JPH07125197A - Ink jet recording head - Google Patents

Ink jet recording head

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JPH07125197A
JPH07125197A JP27148193A JP27148193A JPH07125197A JP H07125197 A JPH07125197 A JP H07125197A JP 27148193 A JP27148193 A JP 27148193A JP 27148193 A JP27148193 A JP 27148193A JP H07125197 A JPH07125197 A JP H07125197A
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JP
Japan
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ink
recording head
phase
liquid chamber
pressure
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Application number
JP27148193A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoyuki Yamaguchi
友行 山口
Zenichi Akiyama
善一 秋山
Kakuji Murakami
格二 村上
Yasuo Miyoshi
康雄 三好
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.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Priority to US08/298,035 priority patent/US5729262A/en
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To form an image by discharging ink in an ink chamber from a nozzle plate by arranging a material which undergoes a volume change associated with a phase transfer from antiferromagnetic to ferromagnetic as an actuator in a pressure conveying liquid chamber, causing a phase-transition material to change in volume, making the diaphragm to be displaced by conveying the volume change to the diaphragm through a pressure transfer liquid. CONSTITUTION:A material 23 which changes in volume in association with a phase transition from antiferromagnetic to ferromagnetic is placed in a pressure transfer liquid chamber 22 as an actuator, the volume change of the material 23 is conveyed to a diaphragm 24 through the pressure transfer liquid, and the diaphragm 24 is displaced to discharge ink in the ink chamber 25 from a nozzle 27 of a nozzle plate 26.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録用
ヘッド、より詳細には、ノズルよりインク滴を噴射させ
るためのアクチュエータとして、反強誘電相−強誘電相
転移に伴う体積変化を生じる材料を用いたインクジェッ
ト記録用ヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head, and more specifically, as an actuator for ejecting ink droplets from a nozzle, a material that causes a volume change accompanying an antiferroelectric phase-ferroelectric phase transition. The present invention relates to an inkjet recording head.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェットプリンタの記録用ヘッド
におけるインクの吐出方法には、熱による気泡の発生を
利用して吐出するものや、記録用ヘッドにポンプでイン
クを供給してインク滴を圧電材料で吐出させ、吐出した
インク滴を荷電して偏向させるもの、電界吸引力を利用
してインクを吐出するもの、単に圧電材料をアクチュエ
ータにしてインクを吐出するもの等がある。
2. Description of the Related Art As an ink ejection method for a recording head of an ink jet printer, ink is ejected by utilizing generation of bubbles due to heat, or ink is ejected by a pump to the recording head to eject ink droplets by a piezoelectric material. There are a type of discharging and charging and deflecting the discharged ink droplet, a type of discharging ink by utilizing an electric field attraction force, and a type of discharging ink by simply using a piezoelectric material as an actuator.

【0003】電圧材料をアクチュエータとして用いたイ
ンクジェット記録用ヘッドは、ノズル板およびインク液
室、振動板、圧電型アクチュエータ等から構成され、圧
電型アクチュエータによりノズルからインクを吐出して
画像を形成する。この圧電型アクチュエータは、電圧材
料に電界をかけると歪みを生じるという現象、つまり、
圧電材料の逆圧電効果を利用したものである。
An ink jet recording head using a voltage material as an actuator is composed of a nozzle plate, an ink liquid chamber, a vibrating plate, a piezoelectric actuator, etc., and an ink is ejected from the nozzle by the piezoelectric actuator to form an image. This piezoelectric actuator is a phenomenon in which distortion occurs when an electric field is applied to a voltage material, that is,
This utilizes the inverse piezoelectric effect of the piezoelectric material.

【0004】図9は、従来のインクジェット記録用ヘッ
ドの一例を示す図で、図中、1は基板、2は圧電材料、
3は振動板、4は流路板、5はインク液室、6はノズル
板、7はノズル、8はインク滴で、例えば、圧電材料2
は、圧電定数がd31で変位するように、すなわち、電界
方向に対して垂直方向に変位するように配置されてお
り、該圧電材料2に記録情報信号を印加して変位させ、
その変位を振動板3を介してインク液室5内のインクに
伝達して該インクを加圧し、ノズル7よりインク滴8を
飛翔させ、図示しない記録紙に記録するものである。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a conventional ink jet recording head. In the figure, 1 is a substrate, 2 is a piezoelectric material,
3 is a vibrating plate, 4 is a flow path plate, 5 is an ink liquid chamber, 6 is a nozzle plate, 7 is a nozzle, and 8 is an ink drop.
Are arranged so that the piezoelectric constant is displaced at d 31 , that is, the piezoelectric constant is displaced in the direction perpendicular to the electric field direction, and a recording information signal is applied to the piezoelectric material 2 to displace it.
The displacement is transmitted to the ink in the ink liquid chamber 5 through the vibrating plate 3 to pressurize the ink so that the ink droplets 8 are ejected from the nozzles 7 and are recorded on a recording paper (not shown).

【0005】図10は、圧電材料の電界誘起歪みを示す
図、図11は図10に対応した圧電材料の電界誘起歪み
特性を示す図で、図10(a)は電圧材料2に電圧を印
加する前の分極方向を、図10(b)は電圧印加前に対
する電圧印加後の状態を示し、周知のように、弾性波が
縦波で圧電効果が縦効果の場合には電界方向に平行の伸
縮をし、また、弾性波が縦波で圧電気効果が横効果の場
合には電界方向に垂直の伸縮をする。この圧電材料の変
位は圧電定数によって決まり、長さの変化率は電界と垂
直な方向のd31方向で約−0.03%であり、電界と平
行な方向のd33方向で約0.09%である。
FIG. 10 is a diagram showing the electric field induced strain of the piezoelectric material, FIG. 11 is a diagram showing the electric field induced strain characteristic of the piezoelectric material corresponding to FIG. 10, and FIG. FIG. 10B shows the polarization direction before the voltage application and the state after the voltage application is applied. As is well known, when the elastic wave is a longitudinal wave and the piezoelectric effect is a longitudinal effect, the polarization direction is parallel to the electric field direction. When the elastic wave is a longitudinal wave and the piezoelectric effect is a lateral effect, the elastic wave expands and contracts vertically to the electric field direction. The displacement of this piezoelectric material is determined by the piezoelectric constant, and the rate of change in length is about −0.03% in the d 31 direction perpendicular to the electric field and about 0.09% in the d 33 direction parallel to the electric field. %.

【0006】而して、インクジェット記録装置において
は、インク吐出量やインク滴速度を増大させてインクの
吐出の効率をあげると、印字スピードを速めることがで
きるので、さらに大きな長さの変化率を有する材料が望
まれている。そのため、本発明においては、アクチュエ
ータとして電圧材料を用いたインクジェット記録用ヘッ
ドよりも、さらに、インク吐出量が多く、且つ、インク
滴の飛翔速度を速くして、印字スピードを速くすること
のできる材料を用いている。
In the ink jet recording apparatus, the printing speed can be increased by increasing the ink ejection amount and the ink droplet speed to increase the ink ejection efficiency, and thus the change rate of the length can be further increased. Materials having are desired. Therefore, in the present invention, a material capable of increasing the ink ejection amount and increasing the ink droplet flying speed to increase the printing speed as compared with an inkjet recording head using a voltage material as an actuator. Is used.

【0007】図12は、従来のインクジェット記録用ヘ
ッドの一例を説明するための要部構成図で、図中、10
はインク供給路、11はホットメルトインク、12は溝
(インク液室)、13は圧力室、14は液体供給路、1
5はヒータ、16はオリフィス、17は飛翔インク滴で
ある。而して、この例は、インク液室12に隣接して圧
力室13を配置したものであり、圧力室13にホットメ
ルトインク以外の流体(例えば、水)17を充たし、ヒ
ータ15でその流体を加熱してインク供給路10内のホ
ットメルトインク11に圧力をかけて吐出するものであ
るが、このインクジェット記録用ヘッドでは、圧力室1
3とインクが充填された溝(インク液室)12のインク
供給路の間に振動板がないため、インクと流体が混じっ
てしまう。
FIG. 12 is a main part configuration diagram for explaining an example of a conventional ink jet recording head. In FIG.
Is an ink supply path, 11 is hot melt ink, 12 is a groove (ink liquid chamber), 13 is a pressure chamber, 14 is a liquid supply path, 1
Reference numeral 5 is a heater, 16 is an orifice, and 17 is a flying ink droplet. Thus, in this example, the pressure chamber 13 is arranged adjacent to the ink liquid chamber 12, and the pressure chamber 13 is filled with a fluid (for example, water) 17 other than the hot melt ink, and the heater 15 uses the fluid. Is heated to apply pressure to the hot melt ink 11 in the ink supply path 10 to eject the hot melt ink 11. In this ink jet recording head, the pressure chamber 1
Since there is no vibrating plate between the ink supply path of the groove 3 filled with the ink (ink liquid chamber) 12 and the ink, the ink and the fluid are mixed.

【0008】図13は、従来のインクジェット記録用ヘ
ッドの他の例を説明するための要部構成図で、この例
は、圧力室13にホットメルトインク以外の流体を充た
し、該流体をヒータ15で加熱して、圧力室13と薄膜
18で区切られたインク室12内のホットメルトインク
11に圧力をかけて吐出するものである。
FIG. 13 is a main part configuration diagram for explaining another example of a conventional ink jet recording head. In this example, the pressure chamber 13 is filled with a fluid other than hot melt ink, and the fluid is heated by a heater 15. The hot melt ink 11 in the ink chamber 12, which is partitioned by the pressure chamber 13 and the thin film 18, is pressurized and ejected.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】而して、図9に示した
圧電素子を用いたインクジェット記録用ヘッドにおいて
は、振動板3は、電圧材料2の変位や圧力を伝えると同
時に圧電材料2がインクと接触しないようにするための
隔壁となっている。しかし、振動板3は金属製や樹脂製
であり、この振動板3を変位させるためには変位量や発
生力の大きい材料のアクチュエータを必要としていた。
しかし、前述のように、圧電材料に電界をかけた時の歪
みによる変位は異方性であり、体積変化に対するエネル
ギーの変換効率はそれほど高くないといえる。体積変化
を利用したアクチュエータを用いる場合には、さらに、
体積変化に対するエネルギーの変換効率の大きな材料が
必要である。
In the ink jet recording head using the piezoelectric element shown in FIG. 9, the vibration plate 3 transmits the displacement and pressure of the voltage material 2 and at the same time the piezoelectric material 2 It is a partition for preventing contact with ink. However, the vibrating plate 3 is made of metal or resin, and in order to displace the vibrating plate 3, an actuator made of a material having a large displacement amount and a large generated force is required.
However, as described above, the displacement due to the strain when an electric field is applied to the piezoelectric material is anisotropic, and it can be said that the energy conversion efficiency with respect to the volume change is not so high. When using an actuator that utilizes volume change,
A material having a high energy conversion efficiency with respect to volume change is required.

【0010】また、図12に示したホットメルトインク
を用いインクジェット記録用ヘッドにおいては、圧力室
13とインクが充填された溝12のインク供給路の間に
振動板がないのでインクと流体が混じってしまう可能性
が高く、困難さがある。
Further, in the ink jet recording head using the hot melt ink shown in FIG. 12, since there is no vibrating plate between the pressure chamber 13 and the ink supply path of the groove 12 filled with ink, ink and fluid are mixed. There is a high possibility that it will happen and there is difficulty.

【0011】また、図13に示したインクジェット記録
用ヘッドでは、ヒータ15で圧力室13内の液体を加熱
して、該圧力室13内の液体つまりホットメルトインク
以外の流体による圧力が薄膜18にかかるようにしてい
るが、ダイヤフラムのような薄膜18を変位させるに
は、その圧力は十分でなく、さらに大きな圧力を発生さ
せる手段が必要である。また、圧力室13は、密閉され
た状態では周囲の温度変化によって流体が膨張や収縮し
た時に、ノズルからインク垂れが生じ、不具合となるこ
とが予想される。
Further, in the ink jet recording head shown in FIG. 13, the heater 15 heats the liquid in the pressure chamber 13 so that the pressure in the liquid in the pressure chamber 13, that is, the fluid other than the hot melt ink is applied to the thin film 18. However, in order to displace the thin film 18 such as a diaphragm, the pressure is not sufficient, and a means for generating a larger pressure is required. Further, it is expected that when the pressure chamber 13 is hermetically closed, ink drips from the nozzle when the fluid expands or contracts due to a change in ambient temperature.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、(1)ノズル板、インク液室、振動板、
圧力伝達液室、アクチュエータから構成され、前記圧力
伝達液室内に前記アクチュエータとして反強誘電相−強
誘電相転移に伴う体積変化を生じる材料を有し、該材料
の体積変化を前記圧力伝達液を介して前記振動板に伝達
し、該振動板を変位させて前記インク液室内のインクを
前記ノズル板のノズルより吐出するようにしたこと、更
には、(2)前記(1)において、前記反強誘電相−強
誘電相転移に伴う体積変化を生じる材料の体積変化が、
電界による相転移によって生じるものであること、更に
は、(3)前記(1)において、前記反強誘電相−強誘
電相転移に伴う体積変化を生じる材料が、相転移材料と
電極層を交互に積層した積層体であること、更には、
(4)前記(1)において、前記反強誘電相−強誘電相
転移に伴う体積変化を生じる材料が、ジルコン酸鉛、錫
酸鉛の少なくとも一つ以上を含む鉛系複合酸化物のセラ
ミックスから成ること、更には、(5)前記(1)にお
いて、前記相転移材料の組成が、 Pb1−0.5z Nbz[(Zr1-xSnx1-y
y1-z3 0≦x≦0.5, 0≦y≦0.1, 0≦z≦0.02 であること、更には、(6)前記(1)において、前記
相転移材料の組成が、 Pb1-3/2z Laz[(Zr1-xSnx1-yTiy]O3 0≦x≦0.5, 0≦y≦0.2, 0≦z≦0.02 であること、更には、(7)前記(1)において、前記
相転移材料の組成が、 Pb1-xLax[(Zr1-yTiy1-x/4]O3 0.08≦x≦0.24, 0≦y≦0.85 であること、更には、(8)前記(1)において、前記
圧力伝達液室の圧力伝達液が絶縁性(固有電気抵抗が1
5Ω・cm以上)の液体であること、更には、(9)
前記(1)において、前記圧力伝達液室の圧力伝達液が
−20〜150℃で流動性を有し、沸点が100℃以上
の液体であること、或いは、(10)多数のノズルを有
するノズル板と、多数のインク液室と、多数の圧力伝達
液室と、前記インク液室と圧力伝達液室との間に介装さ
れた振動板と、前記各圧力伝達液室内に配設されたアク
チュエータから構成され、前記アクチュエータとして反
強誘電相−強誘電相転移に伴う体積変化を生じる材料を
有し、該相転移材料の体積変化を前記圧力伝達液を介し
て前記振動板に伝達し、該振動板を変位させて前記イン
ク液室内のインクを前記ノズル板のノズルより吐出させ
るようにしたマルチノズル形式のインクジェット記録装
置において、前記圧力伝達液室の各々と通じ、かつ、大
気に解放した共通液室を有すること、更には、(11)
前記(1)乃至(10)において、発熱素子を有し、該
発熱素子によりホットメルトインクを液体化し、反強誘
電相−強誘電相転移材料に電界をかけて体積変化を生じ
させ、前記液体化したインクに圧力を加えてインクを吐
出するようにしたことを特徴としたものである。
In order to solve the above problems, the present invention provides (1) a nozzle plate, an ink liquid chamber, a vibrating plate,
A pressure transmitting liquid chamber and an actuator are included, and a material that causes a volume change associated with an antiferroelectric phase-ferroelectric phase transition is provided as the actuator in the pressure transmitting liquid chamber, and the volume change of the material is applied to the pressure transmitting liquid. Through the vibration plate to displace the vibration plate so that the ink in the ink liquid chamber is ejected from the nozzles of the nozzle plate, and (2) in (1) above, The volume change of the material that causes the volume change accompanying the ferroelectric phase-ferroelectric phase transition is
It is caused by a phase transition due to an electric field, and (3) in (1), the material that causes a volume change associated with the antiferroelectric phase-ferroelectric phase transition alternates between a phase transition material and an electrode layer. Is a laminated body laminated on
(4) In (1) above, the material that causes a volume change accompanying the antiferroelectric phase-ferroelectric phase transition is a ceramic of a lead-based composite oxide containing at least one of lead zirconate and lead stannate. And (5) In the above (1), the composition of the phase change material is Pb 1-0.5z Nb z [(Zr 1-x Sn x ) 1-y T
i y ] 1-z O 3 0 ≦ x ≦ 0.5, 0 ≦ y ≦ 0.1, 0 ≦ z ≦ 0.02, and (6) In the above (1), the phase transition The composition of the material is: Pb 1-3 / 2z La z [(Zr 1-x Sn x ) 1-y Ti y ] O 3 0 ≦ x ≦ 0.5, 0 ≦ y ≦ 0.2, 0 ≦ z ≦ 0.02, and (7) In the above (1), the composition of the phase change material is Pb 1-x La x [(Zr 1-y Ti y ) 1-x / 4 ] O 3 0.08 ≦ x ≦ 0.24, 0 ≦ y ≦ 0.85, and (8) In (1), the pressure transfer liquid in the pressure transfer liquid chamber is insulative (specific electrical resistance is 1
Liquid of 0 5 Ω · cm or more, and further (9)
In (1) above, the pressure transfer liquid in the pressure transfer liquid chamber is a liquid having a fluidity at -20 to 150 ° C and a boiling point of 100 ° C or higher, or (10) a nozzle having a large number of nozzles. A plate, a large number of ink liquid chambers, a large number of pressure transmission liquid chambers, a vibration plate interposed between the ink liquid chambers and the pressure transmission liquid chambers, and each of the pressure transmission liquid chambers. An actuator, which has a material that causes a volume change associated with an antiferroelectric phase-ferroelectric phase transition as the actuator, and transmits the volume change of the phase transition material to the diaphragm via the pressure transmitting liquid, In a multi-nozzle type ink jet recording apparatus in which the vibrating plate is displaced so that the ink in the ink liquid chamber is ejected from the nozzles of the nozzle plate, the ink is communicated with each of the pressure transmitting liquid chambers and released to the atmosphere. Common Having a chamber, and further, (11)
In the above (1) to (10), there is a heating element, the heating element liquefies the hot melt ink, and an electric field is applied to the antiferroelectric phase-ferroelectric phase transition material to cause a volume change, It is characterized in that pressure is applied to the atomized ink to eject the ink.

【0013】[0013]

【作用】圧力伝達液室内にアクチュエータとして反強誘
電相−強誘電相転移に伴う体積変化を生じる材料を配置
し、相転移材料に電界をかけて前記相転移材料を体積変
化させ、その体積変化を圧力伝達液を介して振動板に伝
達して該振動板を変位させ、インク液室内のインクをノ
ズル板より吐出して画像を形成する。
Function: A material that causes a volume change associated with an antiferroelectric phase-ferroelectric phase transition is arranged as an actuator in the pressure transmitting liquid chamber, an electric field is applied to the phase transition material to change the volume of the phase transition material, and the volume change Is transmitted to the vibrating plate via the pressure transmitting liquid to displace the vibrating plate, and the ink in the ink liquid chamber is ejected from the nozzle plate to form an image.

【0014】[0014]

【実施例】図1は、本発明によるインクジェット記録用
ヘッドの一実施例を説明するための要部構成図で、図
中、21は基板、22は圧力伝達液室、23は相転移セ
ラミックス、24は振動板、25はインク液室、26は
ノズル板、27はノズル、28は飛翔インク滴で、図示
のように、インク液室25と振動板24を介して隣接す
る圧力伝達液室22内に相転移材料23からなるアクチ
ュエータが配置されている。図2は、図1に示したイン
クジェット記録用ヘッドの断面図であり、圧力伝達液室
22内に相転移材料から成るアクチュエータ23を側面
の支持体29に固定したもので、図中、30は流体抵
抗、31はドライバーICを示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic view of a principal part for explaining an embodiment of an ink jet recording head according to the present invention, in which 21 is a substrate, 22 is a pressure transmitting liquid chamber, and 23 is a phase change ceramics. Reference numeral 24 is a vibrating plate, 25 is an ink liquid chamber, 26 is a nozzle plate, 27 is a nozzle, 28 is a flying ink droplet, and as shown in the figure, the pressure liquid transmitting chamber 22 is adjacent to the ink liquid chamber 25 via the vibrating plate 24. An actuator made of the phase change material 23 is arranged therein. FIG. 2 is a cross-sectional view of the inkjet recording head shown in FIG. 1, in which an actuator 23 made of a phase change material is fixed to a side support 29 in a pressure transmission liquid chamber 22. Fluid resistance, 31 indicates a driver IC.

【0015】図3は、相転移材料23に電界をかけて、
体積変化させる場合の状態を示す図で、図3(a)は、
電界印加前の状態を示し、図3(b)に電圧印加後(実
線)の状態を示す(なお、図3(b)において、点線は
電圧印加前の状態である)。また、図4は、図3に対応
した相転移材料の電界誘起歪み特性を示したものであ
る。
In FIG. 3, an electric field is applied to the phase change material 23,
FIG. 3A is a diagram showing a state in which the volume is changed, and FIG.
The state before the electric field is applied is shown, and the state after the voltage is applied (solid line) is shown in FIG. 3B (note that the dotted line in FIG. 3B is the state before the voltage is applied). Further, FIG. 4 shows electric field induced strain characteristics of the phase change material corresponding to FIG.

【0016】図1及び図2に示したように、本発明のイ
ンクジェット記録用ヘッドは、ノズル板26、インク液
室25、振動板24、圧力伝達液室22、アクチュエー
タ23等から構成され、圧力伝達液室22内にアクチュ
エータとして反強誘電相−強誘電相転移に伴う体積変化
を生じる材料23を配置し、相転移材料23に電界をか
け(画像情報を変換した電気信号に応じて相転移材料に
電圧を印加して)、この相転移材料23の体積変化を圧
力伝達液室22内の圧力伝達液に伝えて、振動板24を
変位させ、インク液室25内のインクをノズル板26の
ノズル27より吐出して画像を形成するものである。
As shown in FIGS. 1 and 2, the ink jet recording head of the present invention comprises a nozzle plate 26, an ink liquid chamber 25, a vibrating plate 24, a pressure transmission liquid chamber 22, an actuator 23, etc. A material 23 that causes a volume change associated with an antiferroelectric phase-ferroelectric phase transition is arranged as an actuator in the transfer liquid chamber 22, and an electric field is applied to the phase transition material 23 (the phase transition is performed according to an electric signal obtained by converting image information). (A voltage is applied to the material), the volume change of the phase change material 23 is transmitted to the pressure transfer liquid in the pressure transfer liquid chamber 22, the vibration plate 24 is displaced, and the ink in the ink liquid chamber 25 is moved to the nozzle plate 26. The image is formed by discharging from the nozzle 27.

【0017】振動板24は、インク液室25との隔壁と
なる隔壁板でもあり、材質はプラスチックや金属等が用
いられ、必要に応じて表面処理や表面薄膜コーティング
が施される。また、振動板24は、必ずしも、均一な厚
みの板形状でなくても、相転移材料の変位が効率的に振
動板に伝わり、インク液室のインクを吐出する形状のも
のであればよい。
The vibrating plate 24 is also a partition plate which serves as a partition with the ink liquid chamber 25, and is made of plastic, metal or the like, and is subjected to surface treatment or surface thin film coating as required. Further, the vibration plate 24 does not necessarily have to have a plate shape having a uniform thickness, but may have any shape as long as the displacement of the phase change material is efficiently transmitted to the vibration plate and the ink in the ink liquid chamber is ejected.

【0018】ノズル板26と振動板24は、インク液室
25の一部を構成する部材であり、インク液室25と圧
力伝達液室22は振動板24を介して隣接しており、相
転移材料23の体積変化により圧力伝達液の圧力で振動
板24を変位させ、インク液室のインクに圧力を加えて
インクを吐出する。ノズル27の形成には、ノズル板2
6とインク液室形成部材を接合する方法と、インク液室
の一部にノズルを形成し、ノズル板とインク液室形成部
材を一体化する方法等がある。ノズル板26は振動板2
4の変位方向に取り付けるのが最もインクの吐出効率が
良いが、印字ヘッドの構成として必ずしも限定されるも
のではない。
The nozzle plate 26 and the vibrating plate 24 are members that form a part of the ink liquid chamber 25, and the ink liquid chamber 25 and the pressure transmitting liquid chamber 22 are adjacent to each other via the vibrating plate 24, and the phase transition occurs. The vibrating plate 24 is displaced by the pressure of the pressure transmission liquid due to the volume change of the material 23, and the pressure is applied to the ink in the ink liquid chamber to eject the ink. To form the nozzle 27, the nozzle plate 2
6 and the ink liquid chamber forming member, and a method of forming a nozzle in a part of the ink liquid chamber and integrating the nozzle plate and the ink liquid chamber forming member. The nozzle plate 26 is the vibration plate 2
The ink ejection efficiency is highest when mounted in the displacement direction of No. 4, but the configuration of the print head is not necessarily limited.

【0019】アクチュエータに用いられる反強誘電相−
強誘電相転移に伴う体積変化を生じる材料23として
は、ジルコン酸鉛、錫酸鉛の少なくとも一つ以上を含む
鉛系複合酸化物であるセラミックスを基本組成としたも
のであり、鉛の一部を微量のニオブやランタンで置換し
たものやジルコニウムや錫の一部をチタンで置換したも
のが適している。
Antiferroelectric phase used in actuator
The material 23 that causes a volume change associated with the ferroelectric phase transition has a basic composition of ceramics which is a lead-based composite oxide containing at least one of lead zirconate and lead stannate, and contains a part of lead. It is suitable that a small amount of niobium or lanthanum is replaced with zirconium or tin, and a part of zirconium or tin is replaced with titanium.

【0020】これらの中で特に好ましい3つの組成例を
以下に示す。 <組成例1> Pb1-0.5z Nbz[(Zr1-xSn
x)1-yTiy1-zO3 0≦x≦0.5, 0≦y≦0.1, 0≦z≦0.02 <組成例2> Pb1-3/2z Laz[(Zr1-xSn
x)1-yTiy]O3 0≦x≦0.5, 0≦y≦0.2, 0≦z≦0.02 <組成例3> Pb1-x Lax[(Zr1-yTiy)
1-x/4]O3 0.08≦x≦0.24, 0≦y≦0.85
Among these, three particularly preferable composition examples are shown below. <Composition example 1> Pb 1-0.5z Nbz [(Zr 1- xSn
x) 1-y Ti y ] 1- zO 3 0 ≦ x ≦ 0.5, 0 ≦ y ≦ 0.1, 0 ≦ z ≦ 0.02 <Composition example 2> Pb 1-3 / 2z Laz [(Zr 1- xSn
x) 1-y Ti y ] O 3 0 ≦ x ≦ 0.5, 0 ≦ y ≦ 0.2, 0 ≦ z ≦ 0.02 <Composition example 3> Pb 1- x Lax [(Zr 1- yTiy)
1-x / 4 ] O 3 0.08 ≦ x ≦ 0.24, 0 ≦ y ≦ 0.85

【0021】相転移材料は、両端に電界をかけると、反
強誘電相−強誘電相転移に伴う歪みが発生する材料であ
り、電界誘起歪み特性を示すものである。この構造の物
質は結晶対称性の高い高温相(立方晶常誘電相)から降
温につれて、反強誘電相、中心対称性をもたない強誘電
相へと相転移する。したがって、使用温度範囲で反強誘
電相が安定な組成を選んでやると、電界をかけて容易に
強誘電相を誘起することが可能であり、それに付随して
大きな歪みの変化をする。
The phase-transition material is a material in which strain is generated due to the antiferroelectric phase-ferroelectric phase transition when an electric field is applied to both ends, and exhibits electric field-induced strain characteristics. A substance having this structure undergoes a phase transition from a high-temperature phase having a high crystal symmetry (cubic paraelectric phase) to an antiferroelectric phase or a ferroelectric phase having no central symmetry as the temperature decreases. Therefore, if a composition in which the antiferroelectric phase is stable in the operating temperature range is selected, it is possible to easily induce the ferroelectric phase by applying an electric field, which causes a large change in strain.

【0022】相転移材料の強誘電的相転移には、反強誘
電相−強誘電相転移と常誘電相−強誘電相転移、常誘電
相−反強誘電相があるが、反強誘電相−強誘電相転移を
利用する方が、常誘電相−強誘電相転移あるいは常誘電
相−反強誘電相を用いるよりも大きな歪みが得られる。
The ferroelectric phase transition of the phase change material includes an antiferroelectric phase-ferroelectric phase transition, a paraelectric phase-ferroelectric phase transition, and a paraelectric phase-antiferroelectric phase. A larger strain is obtained by utilizing the ferroelectric phase transition than by using the paraelectric phase-ferroelectric phase transition or the paraelectric phase-antiferroelectric phase.

【0023】相転移材料の薄層と電極層を交互に積層し
た積層型相転移材料は、単板型に比べて一層毎にかける
電圧が小さくて済むため、相転移材料を比較的低い電圧
で駆動することが可能である。但し、薄層化が可能な相
転移材料の最適な材料や組成があり、セラミックスの場
合には特に製法が重要であり、製法が多結晶の成長状態
を左右し、薄層化にも大きく影響を与える。最適な材料
と組成、製法を選定することによって薄層の積層化が可
能である。
The laminated phase change material in which thin layers of the phase change material and the electrode layers are alternately laminated requires less voltage for each layer than the single plate type, and therefore the phase change material can be applied at a relatively low voltage. It is possible to drive. However, there is an optimum material and composition of the phase change material that can be thinned, and the manufacturing method is especially important in the case of ceramics, and the manufacturing method influences the growth state of polycrystals, and also has a large effect on thinning. give. Thin layers can be laminated by selecting the optimum material, composition, and manufacturing method.

【0024】電圧材料に電界をかけると電界と平行方向
か垂直方向のいずれかに変位の増大を生じ、一方の方向
には収縮するが、相転移材料は両方向に増大するので体
積変化を生じる。圧電材料の体積変化率ΔV/Vは約
0.03%であるのに対し、相転移材料の体積変化率Δ
V/Vは0.30〜1.10%であり、相転移材料の方
が10〜30倍以上大きい。本発明は、相転移材料のこ
の利点を生かし、圧力伝達液室内に配置することによっ
て圧力変動をインク液室内のインクに伝えるものであ
る。
When an electric field is applied to the voltage material, the displacement increases in either the direction parallel to the electric field or the direction perpendicular to the electric field and contracts in one direction, but the phase change material increases in both directions, resulting in a volume change. The volume change rate ΔV / V of the piezoelectric material is about 0.03%, whereas the volume change rate Δ of the phase change material is ΔV / V.
V / V is 0.30 to 1.10%, and the phase change material is 10 to 30 times or more larger. The present invention takes advantage of this advantage of the phase change material and transmits the pressure fluctuation to the ink in the ink liquid chamber by arranging it in the pressure transmission liquid chamber.

【0025】インク液室内にアクチュエータを配置でき
れば、その方が好ましいが水性インクを用いる場合には
インクの電気抵抗が低いため、アクチュエータの電極間
で短絡し、電界がかからなくなってしまう。アクチュエ
ータに電界をかけて繰り返し駆動すると、水性インク中
の染料が次第に析出して電気抵抗が低くなり、電極間で
導通してしまうためである。圧力伝達液内に相転移材料
を配置し、圧力伝達液の圧力で振動板を変位し、インク
液室のインクを吐出すれば、この心配はいらず、相転移
材料には必要な電界をかけることが可能になる。圧力伝
達液は相転移材料の体積変化を変位や圧力に変えて、振
動板に効率良く伝達するものが好ましく、周囲の温度変
化による圧力伝達液の膨張にも対応できるように各圧力
伝達液室は圧力伝達液の共通液室に通じるようにする。
If the actuator can be arranged in the ink liquid chamber, it is preferable. However, when the water-based ink is used, the electric resistance of the ink is low, so that the electrodes of the actuator are short-circuited and the electric field is not applied. This is because when the actuator is repeatedly driven by applying an electric field, the dye in the water-based ink is gradually deposited to lower the electric resistance and the electrodes are electrically connected. If a phase change material is placed in the pressure transfer liquid, the vibration plate is displaced by the pressure of the pressure transfer liquid, and the ink in the ink liquid chamber is ejected, this concern is eliminated, and the necessary electric field is applied to the phase change material. Will be possible. It is preferable that the pressure transfer liquid transforms the volume change of the phase change material into displacement or pressure and efficiently transfers it to the diaphragm, so that each pressure transfer liquid chamber can respond to expansion of the pressure transfer liquid due to ambient temperature change. To communicate with the common liquid chamber for pressure transmission liquid.

【0026】圧力伝達液としては、−20〜150℃で
流動性があり、沸点が100℃以上で、且つ、絶縁性で
電気抵抗が大きいもの程良く、シリコンオイルやアイソ
パー等の油性材料や無溶剤で低粘度の樹脂等が適してい
る。絶縁性は固有電気抵抗が105Ω・cm以上のもの
が好ましい。蒸発性の液体は気泡が発生し易いので、圧
力の伝達効率が低くなり適さない。圧力を良く伝達する
には使用温度範囲で流動性がなければならないが、イン
クより粘度があまり高すぎるとインクの吐出効率が低下
してしまうので良くない。相転移材料は圧力伝達液中で
電界をかけて駆動させるので電極間に効率良く電界がか
かるようにするには圧力伝達液は絶縁性のものを使用す
るのが良い。
As the pressure transmitting liquid, a liquid having a fluidity at -20 to 150 ° C., a boiling point of 100 ° C. or more, an insulating property and a large electric resistance is preferable, and an oily material such as silicone oil or isopar A solvent with low viscosity is suitable. It is preferable that the insulating property has a specific electric resistance of 10 5 Ω · cm or more. Evaporative liquid is not suitable because bubbles tend to be generated, resulting in low pressure transmission efficiency. In order to transmit pressure well, it must have fluidity in the operating temperature range, but if the viscosity is too high than that of ink, the ejection efficiency of the ink will decrease, which is not good. Since the phase change material is driven by applying an electric field in the pressure transmitting liquid, it is preferable to use an insulating pressure transmitting liquid in order to efficiently apply the electric field between the electrodes.

【0027】図5は、積層型転移材料を用いたインクジ
ェット記録用ヘッドの一例を示す図で、この実施例は、
図1及び図2に示した実施例とは、相転移セラミックス
23に代って、積層型相転移材料32を用いている点
で、図1,図2に示した実施例と相異している。
FIG. 5 is a diagram showing an example of an ink jet recording head using a laminated type transition material. In this example,
The embodiment shown in FIGS. 1 and 2 differs from the embodiments shown in FIGS. 1 and 2 in that a laminated type phase change material 32 is used instead of the phase change ceramics 23. There is.

【0028】図6は、本発明の他の実施例を説明するた
めの要部構成図で、この実施例は図1及び図2に示した
インクジェット記録用ヘッドにおいて、圧力伝達液室2
2を大気解放口35を通して解放した共通液室33と連
通するように細管34を設けたもので、このようにする
ことによって、周囲の温度変化によって圧力伝達液が膨
張や収縮した場合にも常に圧力伝達液室に圧力伝達液が
充満した状態を保ち、インクの吐出を入力信号に応じて
安定して行なうことが出来る。
FIG. 6 is a schematic view of a main part for explaining another embodiment of the present invention. In this embodiment, in the ink jet recording head shown in FIGS. 1 and 2, the pressure transmitting liquid chamber 2 is used.
The thin tube 34 is provided so as to communicate with the common liquid chamber 33 released through the atmosphere opening port 35. By doing so, even when the pressure transmitting liquid expands or contracts due to the ambient temperature change, it is always possible. The pressure transmission liquid chamber can be kept filled with the pressure transmission liquid, and ink can be ejected stably according to the input signal.

【0029】本発明は、ホットメルト型インクジェット
プリンタの印字ヘッドにも適用が可能である。図7及び
図8は、ホットメルト型インクジェット記録用ヘッドの
実施例を示す図で、発熱素子36を設け、該発熱素子3
6によってインクと圧力伝送液を加熱するようにした点
以外は、図1及び図2に示したインクジェット記録用ヘ
ッドの構成と同様である。なお、この実施例の場合、ア
クチュエータが圧力伝達液の中に入っているのでインク
の種類は水性インクでもホットメルトインクでも良い。
インクの吐出効率は水性インクでもホットメルトインク
でも大きな違いはない。印字ヘッドの全体的な構成は水
性インクの場合と類似しているが、インク供給部あるい
はインク流路、インク液室内、インク液室外のいずれか
にホットメルトインク溶解用の発熱素子を配置する必要
がある。
The present invention can also be applied to the print head of a hot melt type ink jet printer. 7 and 8 are views showing an embodiment of a hot melt type ink jet recording head, in which a heating element 36 is provided and the heating element 3 is provided.
The configuration is the same as that of the inkjet recording head shown in FIGS. 1 and 2, except that the ink and the pressure transmitting liquid are heated by 6. In this embodiment, since the actuator is contained in the pressure transmitting liquid, the ink type may be water-based ink or hot melt ink.
Ink ejection efficiency is not significantly different between water-based ink and hot melt ink. The overall structure of the print head is similar to the case of water-based ink, but it is necessary to dispose a heating element for melting hot melt ink either in the ink supply section, ink flow path, ink liquid chamber, or outside the ink liquid chamber. There is.

【0030】以上の説明から明らかなように、本発明の
インクジェット記録用ヘッドは、各図に示したような実
施例に限定されるものではなく、各請求項に揚げた構成
部材を満足していれば良い。
As is clear from the above description, the ink jet recording head of the present invention is not limited to the embodiments shown in the respective drawings, and the constituent members recited in each claim are satisfied. Just go.

【0031】次に請求項5〜7の各実施例について説明
する。 [実施例 1 ] 請求項5は、請求項1における反強誘
電相−強誘電相転移材料の組成が Pb1-0.5z Nbz[(Zr1-xSnx)1-yTiy1-
zO3 0≦x≦0.5, 0≦y≦0.1, 0≦z≦0.02 であることを特徴とするインクジェット記録用ヘッドで
あり、例えば、相転移材料の組成が Pb0.99Nb0.02[(Zr0.7Sn0.30.955
0.0450.98 の場合、X3(電界方向に対して平行方向の変位)は
0.34%であり、X1(電界方向に対して垂直方向の
変位)は0.085%であった。このような相転移材料
を用いたアクチュエータをシリコンオイルを充填した圧
力伝達液室内に配置することによって、従来にはないイ
ンクの吐出効率を得ることが出来た。
Next, the respective embodiments of claims 5 to 7 will be described. Example 1 In claim 5, the composition of the antiferroelectric phase-ferroelectric phase transition material in claim 1 is Pb 1-0.5z Nbz [(Zr 1- xSnx) 1-y Ti y ] 1-
An ink jet recording head characterized in that zO 3 0 ≦ x ≦ 0.5, 0 ≦ y ≦ 0.1, 0 ≦ z ≦ 0.02, for example, the composition of the phase change material is Pb 0.99 Nb. 0.02 [(Zr 0.7 Sn 0.3 ) 0.955 T
In the case of i 0.045 ] 0.98 O 3 , X3 (displacement in the direction parallel to the electric field direction) was 0.34%, and X1 (displacement in the direction perpendicular to the electric field direction) was 0.085%. By arranging the actuator using such a phase change material in the pressure transmitting liquid chamber filled with silicon oil, it was possible to obtain an ink ejection efficiency which has not been available in the past.

【0032】[実施例 2 ] 請求項6は、請求項1
における反強誘電相−強誘電相転移材料の組成が Pb1-3/2z Laz[(Zr1-xSnx)1-yTiy]O3 0≦x≦0.5, 0≦y≦0.2, 0≦z≦0.02 であることを特徴とするインクジェット記録用ヘッドで
あり、例えば、相転移材料の組成が Pb0.97La0.02[(Zr0.74Sn0.260.89
0.11]O3 の場合、X3(電界方向に対して平行方向の変位)は
0.78%であり、X1(電界方向に対して垂直方向の
変位)は0.15%であった。このような相転移材料を
用いたアクチュエータをアイソパーを充填した圧力伝達
液室内に配置することによって、従来にはないインクの
吐出効率を得ることが出来た。
[Embodiment 2] Claim 6 and Claim 1
Composition of the antiferroelectric phase-ferroelectric phase transition material in Pb 1-3 / 2z Laz [(Zr 1- xSnx) 1-y Ti y ] O 3 0 ≦ x ≦ 0.5, 0 ≦ y ≦ 0. An ink jet recording head characterized in that 2, 0 ≤ z ≤ 0.02, for example, the composition of the phase change material is Pb 0.97 La 0.02 [(Zr 0.74 Sn 0.26 ) 0.89 T
In the case of i 0.11 ] O 3 , X3 (displacement in the direction parallel to the electric field direction) was 0.78%, and X1 (displacement in the direction perpendicular to the electric field direction) was 0.15%. By arranging the actuator using such a phase change material in the pressure transmitting liquid chamber filled with isoper, it has been possible to obtain an ink ejection efficiency which has never been obtained.

【0033】[実施例 3 ] 請求項7は、請求項1に
おける反強誘電相−強誘電相転移材料の組成が Pb1-xLax(Zr1-yTiy)1-x3 0.06≦x≦0.24, 0≦y≦0.85 であることを特徴とするインクジェット記録用ヘッドで
あり、例えば相転移材料の組成が Pb0.92La0.08(Zr0.7Sn0.30.983 の場合、X3(電界方向に対して平行方向の変位)は
0.21%であり、X1(電界方向に対して垂直方向の
変位)は0.07%であった。このような相転移材料を
用いたアクチュエータをシリコンオイルを充填した圧力
伝達液室内に配置することによって、従来にはないイン
クの吐出効率を得ることが出来た。
Example 3 In claim 7, the composition of the antiferroelectric phase-ferroelectric phase transition material in claim 1 is Pb 1- xLax (Zr 1- yTiy) 1-x O 3 0.06 ≦ x An ink jet recording head characterized in that ≦ 0.24, 0 ≦ y ≦ 0.85, for example, when the composition of the phase change material is Pb 0.92 La 0.08 (Zr 0.7 Sn 0.3 ) 0.98 O 3 , X3 (Displacement in the direction parallel to the electric field direction) was 0.21%, and X1 (Displacement in the direction perpendicular to the electric field direction) was 0.07%. By arranging the actuator using such a phase change material in the pressure transmitting liquid chamber filled with silicon oil, it was possible to obtain an ink ejection efficiency which has not been available in the past.

【0034】[0034]

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果がある。請求項1、2に対応する
作用効果:アクチュエータとして反強誘電相−強誘電相
転移に伴う体積変化を生じる材料を圧力伝達液室内に配
置することによって、インク液室のインクの吐出量を増
大し、インク吐出速度が速く、アクチュエータの駆動電
圧が低いインクジェット記録用ヘッドの製作が可能であ
る。請求項3に対応する作用効果:請求項3を実施する
ことによって、反強誘電相−強誘電相転移に伴う体積変
化を生じる材料にかける電界強度を小さくし、相転移材
料の駆動回路の設計上における負担を低減することが可
能である。請求項4〜7に対応する作用効果:請求項4
〜7を実施することによって、反強誘電相−強誘電相転
移に伴う体積変化を生じる材料を実現し、圧力伝達液室
内に配置することによって圧電材料を用いたアクチュエ
ータよりも大きな変位と圧力を発生するアクチュエータ
のインクジェット記録用ヘッドの製作を可能にする。請
求項8に対応する作用効果:絶縁性の圧力伝達液を使用
することによって、薄層の相転移材料と電極層を交互に
積層した積層型転移材料の場合にも電界を漏洩せず効率
良く相転移材料にかけることが可能であり、相転移材料
の体積変化を確実に発生することが出来る。請求項9に
対応する作用効果:圧力伝達液が流動性を示し、蒸発性
がなく、気泡を発生しないことによって相転移材料が発
生した変位や圧力を振動板に高い効率で伝えることが可
能になる。請求項10に対応する作用効果:圧力伝達液
室と通じ、大気解放した共通液室を設けることによって
圧力伝達液の周囲の温度変化による圧力伝達液の膨張や
収縮があっても、圧力や変位の振動板への安定性のある
伝達を可能にする。請求項11に対応する作用効果:本
発明を実施することによって請求項1〜10と同様の効
果をホットメルト型インクジェットの場合にも実現が可
能になる。
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects. Action and effect corresponding to claims 1 and 2: By arranging a material that causes a volume change associated with an antiferroelectric phase-ferroelectric phase transition as an actuator in the pressure transmission liquid chamber, the ejection amount of ink in the ink liquid chamber is increased However, it is possible to manufacture an ink jet recording head having a high ink ejection speed and a low actuator driving voltage. Action and effect corresponding to claim 3: By carrying out claim 3, the electric field strength applied to the material that causes the volume change associated with the antiferroelectric phase-ferroelectric phase transition is reduced, and the design of the drive circuit of the phase transition material. It is possible to reduce the burden on the above. Action and effect corresponding to claims 4 to 7:
By implementing steps 7 to 7, a material that causes a volume change accompanying the antiferroelectric phase-ferroelectric phase transition is realized, and by disposing it in the pressure transfer liquid chamber, a displacement and pressure larger than those of an actuator using a piezoelectric material can be realized. It enables the production of inkjet recording heads for actuators that generate. Action and effect corresponding to claim 8: By using an insulating pressure transmitting liquid, even in the case of a laminated type transition material in which thin layer phase transition materials and electrode layers are alternately laminated, the electric field does not leak and the efficiency is improved. It can be applied to the phase change material, and the volume change of the phase change material can be reliably generated. Action and effect corresponding to claim 9: Displacement and pressure generated by the phase change material can be transmitted to the diaphragm with high efficiency because the pressure transmitting liquid exhibits fluidity, has no evaporability, and does not generate bubbles. Become. Action and effect corresponding to claim 10: Even if the pressure transfer liquid expands or contracts due to a temperature change around the pressure transfer liquid by providing a common liquid chamber communicating with the pressure transfer liquid chamber and opened to the atmosphere, pressure or displacement Allows stable transmission of to the diaphragm. Action and effect corresponding to claim 11: By implementing the present invention, the same effects as in claims 1 to 10 can be realized also in the case of a hot melt type ink jet.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明のインクジェット記録用ヘッドを説明
するための図で、インク液室と振動板を介して隣接する
圧力伝達液室内に相転移材料から成るアクチュエータを
配置したことを示す図である。
FIG. 1 is a view for explaining an inkjet recording head of the present invention, showing that an actuator made of a phase change material is arranged in a pressure transmission liquid chamber that is adjacent to an ink liquid chamber via a vibration plate. .

【図2】 図1のインクジェット記録用ヘッドの断面図
であり、圧力伝達液室内に相転移材料から成るアクチュ
エータを側面の支持体に固定したことを示す図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the ink jet recording head of FIG. 1, showing that an actuator made of a phase change material is fixed to a side support member in a pressure transmission liquid chamber.

【図3】 相転移材料に電界をかけて、体積変化させる
場合の状態を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a state where an electric field is applied to a phase change material to change its volume.

【図4】 図3に対応した相転移材料の電界誘起歪み特
性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing electric field induced strain characteristics of the phase change material corresponding to FIG.

【図5】 積層型相転移材料を用いたアクチュエータを
圧力伝達室内に配置した場合の実施例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example in which an actuator using a laminated type phase change material is arranged in a pressure transmission chamber.

【図6】 圧力伝達液室と大気解放した共通液室が通じ
るように細管を設けた場合の実施例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example in which a thin tube is provided so that a pressure transmitting liquid chamber and a common liquid chamber opened to the atmosphere communicate with each other.

【図7】 ホットメルト型インクジェット記録用ヘッド
の実施例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a hot-melt type inkjet recording head.

【図8】 図7に示したホットメルト型インクジェット
記録用ヘッドの断面図である。
8 is a cross-sectional view of the hot melt inkjet recording head shown in FIG.

【図9】 従来のインクジェット記録用ヘッドの一例を
示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a conventional inkjet recording head.

【図10】 従来の圧電材料に電界をかけて、電界と平
行な方向に変位している状態を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a state in which an electric field is applied to a conventional piezoelectric material and the piezoelectric material is displaced in a direction parallel to the electric field.

【図11】 図10に対応した圧電材料の電界誘起歪み
特性を示す図である。
11 is a diagram showing an electric field induced strain characteristic of the piezoelectric material corresponding to FIG.

【図12】 従来のホットメルト型インクジェット記録
用ヘッドの一例を説明するための図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining an example of a conventional hot melt inkjet recording head.

【図13】 従来のホットメルト型インクジェット記録
用ヘッドの他の例を説明するための図である。
FIG. 13 is a diagram for explaining another example of a conventional hot melt type inkjet recording head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21…基板、22…圧力伝達液室、23…相転移材料、
24…振動板、25…インク液室、26…ノズル板、2
7…ノズル、28…飛翔インク滴、29…アクチュエー
タ支持体、30…流体抵抗、31…ドライバーIC、3
2…積層型相転移材料、33…共通液室、34…細管、
35…大気解放口、36…発熱素子。
21 ... Substrate, 22 ... Pressure transfer liquid chamber, 23 ... Phase change material,
24 ... Vibration plate, 25 ... Ink liquid chamber, 26 ... Nozzle plate, 2
7 ... Nozzle, 28 ... Flying ink drop, 29 ... Actuator support, 30 ... Fluid resistance, 31 ... Driver IC, 3
2 ... Laminated phase change material, 33 ... Common liquid chamber, 34 ... Capillary tube,
35 ... Atmosphere opening port, 36 ... Heating element.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三好 康雄 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Yasuo Miyoshi 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Co., Ltd.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ノズル板、インク液室、振動板、圧力伝
達液室、アクチュエータから構成され、前記圧力伝達液
室内に前記アクチュエータとして反強誘電相−強誘電相
転移に伴う体積変化を生じる材料を有し、該材料の体積
変化を前記圧力伝達液を介して前記振動板に伝達し、該
振動板を変位させて前記インク液室内のインクを前記ノ
ズル板のノズルより吐出するようにしたことを特徴とす
るインクジェット記録用ヘッド。
1. A material comprising a nozzle plate, an ink liquid chamber, a vibrating plate, a pressure transmission liquid chamber, and an actuator, and a material that causes a volume change accompanying the antiferroelectric phase-ferroelectric phase transition as the actuator in the pressure transmission liquid chamber. The volume change of the material is transmitted to the vibrating plate via the pressure transmitting liquid, and the vibrating plate is displaced so that the ink in the ink liquid chamber is ejected from the nozzle of the nozzle plate. An inkjet recording head characterized by:
【請求項2】 前記反強誘電相−強誘電相転移に伴う体
積変化を生じる材料の体積変化が、電界による相転移に
よって生じるものであることを特徴とする請求項1記載
のインクジェット記録用ヘッド。
2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the volume change of the material that causes a volume change associated with the antiferroelectric phase-ferroelectric phase transition is caused by a phase transition due to an electric field. .
【請求項3】 前記反強誘電相−強誘電相転移に伴う体
積変化を生じる材料が、相転移材料と電極層を交互に積
層した積層体であることを特徴とする請求項1に記載の
インクジェット記録用ヘッド。
3. The material according to claim 1, wherein the material that causes a volume change associated with the antiferroelectric phase-ferroelectric phase transition is a laminated body in which a phase transition material and electrode layers are alternately laminated. Inkjet recording head.
【請求項4】 前記反強誘電相−強誘電相転移に伴う体
積変化を生じる材料が、ジルコン酸鉛、錫酸鉛の少なく
とも一つ以上を含む鉛系複合酸化物のセラミックスから
成ることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット
記録用ヘッド。
4. The lead-based composite oxide ceramic containing at least one of lead zirconate and lead stannate, wherein the material that undergoes a volume change associated with the antiferroelectric phase-ferroelectric phase transition. The inkjet recording head according to claim 1.
【請求項5】 前記相転移材料の組成が、 Pb1-0.5z Nbz[(Zr1-xSnx1-yTiy1-z3 0≦x≦0.5, 0≦y≦0.1, 0≦z≦0.02 であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェッ
ト記録用ヘッド。
5. The composition of the phase change material is Pb 1-0.5z Nb z [(Zr 1-x Sn x ) 1-y Ti y ] 1-z O 3 0 ≦ x ≦ 0.5, 0 ≦ The inkjet recording head according to claim 1, wherein y ≦ 0.1 and 0 ≦ z ≦ 0.02.
【請求項6】 前記相転移材料の組成が、 Pb1-3/2z Laz[(Zr1-xSnx1-yTiy]O3 0≦x≦0.5, 0≦y≦0.2, 0≦z≦0.02 であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェッ
ト記録用ヘッド。
6. The composition of the phase change material is: Pb 1-3 / 2z La z [(Zr 1-x Sn x ) 1-y Ti y ] O 3 0 ≦ x ≦ 0.5, 0 ≦ y ≦ 2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein 0.2 and 0 ≦ z ≦ 0.02.
【請求項7】 前記相転移材料の組成が、 Pb1-xLax[(Zr1-yTiy1-x/4]O3 0.08≦x≦0.24, 0≦y≦0.85 であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェッ
ト記録用ヘッド。
7. The composition of the phase change material is such that Pb 1-x La x [(Zr 1-y Ti y ) 1-x / 4 ] O 3 0.08 ≦ x ≦ 0.24, 0 ≦ y ≦ The inkjet recording head according to claim 1, wherein the recording head is 0.85.
【請求項8】 前記圧力伝達液室の圧力伝達液が絶縁性
(固有電気抵抗が105Ω・cm以上)の液体であるこ
とを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録用
ヘッド。
8. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the pressure transmitting liquid in the pressure transmitting liquid chamber is an insulating liquid (specific electrical resistance is 10 5 Ω · cm or more).
【請求項9】 前記圧力伝達液室の圧力伝達液が−20
〜150℃で流動性を有し、沸点が100℃以上の液体
であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェッ
ト記録用ヘッド。
9. The pressure transfer liquid in the pressure transfer liquid chamber is −20.
The ink jet recording head according to claim 1, which is a liquid having a fluidity at a temperature of 150 ° C to a boiling point of 100 ° C or higher.
【請求項10】 多数のノズルを有するノズル板と、多
数のインク液室と、多数の圧力伝達液室と、前記インク
液室と圧力伝達液室との間に介装された振動板と、前記
各圧力伝達液室内に配設されたアクチュエータから構成
され、前記アクチュエータとして反強誘電相−強誘電相
転移に伴う体積変化を生じる材料を有し、該相転移材料
の体積変化を前記圧力伝達液を介して前記振動板に伝達
し、該振動板を変位させて前記インク液室内のインクを
前記ノズル板のノズルより吐出させるようにしたマルチ
ノズル形式のインクジェット記録装置において、前記圧
力伝達液室の各々と通じ、かつ、大気に解放した共通液
室を有することを特徴とするインクジェット記録用ヘッ
ド。
10. A nozzle plate having a large number of nozzles, a large number of ink liquid chambers, a large number of pressure transmission liquid chambers, and a vibration plate interposed between the ink liquid chambers and the pressure transmission liquid chambers. The actuator is provided in each of the pressure transmitting liquid chambers, and has a material that causes a volume change associated with an antiferroelectric phase-ferroelectric phase transition as the actuator, and transmits the volume change of the phase change material to the pressure transmission. In the multi-nozzle type ink jet recording apparatus, the pressure transmitting liquid chamber is transmitted to the vibrating plate via liquid, and the vibrating plate is displaced to eject the ink in the ink liquid chamber from the nozzle of the nozzle plate. And a common liquid chamber that is open to the atmosphere and communicates with each of the above.
【請求項11】 発熱素子を有し、該発熱素子によりホ
ットメルトインクを液体化し、反強誘電相−強誘電相転
移材料に電界をかけて体積変化を生じさせ、前記液体化
したインクに圧力を加えてインクを吐出するようにした
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の
インクジェット記録用ヘッド。
11. A heating element is provided, and the hot-melt ink is liquefied by the heating element, an electric field is applied to the antiferroelectric phase-ferroelectric phase transition material to cause a volume change, and pressure is applied to the liquefied ink. The ink jet recording head according to any one of claims 1 to 10, wherein the ink is ejected by adding the ink.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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