か
な階調制御が可能となる。

【０１１０】次に、第３の実施の形態の変形例２を図３
２、図３３に基づき説明する。図３２は第３の実施の形
態の変形例３の動作を説明する断面図、図３３は第３の
実施の形態の変形例２の駆動タイミングを示すタイムチ
ャートである。この変形例によるインクジェットヘッド
は、図３２（ａ）に示すようにインク加圧室９５内に加
圧板９１を設け、加圧板９１と共通電極７１との間に、
加圧板９１の可撓空間となるキャビティ１１１を形成し
てある。この変形例では、加圧板９１を、バルブ部１３
３の枠体１３５に形成することができる。

【０１１１】このように構成したインクジェットヘッド
は、加圧板９１を、共通電極７１に接近させて設けるこ
とができる。従って、インク加圧室９５内に加圧板９１
を設けることにより、カバー部６７には加圧板９１を設
ける必要がなくなり、カバー部６７はインク加圧室９５
を封止するカバーとしてのみ形成すればよいことにな
る。

【０１１２】このように構成したインクジェットヘッド
の動作を説明する。図３２（ａ）に示す静止状態では、
図３３（ａ）に示すように供給口バルブ電極１４１、加
圧電極９３に電圧が印加されず、インク供給口７９は全
開した状態となる。この状態で、図３３（ｂ）に示すよ
うに加圧電極９３に電圧＋Ｖ_p を印加する。これによ
り、加圧板９１は、図３２（ｂ）に示すようにキャビテ
ィ１１１側に撓み、インク加圧室９５内を負圧にする。
インク加圧室９５が負圧になることにより、インク供給
口７９からインクがインク加圧室９５内に供給される。

【０１１３】次いで、加圧電極９３に電圧を印加したま
まの状態で、図３３（ｃ）に示すように供給口バルブ電
極１４１に電圧＋Ｖ_s を印加し、図３２（ｃ）に示すよ
うに供給口バルブ板１３９を可撓させてインク供給口７
９を閉じる。次いで、図３３（ｄ）に示すように加圧電
極９３の電圧を消去することにより、図３２（ｄ）に示
すように加圧板９１がインク加圧室９５内の圧力を上昇
させる方向に弾性復帰する。これにより、インク加圧室
９５内のインクが吐出口７７から発射されることになる
が、インク供給口７９が閉じられているため、高速、高
効率、且つ安定なインクの吐出が可能となる。

【０１１４】次いで、図３３（ｅ）に示すように供給口
バルブ電極１４１の電圧を消去することにより、図３２
（ｅ）に示すように供給口バルブ板１３９を弾性復帰さ
せ、インク供給口７９を開いて次のインク供給に備え
る。この変形例２によるインクジェットヘッドによれ
ば、全ての電極７１、１４１、９３、変形板を、同一の
基板部６３に形成することができる。このため、可動部
の相対位置を高精度に製作することができる。

【０１１５】また、加圧電極９３と共通電極７１との間
隙を、小さくすることができるため、より低い電圧での
駆動を可能にすることができる。

【０１１６】次に、第３の実施の形態の変形例３を図３
４乃至図３６に基づき説明する。図３３は第３の実施の
形態の変形例３を示すマルチノズル部の斜視図、図３５
は第３の実施の形態の変形例３を示すマルチノズルヘッ
ド内部の平面図、図３６は第３の実施の形態の変形例３
の動作を説明するマルチノズルヘッド内部の平面図であ
る。

【０１１７】この変形例では、基板６９上に、複数のイ
ンク加圧室９５を並設してあり、それぞれのインク加圧
室９５には上述した供給口バルブ板１３９及び加圧板９
１を設けてある。また、それぞれのインク加圧室９５の
インク供給口７９には、共通のインク供給室１２１を連
通させて接続してある。インク供給室１２１にはインク
カートリッジ接続口１２３を設けてあり、インクカート
リッジ接続口１２３には不図示のインクカートリッジが
接続される。

【０１１８】このように構成したインクジェットヘッド
（マルチノズルインクジェットヘッド）の動作を説明す
る。先ず、図３６（ａ）に示すように全てのインク供給
口７９を閉じ、この状態で、図３６（ｂ）に示すように
任意のインク加圧室９５ａ、９５ｃを加圧してインクを
吐出させる。

【０１１９】次いで、図３６（ｃ）に示すように加圧し
たインク加圧室９５ａ、９５ｃの供給口バルブ板１３９
を開く。次いで、図３６（ｄ）に示すように加圧したイ
ンク加圧室９５の加圧電極９３への電圧を消去し、加圧
板９１を弾性復帰させることで加圧したインク加圧室９
５ａ、９５ｃ内を負圧にし、インク供給口７９を介して
インク供給室１２１からインクを供給する。

【０１２０】マルチヘッド部は、フォトリソ、エッチン
グ等により一体形成可能である。これに別途製作したイ
ンク供給室１２１を接合することによりヘッド全体が製
作されるが、マルチヘッド部とインク供給室１２１とを
一体形成することによって製作するものであってもよ
い。このマルチノズルインクジェットヘッドによれば、
インク吐出時に、全てのインク供給口７９が閉じられる
ので、隣接するインク加圧室９５に圧力の相互干渉が発
生せず、高精度にインクを吐出させることができる。

【０１２１】また、加圧に要するエネルギーと吐出能
力、及びインク供給に要するエネルギーとインク供給能
力が、吐出口７７の数に関係なく略一定になるので、高
効率、高速で且つ安定したインクの吐出及び供給を可能
にすることができる。なお、図３６（ａ）（ｂ）では、
全てのインク供給口７９を閉じたが、インクを吐出する
インク加圧室９５ａ、９５ｃのインク供給口７９のみを
閉じてもよい。

【０１２２】また、図３６（ｃ）（ｄ）では、加圧した
インク加圧室９５ａ、９５ｃのインク供給口７９を開い
たが、全てのインク供給口７９を開いてから、インク加
圧室９５を負圧にしてインクを供給してもよい。次に、
本発明に係る第４の実施の形態のインクジェットヘッド
を説明する。

【０１２３】図３７は本発明に係る第４の実施の形態の
インクジェットヘッドの断面図、図３８は図３７のＪ−
Ｊ矢視図、図３９は図３７のＫ−Ｋ矢視図、図４０は図
３７のインクジェットヘッドの分解斜視図である。第４
の実施の形態のインクジェットヘッド１５１は、基板部
６３と、バルブ部１５３と、カバー部６７とによって要
部が構成される。基板部６３は、更に、基板６９と、共
通電極７１と、電極保護層７３と、第一周壁７５とから
なる。基板６９上には共通電極７１を形成してあり、共
通電極７１は基板６９上に形成した絶縁性を有する電極
保護層７３によって覆われる。

【０１２４】電極保護層７３の上面には、四角枠状の第
一周壁７５を形成してある。第一周壁７５の平行な対向
壁の一方には吐出口７７を形成してあり、他方にはイン
ク供給口７９を形成してある。バルブ部１５３は、第一
周壁７５と略同一外形状の枠体１５５からなる。枠体１
５５は、第一周壁７５の上端面に密着して形成される。
吐出口７７に対応する枠体１５５の辺部と、インク供給
口７９に対応する枠体１５５の辺部とには、それぞれス
リット１５７を形成してある。枠体１５５は、スリット
１５７を形成することで、このスリット１５７と内周穴
１５５ａとの間に、可撓可能な両端支持梁状の吐出口バ
ルブ板８５及び供給口バルブ板１３９を形成している。

【０１２５】吐出口バルブ板８５は、枠体１５５を第一
周壁７５に積層することで、吐出口７７の内部開口上方
に位置する。また、供給口バルブ板１３９は、枠体１５
５を第一周壁７５に積層することで、インク供給口７９
の内部開口上方に位置する。吐出口バルブ板８５の内部
には、吐出口バルブ電極８７を形成してある。供給口バ
ルブ板１３９の内部には、供給口バルブ電極１４１を形
成してある。

【０１２６】枠体８１の上面には、カバー部６７が積層
される。カバー部６７は、第二周壁８９と、加圧板９１
とからなる。第二周壁８９は、第一周壁７５と略同一外
形状の四角枠状である。この第二周壁８９の上面には、
加圧板９１が積層される。加圧板９１は、可撓性を有
し、内部に加圧電極９３を形成してある。従って、電極
保護層７３と加圧板９１との間には、第一周壁７５、枠
体１５５、第二周壁８９によって周囲の包囲されたイン
ク加圧室９５が形成される。インク加圧室９５は、第一
周壁７５に形成された吐出口７７、インク供給口７９の
みを開放させて、液密構造となっている。インク加圧室
９５は、インク供給口７９を介して不図示のインク供給
室に接続される。

【０１２７】このように構成されるインクジェットヘッ
ド１５１は、上述の第１の実施の形態と同様に、基板６
９を透明ガラス板の他、ポリエチレンテレフタレート、
ポリカーボネート等の樹脂フィルム、金属酸化物、セラ
ミックなどの無機絶縁体、半導体により形成することが
できる。また、共通電極７１、吐出口バルブ電極８７、
供給口バルブ電極１４１、加圧電極９３は、金属或いは
導電性を有する金属化合物で形成できる。この場合、金
属としては、金、銀、パラジウム、亜鉛、アルミニウム
等を用いることができ、金属化合物としては、酸化イリ
ジウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウム等を用いることが
できる。

【０１２８】次に、このように構成したインクジェット
ヘッド１５１の動作を説明する。図４１は本発明に係る
第４の実施の形態のインクジェットヘッドの動作を説明
する断面図、図４２は本発明に係る第４の実施の形態の
インクジェットヘッドの駆動タイミングを示すタイムチ
ャートである。インクジェットヘッド１５１は、図４１
（ａ）に示す静止状態では、吐出口バルブ板８５、供給
口バルブ板１３９が、吐出口７７の内部開口の上方、イ
ンク供給口７９の内部開口の上方に位置し、吐出口７
７、インク供給口７９を開放状態としている。

【０１２９】静止状態で、図４２（ｂ）に示すように供
給口バルブ電極１４１に電圧＋Ｖ_sを印加すると、図４
１（ｂ）に示すように供給口バルブ板１３９が静電気力
によって共通電極７１側へ撓み、インク供給口７９を塞
ぐ。次いで、供給口バルブ電極１４１に電圧を印加した
ままの状態で、図４２（ｃ）に示すように加圧電極９３
に電圧＋Ｖ_p を印加すると、図４１（ｃ）に示すように
加圧板９１がインク加圧室９５側へ撓む。これにより、
インク加圧室９５内の圧力が上昇して、インク加圧室９
５内のインクが吐出口７７からインク滴となって発射さ
れる。

【０１３０】次いで、加圧電極９３に電圧を印加した状
態のまま、図４２（ｄ）に示すように吐出口バルブ電極
８７の電圧＋Ｖ_n を印加する。これにより、図４１
（ｄ）に示すように吐出口バルブ板８５が静電気力によ
って、共通電極７１側に撓み、吐出口７７の内部開口を
塞ぐ。この直後に、供給口バルブ電極１４１の電圧＋Ｖ
_sを消去する。これにより、供給口バルブ板１３９が弾
性復帰して、インク供給口７９が開かれることとなる。

【０１３１】この状態で図４２（ｅ）に示すように加圧
電極９３への電圧を消去すると、図４１（ｅ）に示すよ
うに加圧板９１が弾性復帰し、インク加圧室９５内が負
圧となり、インク供給口７９からインクがインク加圧室
９５内に流入する。次いで、図４２（ｆ）に示すように
吐出口バルブ電極８７への電圧を消去すること、図４１
（ｆ）に示すように吐出口バルブ板８５が弾性復帰し、
吐出口７７を開き、次のインク滴の発射に備えることに
なる。

【０１３２】このように、本実施の形態に係るインクジ
ェットヘッド１５１によれば、吐出口７７を開閉する吐
出口バルブ板８５と、インク供給口７９を開閉する供給
口バルブ板１３９とを設けたので、インク供給時には、
吐出口７７を閉鎖することにより、インク供給室からの
インクの供給を効率良く行うことができ、インク吐出時
には、インク供給口７９を閉鎖することにより、加圧時
のインクの吐出を効率良く行うことができる。この結果
吐出サイクルを飛躍的に短縮することができ、高速吐出
が可能となる。また、入力エネルギを飛躍的に低減する
ことができる。

【０１３３】また、このような構成によれば、インク加
圧室９５を加圧するとき、吐出口バルブ板８５及び供給
口バルブ板１３９を閉じるときに、静電気力（引力）の
作用による高速な動作が可能となる。そして、インク加
圧室９５を負圧にするとき、吐出口バルブ板８５及び供
給口バルブ板１３９を開くときにおいても、静電気力
（斥力）の作用及び材料の弾性復帰力による高速な動作
が可能となる。加圧板９１、吐出口バルブ板８５、供給
口バルブ板１３９は、変形部の形状、材質、電極間隙
を、力学的、静電気学的に適宜に設計することにより、
高効率且つ低電圧での動作が可能となる。

【０１３４】また、このような構成によれば、簡素な積
層構造であるため、製作を容易に行うことができる。即
ち、図４０に示した基板部６３、バルブ部１５３、カバ
ー部６７をフォトリソ、エッチングにより加工した後、
接合してもよく、基板部６３とバルブ部１５３とを一体
形成した後、カバー部６７を接合してもよく、更には、
全てを一体形成することによっても製作が可能となる。
この結果、容易な製作が可能となって、製造コストを安
価にできる。

【０１３５】なお、共通電極７１、吐出口バルブ電極８
７、供給口バルブ電極１４１、加圧電極９３は、一般に
金属が好ましいが、高濃度不純物が添加された半導体で
あってもよい。更に、これらの電極７１、８７、１４
１、９３は、電極部を保護する目的からシリコン酸化
膜、シリコン窒化膜、ＰＳＧ等のガラス類、ポリイミド
等からなる絶縁膜９７により覆われることが望ましい。

【０１３６】また、図示は省略するが、インクジェット
ヘッド１５１は、静電気力による変形量を安定させるた
め、所望の位置に機械的ストッパを設けて、吐出口バル
ブ板８５、供給口バルブ板１３９、加圧板９１の変形量
を一定に規制するものであってもよい。インクジェット
ヘッド１５１は、第２の実施の形態の場合と同様に、共
通電極を分離して、加圧電極９３、吐出口バルブ電極８
７、供給口バルブ電極１４１に対して独立に対向電極を
設けてもよい。これにより、各電極間の電界クロストー
クを低減させることができ、より高精度にインクジェッ
トヘッドを動作させることができる。

【０１３７】インクジェットヘッド１５１は、第２、第
３の実施の形態の場合と同様に、吐出口７７或いはイン
ク供給口７９をカバー部６７に配設し、吐出口バルブ板
８５、供給口バルブ板１３９の動作方向を、インクの流
れ方向と平行とするものであってもよい。この他にも、
吐出口７７或いはインク供給口７９の位置、構造は適宜
決定されるものであってよい。更に、吐出バルブ、供給
口バルブの構成は、上述した構造以外に、静電気力（引
力、斥力）により機械的に変形又は移動するものであれ
ばよく、例えば片持ち梁構造のバルブ板や、静電リニア
アクチュエータ型のバルブや、静電回転型のバルブであ
ってもよい。

【０１３８】次に、この第４の実施の形態の種々の変形
例を説明する。これら変形例は、第４の実施の形態の構
成の要部である吐出口バルブ板及び供給口バルブ板を共
通に備えるものである。まず、第４の実施の形態の変形
例１を図４３に基づき説明する。図４３は第４の実施の
形態の変形例１のの動作を説明する断面図である。

【０１３９】第４の実施の形態で説明したインクジェッ
トヘッド１５１は、インク吐出時に、吐出口バルブ電極
８７に電圧を印加せず、加圧電極９３、供給口バルブ電
極１４１に電圧を印加することで、吐出口７７を全開し
た状態でインク加圧室９５内のインクを吐出口７７から
吐出した。従って、この場合には、吐出口７７の流路抵
抗が最小であるため、インク吐出量は、最大量となる。

【０１４０】一方、この変形例１によるインクジェット
ヘッドは、加圧電極９３に印加する電圧が一定で、且つ
加圧時間が一定の場合、吐出口バルブ電極８７に適宜な
電圧Ｖ_n1を印加することで、吐出口７７の開口率を任意
に変化させる。従って、インク加圧室９５を加圧する
際、図４３（ｂ）に示すように供給口バルブ電極１４１
にＶ_s を印加してインク供給口７９を閉じる一方で、吐
出口バルブ電極８７に適宜な電圧Ｖ_n1を印加して、吐出
口７７の開口率を適宜に制御することにより、吐出イン
ク量を所望の量に制御することができる。

【０１４１】このような変形例１によるインクジェット
ヘッドの駆動方法によれば、吐出口７７の開口率を変化
させることにより、インク吐出量を任意に且つ高精度に
制御して、階調制御を可能にすることができる。なお、
この変形例１による駆動方法は、加圧電極９３に印加す
る電圧、時間を変化させて、インク量を制御する手段を
組み合わせてもよく、この場合にはよりキメ細かな階調
制御が可能となる。

【０１４２】更に、この変形例１による駆動方法は、イ
ンク供給口７９の開口率を任意に変えてインク加圧室９
５内の圧力を制御する手段と組み合わせ、インク量を制
御するものであってもよい。

【０１４３】次に、第４の実施の形態の変形例２を図４
４、図４５に基づき説明する。図４４は第４の実施の形
態の変形例２の動作を説明する断面図、図４５は第４の
実施の形態の変形例２の駆動タイミングを示すタイムチ
ャートである。上述した変形例１の階調制御では、吐出
口バルブ板８５によって吐出口７７の開口率を変化させ
ることにより、インク吐出量を変化させて階調制御を行
ったが、この変形例２の場合では、吐出口バルブ板８５
の開閉時間を制御することにより、インク吐出量を変化
させて、階調制御を可能としている。

【０１４４】即ち、図４５に示すようにインク吐出開始
時には、吐出口バルブ電極８７には電圧を印加せずに、
加圧電極９３、供給口バルブ電極１４１に電圧＋Ｖ_p 、
電圧＋Ｖ_s を印加して、インクを全開した吐出口７７よ
り吐出させる。この際、加圧開始から任意時間Ｔ_n 経過
後に、吐出口バルブ電極８７に電圧＋Ｖ_n を印加するこ
とで、吐出口７７を閉じる。

【０１４５】図４５において、Ｔ_m は、インクが吐出す
る最大時間であり、Ｔ_n は、加圧してインクが吐出して
から、吐出口７７を閉じてインクの吐出が停止するまで
の時間である。従って、このＴ_n を、０≦Ｔ_n ≦Ｔ_m の
範囲で変化させることで、吐出インク量を精度良く任意
に制御して、階調制御を可能にすることができる。な
お、この変形例２による駆動方法は、加圧電極９３に印
加する電圧、或いは吐出口バルブ電極８７に印加する電
圧を変化させて、インク量を制御する手段を組み合わせ
てもよく、この場合にはよりキメ細かな階調制御が可能
となる。

【０１４６】更に、この変形例２による駆動方法は、イ
ンク供給口７９の開口率を任意に変えてインク加圧室９
５内の圧力を制御する手段と組み合わせ、インク量を制
御するものであってもよい。

【０１４７】次に、第４の実施の形態の変形例３を図４
６、図４７に基づき説明する。図４６は第４の実施の形
態の変形例３の動作を説明する断面図、図４７は第４の
実施の形態の変形例３の駆動タイミングを示すタイムチ
ャートである。この変形例によるインクジェットヘッド
は、図４６（ａ）に示すようにインク加圧室９５内に加
圧板９１を設け、加圧板９１と共通電極７１との間に、
加圧板９１の可撓空間となるキャビティ１１１を形成し
てある。この変形例では、加圧板９１を、バルブ部１５
３の枠体１５５に形成することができる。

【０１４８】このように構成したインクジェットヘッド
は、加圧板９１を、共通電極７１に接近させて設けるこ
とができる。従って、インク加圧室９５内に加圧板９１
を設けることにより、カバー部６７には加圧板９１を設
ける必要がなくなり、カバー部６７はインク加圧室９５
を封止するカバーとしてのみ形成すればよいことにな
る。

【０１４９】このように構成したインクジェットヘッド
の動作を説明する。図４７（ａ）に示すように静止状態
では、吐出口バルブ電極８７、供給口バルブ電極１４
１、加圧電極９３に電圧が印加されず、吐出口７７及び
インク供給口７９は全開した状態となる。この状態で、
図４７（ｂ）に示すように吐出口バルブ電極８７に電圧
＋Ｖ_n を印加し、図４６（ｂ）に示すように吐出口バル
ブ板８５を可撓させて吐出口７７を閉じる。

【０１５０】次いで、吐出口バルブ電極８７に電圧を印
加したままの状態で、図４７（ｃ）に示すように加圧電
極９３に電圧＋Ｖ_p を印加する。これにより、加圧板９
１は、図４６（ｃ）に示すようにキャビティ１１１側に
撓み、インク加圧室９５内を負圧にする。インク加圧室
９５が負圧になることにより、インク供給口７９からイ
ンクがインク加圧室９５内に供給される。

【０１５１】次いで、図４７（ｄ）に示すように供給口
バルブ電極１４１に電圧＋Ｖ_s を印加して、インク供給
口７９を閉じる。その直後に、吐出口バルブ電極８７の
電圧を消去することにより、図４６（ｄ）に示すように
吐出口７７を開く。次いで、図４７（ｅ）に示すように
加圧電極９３の電圧を消去することにより、図４６
（ｅ）に示すように加圧板９１がインク加圧室９５内の
圧力を上昇させる方向に弾性復帰し、これにより、イン
ク加圧室９５内のインクが吐出口７７から発射されるこ
とになる。

【０１５２】インクの発射の後、図４７（ｆ）に示すよ
うに供給口バルブ電極１４１の電圧を消去することによ
り、インク供給口７９を開き、再び次のインク発射に備
えることとなる。この変形例３によるインクジェットヘ
ッドによれば、全ての電極７１、８７、１４１、９３、
変形板を、同一の基板６９に形成することができる。こ
のため、可動部の相対位置を高精度に製作することがで
きる。

【０１５３】また、加圧電極９３と共通電極７１との間
隙を、小さくすることができるため、より低い電圧での
駆動を可能にすることができる。

【０１５４】次に、第４の実施の形態の変形例４を図４
８乃至図５０に基づき説明する。図４８は第４の実施の
形態の変形例４を示すマルチノズル部の斜視図、図４９
は第４の実施の形態の変形例４を示すマルチノズルヘッ
ド内部の平面図、図５０は第４の実施の形態の変形例４
の動作を説明するマルチノズルヘッド内部の平面図であ
る。

【０１５５】この変形例では、基板６９上に、複数のイ
ンク加圧室９５を並設してあり、それぞれのインク加圧
室９５には上述した吐出口バルブ板８５、供給口バルブ
板１３９及び加圧板９１を設けてある。また、それぞれ
のインク加圧室９５のインク供給口７９には、共通のイ
ンク供給室１２１を連通させて接続してある。インク供
給室１２１にはインクカートリッジ接続口１２３を設け
てあり、インクカートリッジ接続口１２３には不図示の
インクカートリッジが接続される。

【０１５６】このように構成したインクジェットヘッド
（マルチノズルインクジェットヘッド）の動作を説明す
る。先ず、図５０（ａ）に示すように全ての吐出口７７
を開くとともに、全てのインク供給口７９を閉じ、この
状態で、図５０（ｂ）に示すように任意のインク加圧室
９５ａ、９５ｃを加圧してインクを吐出させる。

【０１５７】次いで、図５０（ｃ）に示すように吐出口
バルブ板８５を可撓させることで、全ての吐出口７７を
閉じ、供給口バルブ板１３９を弾性復帰させることで、
加圧したインク加圧室９５ａ、９５ｃのインク供給口７
９を開く。次いで、図５０（ｄ）に示すように吐出口７
７を閉じた状態で、加圧したインク加圧室９５ａ、９５
ｃの加圧電極９３への電圧を消去し、加圧板９１を弾性
復帰させることで加圧したインク加圧室９５ａ、９５ｃ
内を負圧にし、インク供給口７９を介してインク供給室
１２１からインクを供給する。

【０１５８】マルチヘッド部は、フォトリソ、エッチン
グ等により一体形成可能である。これに別途製作したイ
ンク供給室１２１を接合することによりヘッド全体が製
作されるが、マルチヘッド部とインク供給室１２１とを
一体形成することによって製作するものであってもよ
い。このマルチノズルインクジェットヘッドによれば、
インク吐出時に、全てのインク供給口７９が閉じられる
ので、隣接するインク加圧室９５の吐出圧力が相互干渉
せず、高品位のインク吐出が高効率、高速に可能とな
る。また、インク供給時に、全ての吐出口７７が閉じら
れるので、負圧によるインク供給時に、インク吸引圧力
の損失を無くして、高効率で高速にインクを供給するこ
とができる。

【０１５９】そして、共通のインク供給室１２１から、
共通の負圧によりインクを吸引するので、ノズル数に関
係なく、インク供給能力を一定にすることができ、安定
したインク供給を可能にすることができる。更に、加圧
に要するエネルギーと吐出能力、及びインク供給に要す
るエネルギーとインク供給能力が、吐出口７７の数に関
係なく略一定になるので、高効率、高速で且つ安定した
インクの吐出及び供給を可能にすることができる。

【０１６０】なお、図５０（ａ）（ｂ）では、全てのイ
ンク供給口７９を閉じたが、インクを吐出するインク加
圧室９５ａ、９５ｃのインク供給口７９のみを閉じても
よい。また、図５０（ｃ）（ｄ）では、加圧したインク
加圧室９５ａ、９５ｃのインク供給口７９を開いたが、
全てのインク供給口７９を開いてから、インク加圧室９
５を負圧にしてインクを供給してもよい。

【０１６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
共通電極と信号電極とに電圧を印加することで発生した
静電気力により、可撓板をインク加圧室に変形させ、イ
ンク加圧室内のインクを発射させるので、発熱体、圧電
素子を用いた場合に比べて、低電圧、高応答性のインク
ジェットヘッドを得ることができる。

【０１６２】そして、本発明によれば、吐出口を開閉す
るバルブ、或いはインク供給口を開閉するバルブを設け
たので、インク供給時には、吐出口を閉鎖してインクの
供給を効率良く行うことができ、インク吐出時には、イ
ンク供給口を閉鎖してインクの吐出を効率良く行うこと
ができ、高速吐出、高効率吐出の可能なインクジェット
ヘッドを得ることができる。

【０１６３】また、本発明によれば、吐出口の開口率を
変化させ、或いは吐出口の開閉時間を制御することによ
り、インク吐出量を変化させるようにしたので、高品質
に階調制御の行えるインクジェットヘッドを得ることが
できる。

【０１６４】更に、本発明によれば、インク加圧室等の
要部がフォトリソプロセスにより形成できるので、一体
形成が可能になるとともに、設計自由度を高めることが
でき、且つ微細化、集積回路化、マルチ化の容易なイン
クジェットヘッドを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施の形態のインクジェッ
トヘッドの断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】本発明に係る第１の実施の形態のインクジェッ
トヘッドの動作を説明する断面図である。

【図４】本発明に係る第２の実施の形態のインクジェッ
トヘッドの断面図である。

【図５】図４のＢ−Ｂ矢視図である。

【図６】図４のＣ−Ｃ矢視図である。

【図７】図４のインクジェットヘッドの分解斜視図であ
る。

【図８】本発明に係る第２の実施の形態のインクジェッ
トヘッドの動作を説明する断面図である。

【図９】本発明に係る第２の実施の形態のインクジェッ
トヘッドの駆動タイミングを示すタイムチャートであ
る。

【図１０】図４の吐出口バルブ板の構造を示す断面図で
ある。

【図１１】第２の実施の形態の変形例１を示す断面図で
ある。

【図１２】第２の実施の形態の変形例２を示す断面図で
ある。

【図１３】図１２のＤ−Ｄ矢視図である。

【図１４】図１２のＥ−Ｅ矢視図である。

【図１５】図１２のＦ−Ｆ矢視図である。

【図１６】第２の実施の形態の変形例２の動作を説明す
る断面図である。

【図１７】第２の実施の形態の変形例３の動作を説明す
る断面図である。

【図１８】第２の実施の形態の変形例４の動作を説明す
る断面図である。

【図１９】第２の実施の形態の変形例４の駆動タイミン
グを示すタイムチャートである。

【図２０】第２の実施の形態の変形例５の動作を説明す
る断面図である。

【図２１】第２の実施の形態の変形例５の駆動タイミン
グを示すタイムチャートである。

【図２２】第２の実施の形態の変形例６を示すマルチノ
ズル部の斜視図である。

【図２３】第２の実施の形態の変形例６を示すマルチノ
ズルヘッド内部の平面図である。

【図２４】第２の実施の形態の変形例６の動作を説明す
るマルチノズルヘッド内部の平面図である。

【図２５】本発明に係る第３の実施の形態のインクジェ
ットヘッドの断面図である。

【図２６】図２５のＧ−Ｇ矢視図である。

【図２７】図２５のＨ−Ｈ矢視図である。

【図２８】図２５のインクジェットヘッドの分解斜視図
である。

【図２９】本発明に係る第３の実施の形態のインクジェ
ットヘッドの動作を説明する断面図である。

【図３０】本発明に係る第３の実施の形態のインクジェ
ットヘッドの駆動タイミングを示すタイムチャートであ
る。

【図３１】第３の実施の形態の変形例１の動作を説明す
る断面図である。

【図３２】第３の実施の形態の変形例２の動作を説明す
る断面図である。

【図３３】第３の実施の形態の変形例２の駆動タイミン
グを示すタイムチャートである。

【図３４】第３の実施の形態の変形例３を示すマルチノ
ズル部の斜視図である。

【図３５】第３の実施の形態の変形例３を示すマルチノ
ズルヘッド内部の平面図である。

【図３６】第３の実施の形態の変形例３の動作を説明す
るマルチノズルヘッド内部の平面図である。

【図３７】本発明に係る第４の実施の形態のインクジェ
ットヘッドの断面図である。

【図３８】図３７のＪ−Ｊ矢視図である。

【図３９】図３７のＫ−Ｋ矢視図である。

【図４０】図３７のインクジェットヘッドの分解斜視図
である。

【図４１】本発明に係る第４の実施の形態のインクジェ
ットヘッドの動作を説明する断面図である。

【図４２】本発明に係る第４の実施の形態のインクジェ
ットヘッドの駆動タイミングを示すタイムチャートであ
る。

【図４３】第４の実施の形態の変形例１のの動作を説明
する断面図である。

【図４４】第４の実施の形態の変形例２の動作を説明す
る断面図である。

【図４５】第４の実施の形態の変形例２の駆動タイミン
グを示すタイムチャートである。

【図４６】第４の実施の形態の変形例３の動作を説明す
る断面図である。

【図４７】第４の実施の形態の変形例３の駆動タイミン
グを示すタイムチャートである。

【図４８】第４の実施の形態の変形例４を示すマルチノ
ズル部の斜視図である。

【図４９】第４の実施の形態の変形例４を示すマルチノ
ズルヘッド内部の平面図である。

【図５０】第４の実施の形態の変形例４の動作を説明す
るマルチノズルヘッド内部の平面図である。

【図５１】従来のバブル型のインクジェットヘッドの断
面図である。

【図５２】従来の圧電素子型のインクジェットヘッド断
面図である。

【符号の説明】

２３、７１ 共通電極 ３５、７７ 吐出口 ３７、７９ インク供給口 ３９ 可撓板 ４３、９５ インク加圧室 ４５ 信号電極 ５１、６１、１３１、１５１ インクジェットヘッド ８５ 吐出口バルブ板（可撓性部材） ８７ 吐出口バルブ電極（導電体） ９１ 加圧板（圧力発生手段） ９７ 絶縁体 １２１ インク供給室 １３９ 供給口バルブ板（可撓性部材） １４１ 供給口バルブ電極（導電体）

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吐出口（３５）及びインク供給口（３
   ７）に連通する空隙（４１）を有し一つの内壁面を絶縁
   体からなる可撓板（３９）によって形成したインク加圧
   室（４３）と、 前記可撓板に対向させて該インク加圧室に設けた共通電
   極（２３）と、 該共通電極に対向して前記可撓板に設けた信号電極（４
   ５）とを具備し、 前記共通電極と前記信号電極とに電圧を印加することで
   発生したクーロン力により前記可撓板を前記インク加圧
   室の内側に変形させて前記インク加圧室内の空隙に充填
   されているインクを前記吐出口からインク滴として発射
   させることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】 前記共通電極を帯状に形成し、該共通電
   極の長手方向に複数の前記インク加圧室を配設し、該イ
   ンク加圧室の前記可撓板に形成したそれぞれの前記信号
   電極に、印字情報に基づく駆動電圧を選択的に印加する
   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。
3. 【請求項３】 少なくとも前記共通電極と、前記インク
   加圧室と、前記可撓板と、前記信号電極とをフォトリソ
   プロセスにより順次積層して形成したことを特徴とする
   請求項１又は２記載のインクジェットヘッド。
4. 【請求項４】 吐出口及びインク供給口を有するインク
   加圧室と、該インク加圧室に設けられる圧力発生手段と
   を具備し、該圧力発生手段を静電気力によって変形させ
   ることで前記インク加圧室を加圧又は負圧にしてインク
   加圧室内のインクを前記吐出口からインク滴として発射
   させるインクジェットヘッドにおいて、 静電気力によって前記吐出口の開口率を任意に変化させ
   るバルブを前記インク加圧室に設けたことを特徴とする
   インクジェットヘッド。
5. 【請求項５】 吐出口及びインク供給口を有するインク
   加圧室と、該インク加圧室に設けられる圧力発生手段と
   を具備し、該圧力発生手段を静電気力によって変形させ
   ることで前記インク加圧室を加圧又は負圧にしてインク
   加圧室内のインクを前記吐出口からインク滴として発射
   させるインクジェットヘッドにおいて、 静電気力によって前記インク供給口の開口率を任意に変
   化させるバルブを前記インク加圧室に設けたことを特徴
   とするインクジェットヘッド。
6. 【請求項６】 吐出口及びインク供給口を有するインク
   加圧室と、該インク加圧室に設けられる圧力発生手段と
   を具備し、該圧力発生手段を静電気力によって変形させ
   ることで前記インク加圧室を加圧又は負圧にしてインク
   加圧室内のインクを前記吐出口からインク滴として発射
   させるインクジェットヘッドにおいて、 静電気力によって前記吐出口及び前記インク供給口の開
   口率をそれぞれ任意に且つ独立に変化させるバルブを前
   記インク加圧室に設けたことを特徴とするインクジェッ
   トヘッド。
7. 【請求項７】 前記圧力発生手段及び前記バルブのそれ
   ぞれが、空隙を隔てて対向する二つの可撓性部材からな
   り、該可撓性部材間に電圧を印加したときに静電気力に
   よって少なくとも一方の可撓性部材が弾性的に変形する
   ことを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項記載のイ
   ンクジェットヘッド。
8. 【請求項８】 前記バルブが、静電気力によって移動又
   は回転することを特徴とする請求項４乃至６の何れか１
   項記載のインクジェットヘッド。
9. 【請求項９】 前記可撓性部材が、導電体又は導電体を
   絶縁体で一部若しくは全部覆ったものであることを特徴
   とする請求項７記載のインクジェットヘッド。
10. 【請求項１０】 前記バルブの可撓性部材が、インクの
    吐出流入方向に対して略垂直に移動することを特徴とす
    る請求項７記載のインクジェットヘッド。
11. 【請求項１１】 前記バルブの可撓性部材が、インクの
    吐出流入方向に対して略平行に移動することを特徴とす
    る請求項７記載のインクジェットヘッド。
12. 【請求項１２】 複数の前記インク加圧室を設け、該イ
    ンク加圧室に連通する共通のインク供給室を設けたこと
    を特徴とする請求項４乃至６の何れか１項記載のインク
    ジェットヘッド。
13. 【請求項１３】 吐出口（３５）及びインク供給口（３
    ７）を有するインク加圧室（４３）と、前記インク加圧
    室に設けられる圧力発生手段（２３、４５）とを具備
    し、前記圧力発生手段を静電気力によって変形させるこ
    とで前記インク加圧室を加圧又は負圧にしてインク加圧
    室内のインクを前記吐出口からインク滴として発射させ
    るインクジェットヘッドの駆動方法において、 インク吐出時に、前記インク供給口の開口率を小さくす
    ることを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。
14. 【請求項１４】 吐出口（３５）及びインク供給口（３
    ７）を有するインク加圧室（４３）と、前記インク加圧
    室に設けられる圧力発生手段（２３、４５）とを具備
    し、前記圧力発生手段を静電気力によって変形させるこ
    とで前記インク加圧室を加圧又は負圧にしてインク加圧
    室内のインクを前記吐出口からインク滴として発射させ
    るインクジェットヘッドの駆動方法において、 インク供給時に、前記吐出口の開口率を小さくすること
    を特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。
15. 【請求項１５】 吐出口（３５）及びインク供給口（３
    ７）を有するインク加圧室（４３）と、前記インク加圧
    室に設けられる圧力発生手段（２３、４５）とを具備
    し、前記圧力発生手段を静電気力によって変形させるこ
    とで前記インク加圧室を加圧又は負圧にしてインク加圧
    室内のインクを前記吐出口からインク滴として発射させ
    るインクジェットヘッドの駆動方法において、 インク吐出時には前記インク供給口の開口率を小さくす
    る一方、インク供給時には前記吐出口の開口率を小さく
    することを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方
    法。
16. 【請求項１６】 吐出口（３５）及びインク供給口（３
    ７）を有するインク加圧室（４３）と、前記インク加圧
    室に設けられる圧力発生手段（２３、４５）とを具備
    し、前記圧力発生手段を静電気力によって変形させるこ
    とで前記インク加圧室を加圧又は負圧にしてインク加圧
    室内のインクを前記吐出口からインク滴として発射させ
    るインクジェットヘッドの駆動方法において、 前記吐出口、前記インク供給口、又は前記吐出口及び前
    記インク供給口の開口率を変化させることで吐出インク
    量を可変させて階調表現を行うことを特徴とするインク
    ジェットヘッドの駆動方法。
17. 【請求項１７】 前記開口率の変化を時間的に変化させ
    ることで吐出インク量を可変させて階調表現を行うこと
    を特徴とする請求項１６記載のインクジェットヘッドの
    駆動方法。
18. 【請求項１８】 複数の前記インク加圧室を設け、該イ
    ンク加圧室に連通する共通のインク供給室を設け、前記
    吐出口、前記インク供給口、又は前記吐出口及び前記イ
    ンク供給口を前記インク加圧室ごとに独立に開閉制御す
    ることを特徴とする請求項１３乃至１５の何れか１項記
    載のインクジェットヘッドの駆動方法。