(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルと、ノズルに連通するインク液室と、インク液室の壁面の一部として設けられた振動板と、振動板に対向してインク液室外に設けられた電極とを有し、前記電極に印加される電圧に応じて前記振動板が振動することにより、前記インク液室内のインクを加圧して前記ノズルからインク液滴を吐出させるように構成された静電アクチュエータを複数ビット備える静電インクジェットヘッドにおいて、
前記複数ビットの前記振動板が並列に形成された振動基板と、
並列に掘り込まれた複数列の凹溝に電極を有する電極基板と、
前記振動基板と前記電極基板を積層して形成された、前記振動板と前記電極との間の空間である複数の振動室と、
前記複数の振動室と直交する方向に形成されて前記複数の振動室に連通するアクチュエータ室と、
前記アクチュエータ室の壁面の一部に形成された低剛性可変部と
を備え、
前記低剛性可変部は、前記電極基板の下面を前記凹溝と直交する方向に掘り込むことにより、前記各振動板より薄肉に形成されたことを特徴とする静電インクジェットヘッド。
【請求項２】
ノズルと、ノズルに連通するインク液室と、インク液室の壁面の一部として設けられた振動板と、振動板に対向してインク液室外に設けられた電極とを有し、前記電極に印加される電圧に応じて前記振動板が振動することにより、前記インク液室内のインクを加圧して前記ノズルからインク液滴を吐出させるように構成された静電アクチュエータを複数ビット備える静電インクジェットヘッドにおいて、
前記複数ビットの前記振動板が並列に形成された振動基板と、
並列に掘り込まれた複数列の凹溝に電極を有する電極基板と、
前記振動基板と前記電極基板を積層して形成された、前記振動板と前記電極との間の空間である複数の振動室と、
前記複数の振動室と直交する方向に形成されて前記複数の振動室に連通するアクチュエータ室と、
前記アクチュエータ室の壁面の一部に形成され、前記振動板より剛性が低い低剛性可変部と
を備え、
前記低剛性可変部は、前記振動基板の上面の前記アクチュエータ室に沿って掘り込むことにより、前記各振動板と同じ薄肉に形成され、
前記ノズルが形成されて前記振動基板に積層されるノズル基板には、前記低剛性可変部に対応する位置に開口窓が形成されていることを特徴とする静電インクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタ等に使用される静電インクジェットヘッドに関し、詳しくは、外界の気温や気圧の変化に拘らず安定した作動を維持するように構成された静電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】
インクジェットプリンタ等に使用される静電インクジェットヘッドは、静電アクチュエータを複数ビット備えて構成される。各静電アクチュエータは、電極と振動板との間に電位差を与え、両者間に生じる静電力により振動板を変形させ、電位差を解消した際に振動板に生じる機械的な反発力により、インク液室内のインクを加圧してノズルからインク液滴を吐出させるように構成されている。この種の静電インクジェットヘッドの従来例を図８、図９により説明する。
【０００３】
図８および図９に示すように、静電インクジェットヘッド１は、電極基板２、振動基板３、ノズル基板４等を積層して構成される。この静電インクジェットヘッド１に複数ビットの静電アクチュエータを構成するため、電極基板２には複数の電極２１が形成され、振動基板３には複数の振動板３１が形成され、ノズル基板４には複数のノズル４１が形成される。
【０００４】
複数の電極２１は、電極基板３に並列に掘り込まれた複数列の凹溝２２の底部上に積層されている。また、複数の振動板３１は、振動基板３に並列に掘り込まれた複数列の凹部３２の底部により構成されている。さらに、複数のノズル４１は、ノズル基板４に並列に穿孔された複数の孔により構成されている。前記各振動板３１は前記各電極２１に所定の隙間を空けて対向配置されており、両者間の隙間に振動室５が構成されている。前記各凹部３２は、ノズル基板４との間に複数のインク液室３３を形成するものであり、各インク液室３３は、振動基板３上に形成された共通液室３４に連通構成されている。また、各インク液室３３には、前記各ノズル４１がそれぞれ連通している。
【０００５】
図９において、前記各振動室５は、静電インクジェットヘッド１内でそれぞれ分離されているが、相互に連通されていてもよい。また、前記共通液室３４は、図示の例に限らず、種々の構成が考えられる。さらに、前記振動室５は、外界と遮断されるように電極開口部６が封止されているのが好ましいが、外界と通じていてもよい。また、外界と通じるパスは電極開口部６のみである必要もなく、他のパスがあってもよい。
【０００６】
ところで、静電インクジェットヘッド１が使用されるインクジェットプリンタを含むＯＡ機器の市場では、一般の製品と同様に、省エネルギー化が求められている。そこで、静電インクジェットヘッド１においては、その対策として、静電アクチュエータの駆動電圧、すなわち、振動板３１の駆動電圧を下げることが課題の一つとなっている。このような事情から、静電インクジェットヘッド１においては、その電極２１と振動板３１との間の距離が狭くなり、振動板３１自体も厚みが薄くなる傾向にある。
【０００７】
しかしながら、このような傾向においては、振動板３１の駆動電圧を下げることはできるが、電極２１と振動板３１との間の距離であるギャップ長が狭くなり、同時に振動板３１の剛性が低下する。この場合、電極２１と振動板３１との間の振動室５に水分が存在すると、静電アクチュエータの作動により振動板３１が振動した際、振動板３１は水分を介して電極２１に密着してしまい、その機能が停止してしまう。従って、このような事態を回避するため、振動室５は、外気から水分等が侵入できない構造とする必要が生じる。なお、このような構造としては、振動室５が外界から完全に遮断されていることが望ましいが、振動室５に水分等が侵入できない限り、外界から完全に遮断されていなくてもよい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、振動室５やこれに連通する電極基板２と振動基板３との間のアクチュエータ室７に外界の気体が出入りできない、あるいは出入りし難い構造とした場合には、別の問題が発生する。すなわち、振動室５やアクチュエータ室７を含むヘッド内空間の気体と外界の気体とが自由に行き来できないため、外界の気温や気圧が変化すると、ヘッド内空間の気体との間に気圧差が生じ、この気圧差の大きさに応じて振動板３１の平衡位置が変化してしまう。例えば、ヘッド内空間の気圧が外気圧より低下すれば、振動板３１の平衡位置は電極２１に近づき、ヘッド内空間の気圧が外気圧より上昇すれば、振動板３１の平衡位置は電極２１から遠ざかる。このような現象は、ヘッド内空間が外界と完全に遮断されておらず、非常に細いバスで外界と連通している場合においても、気温や気圧の急激な変化の際には起こり得る。そして、このような現象が生じた場合には、静電インクジェットヘッドのノズル４１から吐出されるインク液滴の吐出量や速度は、ヘッド内空間と外界との気圧差に応じて変化することとなり、静電インクジェットヘッドは安定した作動を維持できなくなる。
【０００９】
上記の課題に対する技術手段としては、特開平１１−２８６１０９号公報に記載の技術手段が挙げられる。この技術手段は、外気圧を圧力センサで自動検出し、あるいは手動入力により外気圧を読み込ませ、その外気圧の値に応じて振動板３１の駆動電圧波形を変化させるものである。しかしながら、このような技術手段を採用した場合、気圧検出手段、気圧−駆動波形電圧の関係特性の記憶手段などを含む制御手段が必要となり、製品のコストアップは避けられない。
【００１０】
そこで、本発明は、外界の気温や気圧の変化に対し、高価な制御手段を要することなく安定した作動を維持することができる静電インクジェットヘッドを提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決する手段として、本発明に係る静電インクジェットヘッドは、ノズルと、ノズルに連通するインク液室と、インク液室の壁面の一部として設けられた振動板と、振動板に対向してインク液室外に設けられた電極とを有し、前記電極に印加される電圧に応じて前記振動板が振動することにより、前記インク液室内のインクを加圧して前記ノズルからインク液滴を吐出させるように構成された静電アクチュエータを複数ビット備える静電インクジェットヘッドにおいて、前記複数ビットの前記振動板が並列に形成された振動基板と、並列に掘り込まれた複数列の凹溝に電極を有する電極基板と、前記振動基板と前記電極基板を積層して形成された、前記振動板と前記電極との間の空間である複数の振動室と、前記複数の振動室と直交する方向に形成されて前記複数の振動室に連通するアクチュエータ室と、前記アクチュエータ室の壁面の一部に形成された低剛性可変部とを備え、前記低剛性可変部は、前記電極基板の下面を前記凹溝と直交する方向に掘り込むことにより、前記各振動板より薄肉に形成されたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の静電インクジェットヘッドは、ノズルと、ノズルに連通するインク液室と、インク液室の壁面の一部として設けられた振動板と、振動板に対向してインク液室外に設けられた電極とを有し、前記電極に印加される電圧に応じて前記振動板が振動することにより、前記インク液室内のインクを加圧して前記ノズルからインク液滴を吐出させるように構成された静電アクチュエータを複数ビット備える静電インクジェットヘッドにおいて、前記複数ビットの前記振動板が並列に形成された振動基板と、並列に掘り込まれた複数列の凹溝に電極を有する電極基板と、前記振動基板と前記電極基板を積層して形成された、前記振動板と前記電極との間の空間である複数の振動室と、前記複数の振動室と直交する方向に形成されて前記複数の振動室に連通するアクチュエータ室と、前記アクチュエータ室の壁面の一部に形成され、前記振動板より剛性が低い低剛性可変部とを備え、前記低剛性可変部は、前記振動基板の上面の前記アクチュエータ室に沿って掘り込むことにより、前記各振動板と同じ薄肉に形成され、前記ノズルが形成されて前記振動基板に積層されるノズル基板には、前記低剛性可変部に対応する位置に開口窓が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
このような手段を採用した本発明の静電インクジェットヘッドでは、外界の気温や気圧の変化に応じて振動室およびアクチュエータ室を含むヘッド内空間の気体が体積変化する際、振動板より剛性の低い低剛性可変部が変位してその体積変化を吸収する。このため、振動板は正規の初期平衡位置を保持し、静電インクジェットヘッドは安定した作動を維持する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る静電インクジェットヘッドの実施の形態を説明する。参照する図面において、図１は第１実施形態に係る静電インクジェットヘッド内の静電アクチュエータの断面図、図２は第２実施形態に係る静電インクジェットヘッドの模式的分解斜視図、図３は第３実施形態に係る静電インクジェットヘッドの模式的分解斜視図、図４は第４実施形態に係る静電インクジェットヘッド内の静電アクチュエータの断面図、図５は第４実施形態に係る静電インクジェットヘッドの模式的分解斜視図、図６は第５実施形態に係る静電インクジェットヘッドの模式的分解斜視図である。
【００１７】
図１に示すように、第１実施形態に係る静電インクジェットヘッド１は、電極基板２、振動基板３、ノズル基板４等を積層して構成される。電極基板２には複数の電極２１が形成され、振動基板３には複数の振動板３１が形成され、ノズル基板４には複数のノズル４１が形成される。
【００１８】
複数の電極２１は、電極基板２に並列に掘り込まれた複数列の凹溝２２の底部上に積層されている。また、複数の振動板３１は、振動基板３に並列に掘り込まれた複数列の凹部３２の底部により構成されている。さらに、複数のノズル４１は、ノズル基板４に並列に穿孔された複数の孔により構成されている。
【００１９】
各振動板３１は各電極２１に所定の隙間（ギャップ長）を空けて対向配置されており、両者間の隙間に振動室５が構成されている。各凹部３２は、ノズル基板４との間に複数のインク液室３３を形成するものであり、各インク液室３３は、振動基板３上に形成された共通液室３４に連通構成されている。また、各インク液室３３には、前記各ノズル４１がそれぞれ連通している。
【００２０】
電極基板２の凹溝２２の奥部は、振動室５に連通するアクチュエータ室６となっており、このアクチュエータ室６とは反対の電極開口部７は、水分等の侵入を阻止するように接着剤等で封止される。
【００２１】
ここで、アクチュエータ室６の底壁面には、電極基板２の下面を凹溝２２と直交する方向に掘り込むことにより、前記各振動板３１より薄肉の低剛性可変部８が形成されている。この低剛性可変部８は、その肉厚および幅を適宜選定することにより、各振動板３１より剛性が十分に低く設定されている。
【００２２】
このように構成された第１実施形態の静電インクジェットヘッド１によれば、外界の気温や気圧の変化に応じて振動室５およびアクチュエータ室６を含むヘッド内空間の空気が体積変化する際、振動板３１より剛性の十分に低い低剛性可変部８が変位してその体積変化を吸収する。このため、振動板３１は正規の初期平衡位置を保持することができ、静電インクジェットヘッド１は、高価な制御手段を要することなく安定した作動を維持することができる。
【００２３】
なお、第１実施形態の静電インクジェットヘッド１において、前記電極開口部７を剛性の低い弾性膜等で覆うことにより、この弾性膜に低剛性可変部８と同様の機能をもたせることもできる。
【００２４】
次に、図２に示す第２実施形態の静電インクジェットヘッド１を説明する。この静電インクジェットヘッド１においては、電極基板２に並列に掘り込まれた複数列の凹溝２２の奥部に連通して直交方向にアクチュエータ室６が掘り込まれている。このアクチュエータ室６は、電極基板２に積層される振動基板３により上部が塞がれた状態で電極基板２の一端面に開口する共通開口部９を有する。この共通開口部９を各振動板３１より十分に剛性の低い膜材、例えばポリイミドフィルム等の樹脂フィルムまたはニッケル等の薄膜で閉じることにより、これらの膜材によって低剛性可変部８が構成される。
【００２５】
この第２実施形態の静電インクジェットヘッド１においても、外界の気温や気圧の変化に応じてアクチュエータ室６を含むヘッド内空間の空気が体積変化する際には、振動板３１より剛性の十分に低い低剛性可変部８が変位してその体積変化を吸収するため、振動板３１は正規の初期平衡位置を保持することができ、静電インクジェットヘッド１は、高価な制御手段を要することなく安定した作動を維持することができる。
【００２６】
なお、第２実施形態の静電インクジェットヘッド１において注意すべき点は、各静電アクチュエータの電極開口部７が閉じられていない場合、共通開口部９の断面積が各電極開口部７の断面積よりも十分大きくないと、共通開口部９に設けられた低剛性可変部８が変形することなく、アクチュエータ室６内の気体は各電極開口部７から外界に流出してしまうということである。
【００２７】
続いて、図３に示す第３実施形態の静電インクジェットヘッド１を説明する。この静電インクジェットヘッド１においては、電極基板２に並列に掘り込まれた複数列の凹溝２２の奥部に連通して直交方向に掘り込まれたアクチュエータ室６の一端部が直角に屈曲して凹溝２２と平行に延びている。そして、電極基板２に積層される振動基板３には、アクチュエータ室６の屈曲した端部６１に連通する共通開口部１０が設けられている。そこで、この共通開口部１０を各振動板３１より十分に剛性の低い膜材、例えばポリイミドフィルム等の樹脂フィルムまたはニッケル等の薄膜で閉じることにより、これらの膜材によって低剛性可変部８が構成される。
【００２８】
この第３実施形態の静電インクジェットヘッド１においても、外界の気温や気圧の変化に応じてアクチュエータ室６を含むヘッド内空間の空気が体積変化する際には、振動板３１より剛性の十分に低い低剛性可変部８が変位してその体積変化を吸収するため、振動板３１は正規の初期平衡位置を保持することができ、静電インクジェットヘッド１は、高価な制御手段を要することなく安定した作動を維持することができる。
【００２９】
次に、図４および図５に示す第４実施形態の静電インクジェットヘッド１を説明する。この静電インクジェットヘッド１においては、電極基板２に並列に掘り込まれた複数列の凹溝２２の奥部に連通して幅広のアクチュエータ室６が直交方向に広がっている。そして、このアクチュエータ室６の上壁面には、電極基板２に積層される振動基板３の上面をアクチュエータ室６に沿って掘り込むことにより、振動基板３の各振動板３１と同じ薄肉の低剛性可変部８が形成されている。この低剛性可変部８の変位を拘束する面内長は、振動板３１の変位を拘束する面内長より長く設定されている。例えば、低剛性可変部８および振動板３１が共に長方形の場合、低剛性可変部８の短辺幅は、振動板３１の短辺幅より長く設定されており、低剛性可変部８は、振動板３１と肉圧が同じでありながら、振動板３１より十分に剛性が低く設定されている。また、低剛性可変部８が十分に変位できるようにするため、振動基板３に積層されるノズル基板４には、低剛性可変部８を外気に開放する開口窓４２が形成されている。
【００３０】
このように構成された第４実施形態の静電インクジェットヘッド１によれば、外界の気温や気圧の変化に応じて振動室５およびアクチュエータ室６を含むヘッド内空間の気体が体積変化する際、振動板３１より剛性の十分に低い低剛性可変部８が変位してその体積変化を吸収する。このため、振動板３１は正規の初期平衡位置を保持することができ、静電インクジェットヘッド１は、高価な制御手段を要することなく安定した作動を維持することができる。
【００３１】
また、この第４実施形態の静電インクジェットヘッド１においては、振動基板３の振動板３１と低剛性可変部８とが同じ厚さであって、低剛性可変部８は、振動板３１をエッチングにより形成する際のマスク変更のみにより、振動板３１を形成する際に同時に形成することができる。このため、製造コストを低減することができる。
【００３２】
続いて、図６に示す第５実施形態の静電インクジェットヘッド１を説明する。この静電インクジェットヘッド１は、図５に示した第４実施形態の静電インクジェットヘッド１における電極基板２および振動基板３と同様に構成された電極基板２および振動基板３を備えている。そして、振動基板３の低剛性可変部８に対向するように、電極基板２には、アクチュエータ室６と、その一端部に連通する凹溝２２とに跨ってＬ字形の電極１１が形成されている。
【００３３】
このように構成された第５実施形態の静電インクジェットヘッド１によれば、電極１１に電圧を印加することにより低剛性可変部８を変位させ、アクチュエータ室６内の気体体積を変化させることができる。従って、アクチュエータ室６内に気体の流れを生じさせて各振動板３１を微小に揺らすことができ、インク液室内のインクに遥動を生じさせてメニスカス近傍のインクの乾燥、凝縮を抑えることができる。なお、第５実施形態の静電インクジェットヘッド１は、第４実施形態の静電インクジェットヘッド１と基本的には同様に構成されているため、前述した第４実施形態の静電インクジェットヘッド１と同様の作用効果を奏する。
【００３４】
第１実施形態の静電インクジェットヘッド１乃至第５実施形態の静電インクジェットヘッド１として説明した本発明の静電インクジェットヘッドにおいて、振動室およびアクチュエータ室を含むヘッド内空間の気温および気圧の変化に基く低剛性可変部８の変位による体積変化分は、振動板３１の変位による体積変化分より大きく設定される。この場合、低剛性可変部８の変位による体積変化分は、略Ｖ０・（Ｔ／Ｐ−Ｔ０／Ｐ０）とする。
但し、Ｖ０：振動板３１の初期平衡状態におけるヘッド内空間の体積、Ｔ０：振動板の初期平衡位置における気温、Ｐ０：振動板３１の初期平衡位置における気圧、Ｔ：変化後の気温、Ｐ：変化後の気圧
【００３５】
以下、図１に示した第１実施形態の静電インクジェットヘッド１を例に低剛性可変部８の変位による体積変化分としてのＶ０・（Ｔ／Ｐ−Ｔ０／Ｐ０）について説明する。なお、第２実施形態〜第５実施形態の静電インクジェットヘッド１については説明を省略するが、これらも第１実施形態の静電インクジェットヘッド１と同様である。
【００３６】
アクチュエータ室６を介して相互に連通する複数の振動室５を含むヘッド内空間の体積の初期平衡状態が、状態方程式Ｐ０Ｖ０＝ｎＲＴ０により表せるとする。その後、温度、気圧がＴ，Ｐとなったときの状態をＰＶ＝ｎＲＴで表す。すると状態遷移前後の体積差はΔＶ＝Ｖ−Ｖ０＝ｎＲ（Ｔ／Ｐ−Ｔ０／Ｐ０）で与えられる。
【００３７】
一方、矩形板の短辺方向中央部の変位量は、その変位量δが矩形薄板の短辺長１に比して十分小さい場合、薄板に一様に加わる圧力Ｐに対して次式で与えられる。
但し、ν：板材のポアソン比、５：ヤング率、ｔ：板の厚み
【００３８】
【数１】
0004323106.tif 000002
【００３９】
また、上記変位前後における体積変化分は、矩形板の長辺長２が短辺長１よりも十分長いとすれば、次式で表せる。
【００４０】
【数２】
0004323106.tif 000003
【００４１】
以下、振動板３１の各材料・構成パラメ−タを（δ，ν，５，１，Ｔ）で表し、低剛性可変部８の各材料・構成パラメ−タを（δ’，ν’，５’，１’，Ｔ’）で表す。
【００４２】
本発明の特徴は、アクチュエータ室６内外に気圧差が生じても、振動板３１の平衡位置がほとんど変化せず、結果として振動特性がほとんど変わらないことである。ここで、振動板３１の平衡位置はギャップ長の±５％程度以内の変化であれば、振動板３１が電極２１に当接するための駆動電圧値、また、そのときの変位量は小さな変化で済むので、インクの吐出効率に与える影響は小さいことが分かっている。従って、振動板３１の初期平衡位置における振動板３１−電極２１間のギャップ長をΔとして、次の条件が導かれる。但し、ＰＯＵＴは外界の大気圧、ＰＩＮは振動室５内の気圧である。
【００４３】
【数３】
0004323106.tif 000004
【００４４】
一方で、状態方程式から導かれる体積変化分と、低剛性可変部８と振動板３１の変位による各体積変化分の和は等しくなるので、次式の条件が導かれる。
【００４５】
【数４】
0004323106.tif 000005
【００４６】
どのような環境（温度，気圧）条件下においても、（ａ）式と（ｂ）式を満たすように、状態方程式から導かれるアクチュエータ室６内の気体の体積変化のほとんどを、低剛性可変部８の体積変化分で占めるように、静電アクチュエータ、低剛性可変部８の各材料、構成パラメ−タを決定すれば良い。もちろん（ａ）式において、不等号左辺の振動板３１の平衡位置からの変化率である０．０５はより小さい方が望ましく、実施も容易可能であるので、環境条件の変化による振動板の平衡位置からの変化は限りなくゼロに近づけることができる。
【００４７】
本発明の構成は、アクチュエータ室が外界から閉じられた系である場合には、特に効果があり、重要である。つまり、僅かのパスででも振動室と外界が通じていれば、温度や気圧の変化により変位した振動板は、時間の経過とともに元の平衡位置に戻るが、アクチュエータ室が閉じた空間である場合には、振動板の平衡位置はアクチュエータ室内外の気圧変化の大きさに応じて変位したままなので、振動室と外界の気圧差に起因する駆動電圧の補償が必須となるためである。
【００４８】
また、本発明の構成は、各アクチュエータの振動室が独立している場合でも、ヘッド内で連通している場合でも有効である。しかし、各振動室が独立している場合には、各アクチュエータ毎に本発明の構成を設ける必要がある。一方、複数のアクチュエータが連通している場合には、少なくとも１箇所に本発明構成を設けることで、複数振動室共通の内外気圧差解消機構として働くので、ヘッドのスペ−ス増大も最小限に抑えることが可能である。
【００４９】
【実施例】
［実施例１］
［ヘッド］
図４、図５に示した静電インクジェットヘッド１を作製した。
ＳＩ基板上に凹溝２２を掘り込み形成し、凹溝２２の底に酸化膜を形成後、その上にＴＩＮの製膜により電極２１を形成し、これを電極基板２とする。次に、別のＳＩ基板にエッチングにより振動板３１、振動板３１よりも剛性の低い低剛性可変部８、共通液室３４等を形成し、これを振動基板３とする。このとき、振動板３１より剛性の低い低剛性可変部８は、全く同一プロセスにおいて形成した。両者を直接接合により接合し、電極開口部を樹脂接着剤により封止した。なお、この静電インクジェットヘッド１に形成された静電アクチュエータの数は１９２個である。
【００５０】
この静電インクジェットヘッド１の各静電アクチュエータ上には、流体抵抗板やノズル板等が接合されていないので、低剛性可変部８上の空間は大気に開放されている。しかしながら、通常の静電インクジェットヘッド１においては、低剛性可変部８上の空間が大気に十分開放されるよう、ノズル基板４に十分な大きさの開口４２を設ける等の対処が必要である。
【００５１】
［振動板］
厚みＴ＝２μｍ，短辺長１＝１２５μｍ，長辺長２＝１０００μｍとした。
［低剛性可変部］
厚みＴ＝２μｍ、短辺長１＝２０００μｍ、長辺長２＝３０ｍｍとした。
［電極］
電極２１は振動板３１に対して平行となるように形成した。また、電極２１は低剛性可変部８の直下までには至らないようにした。なお、電極開口部の封止がない状態で、電極２１と振動板３１との間のエアギャップ長は、０．２μｍとなるよう設計した。
【００５２】
［評価方法］
比較用の静電インクジェットヘッドとして、低剛性可変部８が形成されていない点以外は、本実施例の静電インクジェットヘッド１と全く同じ構成の静電インクジェットヘッドを作製した。
設定温度１０℃とした環境試験室内で、本実施例の静電インクジェットヘッド１の静電アクチュエータと、比較用の静電インクジェットヘッドの静電アクチュエータとをホットプレート上で加熱した。その際、温度に対する両静電アクチュエータのエアギャップ長を計測した。計測方法は、静電アクチュエータの駆動により振動板３１を電極２１に当接させ、このときの変位量をレ−ザ−ドップラ−振動計で計測した。つまり、この読み取った値が、電極２１と振動板３１との間のエアギャップ長となる。
【００５３】
［結果］
図７（ａ），（ｂ）のグラフに、本発明の静電インクジェットヘッド１と比較用の静電インクジェットヘッドにおける、エアギャップ長（つまり当接時の変位量に等しい。）を縦軸とし、温度を横軸として結果を示す。
【００５４】
図７（ｂ）のグラフでは、温度に対してアクチュエータ室６内のエアが膨張・収縮し、エアギャップ長が明らかに変化しているのが判明した。このような静電インクジェットヘッドをインクジェットプリンタに搭載した場合、気温、気圧検出手段、駆動電圧補正手段等の補償制御手段の併用無しでは、環境変化に対して安定なインク液滴の吐出は困難である。
【００５５】
一方、図７（ａ）のグラフでは、温度変化に対してエアギャップ長の明らかな変化が認められない。これは、低剛性可変部８が、温度変化によるアクチュエータ室６内のエアの膨張・収縮に対して、振動板３１よりも十分敏感に反応して変位するため、エアの膨張・収縮の影響が振動板３１の変位に繋がらないためである。
【００５６】
［実施例２］
［ヘッド］
図６に示した静電インクジェットヘッド１を作製した。ヘッドの作製法は実施例１とほぼ同じである。
【００５７】
［振動板］
厚みＴ＝２μｍ、短辺長１＝１２５μｍ、長辺長２＝１０００μｍとした。
［低剛性可変部］
厚みＴ＝２μｍ、短辺長１＝１０００μｍ、長辺長２＝３０ｍｍとした。
［電極］
電極は振動板３１に対して平行となるように形成した。また、低剛性可変部８用の電極１１も同時に形成した。
なお、電極開口部の封止がない状態で、電極と振動板３１との間のエアギャップ長は、０．２μｍとなるよう設計した。
【００５８】
［評価方法］
比較用の静電インクジェットヘッドとして、低剛性可変部８が形成されていない点以外は、本実施例の静電インクジェットヘッド１と全く同じ構成の静電インクジェットヘッドを作製した。
設定温度２０℃，４０％Ｒ８とした環境試験室内で、本実施例の静電インクジェットヘッド１の静電アクチュエータと、比較用の静電インクジェットヘッドの静電アクチュエータとで粒子化評価を行ない、さまざまな画像パタ−ンを出力してみたところ、本発明の静電インクジェットヘッドと比較用の静電インクジェットヘッドとの差は歴然としており、本発明の効果が確認できた。比較用の静電インクジェットヘッドでは、インクの吐出時間間隔を２０秒以上空けると、その後、吐出されたインクは安定して飛ばないか、もしくは飛んでもインクの顔，染料濃度が変化してしまう。本発明の静電インクジェットヘッドでは、このようなことは認められなかった。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に静電インクジェットヘッドによれば、外界の気温や気圧の変化に応じて振動室およびアクチュエータ室を含むヘッド内空間の気体が体積変化する際、振動板より剛性の低い低剛性可変部が変位してその体積変化を吸収する。このため、振動板は正規の初期平衡位置を保持することができ、静電インクジェットヘッドは、高価な制御手段を要することなく安定した作動を維持することができる。
【００６０】
本発明の静電インクジェットヘッドにおいて、低剛性可変部を振動基板の一部に設ける場合、低剛性可変部は振動板と同じプロセスで形成することができ、コストの増加を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る静電インクジェットヘッド内の静電アクチュエータの断面図である。
【図２】第２実施形態に係る静電インクジェットヘッドの模式的分解斜視図である。
【図３】第３実施形態に係る静電インクジェットヘッドの模式的分解斜視図である。
【図４】第４実施形態に係る静電インクジェットヘッド内の静電アクチュエータの断面図である。
【図５】第４実施形態に係る静電インクジェットヘッドの模式的分解斜視図である。
【図６】第５実施形態に係る静電インクジェットヘッドの模式的分解斜視図である。
【図７】実施例としての第４実施形態に係る静電インクジェットヘッドと従来例の静電インクジェットヘッド内の静電アクチュエータの温度とギャップ長との関係特性を示す特性図である。
【図８】従来例に係る静電インクジェットヘッドの模式的分解斜視図である。
【図９】従来例に係る静電インクジェットヘッド内の静電アクチュエータの断面図である。
【符号の説明】
１  ：静電インクジェットヘッド
２  ：電極基板
２１：電極
２２：凹溝
３  ：振動基板
３１：振動板
３２：凹部
３３：インク液室
３４：共通液室
４  ：ノズル基板
４１：ノズル
５  ：振動室
６  ：アクチュエータ室
７  ：電極開口部
８  ：低剛性可変部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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