JP2009090608A - 静電吸引式インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】静電吸引方式インクジェットヘッドの放電発生時の駆動電極への電流流れ込みを低減させる。
【解決手段】駆動用電極１６が形成された圧電材料の駆動壁１５とキャビティ１４とが交互に配置された圧力発生体と、圧力発生体のキャビティ１４の開口面に接合された絶縁材料のノズル板１１とを備え、ノズル板１１にノズル１２が設けられ、ノズル板１１に対向する対向電極との間に電界を形成してノズル１２から吐出されるインクを加速吸引する静電吸引式インクジェットヘッドにおいて、インクは導電性インクであり、少なくともインクを吐出するキャビティ１４内の壁面に、駆動用電極１６とは別の接地されたアース電極１７が設けられ、アース電極１７が設けられたキャビティ１４内の駆動用電極１６のノズル板側１１の先端とノズル１２との最短距離をＡ、アース電極１７のノズル板１１側の先端とノズル１２との最短距離をＢとしたとき、Ａ＞Ｂの条件を満たす。
【選択図】 図３

Description

本発明は静電吸引式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し、詳しくは、インクジェットヘッドのノズル板に対向するように対向電極が配置され、インクジェットヘッドと対向電極との間に電界を形成するようにした、例えばプリンタ、ファクシミリ等に適用される静電吸引方式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。

インクジェット記録装置に使用されるインクジェットヘッドは種々存在するが、その中の一つに、圧電材料を使用したオンデマンド方式のインクジェットヘッドがある。

このようなインクジェットヘッドとして、例えば特許文献１には、図１４に示すインクジェットヘッドが開示されている。このインクジェットヘッド１００は、ノズル板１０１に設けられたノズル１０２に通じるインクが充填される吐出キャビティ１０４とインクの充填されないダミーキャビティ１０５とを圧電材料からなる駆動壁１０６を介して交互に並設し、吐出キャビティ１０４内及びダミーキャビティ１０５内の両側の駆動壁１０６の壁面にそれぞれ駆動用電極１０７を設けた圧力発生体１０３を備えた構成となっている。

このインクジェットヘッド１００は、駆動用電極１０７に図示しない駆動用電源から駆動電圧を印加することにより駆動壁１０６を変形させ、吐出キャビティ１０４内のインクに吐出エネルギーを付与し、インク滴をノズル１０２から吐出させ、ノズル板１０１に対向する記録媒体２００に着弾させる。

ところが、例えば記録の高精細化を図るために吐出するインク滴を小液滴化しようとすると、以下のような問題がある。

一般に、物体のスケールが小さくなると、粘性力等の表面力が、慣性力や重力等の体積力と比較して相対的に大きくなることが知られているが、かかるインクジェットヘッドを有するインクジェット記録装置では、小液滴化により影響を増す空気の粘性力への対応がなされていないので、インク滴が小さくなればなるほど速度の減速が早く、所定の距離離れた記録媒体に到達できないか、到達しても着弾位置精度が悪くなってしまう。

このような問題を解決するには、ノズルからインク滴を吐出する際の吐出エネルギーを大きくする必要があるが、インク滴の小液滴化と吐出エネルギーの増大化とは相反する課題であり、現実的には極めて困難である。

一方、小液滴化への対策の一つとして、帯電した液滴を電界により記録媒体に向かって加速する静電吸引方式のインクジェット記録装置が、例えば特許文献２に開示されている。
特開２００４−３１４３１２号公報 特開２００５−１３６１５１号公報

導電性インクを使用するインクジェットヘッドでは、駆動用電極に印加される電圧による導通を防ぐため、インクと接する電極表面に絶縁体の保護膜を塗布する必要がある。

しかし、静電吸引方式のインクジェットヘッドでは、導電性インクと対向電極との間に放電が生じた際に、ノズルに形成されたインクメニスカスを通してキャビティ内に電流が流れ込み、保護膜が絶縁破壊することにより駆動用電極と導通してしまう可能性が高いという問題がある。

一方、例えばダミーキャビティ内の電極を個別に電圧が印加される個別電極とし、吐出キャビティ内の電極を共通電極として、この共通電極を接地すれば、インクは共通電極と接することになるため、導電性インクを使用する場合でも、かかる導通の危険性を回避することができる。

ところが、この場合でも、ノズル板と対向電極との間で放電が生じた際に、ノズル板が絶縁破壊することにより、個別電極に電流が流れ込んでしまう危険性があることがわかった。

また、共通電極を接地するには、電流が共通電極を通して駆動基板に流れ込まないようにするため、共通電極と駆動基板との間でアースに落とす必要がある。更に安全を確保するには、一定以上の電流が駆動基板側に流れないようにしなくてはならない。従って、共通電極と駆動基板との間に保護回路を介設しなくてはならない問題がある。

そこで、本発明は、放電発生時に駆動壁の壁面に形成された駆動用電極に電流が流れ込む危険性を低減することのできる静電吸引方式インクジェットヘッド及びこれを備えたインクジェット記録装置を提供することを課題とする。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

請求項１記載の発明は、両面に駆動用電極が形成された圧電材料からなる駆動壁とキャビティとが交互に配置された圧力発生体と、前記圧力発生体における前記キャビティが開口する面に接合された絶縁材料からなるノズル板とを備えると共に、前記ノズル板にはノズルが前記キャビティに連通するように設けられ、前記ノズル板に対向して配置される対向電極との間に電界を形成することにより前記ノズルから吐出されるインクを加速吸引する静電吸引式インクジェットヘッドにおいて、前記インクは導電性インクであり、少なくとも前記インクを吐出する前記キャビティ内の壁面に、前記駆動用電極とは別の接地されたアース電極が設けられており、前記アース電極が設けられた前記キャビティ内における前記駆動用電極の前記ノズル板側の先端と前記ノズルとの最短距離をＡ、前記アース電極の前記ノズル板側の先端と前記ノズルとの最短距離をＢとしたとき、Ａ＞Ｂの条件を満たしていることを特徴とする静電吸引式インクジェットヘッドである。

請求項２記載の発明は、前記キャビティは、全て前記インクを吐出する吐出キャビティであり、前記ノズル板には、全ての前記吐出キャビティと連通するように前記ノズルが設けられており、前記アース電極は、全ての前記吐出キャビティ内の壁面に設けられていることを特徴とする請求項１記載の静電吸引式インクジェットヘッドである。

請求項３記載の発明は、前記キャビティは、前記インクを吐出する吐出キャビティと、前記インクを吐出しないダミーキャビティとが前記駆動壁を介して交互に配置されており、前記ノズルは、前記吐出キャビティにのみ連通するように設けられており、前記アース電極は、前記吐出キャビティ内の壁面にのみ設けられていることを特徴とする請求項１記載の静電吸引式インクジェットヘッドである。

請求項４記載の発明は、両面に駆動用電極が形成された圧電材料からなる駆動壁とキャビティとが交互に配置された圧力発生体と、前記圧力発生体における前記キャビティが開口する面に接合された絶縁材料からなるノズル板とを備えると共に、前記ノズル板にはノズルが前記キャビティに連通するように設けられ、前記ノズル板に対向して配置される対向電極との間に電界を形成することにより前記ノズルから吐出されるインクを加速吸引する静電吸引式インクジェットヘッドにおいて、前記インクは非導電性インクであり、全ての前記キャビティ内の壁面に、前記駆動用電極とは別の接地されたアース電極が設けられており、前記キャビティ内における前記駆動用電極と前記アース電極のそれぞれの前記ノズル板側の先端は、前記駆動用電極の前記ノズル板側の先端の任意の点から前記アース電極の前記ノズル板側の先端に最短距離で向かう直線が、前記直線を含み且つ前記ノズル板に対して垂直方向に沿う平面と前記アース電極の表面との交線に対して、６０°以下の角度をなすように配置されていることを特徴とする静電吸引式インクジェットヘッドである。

請求項５記載の発明は、前記アース電極は、前記圧力発生体における前記キャビティが開口する面まで延在していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の静電吸引式インクジェットヘッドである。

請求項６記載の発明は、前記アース電極は、前記キャビティの上方及び又は下方を塞ぐように設けられる基板に、全ての前記キャビティに亘る１本の帯状に形成されていることを特徴とする請求項１、２、４又は５記載の静電吸引式インクジェットヘッドである。

請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の静電吸引式インクジェットヘッドと、前記静電吸引式インクジェットヘッドの前記ノズル板との間に記録媒体とを挟んで対向するように配置された対向電極と、前記静電吸引式インクジェットヘッドと前記対向電極との間に電圧を印加することにより電界を形成する電源とを備えていることを特徴とするインクジェット記録装置である。

本発明によれば、放電発生時に駆動壁の壁面に形成された駆動用電極に電流が流れ込む危険性を低減することのできる静電吸引方式インクジェットヘッド及びこれを備えたインクジェット記録装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本発明に係るインクジェット記録装置の一例を示す概略図であり、インクジェットヘッドを断面で示している。

インクジェット記録装置は、インク滴を吐出するノズル１２が複数設けられたノズル板１１を有する静電吸引方式のインクジェットヘッド１０Ａと、対向電極２０とを有している。この対向電極２０は、インクジェットヘッド１０Ａのノズル板１１との間に記録媒体３０を挟んでノズル板１１から１ｍｍ〜３ｍｍ程度の距離をおいて対向するように配置されている。

対向電極２０には電源２１が負電圧を印加可能に接続されている。

インクジェットヘッド１０Ａは、内部にインクが充填されてノズル１２から記録媒体３０に向けてインク滴を吐出させるキャビティ１４が、圧電材料からなる駆動壁１５を介して並設された圧力発生体１３を有している。

このインクジェットヘッド１０Ａには、インクに導電性インクが用いられる。導電性インクとしては、例えば水性インクが挙げられる。

ノズル板１１は、この圧力発生体１３における各キャビティ１４が開口する面に接合されており、該ノズル板１１に形成された複数のノズル１２の各々は、圧力発生体１３における各キャビティ１４に対応して設けられ、各キャビティ１４内を外部と連通させている。

このノズル板１１は絶縁材料で形成されている。絶縁材料としては、例えばポリイミド等の合成樹脂の他、ガラス等が挙げられる。ノズル板１１の厚みは、５０〜２００μｍが好ましい。

圧力発生体１３の駆動壁１５を構成するための圧電材料としては、電圧を加えることにより変形を生じる公知の圧電材料を用いることができるが、特にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が好ましい。

図２は、図１のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。同図に示すように、各駆動壁１５は、分極処理された２つの圧電材料１５ａ、１５ｂを、それぞれの分極方向が互いに反対方向となるように重ね合わせて接着剤によって接合することにより形成されている。なお、図中、１３ａは各キャビティ１４の上方を塞いでいる上部基板、１３ｂは各キャビティ１４の下方を塞いでいる下部基板である。

各駆動壁１５におけるキャビティ１４内に臨む両壁面には、図示しない駆動基板から供給される駆動電圧によって駆動壁１５を挟んで電界を形成するための駆動用電極１６、１６が密着形成されている。

なお、駆動壁１５に密着形成される駆動用電極には、個別に電圧が印加される個別電極と、共通に電圧が印加される共通電極とがあり、駆動壁１５の両面を個別電極とする場合と、いずれか一方の面を共通電極とする場合とがあるが、本発明はそのいずれでもよく、本発明における駆動用電極には個別電極と共通電極とを含むものとする。

かかるインクジェットヘッド１０Ａは、各キャビティ１４内の駆動用電極１６に、図示しない駆動基板から駆動電圧を印加し、駆動壁１５の両面の駆動用電極１６、１６の間に電界を形成すると、圧電材料からなる駆動壁１５がせん断変形作用によってくの字状に変形する。この駆動壁１５の変形によりキャビティ１４の容積が変化し、内部に充填されたインクに吐出エネルギーが付与され、ノズル１２からインク滴を飛翔させる。飛翔したインク滴は、インクジェットヘッド１０と対向電極２０との間に形成される電界の作用を受けて、対向電極２０上に配置されている記録媒体３０上に着弾する。

このとき、インクジェットヘッド１０Ａはアース電位にすることが好ましい。インクジェットヘッド１０Ａと対向電極２０との間に形成される電界は、記録媒体３０に対して垂直に形成されていればよく、液滴を静電吸引力によって加速させるのに十分な電界を形成することができればよい。

また、各キャビティ１４内には、それぞれ駆動用電極１６とは別の接地されたアース電極１７が設けられている。各アース電極１７は、ここでは上部基板１３ａの壁面に、キャビティ１４の長さ方向と平行に密着形成されている。その幅は、キャビティ１４内における上部基板１３ａの壁面の幅の４０〜６０％程度の細幅状とされている。このため、アース電極１７は上部基板１３ａに隣接する両駆動壁１５の壁面には接しておらず、従って、各駆動用電極１６とは電気的に離間している。

なお、アース電極１７は、各キャビティ１４内における駆動壁１５の壁面に接する少なくとも１つの壁面にあればよいので、下部基板１３ｂの壁面でもよく、また、上部基板１３ａ及び下部基板１３ｂの両方の壁面に形成する態様も可能である。

これら駆動用電極１６、アース電極１７を形成するための金属には、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｌ等を用いることができるが、電気抵抗の面からはＡｌやＣｕを用いることが好ましく、腐食や強度、コストの面からはＮｉを用いることが好ましい。更に、例えばＡｌの上にＡｕを積層した積層構造とすることもできる。

これら駆動用電極１６及びアース電極１７の形成方法としては、蒸着法、スパッタリング法、めっき法、ＣＶＤ法の真空装置を用いた方法等が挙げられるが、めっき法によるものが好ましく、特に無電解めっきにより形成することが好ましい。無電解めっきによれば、均一且つピンホールフリーの金属被膜を形成することができる。めっき膜の厚みは０．５μｍ〜５μｍの範囲が好ましい。

アース電極１７を形成するには、公知の例えば感光性レジストを用いた露光・現像等によるパターニンク技術を用い、予め上部基板１３ａの表面に各キャビティ１４に対応するピッチで細幅状にパターニングすればよい。このアース電極１７の表面には絶縁性の保護膜は形成されていない。

図３は、一つのキャビティ１４の内部を示している。ここで、キャビティ１４内における駆動用電極１６のノズル板１１側の先端１６ａとノズル１２（ノズル１２のキャビティ１４側の開口中心）との最短距離をＡ、アース電極１７のノズル板１１側の先端１７ａとノズル１２（ノズル１２のキャビティ１４側の開口中心）との最短距離をＢとしたとき、Ａ＞Ｂの条件を満たしている。すなわち、駆動用電極１６の先端１６ａは、アース電極１７の先端１７ａよりもノズル１２から離間している。このため、各キャビティ１４内に臨む駆動壁１５の両壁面のうち、ノズル板１１と接合する端面１３ｃ側には、駆動用電極１６が形成されずに圧電材料が露出する領域１５ｃが存在している。

これにより、インクジェットヘッド１０Ａと対向電極２０との間で放電が起こって、電流がノズル１２から導電性インクを伝ってキャビティ１４内に侵入した場合でも、放電による電流は駆動用電極１６よりもアース電極１７側に流れ込み易くなり、駆動用電極１６側に電流が流れ込む危険性を低減することができる。また、駆動用電極１６はノズル板１１から離隔するため、駆動用電極１６に駆動電圧を印加する際に形成される電界によって、対向電極２０によるインク滴の加速電界が干渉を受けることを低減することができ、インク滴を吐出する際の安定性を向上させることができる。

各駆動用電極１６をノズル板１１と接合する端面１３ｃから離間するように形成するには、金属被膜を形成する際、領域１５ｃに相当する部位の駆動壁１５の壁面に、予めドライフィルムを貼着するか、レジストを形成しておき、金属被膜を形成した後に除去することで、駆動用電極１６を駆動壁１５の壁面に部分的に形成する方法を採用することができる。

また、各キャビティ１４内のアース電極１７は、上記関係を満足するように各駆動用電極１６よりもノズル板１１側に突出して設けられていればよいが、駆動用電極１６側に電流が流れ込む危険性をより一層低減するため、特に圧力発生体１３におけるキャビティ１４が開口する面まで延在していることが好ましい。

また、アース電極１７は、ノズル板１１側に向けて同一幅に形成するものに限らず、駆動用電極１６から電気的に離間していれば、図４に示すように、先端１７ａに行くに従って面積を拡大することにより拡開部１７ｂを有する形状としてもよい。駆動用電極１６が形成される駆動壁１５には、ノズル板１１側に、駆動用電極１６が形成されない領域１５ｃが存在するため、拡開部１７ｂは、図示するように、両隣の駆動壁１５の各領域１５ｃに接する幅で形成されていてもよく、また、先端１７ａがノズル板１１に接するように、キャビティ１４が開口する面まで延在していてもよい。

更に、アース電極１７は、以上のように各キャビティ１４内に独立して設けるものに限らず、図５に示すインクジェットヘッド１０Ｂのように、キャビティ１４の上方及び又は下方を塞ぐように設けられる基板（上部基板１３ａ、下部基板１３ｂ）に、キャビティ１４の長さ方向と直交する方向に沿って、全てのキャビティ１４に亘る１本の帯状に形成してもよい。なお、図５では上部基板１３ａにアース電極１７を形成している。図５において、図１と同一符号の部位は同一構成の部位を示している。また、ここでは、対向電極２０及び記録媒体３０は図示省略している。

この１本の帯状のアース電極１７は、上部基板１３ａにおけるノズル板１１側に近接し、各キャビティ１４内の駆動用電極１６が形成されない領域１５ｃに隣接するように位置し、各駆動用電極１６に対して電気的に離間している。従って、上記同様、Ａ＞Ｂの条件は満足する。また、このアース電極１７をノズル板１１に接するような幅に形成し、キャビティ１４が開口する面まで延在させることも好ましい。

このようなアース電極１７によれば、例えば上部基板１３ａに１本だけ形成すればよいため、アース電極１７の形成がより容易となり、また、接地用の接続も、例えばヘッドの側方においてアース電極１７と１箇所で接続すれば済むため、接続構造も簡易化できる利点がある。

各駆動用電極１６のノズル板１１側の先端１６ａの形状は、ノズル板１１側に尖っている部分が形成されないように、図６（Ａ）のようにノズル板１１と平行とするか、図６（Ｂ）のようにノズル板１１側に凸となるように湾曲させることが好ましい。

以上の実施形態では、インクジェットヘッド１０Ａは、圧力発生体１３に形成された全てのキャビティ１４内にインクが充填され、各キャビティ１４に連通するノズル１２からインク滴が吐出されるものを例示したが、キャビティがインクを吐出する吐出キャビティとインクを吐出しないダミーキャビティとに分かれているものでもよい。

図７は、圧力発生体１３に形成されたキャビティ１４が、インク（導電性インク）を吐出する吐出キャビティ１４Ａとインクを吐出しないダミーキャビティ１４Ｂとに分かれているインクジェットヘッド１０Ｃを示している。図７において、図１と同一符号の部位は同一構成の部位を示している。ここでも、対向電極２０及び記録媒体３０は図示省略している。

このインクジェットヘッド１０Ｃでは、吐出キャビティ１４Ａとダミーキャビティ１４Ｂとが駆動壁１５を介して交互に配置されている。ノズル板１１にはダミーキャビティ１４Ｂに連通するノズルは設けられておらず、アース電極１７は、各吐出キャビティ１４Ａ内にのみ、該吐出キャビティ１４の長さ方向に沿って平行に設けられ、ダミーキャビティ１４Ｂ内には設けられていない。このアース電極１７も、駆動壁１５に設けられた駆動用電極１６に対して上述の通りの条件を満たすように上部基板１３ａに形成されている。

このため、対向電極２０との間で放電が発生した場合、放電による電流は、通常、吐出キャビティ１４Ａに連通するように設けられたノズル１２を通って該吐出キャビティ１４Ａ内に侵入するが、侵入した電流は駆動用電極１６よりもアース電極１７側に流れ込み易くなり、駆動用電極１６側に電流が流れ込む危険性を低減できる。

このインクジェットヘッド１０Ｃは、ダミーキャビティ１４Ｂに対応するノズル１２が設けられないため、ダミーキャビティ１４Ｂ内に臨む各駆動用電極１６は、そのノズル板１１側の先端の位置を、必ずしも図示するように吐出キャビティ１４Ａ内に臨む各駆動用電極１６と合わせる必要はない。

なお、対向電極２０との間で発生した放電によって、ノズル板１１が絶縁破壊する危険性が懸念される場合は、図８に示すように、各ダミーキャビティ１４Ｂ内にもそれぞれ吐出キャビティ１４Ａ内と同様の条件で駆動用電極１６及びアース電極１７を形成したインクジェットヘッド１０Ｄとすることが好ましい。また、もちろん、図５に示すインクジェットヘッド１０Ｂのように、アース電極１７を１本の帯状に形成することも可能である。

図７に示すインクジェットヘッド１０Ｃ及び図８に示すインクジェットヘッド１０Ｄにおいて、各駆動用電極１６は、吐出キャビティ１４Ａ内又はダミーキャビティ１４Ｂ内に面するいずれか一方を個別電極とし、他方を共通電極とすることができるが、本発明によれば、アース電極１７によって駆動壁１５に形成される駆動用電極側への電流の流れ込みを防止することができるので、仮に共通電極を接地電極としても、駆動基板との間でアースに落とす必要はなく、また、共通電極と駆動基板との間に保護回路等を介設する必要もない。

以上の各実施形態ではインクに導電性インクを使用したが、インクに非導電性インクを使用する場合に好ましいインクジェットヘッドの一例を図９及び図１０に示す。図９は、インクジェットヘッド１０Ｅの一つのキャビティ１４の内部を示す部分斜視図、図１０は、図９中のキャビティ１４内をノズル板１１と対向する方向から見た断面図である。図１と同一符号の部位は同一構成を示している。

このインクジェットヘッド１０Ｅは、図１と同様に全てのキャビティ１４に連通するようにノズル１２が設けられ、該ノズルからインクを吐出するようにした態様であり、全てのキャビティ１４内に、該キャビティ１４の長さ方向に沿って平行にアース電極１７が設けられている。

非導電性インクとしては、例えば油性インクが挙げられる。

このような非導電性インクを使用する場合、導電性インクを使用する場合のように、放電による電流がノズル１２に形成されるインクメニスカスを通してキャビティ１４内に流れ込むとは限らず、絶縁性のノズル板１１が絶縁破壊することによりキャビティ１４内に侵入する可能性がある。このため、このインクジェットヘッド１０Ｅの各キャビティ１４内における駆動用電極１６とアース電極１７のそれぞれのノズル板１１側の先端１６ａ、１７ａは、駆動用電極１６のノズル板１１側の先端１６ａの任意の点からアース電極１７のノズル板１７側の先端１７ａに最短距離で向かう直線が、該直線を含み且つノズル板１１に対して垂直方向に沿う平面とアース電極１７の表面との交線に対して、６０°以下の角度をなすように配置されている。

すなわち、図９及び図１０に示す例では、キャビティ１４内の一方の駆動用電極１６の上部基板１３ａ側の先端１６ａ１について見た場合、この先端１６ａ１からアース電極１７のノズル板１７側の先端１７ａに最短距離で向かう直線Ｌ１が、該直線Ｌ１を含み且つノズル板１１に対して垂直方向に沿う平面Ｐ１とアース電極１７の表面との交線Ｐａに対してなす角度ａ１は、６０°以下の角度をなしており、また、駆動用電極１６の下部基板１３ｂ側の先端１６ａ２について見た場合、この先端１６ａ２からアース電極１７のノズル板１７側の先端１７ａに最短距離で向かう直線Ｌ２が、該直線Ｌ２を含み且つノズル板１１に対して垂直方向に沿う平面Ｐ２とアース電極１７の表面との交線Ｐａに対してなす角度ａ２は、６０°以下の角度をなしている。

図９及び図１０では、駆動用電極１６の先端１６ａ及びアース電極１７の先端１７ａの各形状は、ノズル板１１の面に対して平行となるように形成されているため、上記各直線Ｌ１、Ｌ２のうちの直線Ｌ２が交線Ｐａに対して６０°以下の角度をなすように駆動用電極１６の先端１６ａ及びアース電極１７の先端１７ａの各位置を配置すれば、駆動用電極１６の先端１６ａの他の任意の点についても同様に６０°以下の角度となる。

これらの角度がいずれも６０°以下であることにより、対向電極２０との間で放電が発生し、ノズル板１１が絶縁破壊することによりキャビティ１４内に電流が流れ込んだとしても、アース電極１７側に流れ込み易くなり、各駆動用電極１６は空気又は圧電材料によって電流から保護され、駆動用電極１６側に電流が流れ込む危険性を低減することができる。

このように非導電性インクを使用する場合でも、キャビティ１４を、インク（非導電性インク）を吐出する吐出キャビティ１４Ａとインクを吐出しないダミーキャビティ１４Ｂとに分けて構成してもよい。この場合でも、駆動電極１６とアース電極１７は、吐出キャビティ１４Ａ及びダミーキャビティ１４Ｂの双方に、インクジェットヘッド１０Ｅと同様の条件で設けられる。また、この場合に各駆動壁１５に形成される駆動用電極１６も、吐出キャビティ１４Ａ内又はダミーキャビティ１４Ｂ内に面するいずれか一方を個別電極とし、他方を共通電極とすることができる。

また、非導電性インクを使用するインクジェットヘッドにおいても、アース電極１７は、図５に示すインクジェットヘッド１０Ｂのように、１本の帯状に形成する態様でもよい。

図１１は、非導電性インクを使用するインクジェットヘッド１０Ｆにおいて、アース電極１７を１本の帯状に形成した態様の一つのキャビティ１４の内部を示す部分斜視図である。

図９と同様に、キャビティ１４内の一方の駆動用電極１６の上部基板１３ａ側の先端１６ａ１について見た場合、この先端１６ａ１から１本の帯状のアース電極１７のノズル板１７側の先端１７ａに最短距離で向かう直線Ｌ１が、該直線Ｌ１を含み且つノズル板１１に対して垂直方向に沿う平面Ｐ１（上部基板１３ａの壁面）とアース電極１７の表面との交線Ｐａ（上部基板１３ａと駆動壁１５との境界線）に対してなす角度ａ１は、６０°以下（ここでは駆動用電極１６が駆動壁１５の高さ一杯に形成されているため０°となる。）であり、また、駆動用電極１６の下部基板１３ｂ側の先端１６ａ２について見た場合、この先端１６ａ２からアース電極１７のノズル板１７側の先端１７ａに最短距離で向かう直線Ｌ２が、該直線Ｌ２を含み且つノズル板１１に対して垂直方向に沿う平面Ｐ２（駆動壁１５の壁面）とアース電極１７の表面との交線Ｐａに対してなす角度ａ２も、６０°以下の角度をなすように、アース電極１７及び駆動用電極１６が形成される。

以下、本発明の効果を実施例によって例証する。

（１）導電性インクの場合
＜インクジェット記録装置の構成＞
・インクジェットヘッドの構成
圧電材料としてＰＺＴを使用し、以下の構成からなる静電吸引方式のインクジェットヘッドＮｏ．１〜２２を作成した。

各キャビティは全てインクを吐出する吐出キャビティとし、インクには導電性インク（水性ダミーインク）を使用した。各部位の寸法は図１２に示す部位である。

キャビティ
幅（Ｌｂ）：８０μｍ
深さ（Ｌａ）：２００μｍ
本数：２５６本
駆動壁
幅：８０μｍ
ノズル板
材質：ポリイミド
厚さ：８０μｍ
ノズル数：２５６ノズル
駆動用電極
使用金属：Ａｌ
厚さ：０．５μｍ
幅（Ｌｅ）：２００μｍ
アース電極
使用金属：Ａｌ
厚さ：０．５μｍ
幅（Ｌｆ）：４０μｍ

なお、アース電極は、キャビティの長さ方向に沿って平行な細幅状にキャビティ毎に形成した。また、各駆動用電極及び各アース電極の先端形状はいずれもノズル板の面に対して平行となるように形成した。

各インクジェットヘッドにおいて、駆動用電極の先端からノズル板までの距離（Ｌｄ）とアース電極の先端からノズル板までの距離（Ｌｃ）、及び、駆動用電極のノズル板側の先端とノズルとの最短距離（Ａ）とアース電極のノズル板側の先端とノズルとの最短距離（Ｂ）は、表１に示す通りである。

以上のインクジェットヘッドＮｏ．１〜２２を用いて、ノズル板と対向電極との間の距離が２．３ｍｍとなるように設置してインクジェット記録装置を構成し、インクジェットヘッドと対向電極との間に２ｋＶの電圧を印加するようにした。

＜放電の評価方法＞
図１３に示すように、インクジェットヘッドの駆動用電極と駆動基板との間に電流計を介設した。駆動用電極に電流が流れ込んだ場合、電流計によって検出されるため、この電流計による電流検出の有無により放電発生時の駆動用電極への電流の流れ込みを確認した。

評価は、発生した放電の頻度に対して駆動用電極に電流が流れ込む割合を観察することにより、以下の基準により行った。

○：常にアース電極に放電する
△：８０％以上アース電極に放電する
×：８０％以上駆動用電極に放電する

表１の結果から、Ａ＞Ｂの条件を満たしている場合には、放電による電流の駆動用電極への流れ込みが発生しないことがわかる。

（２）非導電性インクの場合
上記インクジェットヘッドＮｏ．１〜２２と同一構成からなるインクジェットヘッドＮｏ．２３〜４４に、インクとして非導電性インク（油性ダミーインク）を使用して、上記同様に放電を評価した。

なお、図９及び図１０と同様に、駆動用電極１６のノズル板１１側の先端１６ａのうちの一方の点１６ａ２からアース電極１７のノズル板１１側の先端１７ａに最短距離で向かう直線Ｌ２が、この直線Ｌ２を含み且つノズル板１１に対して垂直方向に沿う平面Ｐ２とアース電極１７の表面との交線Ｐａに対してなす角度ａ２は、表２に示す通りである。

各駆動用電極及び各アース電極の先端形状はいずれもノズル板の面に対して平行であるため、このａ２が６０°以下であれば、図９に示されるａ１の角度も６０°以下の条件を満たしていることになる。

表２の結果から、ａ２の角度が６０°以下である場合には、放電による電流の駆動用電極への流れ込みが発生しないことがわかる。

本発明に係るインクジェット記録装置の一例を示す概略図 図１のＡ−Ａ’線に沿う断面図 キャビティの内部を示す部分斜視図 アース電極の先端側の形状の他の態様を示す断面図 別の態様に係るアース電極を有するインクジェットヘッドを示す概略図 （Ａ）（Ｂ）は駆動用電極の先端形状を示す図１のＢ−Ｂ’線に沿う断面図 本発明に係るインクジェットヘッドの他の態様を示す概略図 本発明に係るインクジェットヘッドの更に他の態様を示す概略図 本発明に係るインクジェットヘッドの更に他の態様のキャビティの内部を示す部分斜視図 図９中のキャビティ内をノズル板と対向する方向から見た断面図 本発明に係るインクジェットヘッドの更に他の態様のキャビティの内部を示す部分斜視図 実施例における各部の寸法を示す斜視図 インクジェット記録装置の実験方法を示す概略図 従来のインクジェットヘッドの一例を示す概略図

符号の説明

１０Ａ〜１０Ｆ：インクジェットヘッド
１１：ノズル板
１２：ノズル
１３：圧力発生体
１３ａ：上部基板
１３ｂ：下部基板
１３ｃ：端面
１４：キャビティ
１４Ａ：吐出キャビティ
１４Ｂ：ダミーキャビティ
１５：駆動壁
１５ａ、１５ｂ：圧電材料
１５ｃ：領域
１６：駆動用電極
１６ａ、１６ａ１、１６ａ２：先端
１７：アース電極
１７ａ：先端
２０：対向電極
２１：電源
３０：記録媒体
Ｐ１、Ｐ２：平面
Ｐａ：交線

Claims (7)

1. 両面に駆動用電極が形成された圧電材料からなる駆動壁とキャビティとが交互に配置された圧力発生体と、前記圧力発生体における前記キャビティが開口する面に接合された絶縁材料からなるノズル板とを備えると共に、前記ノズル板にはノズルが前記キャビティに連通するように設けられ、前記ノズル板に対向して配置される対向電極との間に電界を形成することにより前記ノズルから吐出されるインクを加速吸引する静電吸引式インクジェットヘッドにおいて、
   前記インクは導電性インクであり、
   少なくとも前記インクを吐出する前記キャビティ内の壁面に、前記駆動用電極とは別の接地されたアース電極が設けられており、
   前記アース電極が設けられた前記キャビティ内における前記駆動用電極の前記ノズル板側の先端と前記ノズルとの最短距離をＡ、前記アース電極の前記ノズル板側の先端と前記ノズルとの最短距離をＢとしたとき、Ａ＞Ｂの条件を満たしていることを特徴とする静電吸引式インクジェットヘッド。
2. 前記キャビティは、全て前記インクを吐出する吐出キャビティであり、
   前記ノズル板には、全ての前記吐出キャビティと連通するように前記ノズルが設けられており、
   前記アース電極は、全ての前記吐出キャビティ内の壁面に設けられていることを特徴とする請求項１記載の静電吸引式インクジェットヘッド。
3. 前記キャビティは、前記インクを吐出する吐出キャビティと、前記インクを吐出しないダミーキャビティとが前記駆動壁を介して交互に配置されており、
   前記ノズルは、前記吐出キャビティにのみ連通するように設けられており、
   前記アース電極は、前記吐出キャビティ内の壁面にのみ設けられていることを特徴とする請求項１記載の静電吸引式インクジェットヘッド。
4. 両面に駆動用電極が形成された圧電材料からなる駆動壁とキャビティとが交互に配置された圧力発生体と、前記圧力発生体における前記キャビティが開口する面に接合された絶縁材料からなるノズル板とを備えると共に、前記ノズル板にはノズルが前記キャビティに連通するように設けられ、前記ノズル板に対向して配置される対向電極との間に電界を形成することにより前記ノズルから吐出されるインクを加速吸引する静電吸引式インクジェットヘッドにおいて、
   前記インクは非導電性インクであり、
   全ての前記キャビティ内の壁面に、前記駆動用電極とは別の接地されたアース電極が設けられており、
   前記キャビティ内における前記駆動用電極と前記アース電極のそれぞれの前記ノズル板側の先端は、前記駆動用電極の前記ノズル板側の先端の任意の点から前記アース電極の前記ノズル板側の先端に最短距離で向かう直線が、前記直線を含み且つ前記ノズル板に対して垂直方向に沿う平面と前記アース電極の表面との交線に対して、６０°以下の角度をなすように配置されていることを特徴とする静電吸引式インクジェットヘッド。
5. 前記アース電極は、前記圧力発生体における前記キャビティが開口する面まで延在していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の静電吸引式インクジェットヘッド。
6. 前記アース電極は、前記キャビティの上方及び又は下方を塞ぐように設けられる基板に、全ての前記キャビティに亘る１本の帯状に形成されていることを特徴とする請求項１、２、４又は５記載の静電吸引式インクジェットヘッド。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の静電吸引式インクジェットヘッドと、
   前記静電吸引式インクジェットヘッドの前記ノズル板との間に記録媒体とを挟んで対向するように配置された対向電極と、
   前記静電吸引式インクジェットヘッドと前記対向電極との間に電圧を印加することにより電界を形成する電源とを備えていることを特徴とするインクジェット記録装置。

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