JP2003094632A - Ink jet head, its manufacturing method and ink jet recorder - Google Patents

Ink jet head, its manufacturing method and ink jet recorder

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JP2003094632A
JP2003094632A JP2001285945A JP2001285945A JP2003094632A JP 2003094632 A JP2003094632 A JP 2003094632A JP 2001285945 A JP2001285945 A JP 2001285945A JP 2001285945 A JP2001285945 A JP 2001285945A JP 2003094632 A JP2003094632 A JP 2003094632A
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JP
Japan
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ink
jet head
ink jet
liquid chamber
ink supply
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Application number
JP2001285945A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Shimizu
明 清水
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable an ink supply channel to supply ink, though the channel is reduced in its cross sectional area due to the higher density of an actuator and its resultant increase in a flow resistance in a ink jet head. SOLUTION: The ink jet head has a diaphragm 64 constituting ink liquid chambers 62 and a part of an ink supply channel 91, and an electrode substrate 70 wherein individual electrodes 74 for ink ejection and individual electrodes 94 for ink supply are arranged in opposite to each other relative to the diaphragm 64 via a gap. An ink conveyer unit is formed of the diaphragm 64 constituting a part of the ink supply channel 91, and the individual electrodes 74 for the ink ejection or the like. A drive signal is applied to the individual electrodes 74 for the ink ejection, the diaphragm 64 of the ink supply channel 91 is deformed by an electrostatic force to such ink (convey) from a common ink flow channel 76, and then the drive signal is applied to the individual electrodes 74 for the ink ejection to eject ink from the nozzles 51.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ、複写
機、ファクシミリ等に用いられる静電型インクジェット
ヘッド、その製造方法及びインクジェット記録装置に関
し、さらに詳しくは、インクジェットヘッドにおけるイ
ンク供給路の断面積が小さくなった場合でも流体抵抗を
緩和でき、インクを安定供給することが可能となる静電
型インクジェットヘッド、その製造方法及びインクジェ
ット記録装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic ink jet head used in a printer, a copying machine, a facsimile machine, etc., a method of manufacturing the same, and an ink jet recording apparatus. The present invention relates to an electrostatic ink jet head that can reduce fluid resistance even when it becomes small and can stably supply ink, a manufacturing method thereof, and an ink jet recording apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェットヘッドにおいて、静電力
駆動のインク輸送ユニットを有するものは見当たらな
い。特開平11−993号公報(インクジェットヘッド
及びその製造方法並びにインクジェット記録装置)に記
載された発明(第1の従来例)は、キャビティの隔壁高
さ規定に関し、キャビティの隔壁の高さを100〜16
0μmの範囲に規定している。隔壁高さの上限値は、ク
ロストークの抑制と生産性の向上の観点から定められ、
下限値はインクの供給能力から定められる。即ち、壁が
低いと流体抵抗が大きくなりインクが流れにくくなるこ
とを、隔壁高さを規定することで回避している。
2. Description of the Related Art There is no ink jet head having an ink transport unit driven by electrostatic force. The invention (first conventional example) described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-993 (inkjet head, method for manufacturing the same, and inkjet recording apparatus) relates to the regulation of the partition wall height of the cavity. 16
It is specified in the range of 0 μm. The upper limit of the partition wall height is determined from the viewpoint of suppressing crosstalk and improving productivity,
The lower limit is determined by the ink supply capacity. That is, by defining the height of the partition wall, it is avoided that the fluid resistance increases and the ink does not flow easily when the wall is low.

【0003】また、特開平2000−141648号公
報(インクジェットヘッド)に記載された発明(第2の
従来例)は、インク供給路に関し、共通インク流路を加
圧液室の上面に設け、そこからすべての加圧液室に連通
するインク供給路を設け、ノズル密度の高いインクジェ
ットヘッドを提供している。
The invention (second conventional example) described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-141648 (ink jet head) relates to an ink supply passage, and a common ink passage is provided on the upper surface of the pressurized liquid chamber, To provide an ink supply path communicating with all the pressurized liquid chambers to provide an inkjet head with high nozzle density.

【0004】さらに、マトリックス状ノズルを有するヘ
ッドに仕上げるために裏面流路と裏面電極を有するイン
クジェットヘッドも知られている(第3の従来例)。こ
のインクジェットヘッドのインク供給は、共通インク流
路を結ぶ運河流路を配置し枝分かれさせて各加圧液室ま
でインク供給する構造とし、ノズル密度の高いインクジ
ェットヘッドを提供している。
Further, an ink jet head having a back surface flow path and a back surface electrode for finishing a head having a matrix of nozzles is also known (third conventional example). The ink supply of this ink jet head has a structure in which a canal flow path connecting a common ink flow path is arranged and branched to supply ink to each pressurized liquid chamber, thereby providing an ink jet head having a high nozzle density.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前記した第1の従来例
では、液室の隔壁高さを100〜160μmの範囲に規
定し、この下限値はインクの供給能力の観点から定めら
れているが、隔壁高さが低いと流体抵抗が大きくなりイ
ンクが流れにくくなることを隔壁高さ規定することで回
避している。しかし、今後さらにノズルの高密度化が進
んでくると隔壁高さを100μm以下にすることも要求
されてくる。
In the above-mentioned first conventional example, the partition wall height of the liquid chamber is defined in the range of 100 to 160 μm, and this lower limit value is defined from the viewpoint of the ink supply capacity. By defining the height of the partition wall, it is avoided that the fluid resistance increases and the ink does not easily flow when the partition wall height is low. However, as the density of nozzles further increases in the future, it is required that the height of partition walls be 100 μm or less.

【0006】第2の従来例では、共通インク流路を加圧
液室の上面に設けそこからすべての加圧液室とを同時に
連通するインク供給路を設けているが、その連通するイ
ンク供給路は特別な層構造で構成されているため製造工
程が複雑であり高価なものとなっている。
In the second conventional example, the common ink flow path is provided on the upper surface of the pressurized liquid chamber, and the ink supply path is provided to communicate with all the pressurized liquid chambers from the common ink flow path at the same time. Since the road is composed of a special layer structure, the manufacturing process is complicated and expensive.

【0007】さらに第3の従来例では、高密度マトリッ
クス状ノズルを有するインクジェットヘッドを提供して
いるが、その中でインク流路を結ぶ運河流路を設ける等
の記載はあるが、課題としてインク供給路の断面積がさ
らに小さくなり流体抵抗が大きくなりすぎた場合を考え
ると、インクが流れにくくなることが予想される。
Further, in the third conventional example, an ink jet head having high density matrix nozzles is provided, and although there is a description that a canal flow path connecting ink flow paths is provided therein, there is a problem with ink. Considering the case where the cross-sectional area of the supply path becomes smaller and the fluid resistance becomes too large, it is expected that the ink will not flow easily.

【0008】本発明の第1の目的は、インクジェットヘ
ッドを形成するアクチュエータが高密度化されてくる
と、インク供給路の断面積が小さくなり流体抵抗が大き
くなりインク供給が困難となることに対応し、インク輸
送ユニットを備えたインク供給路の構造とすることで、
断面積の小さな供給路においても安定したインク供給を
可能にすることである。
A first object of the present invention is to cope with the difficulty of ink supply because the cross-sectional area of the ink supply path becomes small and the fluid resistance becomes large as the density of the actuator forming the ink jet head becomes higher. However, with the structure of the ink supply path equipped with the ink transport unit,
This is to enable stable ink supply even in a supply path having a small cross-sectional area.

【0009】本発明の第2の目的は、インク輸送ユニッ
トを所定の駆動タイミングで駆動することによって、イ
ンク加圧室で必要とするインク量に見合ったインク量を
安定して供給することである。
A second object of the present invention is to stably supply an ink amount commensurate with the ink amount required in the ink pressurizing chamber by driving the ink transport unit at a predetermined driving timing. .

【0010】本発明の第3の目的は、インク加圧液室と
共通インク流路との距離が大で、流路抵抗が大である場
合においても、安定したインク供給を可能とし、またイ
ンクジェットヘッドの設計の自由度を増すことである。
A third object of the present invention is to enable stable ink supply even when the distance between the ink pressurizing liquid chamber and the common ink flow path is large and the flow path resistance is large, and the ink jet is used. It is to increase the degree of freedom in designing the head.

【0011】本発明の第4の目的は、静電方式のインク
ジェットヘッドのインク加圧液室形成のプロセスと、本
発明のインク輸送手段を有するインク供給路形成のプロ
セスを同時に実現し、高密度ノズルヘッドを提供するこ
とである。また、その製造方法を提供することである。
A fourth object of the present invention is to simultaneously realize a process of forming an ink pressurizing liquid chamber of an electrostatic ink jet head and a process of forming an ink supply path having an ink transporting means of the present invention, thereby achieving high density. It is to provide a nozzle head. Moreover, it is providing the manufacturing method.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するためになされたものであって、請求項1の発明
は、複数のノズルと、各ノズルと連通する各加圧液室
と、各加圧液室にインク供給路を介してインクを供給す
る共通インク流路とを備えたインクジェットヘッドにお
いて、前記インク供給路の一部を構成する振動板と、該
振動板に対してギャップを介してインク供給用個別電極
が対向配置された電極基板を有し、前記振動板を静電力
により変形させることでインクを輸送することを特徴と
する。
The present invention has been made to achieve the above object, and the invention of claim 1 includes a plurality of nozzles and a pressurized liquid chamber communicating with each nozzle. In an inkjet head having a common ink flow path for supplying ink to each pressurized liquid chamber via an ink supply path, a vibration plate forming a part of the ink supply path, and a gap with respect to the vibration plate It is characterized in that it has an electrode substrate on which the individual electrodes for ink supply are arranged to face each other, and the ink is transported by deforming the vibrating plate by electrostatic force.

【0013】請求項2の発明は、複数のノズルと、各ノ
ズルが連通する各加圧液室と、各加圧液室にインク供給
路を介してインクを供給する共通インク流路とを備えた
インクジェットヘッドにおいて、前記加圧液室及び前記
インク供給路の一部を構成する振動板と、該振動板に対
してギャップを介してインク吐出用個別電極及びインク
供給用個別電極が対向配置された電極基板を有し、前記
振動板を静電力により変形させることでインクを輸送す
るとともにインクを吐出することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there are provided a plurality of nozzles, each pressurizing liquid chamber communicating with each nozzle, and a common ink flow passage for supplying ink to each pressurizing liquid chamber via an ink supply passage. In the inkjet head, a vibrating plate forming a part of the pressurized liquid chamber and the ink supply path, and an ink ejecting individual electrode and an ink supplying individual electrode are arranged to face the vibrating plate via a gap. In addition, the vibrating plate is deformed by an electrostatic force to transport the ink and eject the ink.

【0014】請求項3の発明は、請求項2の発明のイン
クジェットヘッドにおいて、前記各インク供給用個別電
極の駆動波形は、各インク吐出用個別電極の駆動波形に
同期した駆動波形であることを特徴とする。
According to a third aspect of the invention, in the ink jet head according to the second aspect of the invention, the drive waveform of each ink supply individual electrode is a drive waveform synchronized with the drive waveform of each ink ejection individual electrode. Characterize.

【0015】請求項4の発明は、請求項1または2の発
明のインクジェットヘッドにおいて、前記インク供給路
の入口部分と出口部分には、それぞれ方向性を有する流
体抵抗を有することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the ink jet head according to the first or second aspect of the invention, the inlet portion and the outlet portion of the ink supply passage each have a directional fluid resistance.

【0016】請求項5の発明は、請求項1または2の発
明のインクジェットヘッドにおいて前記インク供給路
は、前記振動板と前記インク供給用個別電極の組を複数
有し、前記振動板の各部を連動させインクを輸送するこ
とを特徴とする。
According to a fifth aspect of the invention, in the ink jet head according to the first or second aspect of the invention, the ink supply path has a plurality of sets of the vibration plate and the ink supply individual electrodes, and each part of the vibration plate is provided. The feature is that ink is transported in conjunction with each other.

【0017】請求項6の発明は、請求項5の発明のイン
クジェットヘッドにおいて、前記インク供給路は、流路
内に前記振動板の対面側に突出する流体抵抗を備えてい
ることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the invention, in the ink jet head according to the fifth aspect of the invention, the ink supply passage is provided with a fluid resistance projecting toward the opposite side of the diaphragm in the flow passage. .

【0018】請求項7の発明は、請求項1〜6の発明の
インクジェットヘッドの製造方法において、前記加圧液
室と前記インク供給路は同一の工程で形成され、また前
記インク吐出用個別電極と前記インク供給用の個別電極
は他の同一の工程で形成されることを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the method of manufacturing an ink jet head according to the first to sixth aspects, the pressurizing liquid chamber and the ink supply passage are formed in the same step, and the ink discharge individual electrode is formed. And the individual electrode for ink supply is formed in the same process.

【0019】請求項8の発明は、請求項1〜6の発明の
インクジェットヘッドを使用したインクジェット記録装
置であることを特徴とする。
An eighth aspect of the invention is an ink jet recording apparatus using the ink jet head according to the first to sixth aspects of the invention.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
〜11を参照して説明する。図1(A)は本発明に係る
インクジェットヘッドを使用したインクジェット記録装
置の概略を示す斜視図、図1(B)は同じく側断面図で
ある。このインクジェット記録装置は、記録装置本体1
の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ13、キャ
リッジに搭載したインクジェットヘッド14、インクジ
ェットヘッド14へインクを供給するインクカートリッ
ジ15等で構成される印字機構部2を収納し、装置本体
1の下方部には前方側から多数枚の用紙3を積載可能な
給紙カセット(或いは給紙トレイでもよい。)4を抜き
差し自在に装着することができ、また、用紙3を手差し
で給紙するための手差しトレイ5を開倒することがで
き、給紙カセット4或いは手差しトレイ5から給送され
る用紙3を取り込み、印字機構部2によって所要の画像
を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ6に排紙
する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIG.
This will be described with reference to FIGS. FIG. 1A is a perspective view showing an outline of an inkjet recording apparatus using an inkjet head according to the present invention, and FIG. 1B is a side sectional view of the same. This ink jet recording apparatus includes a recording apparatus main body 1
A print mechanism unit 2 including a carriage 13 movable in the main scanning direction, an inkjet head 14 mounted on the carriage, an ink cartridge 15 for supplying ink to the inkjet head 14, and the like is housed inside the printer main body 1 A paper feed cassette (or a paper feed tray) 4 capable of stacking a large number of papers 3 from the front side can be detachably attached to the unit, and the papers 3 can be manually fed. The manual feed tray 5 can be opened and closed, the paper 3 fed from the paper feed cassette 4 or the manual feed tray 5 is taken in, the desired image is recorded by the printing mechanism unit 2, and then the paper ejected mounted on the rear surface side. The paper is discharged to the tray 6.

【0021】印字機構部2は、図示しない左右の側板に
横架した主ガイドロッド11と従ガイドロッド12とで
キャリッジ13を主走査方向(図1(B)で紙面垂直方
向)に摺動自在に保持し、このキャリッジ13にはイエ
ロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック
(Bk)の各色のインク滴を吐出するインクジェットヘ
ッド14からなる記録ヘッドを複数のインク吐出口を主
走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を
下方に向けて装着している。またキャリッジ13には、
各インクジェットヘッド14に各色のインクを供給する
ための各インクカートリッジ15を交換可能に装着して
いる。
The printing mechanism 2 is slidable in the main scanning direction (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1B) of the carriage 13 by the main guide rod 11 and the sub guide rods 12 which are horizontally mounted on the left and right side plates (not shown). The carriage 13 is provided with a plurality of recording heads each including a recording head including an inkjet head 14 that discharges ink droplets of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk). They are arranged in a direction intersecting with the main scanning direction, and are mounted with the ink droplet ejection direction facing downward. In addition, the carriage 13 has
Each ink cartridge 15 for supplying each color ink is attached to each inkjet head 14 in a replaceable manner.

【0022】インクカートリッジ15は上方に大気と連
通する大気口、下方にはインクジェットヘッド14へイ
ンクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された
多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインク
ジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維
持している。
The ink cartridge 15 has an atmosphere port communicating with the atmosphere above, a supply port supplying ink to the ink jet head 14 below, and a porous body filled with ink inside, which is porous. The ink supplied to the inkjet head is maintained at a slight negative pressure by the capillary force of the body.

【0023】また、記録ヘッドとしてここでは各色のイ
ンクジェットヘッド14を用いているが、各色のインク
滴を吐出するノズルを有する1個のヘッドでもよい。さ
らに、記録ヘッドとして用いるインクジェットヘッド1
4は、圧電素子等の電気機械変換素子で液室壁面を形成
する振動板を介してインクを加圧するピエゾ型、或いは
発熱抵抗体により気泡を生じさせてインクを加圧するバ
ブル型、若しくはインク流路壁面を形成する振動板とこ
れに対向する電極との間の静電力で振動板を変位させて
インクを加圧する静電型等を使用することができるが、
本実施形態では静電型インクジェットヘッドを用いてい
る。
Although the ink jet heads 14 for the respective colors are used here as the recording head, a single head having nozzles for ejecting ink droplets for the respective colors may be used. Furthermore, an inkjet head 1 used as a recording head
Reference numeral 4 denotes a piezo type that presses ink through a diaphragm that forms a wall surface of a liquid chamber by an electromechanical conversion element such as a piezoelectric element, or a bubble type that presses ink by generating bubbles by a heating resistor, or an ink flow. It is possible to use an electrostatic type or the like, which displaces the diaphragm by the electrostatic force between the diaphragm forming the wall surface of the road and the electrode facing the diaphragm to press the ink.
In this embodiment, an electrostatic inkjet head is used.

【0024】ここで、キャリッジ13は後方側(用紙搬
送方向下流側)を主ガイドロッド11に摺動自在に嵌装
し、前方側(用紙搬送方向下流側)を従ガイドロッド1
2に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ
13を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ1
7で回転駆動される駆動プーリ18と従動プーリ19と
の間にタイミングベルト20を張装し、このタイミング
ベルト20をキャリッジ13に固定しており、主走査モ
ーター17の正逆回転によりキャリッジ13が往復駆動
される。
Here, the carriage 13 is slidably fitted to the main guide rod 11 on the rear side (downstream side in the sheet conveying direction), and the front side (downstream side on the sheet conveying direction) in the sub guide rod 1.
2 is slidably mounted. Then, since the carriage 13 is moved and scanned in the main scanning direction, the main scanning motor 1
A timing belt 20 is stretched between a drive pulley 18 and a driven pulley 19 which are rotatably driven by 7, and the timing belt 20 is fixed to the carriage 13. It is driven back and forth.

【0025】一方、給紙カセット4にセットした用紙3
を記録ヘッドの下方側に搬送するために、給紙カセット
4から用紙3を分離給送する給紙ローラ21及びフリク
ションパッド22と、用紙3を案内するガイド部材23
と、給紙された用紙3を反転させて搬送する搬送ローラ
24と、この搬送ローラ24の周面に押し付けられる搬
送コロ25及び搬送ローラ24からの用紙3の送り出し
角度を規定する先端コロ26とを設けている。搬送ロー
ラ24は副走査モータ27によってギヤ列を介して回転
駆動される。
On the other hand, the paper 3 set in the paper feed cassette 4
For feeding the paper 3 to the lower side of the recording head, a paper feed roller 21 and a friction pad 22 for separating and feeding the paper 3 from the paper feed cassette 4, and a guide member 23 for guiding the paper 3.
A transport roller 24 that reverses and transports the fed paper 3, a transport roller 25 that is pressed against the peripheral surface of the transport roller 24, and a tip roller 26 that defines the feed angle of the paper 3 from the transport roller 24. Is provided. The transport roller 24 is rotationally driven by the sub-scanning motor 27 via a gear train.

【0026】そして、キャリッジ13の主走査方向の移
動範囲に対応して搬送ローラ24から送り出された用紙
3を記録ヘッドの下方側で案内する用紙ガイド部材であ
る印写受け部材29を設けている。この印写受け部材2
9の用紙搬送方向下流側には、用紙3を排紙方向へ送り
出すために回転駆動される搬送コロ31、拍車32を設
け、さらに用紙3を排紙トレイ6に送り出す排紙ローラ
33及び拍車34と、排紙経路を形成するガイド部材3
5,36とを配設している。
Further, there is provided a print receiving member 29 which is a paper guide member for guiding the paper 3 delivered from the carrying roller 24 below the recording head in correspondence with the movement range of the carriage 13 in the main scanning direction. . This copy receiving member 2
A transport roller 31 and a spur 32 that are driven to rotate in order to send out the paper 3 in the paper discharge direction are provided on the downstream side of the paper transport direction of 9, and further a paper discharge roller 33 and a spur 34 that send the paper 3 to the paper discharge tray 6. And a guide member 3 that forms a paper discharge path
5, 36 are provided.

【0027】記録時には、キャリッジ13を移動させな
がら画像信号に応じて記録ヘッドのインクジェットヘッ
ド14を駆動することにより、停止している用紙3にイ
ンクを吐出して1行分を記録し、用紙3を所定量搬送後
次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙3の後
端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録
動作を終了させ用紙3を排紙する。
At the time of recording, by driving the ink jet head 14 of the recording head in accordance with the image signal while moving the carriage 13, ink is ejected to the stopped paper 3 to record one line, and the paper 3 After carrying a predetermined amount, the next line is recorded. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the sheet 3 has reached the recording area, the recording operation is terminated and the sheet 3 is ejected.

【0028】また、キャリッジ13の移動方向右端側の
記録領域を外れた位置には、ヘッド14の吐出不良を回
復するための回復装置37を配置している。回復装置3
7はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有し
ている。キャリッジ13は印字待機中にはこの回復装置
37側に移動されてキャッピング手段でヘッド14をキ
ャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことにより
インク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中
などに記録と関係しないインクを吐出することにより、
全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性
能を維持する。
Further, a recovery device 37 for recovering the ejection failure of the head 14 is arranged at a position outside the recording area on the right end side of the carriage 13 in the moving direction. Recovery device 3
Reference numeral 7 has a cap means, a suction means, and a cleaning means. The carriage 13 is moved to the recovery device 37 side during printing standby, the head 14 is capped by the capping means, and the ejection port portion is kept wet to prevent ejection failure due to ink drying. Also, by ejecting ink that is not related to recording during recording,
The ink viscosity of all ejection ports is made constant, and stable ejection performance is maintained.

【0029】吐出不良が発生した場合等には、キャッピ
ング手段でヘッド14の吐出口を密封し、チューブを通
して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い
出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニン
グ手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸
引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜に
排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持さ
れる。
When ejection failure occurs, the ejection port of the head 14 is sealed by a capping unit, and bubbles and the like are sucked out from the ejection port by a suction unit together with ink through a tube, and ink and dust adhered to the ejection port surface. Is removed by the cleaning means and the ejection failure is recovered. Further, the sucked ink is discharged to the waste ink reservoir installed in the lower part of the main body and absorbed and held by the ink absorber inside the waste ink reservoir.

【0030】図2は、一般的な従来の静電型インクジェ
ットヘッドの構成を示し、図2(A)は、静電型インク
ジェットヘッドの外観を示す一部破断斜視図、図2
(B)は、図2(A)のA−A断面図である。従来例の
静電型インクジェットヘッドは、ノズル基板110、振
動板基板120、電極基板130から構成されている。
ノズル基板110にはインクを吐出するノズル111、
流体抵抗112が形成されている。振動板基板120に
は隔壁123によって、共通液室121、加圧液室12
2が形成され、共通液室121は裏面流路131に連通
し、加圧液室122の底部は振動板124によって形成
されている。電極基板130には振動室132が形成さ
れ、その底部であって振動板124と対向する位置に個
別電極133が形成され、個別電極133の外方はFP
C等と接続するための電極パッド134となっている。
特徴的には次のようになる。 (1)共通液室121から流体抵抗112を通って各加
圧液室122へインクが流れ込む。実際には個別電極1
33の長手方向が1mm程度、流体抵抗とインク流路で
0.2〜0.3mm程度である。 (2)流体抵抗112はノズル基板側を掘り込み間隔は
0.02mm程度。 (3)ノズル列は2列で千鳥配列。 (4)ヘッド上面両端から電極パッド134を取り出
す。
FIG. 2 shows the structure of a general conventional electrostatic ink jet head, and FIG. 2 (A) is a partially cutaway perspective view showing the appearance of the electrostatic ink jet head.
2B is a sectional view taken along line AA of FIG. The conventional electrostatic ink jet head includes a nozzle substrate 110, a diaphragm substrate 120, and an electrode substrate 130.
The nozzle substrate 110 has nozzles 111 for ejecting ink,
A fluid resistance 112 is formed. A diaphragm 123 is provided on the diaphragm substrate 120, and a common liquid chamber 121 and a pressurized liquid chamber 12 are provided.
2 is formed, the common liquid chamber 121 communicates with the back flow passage 131, and the bottom of the pressurized liquid chamber 122 is formed by the vibrating plate 124. A vibrating chamber 132 is formed in the electrode substrate 130, and an individual electrode 133 is formed at the bottom of the vibrating chamber 132 so as to face the vibrating plate 124. The outside of the individual electrode 133 is FP.
It is an electrode pad 134 for connecting to C or the like.
The characteristic is as follows. (1) Ink flows from the common liquid chamber 121 into each pressurized liquid chamber 122 through the fluid resistance 112. Actually individual electrode 1
The longitudinal direction of 33 is about 1 mm, and the fluid resistance and the ink flow path are about 0.2 to 0.3 mm. (2) The fluid resistance 112 is dug on the nozzle substrate side at an interval of about 0.02 mm. (3) The nozzle rows are two rows and arranged in a staggered arrangement. (4) The electrode pads 134 are taken out from both ends of the upper surface of the head.

【0031】本発明は、静電型インクジェットヘッドに
おいて、共通液室と個別の加圧液室の間のインク供給路
にインク輸送ユニットを設置し、インク供給路の断面積
の縮小化に対応して安定したインク供給を可能にする。
特に、高密度化するマトリックス状ノズルを有するイン
クジェットヘッドでは、各加圧液室までの距離が異なる
等インク供給が一様でないことが多くなるため本発明が
効果的に作用することとなる。
According to the present invention, in the electrostatic ink jet head, the ink transport unit is installed in the ink supply path between the common liquid chamber and the individual pressurized liquid chambers, and the cross-sectional area of the ink supply path is reduced. Enables stable and stable ink supply.
In particular, in an ink jet head having a matrix-shaped nozzle for increasing the density, the ink supply is often not uniform due to different distances to the pressurized liquid chambers, so that the present invention works effectively.

【0032】(実施例1)図3は、本発明の実施例1に
よる静電型インクジェットヘッドの分解斜視図であり、
請求項1,2の発明に対応する。図4〜図6は、本発明
の実施例による静電型インクジェットヘッドを製造する
プロセスフローの概略を示す図である。まず、実施例1
の静電型インクジェットヘッドの主要部を図3〜図6に
基づいて説明する。本発明の実施例は、静電方式のアク
チュエータを例として説明するが、他の方式のアクチュ
エータを本発明に適用してもよい。その場合は、加圧液
室のインク吐出機構が圧電素子を用いたり、発熱素子を
用いたりすることになる。実施例1の静電型インクジェ
ットヘッドは、支持基板となる電極基板70、シリコン
酸化膜71、インク吐出用個別電極74、インク供給用
個別電極94、振動板64が形成されている振動板基板
60、ノズル基板50等から構成される。振動板64と
両個別電極74,94間(正確には保護膜75,95と
の間)には振動室73,93が形成されている。微少な
ギャップを介して振動板64とインク供給用個別電極9
4間に所定のタイミングで駆動信号を加えると、静電力
によりインク供給用個別電極94に対応する部分の振動
板64が個別電極(対向電極)側に変位し、その後電圧
を0に戻したときに変位している振動板64がその弾性
力によって元の位置に戻ろうとする力によりインクをイ
ンク供給路91より流体抵抗65を介してインク液室6
2に輸送する。次に、インク吐出用個別電極74に所定
のタイミングで駆動信号を加え、対応する部分の振動板
64を同様に振動させることによってインク液室62内
のインクをノズル51から噴射させるものである。
(Embodiment 1) FIG. 3 is an exploded perspective view of an electrostatic ink jet head according to Embodiment 1 of the present invention.
The invention corresponds to claims 1 and 2. 4 to 6 are views showing the outline of the process flow for manufacturing the electrostatic ink jet head according to the embodiment of the present invention. First, Example 1
The main part of the electrostatic ink jet head will be described with reference to FIGS. In the embodiments of the present invention, an electrostatic actuator is described as an example, but actuators of other methods may be applied to the present invention. In that case, the ink ejection mechanism of the pressurized liquid chamber uses a piezoelectric element or a heating element. In the electrostatic ink jet head of the first embodiment, the vibrating plate substrate 60 on which the electrode substrate 70 serving as a supporting substrate, the silicon oxide film 71, the ink ejecting individual electrode 74, the ink supplying individual electrode 94, and the vibrating plate 64 are formed. , The nozzle substrate 50 and the like. Vibration chambers 73 and 93 are formed between the vibration plate 64 and the individual electrodes 74 and 94 (more precisely, between the protection films 75 and 95). The vibrating plate 64 and the individual electrode 9 for ink supply through the minute gap.
When a drive signal is applied at a predetermined timing between 4 and 4, the vibrating plate 64 of the portion corresponding to the ink supply individual electrode 94 is displaced toward the individual electrode (counter electrode) side by electrostatic force, and then the voltage is returned to 0. Due to the elastic force of the vibrating plate 64 that is displaced to the original position, the ink is moved from the ink supply path 91 to the ink liquid chamber 6 via the fluid resistance 65 by the force of returning to the original position.
Transport to 2. Next, a drive signal is applied to the individual ink ejection electrodes 74 at a predetermined timing, and the corresponding portion of the vibrating plate 64 is similarly vibrated to eject the ink in the ink liquid chamber 62 from the nozzles 51.

【0033】インク吐出用及びインク供給用個別電極7
4,94上の保護膜75,95は振動板64と個別電極
74,94の短絡を防ぐものであり、同機能の絶縁膜を
振動板側に形成してもよい。また、振動板と両個別電極
が接触しないような駆動方式で動作させる場合には省略
することも可能である。また、本実施例のギャップ形状
はあくまで一例であり、目的に応じて他のギャップ形状
にすることも可能である。インク吐出力を所望のものに
するためには、関係するギャップ長、振動板厚、振動板
材質、振動板短辺長、流体抵抗、保護膜の膜厚/材料等
のパラメータについて最適設計を行う必要がある。
Individual electrodes 7 for ink ejection and ink supply
The protective films 75 and 95 on 4, 94 prevent short-circuiting between the diaphragm 64 and the individual electrodes 74 and 94, and an insulating film having the same function may be formed on the diaphragm side. Further, it can be omitted when the diaphragm is operated by a driving method in which the individual electrodes are not in contact with each other. Further, the gap shape of this embodiment is merely an example, and other gap shapes can be used depending on the purpose. In order to achieve the desired ink ejection force, the optimum design is performed for parameters such as the related gap length, diaphragm thickness, diaphragm material, diaphragm short side length, fluid resistance, and protective film thickness / material. There is a need.

【0034】本発明では、インク供給路において静電力
によって駆動される振動板、加圧液室、流体抵抗、個別
電極、ギャップ等からなるインク輸送ユニットが形成さ
れる。このインク輸送ユニットのインク供給用個別電極
へ駆動信号を与え、静電力で振動板を撓ませインクを引
き込み、駆動電圧を0Vとした時に振動板の復元力で所
望のインク量を次の液室へ輸送する。インク輸送ユニッ
トを配置する場所は、その能力設計(振動板によるイン
ク排出量、液室形状の場合は両端の流体抵抗の方向性
等)に応じて最適箇所を決定する。
In the present invention, the ink transport unit is formed in the ink supply path, which is composed of the vibration plate driven by electrostatic force, the pressurized liquid chamber, the fluid resistance, the individual electrode, the gap and the like. A drive signal is applied to the individual electrodes for ink supply of this ink transport unit, the diaphragm is deflected by electrostatic force to draw in ink, and when the drive voltage is 0 V, the restoring force of the diaphragm causes the desired ink amount to reach the next liquid chamber. Transport to. The place where the ink transport unit is arranged is determined in accordance with its capacity design (ink discharge amount by the diaphragm, directionality of fluid resistance at both ends in the case of a liquid chamber shape, etc.).

【0035】実施例1のインクジェットヘッドでは、3
列以上のマトリックス状に配列されたノズルを一平板上
にレイアウトしてノズル基板を形成しておく。ノズル基
板、振動板基板、支持基板を貼り合わせた後ヘッドサイ
ズに切り出し、裏面側にFPCを圧着して外部接続を可
能にし、インクジェットヘッドが完成する。
In the ink jet head of Example 1, 3
A nozzle substrate is formed by laying out the nozzles arranged in a matrix of rows or more on one flat plate. After adhering the nozzle substrate, the vibration plate substrate and the supporting substrate, they are cut out into a head size, and an FPC is pressure-bonded to the back surface side to enable external connection, thereby completing the inkjet head.

【0036】図4〜図6に示すプロセスフローに基づい
て、実施例1のインクジェットヘッドの製造方法につい
て説明する。電極基板70となるボロンを0.01〜0.
1Ωcm含ませた<100>シリコンウエハ全体に熱酸
化ウェット法によってシリコン酸化膜を2μm成長させ
る(図4(A))。
A method of manufacturing the ink jet head of the first embodiment will be described based on the process flows shown in FIGS. The boron used as the electrode substrate 70 is 0.01 to 0.
A silicon oxide film is grown to a thickness of 2 μm by the thermal oxidation wet method on the entire <100> silicon wafer containing 1 Ωcm (FIG. 4A).

【0037】その後、インク噴射液室とインク供給路の
所望の電極パターン形成エリアに対応したレジストパタ
ーンを形成する。次に、シリコン酸化膜71のエッチャ
ント(フッ酸)を用いてウェットエッチを行い、エッチ
ング後レジストを除去する。第2の不純物(例えば、リ
ン等)を含んだシリケートガラスを溶剤と混合し、支持
基板へ塗布し、プリベークし、拡散炉で不純物の拡散を
行う。ここでは固体拡散、または高エネルギ−イオン注
入等で同様の選択エリアへ第2の不純物の導入を実施し
てもよい。拡散条件は1200℃で100時間と長い。
この点については後述する実施例の方法を用いることも
できる(図4(B))。
Then, a resist pattern corresponding to a desired electrode pattern forming area of the ink jetting liquid chamber and the ink supply path is formed. Next, wet etching is performed using an etchant (hydrofluoric acid) of the silicon oxide film 71, and the resist is removed after etching. A silicate glass containing a second impurity (for example, phosphorus) is mixed with a solvent, coated on a supporting substrate, prebaked, and diffused in a diffusion furnace. Here, the second impurity may be introduced into a similar selected area by solid diffusion, high energy ion implantation or the like. The diffusion condition is as long as 1200 ° C. for 100 hours.
In this regard, the method of the embodiment described later can be used (FIG. 4 (B)).

【0038】不純物を含むシリケートガラスとシリコン
酸化膜71を薬液(混酸 硝酸、フッ酸)にて全面除去
する(図4(C))。その後、支持基板を約650nm
酸化してギャップスペーサエリアをパターニングする
(図4(D))。
The silicate glass containing impurities and the silicon oxide film 71 are entirely removed with a chemical solution (mixed acid nitric acid, hydrofluoric acid) (FIG. 4C). After that, the supporting substrate is set to about 650 nm.
Oxidation is performed to pattern the gap spacer area (FIG. 4D).

【0039】個別電極材料(TiN等)の堆積(デポ)
をスパッター装置で行い、インク液室62とインク供給
路91に対応したインク吐出用及びインク供給用個別電
極74,94のパターニングを施す。(図4(E)) ここで、両個別電極74,94を不純物を含むシリコン
支持基板そのものとする場合はTiN等の電極材料をデ
ポしなくてもよい。次に、両個別電極74,94を保護
するように絶縁膜75,95をデポし、パターニングす
る(図4(F))。ここで、TiNをデポしない場合は
シリコン支持基板を熱酸化して保護膜として使用でき
る。
Deposition of individual electrode materials (TiN etc.)
Is performed by a sputtering device to pattern the individual electrodes 74 and 94 for ink ejection and ink supply corresponding to the ink liquid chamber 62 and the ink supply passage 91. (FIG. 4 (E)) Here, when both the individual electrodes 74 and 94 are the silicon supporting substrate itself containing impurities, the electrode material such as TiN does not have to be deposited. Next, the insulating films 75 and 95 are deposited and patterned so as to protect both the individual electrodes 74 and 94 (FIG. 4F). Here, when TiN is not deposited, the silicon supporting substrate can be thermally oxidized and used as a protective film.

【0040】振動板側のウエハを直接接合等により貼り
付ける(図5(G))。シリコン窒化膜81をデポし、
インク液室62となる部分、インク供給路91と共通液
室、及び共通インク流路76になる部分を写真製版しエ
ッチングする。レジスト剥離後KOHによりシリコンの
エッチング(振動板の厚さは1〜3μm残す)を行いイ
ンク液室62となる部分及び共通インク流路76になる
部分を形成する(図5(H))。インク供給路91から
各インク液室62への流路は流体抵抗を含ませた形でノ
ズル板側に形成してもよい。
The wafer on the diaphragm side is attached by direct bonding or the like (FIG. 5 (G)). Deposit the silicon nitride film 81,
The portion that becomes the ink liquid chamber 62, the ink supply passage 91 and the common liquid chamber, and the portion that becomes the common ink flow passage 76 are photoengraved and etched. After removing the resist, silicon is etched by KOH (the thickness of the vibrating plate is left to be 1 to 3 μm) to form a portion which becomes the ink liquid chamber 62 and a portion which becomes the common ink flow path 76 (FIG. 5 (H)). The flow path from the ink supply path 91 to each ink liquid chamber 62 may be formed on the nozzle plate side so as to include fluid resistance.

【0041】シリコン窒化膜81除去後、裏面電極パッ
ド82を形成するため、TiN等をデポし、パッドのパ
ターニングを施す(図5(I))。次に、別加工してあ
るノズル基板50を接着剤で貼りつけキュアーする(図
5(J))。
After removing the silicon nitride film 81, TiN or the like is deposited and the pad is patterned to form the back electrode pad 82 (FIG. 5 (I)). Next, the separately processed nozzle substrate 50 is attached with an adhesive and cured (FIG. 5 (J)).

【0042】裏面電極パッド82に例えば金バンプ83
を付けるか、またはFPC80側へ金バンプ83をつけ
る。または、FPC接着時にACFを間に挟んで圧着し
導電性を持たせてもよい(図6(K))。FPC80を
支持基板へ接着し、同時にバンプ83を圧着する(図6
(L))。
A gold bump 83, for example, is formed on the back electrode pad 82.
Or the gold bumps 83 are attached to the FPC 80 side. Alternatively, at the time of FPC bonding, ACF may be sandwiched between them to be pressure-bonded to have conductivity (FIG. 6 (K)). The FPC 80 is adhered to the supporting substrate, and the bumps 83 are simultaneously pressed (FIG. 6).
(L)).

【0043】(実施例2)図7は、実施例2の静電型イ
ンクジェットヘッド及びその駆動回路を示す図で、請求
項3に対応する。実施例1のインクジェットヘッドのプ
ロセスフローと同様にして製造された実施例2のインク
ジェットヘッドの動作を説明する。なお、実施例2の静
電型インクジェットヘッドは、1つのインク液室62に
対して2つのインク輸送ユニットを有している。すなわ
ち、共通インク流路76とインク液室62間に第1,第
2インク供給路91a,91bが形成され、また第1,
第2インク供給路91a,91bに対応して電極基板上
に第1、第2インク供給用個別電極94a,94bが形
成されており、第1,第2インク供給路91a,91b
の部分に対応する振動板64が静電力により駆動される
ようになっている。
(Embodiment 2) FIG. 7 is a diagram showing an electrostatic ink jet head of Embodiment 2 and its drive circuit, and corresponds to claim 3. The operation of the inkjet head of Example 2 manufactured in the same manner as the process flow of the inkjet head of Example 1 will be described. The electrostatic ink jet head of the second embodiment has two ink transport units for one ink liquid chamber 62. That is, the first and second ink supply paths 91a and 91b are formed between the common ink flow path 76 and the ink liquid chamber 62, and the first and second ink supply paths 91a and 91b are also formed.
First and second individual ink supply electrodes 94a and 94b are formed on the electrode substrate corresponding to the second ink supply paths 91a and 91b, and the first and second ink supply paths 91a and 91b are formed.
The vibrating plate 64 corresponding to the part is driven by electrostatic force.

【0044】以上のような構成の静電型インクジェット
ヘッドにおいて、特定のノズル51からインクを吐出さ
せると、その吐出量分をインク液室62へ補充する必要
がある。インク液室側からみると、振動板64が撓むタ
イミングではインク供給路91a,91b側からインク
が入りやすく(流体抵抗が小さく)、吐出のタイミング
ではインク流路側へインクが戻りにくく(流体抵抗が大
きく)なるのが噴射特性上必要である。そのためには、
インク吐出波形立上がり前から前段のインク輸送波形を
立ち上げるのがよく、噴射時にはインク輸送波形を立ち
下げるのがよい。
When the ink is ejected from the specific nozzle 51 in the electrostatic ink jet head having the above-mentioned configuration, it is necessary to replenish the ink liquid chamber 62 with the ejection amount. When viewed from the ink liquid chamber side, ink easily enters from the ink supply passages 91a and 91b side (fluid resistance is small) at the timing when the vibrating plate 64 bends, and ink does not easily return to the ink flow passage side at ejection timing (fluid resistance). Is required for the injection characteristics. for that purpose,
It is preferable to raise the ink transport waveform in the preceding stage before the rise of the ink discharge waveform, and to lower the ink transport waveform during ejection.

【0045】図8は、インク輸送ユニットのインク供給
用個別電極を駆動する駆動波形の例を示すタイミングチ
ャートである。図8に示すように、ドライバIC96
は、第2インク輸送ユニット、第1インク輸送ユニッ
ト、インク液室の順にそれぞれの個別電極94b,94
a,74に駆動パルスを加え、それぞれに対応した振動
板が駆動されるように、インク吐出駆動波形のタイミン
グに同期した駆動信号を出力する。このように、インク
液室の前段(第1インク輸送ユニット)、前々段(第2
インク輸送ユニット)に加える駆動波形を最適設計すれ
ばインク噴射特性(インク噴射速度向上)を向上するこ
とができる。
FIG. 8 is a timing chart showing an example of drive waveforms for driving the ink supply individual electrodes of the ink transport unit. As shown in FIG. 8, the driver IC 96
Are the second electrode transport unit, the first ink transport unit, and the ink liquid chamber in that order, respectively.
A drive pulse is applied to a and 74, and a drive signal synchronized with the timing of the ink ejection drive waveform is output so that the corresponding diaphragm is driven. In this way, the front stage of the ink liquid chamber (first ink transport unit) and the front stage of the ink chamber (second ink transport unit)
The ink ejection characteristics (improvement of ink ejection speed) can be improved by optimally designing the drive waveform applied to the ink transport unit).

【0046】(実施例3)図9は、実施例3のインクジ
ェットヘッドを示す図であり、請求項4に対応する。な
お、実施例3のインクジェットヘッドを製造するプロセ
スフローは、実施例1のインクジェットヘッドと同様で
あるので省略する。図9(A)、(B)は、図9(C)
のA−A断面図、B−B断面図である。実施例3のイン
クジェットヘッドのインク輸送ユニットは、インク供給
路91a,91b,91c…を流体抵抗付き隔壁63で
区切り、そこにインク輸送ユニットを設置する構成であ
る。流体抵抗としては方向性を有する抵抗であるように
加工する。例えば、面粗さに方向性をもたせる加工を施
すとか、あるいは断面積に方向性をもたせるように加工
する。こうすることで、振動板の1回の振幅で左右の流
体抵抗差の分、インクが押し出されていくことになる。
したがって、インク輸送ユニットを一つ設置すれば機能
を果たすことができ省スペース設計が可能となる。
(Third Embodiment) FIG. 9 is a diagram showing an ink jet head of a third embodiment and corresponds to claim 4. The process flow for manufacturing the inkjet head of the third embodiment is the same as that of the inkjet head of the first embodiment, and will not be repeated. 9 (A) and 9 (B) are shown in FIG. 9 (C).
FIG. 3 is a sectional view taken along line AA and a sectional view taken along line BB. The ink transport unit of the ink jet head of the third embodiment is configured such that the ink supply paths 91a, 91b, 91c ... Are separated by the partition wall with fluid resistance 63 and the ink transport unit is installed there. The fluid resistance is processed so as to have a directional resistance. For example, the surface roughness is processed so as to have directionality, or the cross-sectional area is processed so as to have directionality. By doing this, the ink is pushed out by the amount of the fluid resistance difference between the left and right with one amplitude of the diaphragm.
Therefore, if one ink transport unit is installed, the function can be achieved and a space-saving design can be achieved.

【0047】(実施例4)図10は、実施例4のインク
ジェットヘッドを示す図であり、請求項5に対応する。
なお、実施例4のインクジェットヘッドを製造するプロ
セスフローは、実施例1のインクジェットヘッドと同様
であるので省略する。図10(A)、(B)は、図10
(C)のA−A断面図、B−B断面図である。実施例4
のインクジェットヘッドは、1つのインク流路91内に
インク輸送ユニットを複数設置する構成である。特別な
形状の流体抵抗は置かないため、インク流路91の下に
個別振動板64とギャップを介して個別電極94a,9
4b,94c…が並ぶ形となる。動作は、共通流路側の
振動板から順に撓ませていくことでインクを呼び込み、
次で共通流路側の振動板から順に回復させていくことで
インクが供給先へ押し出されていく。したがって、イン
ク輸送ユニットを複数個設置するものの、実施例4のイ
ンクジェットヘッドより多くのインクを輸送することが
可能となり、目的に応じて使い分けることでよりインク
流路設計の自由度が増す。
(Fourth Embodiment) FIG. 10 is a diagram showing an ink jet head of a fourth embodiment and corresponds to claim 5.
The process flow for manufacturing the ink jet head of the fourth embodiment is the same as that of the ink jet head of the first embodiment, and will be omitted. 10A and 10B are the same as FIG.
It is an AA sectional view and a BB sectional view of (C). Example 4
The inkjet head is configured such that a plurality of ink transport units are installed in one ink flow passage 91. Since no specially shaped fluid resistance is placed, the individual electrodes 94a, 9 are provided below the ink flow path 91 via the individual diaphragm 64 and the gap.
4b, 94c ... are arranged side by side. The operation is to attract ink by bending it in order from the diaphragm on the common channel side,
Next, the ink is pushed out to the supply destination by sequentially recovering from the vibration plate on the common flow path side. Therefore, although a plurality of ink transport units are installed, it is possible to transport more ink than the ink jet head of the fourth embodiment, and the degree of freedom in designing the ink flow path can be increased by properly using the ink according to the purpose.

【0048】(実施例5)図11は、実施例5のインク
ジェットヘッドを示す図であり、請求項6に対応する。
なお、実施例5のインクジェットヘッドを製造するプロ
セスフローは、実施例1に示すプロセスフローと概ね同
じであるため省略する。実施例5のインクジェットヘッ
ドは、実施例4のインクジェットヘッドの構造におい
て、ノズル基板50側から振動板64の中央側へ適当な
突起97a,97bを形成し、振動板64が通常時(撓
んでないとき)その突起97a,97bに触れる程度の
高さに加工しておく。したがって、突起97a,97b
が振動板64と触れているときは、インクに対し大きな
流体抵抗となる。ここでは、インク供給路91内にイン
ク輸送ユニットを2個設置する形の場合で説明する。動
作は、まず個別電極94bに駆動信号を加え共通流路側
の振動板を撓ませて共通インク流路からインクを呼び込
み(図11(A))、次のインク輸送ユニットの個別電
極94aに駆動信号を加え振動板64を撓ませてインク
を更に呼び込む(図11(B))。次に、共通インク流
路側の個別電極94bの駆動信号を0として振動板64
を回復させ、突起部分97bで共通インク流路と隔離さ
せる(図11(C))。さらに、次の個別電極94aの
駆動信号を0として振動板64を回復させてインクを供
給先へ押し出していく(図11(D))。実施例5のイ
ンクジェットヘッドでは、特別な形状の流体抵抗を置か
ないため、インク流路91の下に個別振動板64とギャ
ップを介してインク供給用個別電極94a,94bが並
ぶ形となる。したがって、インク輸送ユニットを最低2
個設置はするものの、逆流インクを大幅に減らすことが
でき、実施例4のインク輸送ユニットよりインクの輸送
効率を向上させることが可能となり、目的に応じて使い
分けることでよりインク流路設計の自由度が増す。
(Fifth Embodiment) FIG. 11 is a diagram showing an ink jet head of a fifth embodiment and corresponds to claim 6.
Note that the process flow for manufacturing the inkjet head of the fifth embodiment is substantially the same as the process flow shown in the first embodiment, and will be omitted. The inkjet head of the fifth embodiment has the structure of the inkjet head of the fourth embodiment, in which appropriate protrusions 97a and 97b are formed from the nozzle substrate 50 side to the center side of the vibration plate 64, and the vibration plate 64 is normally (not bent). At this time, the height is processed so that the protrusions 97a and 97b can be touched. Therefore, the protrusions 97a, 97b
When is in contact with the vibrating plate 64, there is a large fluid resistance to the ink. Here, a case where two ink transport units are installed in the ink supply path 91 will be described. The operation is as follows. First, a drive signal is applied to the individual electrode 94b to bend the diaphragm on the common flow path side to draw in ink from the common ink flow path (FIG. 11A), and the drive signal is supplied to the individual electrode 94a of the next ink transport unit. Then, the vibration plate 64 is bent to further draw in the ink (FIG. 11B). Next, the drive signal of the individual electrode 94b on the common ink flow path side is set to 0, and the vibrating plate 64 is set.
Is recovered and is separated from the common ink flow path by the protruding portion 97b (FIG. 11C). Further, the drive signal for the next individual electrode 94a is set to 0 to recover the vibration plate 64 and eject the ink to the supply destination (FIG. 11D). In the ink jet head of the fifth embodiment, since the fluid resistance of the special shape is not placed, the individual vibration plate 64 and the individual electrodes for ink supply 94a and 94b are arranged below the ink flow path 91 via the gap. Therefore, at least 2 ink transport units
Although it is possible to individually install the inks, it is possible to significantly reduce the backflow ink, and it is possible to improve the efficiency of ink transport compared to the ink transport unit of the fourth embodiment, and it is possible to freely design the ink flow path by properly using the ink transport unit. The degree increases.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上に記載から明らかなように、本発明
によれば次のような効果を奏する。請求項1、2のイン
クジェットヘッド、及び請求項8のンクジェット記録装
置によれば、インク供給路の断面積が小さい場合、また
インク供給路の長さが大きい場合、すなわち流体抵抗が
大きくインクが流れにくくなった場合においても、イン
ク流路にインク輸送ユニットが付加されることで流体抵
抗を緩和でき、インクを安定して供給することができ
る。したがって、インク供給路の配置の自由度が上が
り、インクジェットヘッドの設計が容易となる。また、
インク供給路面積を小さくすることができるため、多数
ノズルの高集積化が可能となり、適用機では単位面積当
りの印刷スピードを速くすることができる。一方、見方
をかえれば、同速度の印刷スピードとした場合に対応し
たインクジェットヘッドのノズル数が少なくて済み、チ
ップ面積が小さくなり、その分コストダウンが可能とな
る。しいてはマトリックス状ノズル配置に適合した構成
を取ることが可能となる。
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects. According to the ink jet head of claims 1 and 2, and the ink jet recording apparatus of claim 8, when the cross-sectional area of the ink supply path is small, or when the length of the ink supply path is large, that is, the fluid resistance is large and the ink Even when the flow becomes difficult, the ink transport unit is added to the ink flow path, whereby the fluid resistance can be relaxed and the ink can be stably supplied. Therefore, the degree of freedom in arranging the ink supply path is increased, and the ink jet head can be easily designed. Also,
Since the area of the ink supply path can be reduced, a high integration of a large number of nozzles is possible, and the printing speed per unit area can be increased in the applied machine. On the other hand, from a different point of view, the number of nozzles of the inkjet head corresponding to the case where the printing speed is the same is small, the chip area is small, and the cost can be reduced accordingly. As a result, it is possible to adopt a configuration adapted to the matrix nozzle arrangement.

【0050】請求項3のインクジェットヘッドによれ
ば、インク吐出の駆動波形・タイミングと同期をとるこ
とでインクの吐出量に対応したインク量を供給すること
が可能となりインクの過剰供給、供給不足を解消でき、
安定したインク吐出量で印字を続けることができ、印字
品質が向上する。また、インク吐出タイミングとインク
輸送タイミングとを最適に合わせこめば吐出時のインク
逆流量を減らせ、吐出速度と吐出質量を向上させること
ができる。逆の見方をすれば、その分より低電圧駆動も
可能になる。
According to the ink-jet head of the third aspect, it is possible to supply the ink amount corresponding to the ink ejection amount by synchronizing with the driving waveform / timing of the ink ejection, and it is possible to prevent excessive or insufficient supply of ink. Can be resolved,
Printing can be continued with a stable ink ejection amount, and printing quality is improved. Further, by optimally matching the ink ejection timing and the ink transportation timing, the ink reverse flow rate at the time of ejection can be reduced, and the ejection speed and ejection mass can be improved. From the opposite viewpoint, lower voltage driving becomes possible.

【0051】請求項4のインクジェットヘッドによれ
ば、インク輸送ユニットを1セット設置するだけでイン
クのポンピングが可能となり、省スペースな設計ができ
る。したがって、各電極ピッチ、各ノズルピッチ間隔を
小さくでき、ノズル高集積化に対応した電極基板集積化
が可能となり、アクチュエータの軽薄短小と低コスト化
が可能となる。
According to the ink jet head of the fourth aspect, the ink can be pumped by installing only one set of the ink transport unit, and the space-saving design can be achieved. Therefore, each electrode pitch and each nozzle pitch interval can be made small, the electrode substrate integration corresponding to the high integration of nozzles can be realized, and the actuator can be made light, thin, short, and low cost.

【0052】請求項5のインクジェットヘッドによれ
ば、インク供給路が複数のインク輸送ユニットから形成
されているので、インク加圧液室と共通インク流路間の
距離が大となっても、安定してインクを輸送することが
できるとともに、インクジェットヘッドの設計の自由度
が増す。
According to the ink jet head of the fifth aspect, since the ink supply path is formed by a plurality of ink transport units, it is stable even if the distance between the ink pressurizing liquid chamber and the common ink flow path becomes large. Thus, the ink can be transported and the degree of freedom in designing the inkjet head is increased.

【0053】請求項6のインクジェットヘッドによれ
ば、インクの逆流を突出する流体抵抗によってシャット
アウトするので、インクをより精度よく輸送することが
可能となる。
According to the ink jet head of the sixth aspect, the backflow of the ink is shut out by the protruding fluid resistance, so that the ink can be transported more accurately.

【0054】請求項7のインクジェットヘッドによれ
ば、インク輸送ユニットを静電方式のインクジェットの
インク吐出部分の構造と、インク輸送ユニット部分の構
造を形成するプロセスを同一工程で同時に作りこめるた
め製造工程が増えることなく低コストアップで製造する
ことが可能となる。
According to the seventh aspect of the present invention, the ink transport unit is manufactured by simultaneously forming the structure of the ink discharge portion of the electrostatic ink jet and the process of forming the structure of the ink transport unit in the same step. It is possible to manufacture at low cost without increasing the cost.

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

【図1】 本発明の静電型インクジェットヘッドを使用
したインクジェット記録装置の斜視図及び側断面図であ
る。
FIG. 1 is a perspective view and a side sectional view of an inkjet recording device using an electrostatic inkjet head of the present invention.

【図2】 本発明が適用される従来の静電型インクジェ
ットヘッドの一部破断斜視図及び側断面図である。
FIG. 2 is a partially cutaway perspective view and a side sectional view of a conventional electrostatic ink jet head to which the present invention is applied.

【図3】 本発明の静電型インクジェットヘッドの分解
斜視図である。
FIG. 3 is an exploded perspective view of the electrostatic ink jet head of the present invention.

【図4】 本発明の実施例1の静電型インクジェットヘ
ッドを製造するプロセスフローを示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the process flow for manufacturing the electrostatic ink jet head of Example 1 of the present invention.

【図5】 図4から続くプロセスフローを示す断面図で
ある。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a process flow continued from FIG.

【図6】 図5から続くプロセスフローを示す断面図で
ある。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a process flow continued from FIG.

【図7】 実施例2の静電型インクジェットヘッドの駆
動回路を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a drive circuit of an electrostatic ink jet head according to a second embodiment.

【図8】 図7に示す駆動回路の駆動波形を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing drive waveforms of the drive circuit shown in FIG. 7.

【図9】 実施例3の静電型インクジェットヘッドを示
す概略断面図である。
FIG. 9 is a schematic sectional view showing an electrostatic ink jet head of Example 3.

【図10】 実施例4の静電型インクジェットヘッドを
示す概略断面図である。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing an electrostatic ink jet head of Example 4.

【図11】 実施例5の静電型インクジェットヘッドを
示す概略断面図である。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing an electrostatic ink jet head of Example 5.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…記録装置本体、2…印字機構部、13…キャリッ
ジ、14…インクジェットヘッド、15…インクカート
リッジ、50…ノズル基板、51…ノズル、60…振動
板基板、62…インク液室、63…隔壁、64…振動
板、65…流体抵抗、70…電極基板、71…シリコン
酸化膜、72…電極、73…振動室、74…インク吐出
用個別電極、75…保護膜、76…共通インク流路、8
0…FPC、81…シリコン窒化膜、82…電極パッ
ド、83…バンプ、84…スペーサ、91…インク供給
路、93…振動室、94…インク供給用個別電極、95
…保護膜、96…ドライバIC、97a,97b…突
起。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Recording device main body, 2 ... Printing mechanism part, 13 ... Carriage, 14 ... Inkjet head, 15 ... Ink cartridge, 50 ... Nozzle substrate, 51 ... Nozzle, 60 ... Vibrating plate substrate, 62 ... Ink liquid chamber, 63 ... Partition wall , 64 ... Vibration plate, 65 ... Fluid resistance, 70 ... Electrode substrate, 71 ... Silicon oxide film, 72 ... Electrode, 73 ... Vibration chamber, 74 ... Ink ejection individual electrode, 75 ... Protective film, 76 ... Common ink flow path , 8
0 ... FPC, 81 ... Silicon nitride film, 82 ... Electrode pad, 83 ... Bump, 84 ... Spacer, 91 ... Ink supply path, 93 ... Vibration chamber, 94 ... Ink supply individual electrode, 95
... Protective film, 96 ... Driver ICs, 97a, 97b ... Protrusions.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のノズルと、各ノズルと連通する各
加圧液室と、各加圧液室にインク供給路を介してインク
を供給する共通インク流路とを備えたインクジェットヘ
ッドにおいて、 前記インク供給路の一部を構成する振動板と、該振動板
に対してギャップを介してインク供給用個別電極が対向
配置された電極基板を有し、前記振動板を静電力により
変形させることでインクを輸送することを特徴とするイ
ンクジェットヘッド。
1. An ink jet head comprising a plurality of nozzles, each pressurized liquid chamber communicating with each nozzle, and a common ink flow path for supplying ink to each pressurized liquid chamber via an ink supply path, A vibrating plate forming a part of the ink supply path, and an electrode substrate on which the ink supplying individual electrodes are arranged to face the vibrating plate via a gap, and the vibrating plate is deformed by electrostatic force. An inkjet head characterized in that the ink is transported by means of.
【請求項2】 複数のノズルと、各ノズルが連通する各
加圧液室と、各加圧液室にインク供給路を介してインク
を供給する共通インク流路とを備えたインクジェットヘ
ッドにおいて、 前記加圧液室及び前記インク供給路の一部を構成する振
動板と、該振動板に対してギャップを介してインク吐出
用個別電極及びインク供給用個別電極が対向配置された
電極基板を有し、前記振動板を静電力により変形させる
ことでインクを輸送するとともにインクを吐出すること
を特徴とするインクジェットヘッド。
2. An ink jet head comprising a plurality of nozzles, each pressurizing liquid chamber communicating with each nozzle, and a common ink flow passage for supplying ink to each pressurizing liquid chamber via an ink supply passage, A vibrating plate that forms a part of the pressurized liquid chamber and the ink supply path, and an electrode substrate on which the ink ejecting individual electrode and the ink supplying individual electrode are opposed to each other via a gap with respect to the vibrating plate. Then, the ink jet head is characterized in that the vibration plate is deformed by electrostatic force to transport the ink and eject the ink.
【請求項3】 請求項2記載のインクジェットヘッドに
おいて、 前記各インク供給用個別電極の駆動波形は、各インク吐
出用個別電極の駆動波形に同期した駆動波形であること
を特徴とするインクジェットヘッド。
3. The ink jet head according to claim 2, wherein the drive waveforms of the individual ink supply electrodes are drive waveforms that are synchronized with the drive waveforms of the individual ink ejection electrodes.
【請求項4】 請求項1または2記載のインクジェット
ヘッドにおいて、 前記インク供給路の入口部分と出口部分には、それぞれ
方向性を有する流体抵抗を有することを特徴とするイン
クジェットヘッド。
4. The ink jet head according to claim 1, wherein the inlet portion and the outlet portion of the ink supply path each have a directional fluid resistance.
【請求項5】 請求項1または2記載のインクジェット
ヘッドにおいて、 前記インク供給路は、前記振動板とインク供給用個別電
極の組を複数有し、前記振動板の各部を連動させインク
を輸送することを特徴とするインクジェットヘッド。
5. The ink jet head according to claim 1 or 2, wherein the ink supply path has a plurality of sets of the vibration plate and individual electrodes for ink supply, and ink is transported by interlocking each part of the vibration plate. An inkjet head characterized in that.
【請求項6】 請求項5記載のインクジェットヘッドに
おいて、 前記インク供給路は、流路内に前記振動板の対面側に突
出する流体抵抗を備えていることを特徴とするインクジ
ェットヘッド。
6. The ink jet head according to claim 5, wherein the ink supply path includes a fluid resistance projecting toward the opposite side of the vibrating plate in the flow path.
【請求項7】 請求項1乃至6いずれかに記載のインク
ジェットヘッドの製造方法において、 前記加圧液室と前記インク供給路は同一の工程で形成さ
れ、また前記インク吐出用個別電極と前記インク供給用
個別電極は他の同一の工程で形成されることを特徴とす
るインクジェットヘッドの製造方法
7. The method of manufacturing an inkjet head according to claim 1, wherein the pressurized liquid chamber and the ink supply path are formed in the same step, and the individual ink ejection electrode and the ink are formed. A method for manufacturing an ink jet head, characterized in that the supply individual electrodes are formed in another same step.
【請求項8】 請求項1乃至6いずれかに記載のインク
ジェットヘッドを使用したことを特徴とするインクジェ
ット記録装置。
8. An ink jet recording apparatus using the ink jet head according to any one of claims 1 to 6.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009262057A (en) * 2008-04-25 2009-11-12 Seiko Epson Corp Liquid-drop discharge head and method for manufacturing liquid-drop discharge head
JP2014172178A (en) * 2013-03-05 2014-09-22 Seiko Epson Corp Liquid jet head, liquid jet device, piezoelectric element, and manufacturing method of piezoelectric element

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