JP2003182074A - Liquid drop ejection head and ink jet recorder - Google Patents

Liquid drop ejection head and ink jet recorder

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JP2003182074A
JP2003182074A JP2001388455A JP2001388455A JP2003182074A JP 2003182074 A JP2003182074 A JP 2003182074A JP 2001388455 A JP2001388455 A JP 2001388455A JP 2001388455 A JP2001388455 A JP 2001388455A JP 2003182074 A JP2003182074 A JP 2003182074A
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Japan
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pressure
discharge head
droplet discharge
ink
movable plate
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Application number
JP2001388455A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasutarou Kobata
八州太郎 木幡
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Publication date
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture an liquid drop ejection head which can deal with a wide range of environmental atmospheric pressure at a low cost by providing a head chip with a small pressure regulating means without requiring any extra component, e.g. a pressure detecting means, and to provide an ink jet recorder comprising it. <P>SOLUTION: The liquid drop ejection head for ejecting a liquid drop by a pressure wave generated from an electrostatic force comprises nozzle holes 31 for ejecting liquid drops, pressure liquid chambers 11 communicating with the nozzle holes and containing a liquid being ejected, a movable plate 13 constituting one wall face of the pressure liquid chamber, an air gap 21 provided oppositely to the pressure liquid chamber in contact with the movable plate, and an electrode 22 disposed oppositely to the movable plate through the air gap wherein a liquid drop is ejected from the ink nozzle hole by flexing the movable plate with an electrostatic force thereby raising the inner pressure of the pressure liquid chamber. A passage 41 interconnecting the air gap and the outer air is provided and partially filled with a nonvolatile or volatilization retardant fluid 43. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、例えばインク液等
の液滴を静電力による圧力波によって吐出する液滴吐出
ヘッド、及びこの液滴吐出ヘッドを用いたインクジェッ
ト記録装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a droplet discharge head for discharging droplets of, for example, ink liquid by a pressure wave caused by electrostatic force, and an ink jet recording apparatus using the droplet discharge head.

【0002】[0002]

【従来の技術】インク液滴をノズルから直接記録媒体上
に噴射して記録を行うインクジェット記録装置の中で
も、必要な時のみインクを吐出するタイプのオンデマン
ド方式は、インクを回収するための機構が不要であるた
め、低価格化、小型化が可能であり、カラー化にも対応
可能な特徴を有している。インクジェット記録装置は、
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像
記録装置あるいは画像形成装置として用いられている。
液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドは、インク
滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する加圧液室
(圧力室、吐出室、液室、インク流路等とも称される)
と、この加圧液室内のインクを加圧する圧力発生手段を
備えていて、加圧されたインクはノズルからインク滴と
なって吐出する。インクジェットヘッドとしては、ピエ
ゾ型、バブル型のものがポピュラーであるが、圧力発生
手段に静電力を用いた静電型インクジェットヘッドも知
られている。ピエゾ型のインクジェットヘッドは、ピエ
ゾ素子の変位によりインク室に圧力波を発生させ、イン
クノズルよりインクを吐出させる電気機械変換方式であ
る。バブル型は、短時間で高温まで加熱されるヒータに
よりインク室に気泡を発生させ、気泡の体積膨張により
インクを吐出させる電気熱変換方式である。また、静電
型インクジェットヘッドは、インクノズル孔と連通した
加圧液室の一部の壁面をなす可動板と、微小な空隙を介
して対向配置される電極との間に電圧を印加して可動板
を変形させ、加圧室内に圧力を発生させることにより、
加圧室内のインク液を液滴としてインクノズル孔から吐
出させている。この静電型インクジェットヘッドは、ウ
ェハプロセスでの製作が可能であるため、高密度化が容
易であり、且つ大量に特定の安定した素子を製作するこ
とができ、また平面構造を基本とすることから小型化が
容易であるといった特徴を有している(特開平2−28
9351号、同5−050601号、同6−07188
2号公報)。静電型インクジェットヘッドの加圧室の壁
面の一部を構成する可動板と、電極との間に位置する空
隙の幅は、数ミクロン以下であり、空隙を大気環境に開
放した状態にしておくと、空隙内に塵が侵入し、空隙内
の塵が可動板の変形を阻害することがある。また、可動
板の表面に水分が吸着すると、液架橋力によって可動板
が電極に吸着してしまい吐出不良が発生する可能性があ
る。さらに可動板を連続駆動していると、空隙内の気体
がしだいに抜けて減圧状態になり、電圧が加えられてい
ない状態でも可動板が電極側に撓んで回復せず、十分な
インク吐出量/圧力が得られなくなる場合がある。そこ
で通常は空隙と連結する大気開放部を樹脂等で封止し
て、空隙部が密閉状態になるようにしている。
2. Description of the Related Art Among ink jet recording apparatuses that perform recording by ejecting ink droplets directly from a nozzle onto a recording medium, an on-demand method of ejecting ink only when necessary is a mechanism for collecting ink. Since it is not necessary, it is possible to reduce the price and size, and it has the feature of being compatible with colorization. The inkjet recording device
It is used as an image recording apparatus or an image forming apparatus such as a printer, a facsimile, a copying machine, and a plotter.
An inkjet head, which is a droplet discharge head, has a nozzle that discharges ink droplets and a pressurized liquid chamber that communicates with this nozzle (also called a pressure chamber, a discharge chamber, a liquid chamber, an ink flow path, or the like).
And a pressure generating means for pressurizing the ink in the pressurized liquid chamber, and the pressurized ink is ejected as an ink droplet from the nozzle. As an inkjet head, a piezo type and a bubble type are popular, but an electrostatic inkjet head using an electrostatic force as a pressure generating means is also known. The piezo-type inkjet head is an electromechanical conversion system in which a pressure wave is generated in an ink chamber by displacement of a piezo element and ink is ejected from an ink nozzle. The bubble type is an electrothermal conversion method in which bubbles are generated in an ink chamber by a heater that is heated to a high temperature in a short time, and ink is ejected due to volume expansion of the bubbles. In addition, the electrostatic ink jet head applies a voltage between a movable plate that is a wall surface of a part of a pressurized liquid chamber that communicates with an ink nozzle hole, and an electrode that is arranged to face each other through a minute gap. By deforming the movable plate and generating pressure in the pressure chamber,
The ink liquid in the pressurizing chamber is discharged as droplets from the ink nozzle holes. Since this electrostatic ink jet head can be manufactured by a wafer process, it is easy to increase the density, and it is possible to manufacture a large number of specific stable elements. Also, it is based on a planar structure. Therefore, it is easy to downsize (Japanese Patent Laid-Open No. 2-28).
No. 9351, No. 5-050601, No. 6-07188
No. 2). The width of the gap located between the electrode and the movable plate that forms a part of the wall of the pressure chamber of the electrostatic inkjet head is several microns or less, and the gap is left open to the atmospheric environment. Then, dust may enter the voids, and the dust in the voids may hinder the deformation of the movable plate. Further, when water is adsorbed on the surface of the movable plate, the movable plate may be adsorbed on the electrode by the liquid bridge force, which may cause ejection failure. Furthermore, if the movable plate is continuously driven, the gas in the gap will gradually escape to a depressurized state, and the movable plate will bend toward the electrode side and will not recover even when no voltage is applied, and a sufficient ink discharge amount will be obtained. / Pressure may not be obtained. Therefore, the atmosphere opening portion that is normally connected to the void is sealed with a resin or the like so that the void is hermetically sealed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、可動板と電極
との間に介在する空隙内を密閉状態にすると、例えば気
圧が通常よりも低い高地のように著しく気圧が通常と異
なる環境では、空隙内の圧力と外部の低い圧力との間の
圧力差により可動板が加圧液室側に常時撓んだ状態とな
り、吐出不良が発生する。外部圧力が高い場合には、可
動板は上記と逆の方向に撓んだ状態となる。そこで特開
平11−286109号や特開2000−272120
では、気圧検出手段によって空隙内との圧力差を測定
し、電圧駆動波形を補正したり、別途圧力調整をするた
めの大面積の可動板を設けて、密閉部の体積を変化させ
て外気圧との圧力差を調整している。しかしながら、気
圧検出手段や、大面積の圧力調整手段を付加させると、
ヘッドコストが高くなってしまい、またチップの小型化
・集積化も困難になる。本発明は上記に鑑みてなされた
ものであり、圧力検出手段等の格別の構成要素の追加が
不要であり、かつ小型な圧力調整手段をヘッドチップに
設けることで、低コストで広範囲な環境気圧に対応でき
る液滴吐出ヘッドを作製するとともに、それを用いた液
滴吐出ヘッド、及びインクジェット式記録装置を提供す
ることを目的としている。
However, if the inside of the space between the movable plate and the electrode is sealed, the space will not be exposed in an environment where the atmospheric pressure is significantly different, such as in a highland where the atmospheric pressure is lower than normal. Due to the pressure difference between the internal pressure and the low external pressure, the movable plate is always bent toward the pressurized liquid chamber side, and defective ejection occurs. When the external pressure is high, the movable plate is bent in the opposite direction. Therefore, JP-A-11-286109 and JP-A-2000-272120
Then, the pressure difference between the inside of the air gap is measured by the atmospheric pressure detection means, the voltage drive waveform is corrected, and a large-area movable plate for separately adjusting the pressure is provided, and the volume of the sealed portion is changed to change the external pressure. The pressure difference between and is being adjusted. However, if atmospheric pressure detection means and large area pressure adjustment means are added,
The head cost becomes high, and it becomes difficult to miniaturize and integrate the chip. The present invention has been made in view of the above, does not require addition of special components such as pressure detection means, and by providing a compact pressure adjusting means on the head chip, a low cost and wide range of environmental pressure It is an object of the present invention to provide a droplet discharge head that can handle the above, and to provide a droplet discharge head using the same and an inkjet recording apparatus.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項1の発明は、液滴を静電力による圧力波によ
って吐出する液滴吐出ヘッドであって、液滴を吐出する
ノズル孔と、このノズル孔と連通し且つ吐出する液を収
容した加圧液室と、この加圧液室の壁面の一部を構成す
る可動板と、この可動板に接して加圧液室と反対側に設
けられた空隙と、この空隙を介して可動板と対向配置さ
れた電極と、を備え、電極に印加した電圧によって発生
する静電力により可動板を撓ませることで加圧液室内の
内圧を高めて前記インクノズル孔から液滴を吐出する液
滴吐出ヘッドにおいて、前記空隙と外気を連通する連通
路を備え、該連通路内の一部に不揮発性または難揮発性
流体が充填されていることを特徴とする。これによれ
ば、電極と可動板との間に介在する空隙と外気とを連結
する連通路の一部に不揮発性/難揮発性流体を充填して
空隙内を密閉状態に保ち、かつ流体が連通路内を移動可
能な構成としたので、空隙内への水分・塵等の侵入を防
止して、可動板変位不良が発生しない耐久信頼性の高い
液滴吐出ヘッドを提供することができる。請求項2の発
明は、請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記
不揮発性または難揮発性流体が、外気圧の変動に応じて
連通路内を移動して、空隙内圧力を調整する圧力調整手
段を兼ねることを特徴とする。これによれば、請求項1
と同様の作用をもたらすことができる。請求項3の発明
は、請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記不
揮発性または難揮発性流体が、外気圧の変動に応じて連
通路内を移動して一時的に空隙内を外気圧に解放して圧
力を調整する圧力調整手段であることを特徴とする。こ
れによれば、不揮発性/難揮発性流体が圧力差に応じて
連通路内を移動し、ごく一時的に空隙内を外気に開放し
て、圧力差を調整する構成としたので、空隙内への水分
・塵等の侵入を防止して、可動板変位不良が発生しない
耐久信頼性の高い液滴吐出ヘッドを提供することができ
る。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is a droplet discharge head for discharging droplets by a pressure wave due to an electrostatic force, and a nozzle hole for discharging droplets. A pressurized liquid chamber that communicates with the nozzle hole and contains the liquid to be discharged, a movable plate that constitutes a part of the wall surface of the pressurized liquid chamber, and a movable plate that is in contact with the movable plate and is opposite the pressurized liquid chamber. The internal pressure in the pressurized liquid chamber is provided by bending the movable plate by the electrostatic force generated by the voltage applied to the electrode, which is provided with a void provided on the side and an electrode arranged to face the movable plate through this void. In the liquid droplet ejection head for ejecting liquid droplets from the ink nozzle hole, a communication passage that communicates the void with the outside air is provided, and a part of the communication passage is filled with a nonvolatile or non-volatile fluid. It is characterized by being According to this, a non-volatile / non-volatile fluid is filled in a part of the communication passage that connects the void and the outside air interposed between the electrode and the movable plate to keep the void in a sealed state, and Since it is configured to be movable in the communication passage, it is possible to prevent the entry of moisture, dust, etc. into the void, and to provide a droplet discharge head having high durability and reliability, in which displacement failure of the movable plate does not occur. According to a second aspect of the present invention, in the droplet discharge head according to the first aspect, the non-volatile or hardly volatile fluid moves in the communication passage in accordance with the fluctuation of the external pressure to adjust the pressure in the void. It is characterized in that it also serves as a pressure adjusting means. According to this, claim 1
It can bring about the same effect as. According to a third aspect of the present invention, in the droplet discharge head according to the first aspect, the non-volatile or hardly volatile fluid moves in the communication passage in accordance with a change in external pressure and temporarily moves out of the gap. It is characterized in that it is a pressure adjusting means for adjusting the pressure by releasing it to atmospheric pressure. According to this, since the non-volatile / non-volatile fluid moves in the communication passage in accordance with the pressure difference, and temporarily opens the inside of the void to the outside air to adjust the pressure difference. It is possible to provide a droplet discharge head having high durability and reliability, in which the displacement of the movable plate does not occur by preventing the invasion of water and dust into the head.

【0005】請求項4の発明は、請求項1乃至3のいず
れか一項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記連通路
は、その流路径が漸減、または漸増する構成を備えてい
ることを特徴とする。これによれば、高地等で空隙内の
圧力と外気の圧力が著しく異なった場合でも、圧力差を
小さくすることができるため、環境信頼性の高いヘッド
を提供でき、かつ圧力検出手段や複雑な調整手段を必要
としないため、小面積で低コストに作製することができ
る。請求項4の発明に係る液滴吐出ヘッドは、前記連通
路は、その流路径が漸減、または漸増する構成を備えて
いることを特徴とする。これによれば、圧力補正手段の
構造を簡易にし、また簡易なプロセスで作製できるよう
になり、低コストで液滴吐出ヘッドを提供できる。請求
項5の発明は、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の
液滴吐出ヘッドにおいて、前記不揮発性または難揮発性
流体中に、連通路径と比べて充分小さい粒子が分散され
ていることを特徴とする。請求項5の発明に係る液滴吐
出ヘッドは、前記不揮発性/難揮発性流体に、連通路径
と比べて充分小さい粒子が分散させて、流体の見かけ粘
度が高くなるようにした。これによれば、前記不揮発性
/難揮発性流体に、連通路径と比べて充分小さい粒子を
分散させることで、気圧変化等の勾配が小さいに力に対
しては流動性を示す一方、落下やキャリッジの往復等衝
撃力が加わった場合においては、流体の見かけ粘度が高
くなるようにすることで、耐久性が高く、環境信頼性の
高い液滴吐出ヘッドを提供することができる。請求項6
の発明は、インク滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、この
液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクとを一
体化したインクカートリッジにおいて、前記液滴吐出ヘ
ッドが請求項1乃至5のいずれか一項に記載の液滴吐出
ヘッドであることを特徴とするインクカートリッジに係
る。これによれば、高信頼性のヘッドをインクタンク一
体型ヘッドに搭載することで、ヘッド一体型インクカー
トリッジ自体の信頼性を高め、インクタンクの大容量化
を可能とし、その結果ランニングコストの安いヘッド一
体型インクカートリッジを提供することができる。請求
項7の発明は、インク液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを
搭載したインクジェット式記録装置において、前記液滴
吐出ヘッドが、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の
液滴吐出ヘッドであることを特徴とする。これによれ
ば、インク滴を吐出するインクジェットヘッドを搭載し
たインクジェット式記録装置に請求項1乃至5に記載の
液滴吐出ヘッドを用いることで、信頼性が高く低コスト
なインクジェット式記録装置を提供することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the droplet discharge head according to any one of the first to third aspects, the communication passage has a structure in which the flow passage diameter is gradually reduced or gradually increased. Characterize. According to this, even when the pressure in the air gap and the pressure of the outside air are significantly different at high altitudes, the pressure difference can be reduced, so that a head with high environmental reliability can be provided, and pressure detection means and complicated Since no adjusting means is required, it can be manufactured in a small area and at low cost. A droplet discharge head according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that the communication passage has a configuration in which the flow passage diameter gradually decreases or gradually increases. According to this, the structure of the pressure correction means can be simplified and the pressure correction means can be manufactured by a simple process, so that the droplet discharge head can be provided at low cost. According to a fifth aspect of the present invention, in the droplet discharge head according to any one of the first to fourth aspects, particles that are sufficiently smaller than the diameter of the communication passage are dispersed in the nonvolatile or hardly volatile fluid. It is characterized by In the droplet discharge head according to the invention of claim 5, particles which are sufficiently smaller than the diameter of the communicating passage are dispersed in the non-volatile / non-volatile fluid to increase the apparent viscosity of the fluid. According to this, by dispersing particles that are sufficiently smaller than the diameter of the communication passage in the non-volatile / hardly volatile fluid, the gradient such as change in atmospheric pressure is small, but the fluidity with respect to force is exerted, while falling or When an impact force such as the reciprocating movement of the carriage is applied, the apparent viscosity of the fluid is increased, so that the droplet discharge head having high durability and high environmental reliability can be provided. Claim 6
According to another aspect of the invention, in an ink cartridge in which a droplet discharge head that discharges an ink droplet and an ink tank that supplies ink to the droplet discharge head are integrated, the droplet discharge head is any one of claims 1 to 5. According to another aspect of the present invention, there is provided an ink cartridge including the droplet discharge head. According to this, by mounting a highly reliable head on the ink tank integrated type head, the reliability of the head integrated type ink cartridge itself can be increased and the capacity of the ink tank can be increased, resulting in a low running cost. A head-integrated ink cartridge can be provided. According to a seventh aspect of the present invention, in an ink jet recording apparatus equipped with a droplet discharge head that discharges ink droplets, the droplet discharge head is the droplet discharge head according to any one of the first to fifth aspects. Is characterized in that. According to this, by using the droplet discharge head according to any one of claims 1 to 5 for an inkjet recording apparatus equipped with an inkjet head that discharges ink droplets, a highly reliable and low-cost inkjet recording apparatus is provided. can do.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る静電型の液滴
吐出ヘッド(インクジェットヘッド)を図面に示した実
施の形態に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係
る静電型液滴吐出ヘッドの一部を透過状態で示す上面説
明図、図2は同ヘッドの加圧液室長辺方向に沿う模式的
A−A’断面説明図、図3は同ヘッドの加圧液室短辺方
向に沿う模式的B−B’断面説明図、図4は同ヘッドの
連通路部分に沿うC−C’断面説明図である。この液滴
吐出ヘッドは、例えばインクジェット記録装置に使用さ
れるインクジェットヘッドであり、この液滴吐出ヘッド
は、第1基板である流路基板1と、流路基板1の下側に
接合した第2基板である電極基板2と、流路基板1の上
側に接合した第3基板であるノズル板3と、を重ねて接
合した積層構造体で構成されている。更に、この液滴吐
出ヘッドは、ノズル板3の適所に貫通形成された複数の
ノズル孔31、各ノズル孔31が連通するインク流路で
ある加圧液室11、加圧液室11の壁面の一部を形成し
ている可動板(振動板)13、ノズル板3の下面に形成
された凹所である流体抵抗部32を介して加圧液室11
と連通する共通液室12、可動板13を静電気力により
撓ませるための空隙(ギャップ)21を介した下方位置
に対向配置される電極22と、を備えている。電極22
に印加された電圧によって可動板13が空隙21側に撓
んでから加圧液室11側へ復帰する際に発生する圧力波
によって、ノズル孔31からインクが吐出されるように
構成されている。図1、図3に示すように細長い形状の
加圧液室11は、隔壁11aを介して複数個、平行に配
置されており、各加圧液室11に対応するノズル板3の
部分には、夫々ノズル孔31が1カ所ずつ貫通形成され
ている。ノズル板3を流路基板1上に接合したときに、
各加圧液室11は、隔壁11aによって画成される。共
通液室12は、全ての加圧液室11の端部に跨るように
延在して配置されており、共通液室12の下方に連設し
たインク供給口(液滴供給口)26を介して図示しない
インクタンクから共通液室12へインクが供給され、更
に各流体抵抗部32を介して各加圧液室11へインクが
供給される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An electrostatic type droplet discharge head (inkjet head) according to the present invention will be described below in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is an explanatory top view showing a part of an electrostatic droplet discharge head according to the present invention in a transparent state, and FIG. 2 is a schematic AA ′ cross-sectional explanatory view along the long side direction of the pressurized liquid chamber of the head, FIG. 3 is a schematic BB ′ cross-sectional explanatory view along the short side direction of the pressurized liquid chamber of the same head, and FIG. 4 is a CC ′ cross-sectional explanatory view along the communication passage portion of the same head. This droplet discharge head is, for example, an inkjet head used in an inkjet recording apparatus, and this droplet discharge head is provided with a flow path substrate 1 which is a first substrate and a second flow path substrate 1 which is bonded to a lower side of the flow path substrate 1. The electrode substrate 2 that is a substrate and the nozzle plate 3 that is a third substrate bonded to the upper side of the flow path substrate 1 are stacked and bonded to each other. Further, in this droplet discharge head, a plurality of nozzle holes 31 penetratingly formed at appropriate positions of the nozzle plate 3, a pressurized liquid chamber 11 which is an ink flow path communicating with each nozzle hole 31, and a wall surface of the pressurized liquid chamber 11 are formed. Of the pressurized liquid chamber 11 via a movable plate (vibration plate) 13 that forms a part of the above, and a fluid resistance portion 32 that is a recess formed in the lower surface of the nozzle plate 3.
There is provided a common liquid chamber 12 that communicates with the electrode 22 and an electrode 22 that is arranged to face the lower position via a gap 21 for bending the movable plate 13 by an electrostatic force. Electrode 22
Ink is ejected from the nozzle holes 31 by a pressure wave generated when the movable plate 13 bends toward the gap 21 side by the voltage applied to the movable plate 13 and then returns to the pressurized liquid chamber 11 side. As shown in FIGS. 1 and 3, a plurality of elongated pressurized liquid chambers 11 are arranged in parallel with each other through a partition wall 11 a, and the nozzle plate 3 corresponding to each pressurized liquid chamber 11 has a portion. Each of the nozzle holes 31 is formed so as to penetrate therethrough. When the nozzle plate 3 is bonded onto the flow path substrate 1,
Each pressurizing liquid chamber 11 is defined by a partition wall 11a. The common liquid chamber 12 is arranged so as to extend across the end portions of all the pressurized liquid chambers 11, and has an ink supply port (droplet supply port) 26 that is continuously provided below the common liquid chamber 12. Ink is supplied from an ink tank (not shown) to the common liquid chamber 12, and further, ink is supplied to each pressurized liquid chamber 11 via each fluid resistance portion 32.

【0007】図5は、ノズル板3、流路基板1を除去し
た状態での電極基板2の上面図である。平行配置された
各空隙21間には、隔壁21aが位置している。従っ
て、流路基板1を電極基板2上に接合したときに、各空
隙21間は隔壁21aを介して隔絶されている。また、
図4にも示すように、電極基板2の上面には、空隙21
群のほぼ全外周を包囲するように2つの連通路41とし
ての溝が形成されており、各空隙21の長手方向両端部
と各連通路41とは連通している。連通路41の径、断
面積は、空隙21よりも狭くなるように設定されてい
る。さらに連通路41内には、不揮発性/難揮発性流体
(圧力調整流体)43が一部満たされている圧力調整部
4が設けられており、各連通路41の適所、例えば終端
部には、一つまたは複数の外気口14が配置され、連通
路41は外気口14を介して外気と連通している。後述
するように、圧力調整部4では、空隙21及び連通路4
1内の圧力と、外気との圧力差に応じて不揮発性/難揮
発性流体43が連通路41内を進退することにより、内
圧を調整するように構成されている。即ち、電極基板2
の内部には、可動板13に所定の空隙21を介して対向
する電極22が埋設されるとともに、電極22の上面に
はショート防止のための電極保護膜23が被覆形成さ
れ、更に各空隙21を連結し外気口14と接続する前記
連通路41が形成されている。電極22は電極基板2の
電極取り出し部24まで延設され、この電極22と可動
板13の間に電圧を印加することにより可動板13を変
位させて、加圧液室11の内容積を変化させるアクチュ
エータ部を構成している。次に、電極基板2の上面に接
合されることによって空隙21、及び連通路41を形成
する流路基板1は、ノズル板3(上面)側に位置する凹
所としての加圧液室11と、この加圧液室11の底部と
なる壁面を構成する可動板13と、共通液室12を構成
する貫通穴12aと、連通路41と連通して外気と連通
させる外気口14としての貫通孔と、電極22の一部を
露出させる電極開口部15が形成され、電極基板2(下
面)側には圧力調整部4の一部を構成する連通路空洞部
42(この例では合計4個の凹所)が形成されている。
流路基板1の使用材料としては、例えば(110)面方
位のシリコン基板の可動板13の厚さと同等な深さ位置
に、p型ドーパントであるボロンを拡散し、この高濃度
ボロン拡散層をエッチングストップ層として異方性選択
エッチングして加圧液室11となる凹部を形成すること
ができる。例えばイソプロピルアルコールを飽和量以上
に添加した20wt%水酸化カリウム水溶液をエッチン
グ液に用いた場合、およそ4〜5E19cm-3のボロン
拡散濃度で、エッチングレートが1/100以下まで低
下するため、比較的均一な厚さで可動板13を形成する
ことができる。SOIウェハを流路基板1に用いた場合
には、可動板13や加圧液室11となるシリコン基材の
間にシリコン酸化膜を有しているため、それをエッチン
グストップ層として、ウェットエッチングだけでなくI
CPエッチングなどのドライエッチングを用いることも
可能であり、任意の液室・開口形状に形成することがで
きる。
FIG. 5 is a top view of the electrode substrate 2 with the nozzle plate 3 and the flow path substrate 1 removed. A partition wall 21a is located between the voids 21 arranged in parallel. Therefore, when the flow path substrate 1 is bonded onto the electrode substrate 2, the gaps 21 are separated from each other by the partition walls 21a. Also,
As shown in FIG. 4, a gap 21 is formed on the upper surface of the electrode substrate 2.
Grooves are formed as two communication passages 41 so as to surround almost the entire outer circumference of the group, and both longitudinal end portions of each void 21 are communicated with each communication passage 41. The diameter and cross-sectional area of the communication passage 41 are set to be narrower than the gap 21. Further, in the communication passage 41, there is provided a pressure adjusting portion 4 which is partially filled with a non-volatile / hardly volatile fluid (pressure adjusting fluid) 43. One or a plurality of outside air ports 14 are arranged, and the communication passage 41 communicates with the outside air via the outside air port 14. As will be described later, in the pressure adjusting unit 4, the void 21 and the communication passage 4 are provided.
The non-volatile / non-volatile fluid 43 moves back and forth in the communication passage 41 in accordance with the pressure difference between the pressure inside 1 and the outside air to adjust the internal pressure. That is, the electrode substrate 2
Electrodes 22 facing the movable plate 13 via a predetermined space 21 are embedded in the interior of the space, and an electrode protection film 23 for preventing a short circuit is formed on the upper surface of the electrode 22. The communication passage 41 is formed to connect to the outside air port 14 and to connect to the outside air port 14. The electrode 22 is extended to the electrode lead-out portion 24 of the electrode substrate 2, and the movable plate 13 is displaced by applying a voltage between the electrode 22 and the movable plate 13 to change the internal volume of the pressurized liquid chamber 11. It constitutes the actuator section. Next, the flow path substrate 1 forming the gap 21 and the communication passage 41 by being bonded to the upper surface of the electrode substrate 2 is connected to the pressurized liquid chamber 11 as a recess located on the nozzle plate 3 (upper surface) side. A movable plate 13 that forms a wall surface that serves as the bottom of the pressurized liquid chamber 11, a through hole 12a that forms the common liquid chamber 12, and a through hole as an outside air port 14 that communicates with the communication passage 41 and the outside air. And an electrode opening 15 that exposes a part of the electrode 22 is formed. On the electrode substrate 2 (lower surface) side, there is a communication passage cavity 42 (a total of four in this example) that constitutes a part of the pressure adjusting unit 4. A recess) is formed.
As a material used for the flow path substrate 1, for example, boron which is a p-type dopant is diffused at a depth position equivalent to the thickness of the movable plate 13 of the silicon substrate having the (110) plane orientation, and this high concentration boron diffusion layer is formed. Anisotropic selective etching can be performed as an etching stop layer to form a concave portion to be the pressurized liquid chamber 11. For example, when a 20 wt% potassium hydroxide aqueous solution containing isopropyl alcohol in a saturated amount or more is used as an etching solution, the etching rate decreases to 1/100 or less at a boron diffusion concentration of about 4 to 5E19 cm −3 , and The movable plate 13 can be formed with a uniform thickness. When the SOI wafer is used as the flow path substrate 1, since the silicon oxide film is provided between the movable plate 13 and the silicon base material that becomes the pressurized liquid chamber 11, the silicon oxide film is used as an etching stop layer for wet etching. Not only I
It is also possible to use dry etching such as CP etching, and it is possible to form an arbitrary liquid chamber / opening shape.

【0008】電極開口部15および外気口14は、前述
の方法で可動板13を形成した後、ドライエッチングで
流路基板1をエッチングして開口形成する。また、流路
基板1の下面に形成される連通路空洞部42としての凹
所は、ドライエッチング、ウェットエッチングいずれの
任意の方法でも形成することができる。連通路空洞部4
2は、直下に位置する連通路41と連通可能な位置関係
となるように配置する。電極基板2の上面に対して空隙
21や連通路41を形成する具体的な製造手順は、例え
ば、熱酸化によりベース酸化膜25を形成したシリコン
基板20上に、電極22となるポリシリコンや窒化チタ
ン等の電極材料をスパッタ、CVD、蒸着等の薄膜形成
法で同様に所望の厚さに成膜して、その後電極パターン
をフォトレジストで形成してエッチングした後、CVD
等の成膜方法で電極保護膜23となるシリコン酸化膜を
積層する。CMPで酸化膜23の表面を平坦化した後、
ドライエッチングまたはウェットエッチング等で所望の
深さ、所望の形状に空隙21や連通路41を形成する。
また、外部の図示されていないインクタンクから液室基
板の共通液室12へ接続するためのインク供給路26も
ベース酸化膜25をエッチングストップ層として、電極
基板2(シリコン基板20)の裏面からウェットエッチ
ングまたはドライエッチングにより形成する。電極基板
2と流路基板1とは、低融点ガラス他、各種接着部材を
用いて接合することができるが、前述のように電極22
の構成材料としてポリシリコン、窒化チタン等の高耐熱
性材料を用いた場合には、直接接合法を採用でき、また
電極基板2にパイレックス(登録商標)ガラス基板を用
いれば、陽極接合法等、接着部材を必要としない接合プ
ロセスを用いることができ、生産性を高めることができ
る。通常、流路基板1の加圧液室11は、100μm程
度の液室高さにする必要があるため、ハンドリングの問
題から、下面に連通路空洞部42を形成した流路基板1
と、電極22、空隙21、連通路41等を形成した電極
基板2を接合した後、流路基板1部分を研磨し、その後
流路基板側の加圧液室11、外気口14や、電極基板2
側のインク供給路26、12(12b)を形成してい
る。ノズル板3には、流体抵抗部32となる凹所、ノズ
ル孔31となる貫通孔、外気口14と連通する通気孔3
aをエッチング等によって形成する。
The electrode openings 15 and the outside air openings 14 are formed by forming the movable plate 13 by the method described above and then etching the flow path substrate 1 by dry etching. Further, the recess as the communication passage cavity portion 42 formed on the lower surface of the flow path substrate 1 can be formed by any method of dry etching and wet etching. Communication passage cavity 4
2 is arranged so as to be in a positional relationship capable of communicating with the communication passage 41 located immediately below. A specific manufacturing procedure for forming the voids 21 and the communication passages 41 on the upper surface of the electrode substrate 2 is, for example, polysilicon or nitriding to be the electrodes 22 on the silicon substrate 20 on which the base oxide film 25 is formed by thermal oxidation. Similarly, an electrode material such as titanium is formed into a desired thickness by a thin film forming method such as sputtering, CVD, or vapor deposition, and then an electrode pattern is formed with a photoresist and etched, and then CVD is performed.
A silicon oxide film to be the electrode protective film 23 is laminated by a film forming method such as the above. After planarizing the surface of the oxide film 23 by CMP,
The void 21 and the communication passage 41 are formed in a desired depth and a desired shape by dry etching or wet etching.
In addition, an ink supply path 26 for connecting an external ink tank (not shown) to the common liquid chamber 12 of the liquid chamber substrate also uses the base oxide film 25 as an etching stop layer from the back surface of the electrode substrate 2 (silicon substrate 20). It is formed by wet etching or dry etching. The electrode substrate 2 and the flow channel substrate 1 can be bonded to each other by using low melting point glass and other various adhesive members.
If a high heat-resistant material such as polysilicon or titanium nitride is used as the constituent material of, the direct bonding method can be adopted, and if a Pyrex (registered trademark) glass substrate is used for the electrode substrate 2, the anodic bonding method, A joining process that does not require an adhesive member can be used and productivity can be improved. Normally, the pressurized liquid chamber 11 of the flow channel substrate 1 needs to have a liquid chamber height of about 100 μm. Therefore, due to handling problems, the flow channel substrate 1 having the communication passage cavity portion 42 formed on the lower surface is formed.
And the electrode 22, the void 21, the communication path 41, and the like, are joined together, and then the flow path substrate 1 portion is polished, and then the pressurized liquid chamber 11, the outside air port 14, and the electrode on the flow path substrate side Board 2
The side ink supply paths 26, 12 (12b) are formed. The nozzle plate 3 has a recess serving as the fluid resistance portion 32, a through hole serving as the nozzle hole 31, and a ventilation hole 3 communicating with the outside air port 14.
a is formed by etching or the like.

【0009】次に、連通路41の構成、動作についてよ
り詳しく説明する。前述のように、液滴吐出ヘッドの空
隙21内に水分や塵が侵入するのを防止するため、空隙
21内は密閉状態に保つ必要がある。通常は空隙21内
を一定圧力下で大気に解放して、各ヘッド、各空隙内の
圧力を等しくした後、外気口14などに樹脂を埋包して
封止するようにしている。しかしながら、空隙21を完
全に封止した時、空隙内の圧力と外気圧力が異なる環境
下で使用される場合、外気圧力の方が高ければ可動板3
は電極22側に撓んで空隙21の幅が狭くなり、外気圧
力の方が低ければ加圧液室11側に可動板13が撓んで
空隙幅が広がる。空隙21内の圧力をPgap、外気の圧
力をPair、可動板の短辺幅をa、長辺幅をb、封止部
(空隙、連通路)の体積をT、可動板の厚さをh、ヤン
グ率をE、変位をδとすると、 ΔP=Pgap−Pair≒{(35Eh3)/a4−(8ab
/15)/T}*δ の関係が成り立ち、空隙21内と外気の圧力差に比例し
て可動板13の変位δも増加する。可動板13と電極2
2との間に働く力(静電力)には、空隙深さをg、電極
間に加える電圧をVとすると、F≒1/2ε0{V/
(g−δ)}2の関係があり、空隙間距離の二乗に反比
例するため、気圧変動によって可動板−電極間距離が変
化すると可動板の変位制御が困難になる。
Next, the structure and operation of the communication passage 41 will be described in more detail. As described above, in order to prevent water and dust from entering the space 21 of the droplet discharge head, it is necessary to keep the space 21 in a sealed state. Normally, the inside of the void 21 is opened to the atmosphere under a constant pressure to equalize the pressure in each head and each void, and then the outside air port 14 and the like are filled with a resin for sealing. However, when the space 21 is completely sealed and used in an environment where the pressure inside the space and the outside air pressure are different, if the outside air pressure is higher, the movable plate 3
Is bent toward the electrode 22 and the width of the gap 21 is narrowed. When the outside air pressure is lower, the movable plate 13 is bent toward the pressurized liquid chamber 11 side and the gap width is expanded. The pressure in the void 21 is P gap , the pressure of the outside air is P air , the short side width of the movable plate is a, the long side width is b, the volume of the sealing portion (void, communication passage) is T, the thickness of the movable plate. Is h, Young's modulus is E, and displacement is δ, ΔP = P gap −P air ≈ {(35Eh 3 ) / a 4 − (8ab
The relationship of / 15) / T} * δ is established, and the displacement δ of the movable plate 13 also increases in proportion to the pressure difference between the void 21 and the outside air. Movable plate 13 and electrode 2
Assuming that the gap depth is g and the voltage applied between the electrodes is V, the force (electrostatic force) acting between 2 and F is F≈1 / 2ε 0 {V /
Since there is a relationship of (g−δ)} 2 and is inversely proportional to the square of the air gap distance, it becomes difficult to control the displacement of the movable plate when the distance between the movable plate and the electrode changes due to atmospheric pressure fluctuation.

【0010】そこで、本発明では、図1から図5の各構
成図に示したように、不揮発性/難揮発性の圧力調整流
体43を封止剤として連通路41内に所定量注入してお
き、この流体43が連通路41の一部に形成した圧力調
整部4(連通路41、連通路空洞部42)内を移動でき
るようにして、圧力差が大きい場合には、封止剤として
の圧力調整流体43が容積の大きい連通路空洞部42内
にまで移動して、一時的に空隙21内を外気に開放し
て、外気と空隙内の圧力差を小さくする構成にしてい
る。即ち、流体43は、径の小さい連通路41内に位置
するときは連通路41を完全に封止して外気口14を介
した外気との連通を阻止しているが、容積の大きい空洞
部42に相当する位置に移動したときには、連通路41
を開放して外気口14を介して空隙21を大気と連通さ
せる。或いは、不揮発性/難揮発性流体43は、空洞部
42に達しない連通路41の範囲内で外部の圧力の変動
に応じて進退移動することにより、空隙21内の圧力を
微調整する上でも有効に機能する。即ち、流体43が圧
力差に応じて連通路内を移動し、封止部の体積を変化さ
せることで、空隙内の圧力変動を小さくすることが可能
となり、安定して液滴を吐出することが可能となる。
Therefore, in the present invention, as shown in the respective configuration diagrams of FIG. 1 to FIG. 5, a predetermined amount of non-volatile / non-volatile pressure adjusting fluid 43 is injected into the communication passage 41 as a sealant. Then, the fluid 43 is allowed to move in the pressure adjusting portion 4 (communication passage 41, communication passage cavity portion 42) formed in a part of the communication passage 41, and when the pressure difference is large, it is used as a sealant. The pressure adjusting fluid 43 is moved into the communication passage cavity 42 having a large volume to temporarily open the inside of the void 21 to the outside air, thereby reducing the pressure difference between the outside air and the inside void. That is, when the fluid 43 is located in the communication passage 41 having a small diameter, it completely seals the communication passage 41 to prevent the fluid 43 from communicating with the outside air through the outside air port 14, but has a large volume in the hollow portion. When it moves to a position corresponding to 42, the communication passage 41
Is opened to allow the void 21 to communicate with the atmosphere through the outside air port 14. Alternatively, the non-volatile / non-volatile fluid 43 moves back and forth within the range of the communication passage 41 that does not reach the cavity portion 42 in response to fluctuations in the external pressure, and thus finely adjusts the pressure in the void 21. It works effectively. That is, the fluid 43 moves in the communication passage according to the pressure difference and changes the volume of the sealing portion, so that the pressure fluctuation in the void can be reduced, and the droplets can be stably ejected. Is possible.

【0011】次に、図6(a)乃至(c)は、圧力調整
部4の構成・動作をより具体的に説明するものである。
なお、(a)(b)(c)の左図は圧力調整部の要部縦
断面図であり、右図は横断面図である。図6(a)は、
外気と空隙21内の圧力差が小さい場合を示したもの
で、圧力調整流体43は連通路41(区間Iから左右両
側へ向けて径がテーパ状に漸増している)の流路径が一
定の区間I内を移動して、封止部の体積を変化させて圧
力を調整し、外気と空隙内の圧力はほぼ等しくなってい
る(ΔP≒0)。一方、流体43と連通路41の内壁と
のなす接触角が90度以下で、凹形状のメニスカス部が
流体尖端に形成されるとき、凹部状のメニスカス部内に
は空気の圧力より低い負の圧力差が発生していて、圧力
差の大きさはメニスカス部の曲率半径の大きさに反比例
する。このとき定常状態(静的状態)では、流体43の
両側に形成されるメニスカス部が対称形状なため、流体
の表面力による力は働いていない。図6(b)は、外気
の圧力が空隙21内の圧力より小さくなった場合を示し
たものである。この場合、流体43が内外の圧力差によ
って外気側(左側)に移動し、区間IIの連通路空洞部4
2側に入ると、連通路41に形成された空洞部42にお
いて空隙内が外気に一時的に開放される。なお、区間II
では徐々に連通路41の幅が広くなる構成であるため、
連通路41の幅が広い部分では上記メニスカス形状部
(円弧形状部)の曲率半径は大きく、狭い部分では小さ
くなる。そのため流体内部では、幅が狭い部分より幅が
広い部分での圧力が相対的に高くなり、流体には連通路
幅が狭くなる方向へ戻ろうとする力Pmeniが働く。外気
の圧力Pairとメニスカスの戻る圧力Pmeniを加えた圧
力が、空隙内圧力Pgapと釣り合うPmeni+Pair=P
gapとなった時点で再び空隙内は流体により封止され
る。圧力調整後は、空隙内は外気よりΔP=Pmeniだけ
高くなることになる。連通路幅の変化の勾配を小さくし
たり、流体と連通路表面の接触角を90度に近づけるな
どPmeniを小さく設計すれば、ほぼ外気圧との圧力差を
無くすことができる。図6(c)は、外気の圧力が空隙
内の圧力より大きくなった場合を示したもので、逆に流
体43は空隙側(右側)に移動し、区間IIIの連通路空
洞部42に入ると、図6(b)と同様の動作をおこな
い、空隙内圧力と外気圧力の差が、メニスカス圧力だけ
になった時点で、再び空隙内は封止状態になる。この場
合空隙内の圧力Pgapは外気圧力Pairに比べ、ΔP=−
meniだけ低くなる。
Next, FIGS. 6A to 6C more specifically describe the configuration and operation of the pressure adjusting unit 4.
The left views of (a), (b), and (c) are vertical cross-sectional views of the main parts of the pressure adjusting unit, and the right views are horizontal cross-sectional views. FIG. 6A shows
This shows a case where the pressure difference between the outside air and the void 21 is small, and the pressure adjusting fluid 43 has a constant flow passage diameter of the communication passage 41 (the diameter gradually increases from the section I toward the left and right sides). The pressure is adjusted by moving in the section I and changing the volume of the sealing portion, and the pressures in the outside air and the void are almost equal (ΔP≈0). On the other hand, when the contact angle formed by the fluid 43 and the inner wall of the communication passage 41 is 90 degrees or less and the concave meniscus portion is formed at the tip of the fluid, the negative pressure lower than the pressure of air is lower in the concave meniscus portion. There is a difference, and the magnitude of the pressure difference is inversely proportional to the magnitude of the radius of curvature of the meniscus portion. At this time, in the steady state (static state), since the meniscus portions formed on both sides of the fluid 43 have a symmetrical shape, the force due to the surface force of the fluid does not work. FIG. 6B shows a case where the pressure of the outside air becomes lower than the pressure in the void 21. In this case, the fluid 43 moves to the outside air side (left side) due to the pressure difference between the inside and the outside, and the communication passage cavity portion 4 in the section II.
When entering the second side, the inside of the void is temporarily opened to the outside air in the cavity portion 42 formed in the communication passage 41. In addition, section II
Then, since the width of the communication passage 41 is gradually increased,
The radius of curvature of the meniscus-shaped portion (arc-shaped portion) is large in the wide portion of the communication passage 41 and small in the narrow portion. Therefore, inside the fluid, the pressure is relatively higher in the wide portion than in the narrow portion, and the force P meni acts on the fluid to return to the direction in which the communication passage width is narrowed. The pressure obtained by adding the outside air pressure P air and the meniscus return pressure P meni balances with the gap pressure P gap P meni + P air = P
At the time when the gap is formed, the inside of the gap is sealed with the fluid again. After the pressure is adjusted, the inside of the void becomes higher than the outside air by ΔP = P meni . If P meni is designed to be small, for example, the gradient of the change in the width of the communication passage is made small, or the contact angle between the fluid and the surface of the communication passage is made close to 90 degrees, then the pressure difference from the atmospheric pressure can be almost eliminated. FIG. 6C shows the case where the pressure of the outside air becomes larger than the pressure in the void, and conversely, the fluid 43 moves to the void side (right side) and enters the communication passage cavity 42 of the section III. Then, the same operation as in FIG. 6B is performed, and when the difference between the pressure in the void and the outside air pressure becomes only the meniscus pressure, the void is sealed again. In this case, the pressure P gap in the gap is ΔP = − as compared with the outside air pressure P air.
P meni lowers.

【0012】図7は、(A)外気口14を樹脂封止した
のみの場合と、(B)メニスカス(流体43)による圧
力調整部を設けた場合と、を示す図であり、外気の圧力
がΔPだけ変化した場合(横軸)の可動板13の撓み量
δ(縦軸)を比較したものである。横軸に示す外気と空
隙21内の圧力差ΔPは、図6に示したような流体43
のメニスカスによる圧力調整を行うことにより、外気の
圧力が大きく変化しても、空隙内の圧力と外気との圧力
差は、|ΔP|=Pmeniに保たれるため、可動板13の
撓み量δも小さくできる。そのため仮に別途圧力補正手
段を設ける場合でも、(A)のように連続的に可動板撓
み量が変化する場合に比べて、ほぼ2値の圧力補正で済
むため、補正機構が非常に簡易になる。また、図6に示
した圧力調整部4の形状は、連通路41表面と流体43
の接触角が90度以下の場合であるが、例えばフッ素系
シランカップリング剤を用いて、連通路表面の表面エネ
ルギーを低下させ撥水・撥油性を保有させる場合には、
流路41の幅は図8(a)に示すように圧力調整部4の
中心部で広く、連通路空洞部で徐々に狭くなるように構
成する。(b)のように左右いずれかに偏った状態に流
体が位置する場合、流体43の曲率半径の小さな左側の
凸の部分の圧力が、曲率半径が大きい右側の凸の部分に
比べ高くなり、幅の狭い方から広い方へ流体が移動する
力が働き、空隙内部の圧力調整が終了すると、(a)の
ように幅の広い中立部に自動的に戻る。圧力調整流体4
3を圧力調整部4に注入する場合にも、流体43と連通
路41との接触性を考慮して流体注入部より圧力調整部
まで流路幅が徐々に変化するように形成することによ
り、圧力調整部4まで自動的に導入することが可能とな
る。なお、予め連通路41に複数の外気口を設けておい
て、注入時には、ある外気口から注入された流体が連通
路内を移動しても圧力が高くならないように別の外気口
を解放しておいて、圧力調整部4内に流体が位置した
後、最後に注入しない別の外気口部を樹脂で埋包して空
隙内を密閉状態にする。連通路41に注入する不揮発性
または難揮発性流体43としては、例えばボールペン等
のインク逆流防止流体に用いられるようなリン酸エステ
ル類・アジピン酸エステル類・トリメット酸エステル類
・クエン酸エステル類・ポリエステル系可塑剤等の可塑
材、流動パラフィン、ポリブテン、ポリブタジエン等の
液状ゴム、鉱物油・植物油・ワセリン等の油脂などを任
意に組合せても使用できる。液滴吐出ヘッド(インクジ
ェットヘッド)の場合、連通路41の幅は、数ミクロン
から数十ミクロン程度であり、スケール効果により慣性
力よりも表面力の影響が大きくなるため、落下やヘッド
キャリッジの高速往復による衝撃力が加わっても流体4
3は移動しにくい。しかし、流体43の移動防止につい
てより信頼性を高める場合には、流体43中に、連通路
41の径よりも粒径が小さいポリエチレン・ポリスチレ
ン等の有機物や、ガラス・石英等の無機物からなる球状
粒子を、分散させる。すると、流体43は、気圧変化等
ゆっくり加わる力に対しては低粘度流体として移動する
一方、急激ながせん断応力が加わった場合には、見かけ
上の粘度を上昇させ、流体の漏れ等を防止することがで
きる。なお、この実施形態では外気口14を流路基板1
側に形成しているが、電極基板2側に形成してもよい。
また、連通路41は電極基板2側、連通路空洞部42は
流路基板1側に夫々形成しているが、形成する基板を逆
にしても差し支えなく、また一方の基板のみに形成して
も問題はない。
FIG. 7 is a diagram showing (A) the case where the outside air port 14 is only sealed with resin and (B) the case where a pressure adjusting portion by the meniscus (fluid 43) is provided, and the outside air pressure is shown. Is a comparison of the bending amount δ (vertical axis) of the movable plate 13 when Δ changes by ΔP (horizontal axis). The pressure difference ΔP between the outside air and the space 21 shown on the horizontal axis is the fluid 43 as shown in FIG.
By adjusting the pressure with the meniscus of, even if the pressure of the outside air changes significantly, the pressure difference between the pressure inside the void and the outside air is maintained at | ΔP | = P meni , so the amount of bending of the movable plate 13 δ can also be made small. Therefore, even if a separate pressure correction means is provided, almost two-valued pressure correction is required as compared with the case where the movable plate bending amount changes continuously as in (A), and therefore the correction mechanism becomes very simple. . Further, the shape of the pressure adjusting portion 4 shown in FIG.
The contact angle is 90 degrees or less. For example, when a fluorine-based silane coupling agent is used to reduce the surface energy of the surface of the communicating passage to retain water and oil repellency,
As shown in FIG. 8A, the width of the flow path 41 is wide at the central portion of the pressure adjusting portion 4 and gradually narrows at the communicating passage hollow portion. When the fluid is positioned in a state of being biased to the left or right as in (b), the pressure of the left convex portion of the fluid 43 having a small radius of curvature becomes higher than that of the right convex portion having a large radius of curvature, When the force for moving the fluid from the narrower side to the wider side acts and the pressure adjustment inside the gap is completed, the fluid automatically returns to the wide neutral portion as shown in (a). Pressure adjusting fluid 4
Also in the case of injecting 3 into the pressure adjusting portion 4, by considering the contact property between the fluid 43 and the communication passage 41 so that the flow passage width gradually changes from the fluid injecting portion to the pressure adjusting portion, It is possible to automatically introduce up to the pressure adjusting unit 4. It should be noted that a plurality of outside air ports are provided in the communication passage 41 in advance, and at the time of injection, another outside air port is opened so that the pressure of the fluid injected from one outside air port does not increase even if the fluid moves in the communication passage. In advance, after the fluid is positioned in the pressure adjusting unit 4, another outside air port that is not injected last is filled with resin to seal the inside of the gap. The non-volatile or hardly volatile fluid 43 to be injected into the communication passage 41 is, for example, a phosphoric acid ester, an adipic acid ester, a trimetic acid ester, a citric acid ester, which is used for an ink backflow prevention fluid such as a ballpoint pen. Any combination of plasticizers such as polyester plasticizers, liquid paraffin, liquid rubbers such as polybutene and polybutadiene, and oils and fats such as mineral oil, vegetable oil and petrolatum can be used. In the case of a droplet discharge head (ink jet head), the width of the communication passage 41 is about several microns to several tens of microns, and the influence of the surface force is larger than the inertial force due to the scale effect. Fluid 4 even if the impact force due to reciprocation is applied
3 is hard to move. However, in order to increase the reliability of preventing the movement of the fluid 43, a spherical shape made of an organic material such as polyethylene or polystyrene having a particle diameter smaller than the diameter of the communication passage 41 or an inorganic material such as glass or quartz is used in the fluid 43. Disperse the particles. Then, the fluid 43 moves as a low-viscosity fluid against a force applied slowly such as a change in atmospheric pressure, while when a shear stress is suddenly applied, the apparent viscosity is increased to prevent fluid leakage or the like. can do. In this embodiment, the outside air port 14 is connected to the flow path substrate 1
Although it is formed on the side, it may be formed on the side of the electrode substrate 2.
Further, the communication passage 41 is formed on the electrode substrate 2 side, and the communication passage cavity portion 42 is formed on the flow passage substrate 1 side, respectively. However, the formed substrate may be reversed, and it may be formed only on one substrate. There is no problem.

【0013】次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドとイン
クタンクを一体化したインクカートリッジについて図9
の外観図を参照して説明する。このインクカートリッジ
は、ノズル80等を有する前述した実施形態のいずれか
のインクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド)81と、こ
のインクジェットヘッド81に対してインクを供給する
インクタンク82とを一体化したものである。前述のよ
うに作製したインクジェットヘッドを用いたインクジェ
ットプリンタについて説明する。図10は本発明に係る
インクジェット記録装置の要部構成の斜視説明図、図1
1は同構成部分の側部断面説明図である。このインクジ
ェット記録装置は、記録装置本体81の内部に主走査方
向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載したイン
クジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへイ
ンクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字
機構部82等を収納し、装置本体81の下方部には前方
側から多数枚の用紙83を積載可能な給紙カセット(或
いは給紙トレイでもよい。)84を抜き差し自在に装着
することができ、また、用紙83を手差しで給紙するた
めの手差しトレイ85を開倒することができ、給紙カセ
ット84或いは手差しトレイ85から給送される用紙8
3を取り込み、印字機構部82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86に排紙す
る。
Next, an ink cartridge in which the droplet discharge head and the ink tank according to the present invention are integrated is shown in FIG.
Will be described with reference to the external view of FIG. This ink cartridge is one in which the inkjet head (droplet ejection head) 81 of any of the above-described embodiments having a nozzle 80 and the like and an ink tank 82 that supplies ink to the inkjet head 81 are integrated. is there. An inkjet printer using the inkjet head manufactured as described above will be described. FIG. 10 is a perspective explanatory view of a main configuration of an inkjet recording apparatus according to the present invention, and FIG.
1 is a side cross-sectional explanatory view of the same component. This ink jet recording apparatus is a printing mechanism unit including a carriage movable in the main scanning direction inside a recording apparatus main body 81, a recording head including an inkjet head mounted on the carriage, an ink cartridge that supplies ink to the recording head, and the like. A paper feeding cassette (or a paper feeding tray) 84 capable of accommodating a large number of sheets of paper 83 from the front side can be detachably attached to the lower part of the apparatus main body 81. The manual feed tray 85 for manually feeding the paper 83 can be opened, and the paper 8 fed from the paper feed cassette 84 or the manual feed tray 85 can be opened.
3, the desired image is recorded by the printing mechanism unit 82, and then the paper is ejected to the paper ejection tray 86 mounted on the rear surface side.

【0014】印字機構部82は、図示しない左右の側板
に横架したガイド部材である主ガイドロッド91と従ガ
イドロッド92とでキャリッジ93を主走査方向(図2
で紙面垂直方向)に摺動自在に保持し、このキャリッジ
93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からなるヘッド94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93にはヘッド94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95を交換可能に装着している。
インクカートリッジ95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。ま
た、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド94を用い
ているが、各色のインク滴を吐出するノズル孔を有する
1個のヘッドでもよい。さらに、ヘッド94として用い
るインクジェットヘッドは、圧電素子などの電気機械変
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などを
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。
The printing mechanism section 82 includes a main guide rod 91 and a sub guide rod 92, which are guide members which are laterally mounted on the left and right side plates (not shown), to move the carriage 93 in the main scanning direction (see FIG. 2).
A head composed of an ink jet head for slidably holding the ink droplets of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk) on the carriage 93. A plurality of ink discharge ports 94 are arranged in a direction intersecting the main scanning direction, and the ink drop discharge direction is downward. Further, each ink cartridge 95 for supplying each color ink to the head 94 is replaceably mounted on the carriage 93.
The ink cartridge 95 has an air port that communicates with the atmosphere above, a supply port that supplies ink to the inkjet head below, and a porous body filled with ink inside, and the capillary force of the porous body is used. The ink supplied to the inkjet head is maintained at a slight negative pressure. Further, although the heads 94 of the respective colors are used as the recording heads here, a single head having nozzle holes for ejecting ink droplets of the respective colors may be used. Further, the inkjet head used as the head 94 is a piezo type in which ink is pressed through a vibration plate forming a wall surface of the liquid chamber by an electromechanical conversion element such as a piezoelectric element, or a heating resistor generates bubbles to apply the ink. A bubble type that presses, or an electrostatic type that presses ink by displacing the diaphragm by the electrostatic force between the diaphragm that forms the wall surface of the ink flow path and the electrode facing the diaphragm can be used. In the embodiment, an electrostatic inkjet head is used.

【0015】ここで、キャリッジ93は後方側(用紙搬
送方向下流側)を主ガイドロッド91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9
2に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ
93を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ9
7で回転駆動される駆動プーリ98と従動プーリ99と
の間にタイミングベルト100を張装し、このタイミン
グベルト100をキャリッジ93に固定しており、主走
査モータ97の正逆回転によりキャリッジ93が往復駆
動される。一方、給紙カセット84にセットした用紙8
3をヘッド94の下方側に搬送するために、給紙カセッ
ト84から用紙83を分離給装する給紙ローラ101及
びフリクションパッド102と、用紙83を案内するガ
イド部材103と、給紙された用紙83を反転させて搬
送する搬送ローラ104と、この搬送ローラ104の周
面に押し付けられる搬送コロ105及び搬送ローラ10
4からの用紙83の送り出し角度を規定する先端コロ1
06とを設けている。搬送ローラ104は副走査モータ
107によってギヤ列を介して回転駆動される。そし
て、キャリッジ93の主走査方向の移動範囲に対応して
搬送ローラ104から送り出された用紙83を記録ヘッ
ド94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109を設けている。この印写受け部材109の
用紙搬送方向下流側には、用紙83を排紙方向へ送り出
すために回転駆動される搬送コロ111、拍車112を
設け、さらに用紙83を排紙トレイ86に送り出す排紙
ローラ113及び拍車114と、排紙経路を形成するガ
イド部材115、116とを配設している。記録時に
は、キャリッジ93を移動させながら画像信号に応じて
記録ヘッド94を駆動することにより、停止している用
紙83にインクを吐出して1行分を記録し、用紙83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83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83を排紙する。
また、キャリッジ93の移動方向右端側の記録領域を外
れた位置には、ヘッド94の吐出不良を回復するための
回復装置117を配置している。回復装置117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93は印字待機中にはこの回復装置117側
に移動されてキャッピング手段でヘッド94をキャッピ
ングされ、吐出口部(ノズル孔)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。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94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(不図示)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。
Here, the carriage 93 is slidably fitted to the main guide rod 91 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 9.
2 is slidably mounted. Then, since the carriage 93 is moved and scanned in the main scanning direction, the main scanning motor 9
A timing belt 100 is stretched between a drive pulley 98 and a driven pulley 99, which are driven to rotate by 7, and the timing belt 100 is fixed to a carriage 93. It is driven back and forth. On the other hand, the paper 8 set in the paper feed cassette 84
3 to the lower side of the head 94, the paper feed roller 101 and the friction pad 102 for separating and feeding the paper 83 from the paper feed cassette 84, the guide member 103 for guiding the paper 83, and the fed paper. A conveyance roller 104 that reverses and conveys 83, and conveyance rollers 105 and conveyance rollers 10 that are pressed against the peripheral surface of the conveyance roller 104.
Tip roller 1 that regulates the feeding angle of the paper 83 from the 4
06 and are provided. The conveyance roller 104 is rotationally driven by the sub-scanning motor 107 via a gear train. Further, there is provided a print receiving member 109 which is a paper guide member for guiding the paper 83 sent out from the carrying roller 104 below the recording head 94 in correspondence with the movement range of the carriage 93 in the main scanning direction. A transport roller 111 and a spur 112 that are driven to rotate in order to send out the paper 83 in the paper discharge direction are provided on the downstream side of the print receiving member 109 in the paper transport direction, and further, the paper 83 is sent to the paper discharge tray 86. A roller 113, a spur 114, and guide members 115 and 116 that form a paper discharge path are provided. At the time of recording, by driving the recording head 94 in accordance with the image signal while moving the carriage 93, ink is ejected onto the stopped paper 83 to record one line, and after the paper 83 is conveyed by a predetermined amount, Record the next line. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the sheet 83 has reached the recording area, the recording operation is terminated and the sheet 83 is discharged.
A recovery device 117 for recovering the ejection failure of the head 94 is arranged at a position outside the recording area on the right end side of the carriage 93 in the moving direction. The recovery device 117 has a cap means, a suction means, and a cleaning means.
The carriage 93 is moved to the recovery device 117 side while the printing is on standby, the head 94 is capped by the capping means, and the ejection port portion (nozzle hole) is kept wet to prevent ejection failure due to ink drying. Further, by ejecting ink that is not related to recording during recording or the like, the ink viscosity of all the ejection ports is made constant, and stable ejection performance is maintained. In case of defective discharge,
The ejection port of the head 94 is sealed by the capping unit, and the bubbles and the like are sucked out from the ejection port by the suction unit through the tube, and the ink and dust adhering to the ejection port surface are removed by the cleaning unit to recover the ejection failure.
Further, the sucked ink is discharged to a waste ink reservoir (not shown) installed in the lower portion of the main body, and is absorbed and held by an ink absorber inside the waste ink reservoir.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、圧力検出
手段等の格別の構成要素の追加が不要であり、かつ小型
な圧力調整手段をヘッドチップに設けることで、低コス
トで広範囲な環境気圧に対応できる液滴吐出ヘッドを作
製するとともに、それを用いた液滴吐出ヘッド、及びイ
ンクジェット式記録装置を提供することができる。即
ち、請求項1の発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、空
隙と外気とを連結するためにヘッド内部に設けた連通路
の一部に、所定量の不揮発性/難揮発性流体(圧力調整
流体)を充填し、連通路内を移動可能にする一方、この
流体によって空隙内を密閉状態に保ち、空隙内への水分
・塵等の侵入を防止して、可動板変位不良が発生しない
耐久信頼性の高い液滴吐出ヘッドを提供することができ
る。請求項2の発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、前
記不揮発性/難揮発性流体が圧力差に応じて連通路内を
移動し、封止部の体積を変化させることで、空隙内の圧
力変動を小さくすることが可能となり、安定して液滴を
吐出できるヘッドを提供することができる。請求項3の
発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、前記不揮発性/難
揮発性流体が圧力差に応じて連通路内を移動し、ごく一
時的に空隙内を外気に開放して、圧力差を調整すること
で、高地等で空隙内の圧力と外気の圧力が著しく異なっ
た場合でも、圧力差を小さくすることができるため、環
境信頼性の高いヘッドを提供でき、かつ圧力検出手段や
複雑な調整手段を必要としないため、小面積で低コスト
に作製することができる。請求項4の発明に係る液滴吐
出ヘッドによれば、連通路の幅が一部で狭くまたは広く
なるようにして、連通路内での不揮発性/難揮発性流体
の位置が自動的に決定される構成にすることで、圧力補
正手段の構造を簡易にし、また簡易なプロセスで作製で
きるようになり、低コストで液滴吐出ヘッドを提供でき
る。請求項5の発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、前
記不揮発性/難揮発性流体に、連通路径と比べて充分小
さい粒子を分散させることで、気圧変化等の勾配が小さ
いに力に対しては流動性を示す一方、落下やキャリッジ
の往復等衝撃力が加わった場合においては、流体の見か
け粘度が高くなるようにすることで、耐久性が高く環境
信頼性のある液滴吐出ヘッドを提供できる。請求項6の
発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、高信頼性のヘッド
をインクタンク一体型ヘッドに搭載することですること
で、ヘッド一体型インクカートリッジ自体の信頼性を高
め、インクタンクの大容量化を可能とし、その結果ラン
ニングコストの安いヘッド一体型インクカートリッジを
提供することができる。請求項7の発明に係る液滴吐出
ヘッドによれば、インク滴を吐出するインクジェットヘ
ッドを搭載したインクジェット式記録装置に請求項1乃
至5に記載の液滴吐出ヘッドを用いるようにすること
で、信頼性が高く低コストなインクジェット式記録装置
を提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is not necessary to add a special component such as a pressure detecting means and a small pressure adjusting means is provided on the head chip, so that the cost is low and the range is wide. It is possible to manufacture a droplet discharge head that can cope with the atmospheric pressure, and provide a droplet discharge head using the same and an inkjet recording apparatus. That is, according to the droplet discharge head of the invention of claim 1, a predetermined amount of the non-volatile / non-volatile fluid (pressure) is provided in a part of the communication passage provided inside the head for connecting the void and the outside air. (Adjusting fluid) to make it movable in the communication passage, while keeping the inside of the gap closed by this fluid, preventing the ingress of moisture, dust, etc. into the gap and preventing the displacement of the movable plate from occurring. A droplet discharge head with high durability and reliability can be provided. According to the droplet discharge head of the second aspect of the invention, the non-volatile / non-volatile fluid moves in the communication passage in accordance with the pressure difference, and the volume of the sealing portion is changed, whereby It is possible to reduce the pressure fluctuation, and it is possible to provide a head capable of stably ejecting droplets. According to the droplet discharge head of the third aspect of the invention, the non-volatile / non-volatile fluid moves in the communication passage according to the pressure difference, and temporarily opens the inside of the void to the outside air, By adjusting the difference, the pressure difference can be reduced even when the pressure in the air gap and the pressure of the outside air are significantly different at high altitudes, etc., so that it is possible to provide a head with high environmental reliability, and to detect the pressure detection means and Since no complicated adjusting means is required, the device can be manufactured in a small area and at low cost. According to the droplet discharge head of the fourth aspect of the present invention, the width of the communication passage is partially narrowed or widened, and the position of the non-volatile / refractory fluid in the communication passage is automatically determined. With such a configuration, the structure of the pressure correction unit can be simplified and can be manufactured by a simple process, and the droplet discharge head can be provided at low cost. According to the droplet discharge head of the fifth aspect of the present invention, by dispersing particles that are sufficiently smaller than the diameter of the communication passage in the non-volatile / non-volatile fluid, the gradient of atmospheric pressure change or the like can be reduced with respect to force. While exhibiting fluidity, the drop ejection head with high durability and environmental reliability can be provided by increasing the apparent viscosity of the fluid when an impact force such as dropping or carriage reciprocation is applied. Can be provided. According to the droplet discharge head of the invention of claim 6, by mounting a highly reliable head on the ink tank integrated type head, the reliability of the head integrated ink cartridge itself is improved, and It is possible to provide a head-integrated ink cartridge that enables a large capacity and as a result has a low running cost. According to the droplet discharge head of the invention of claim 7, the droplet discharge head according to any one of claims 1 to 5 is used in an inkjet recording apparatus equipped with an inkjet head that discharges ink droplets. It is possible to provide a reliable and low-cost inkjet recording device.

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

【図1】本発明の静電型液適吐出ヘッドの透過状態平面
図。
FIG. 1 is a transparent state plan view of an electrostatic type liquid proper ejection head of the present invention.

【図2】本発明の静電型液適吐出ヘッドの加圧液室長辺
方向に沿う断面説明図。
FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view taken along the long side direction of the pressurized liquid chamber of the electrostatic liquid proper discharge head of the present invention.

【図3】本発明の静電型液適吐出ヘッドの加圧液室短辺
方向に沿う断面説明図。
FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view taken along the short side direction of the pressurized liquid chamber of the electrostatic type appropriate liquid ejection head of the present invention.

【図4】本発明の静電型液適吐出ヘッドの通路部分に沿
う断面説明図。
FIG. 4 is an explanatory cross-sectional view taken along a passage portion of the electrostatic type liquid proper ejection head of the present invention.

【図5】本発明の電極基板の上面説明図。FIG. 5 is an explanatory top view of the electrode substrate of the present invention.

【図6】本発明の外気と空隙内の圧力差による動作を示
す説明図。
FIG. 6 is an explanatory view showing an operation according to a pressure difference between the outside air and the void according to the present invention.

【図7】本発明の圧力補正による可動板撓みの比較説明
図。
FIG. 7 is a comparative explanatory diagram of bending of a movable plate due to pressure correction of the present invention.

【図8】本発明の連絡通路の形状説明図。FIG. 8 is an explanatory view of the shape of the communication passage of the present invention.

【図9】本発明のインクカートリッジの説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram of an ink cartridge of the present invention.

【図10】本発明のインクジェット式記録装置の斜視説
明図。
FIG. 10 is a perspective explanatory view of the ink jet recording apparatus of the present invention.

【図11】本発明のインクジェット式記録装置の側部断
面図。
FIG. 11 is a side sectional view of the ink jet recording apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 流路基板、2 電極基板、3 ノズル板、4 圧力
制御部、11 加圧液室、12 共通液室、13 可動
板、14 外気口、15 電極開口部、21 空隙、2
2 電極、23 電極保護膜、24 電極取り出し部、
25 ベース酸化膜、26 インク供給口、31 ノズ
ル孔、32 流体抵抗部、41 連通路、42 連通路
空洞部、43 圧力調整流体。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 flow path substrate, 2 electrode substrate, 3 nozzle plate, 4 pressure control part, 11 pressurizing liquid chamber, 12 common liquid chamber, 13 movable plate, 14 outside air port, 15 electrode opening part, 21 void, 2
2 electrodes, 23 electrode protective film, 24 electrode take-out part,
25 base oxide film, 26 ink supply port, 31 nozzle hole, 32 fluid resistance part, 41 communication path, 42 communication path cavity part, 43 pressure adjusting fluid.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液滴を静電力による圧力波によって吐出
する液滴吐出ヘッドであって、 液滴を吐出するノズル孔と、このノズル孔と連通し且つ
吐出する液を収容した加圧液室と、この加圧液室の壁面
の一部を構成する可動板と、この可動板に接して加圧液
室と反対側に設けられた空隙と、この空隙を介して可動
板と対向配置された電極と、を備え、電極に印加した電
圧によって発生する静電力により可動板を撓ませること
で加圧液室内の内圧を高めて前記インクノズル孔から液
滴を吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、 前記空隙と外気を連通する連通路を備え、該連通路内の
一部に不揮発性または難揮発性流体が充填されているこ
とを特徴とする液滴吐出ヘッド。
1. A liquid droplet ejection head for ejecting liquid droplets by a pressure wave caused by an electrostatic force, wherein a nozzle hole for ejecting the liquid droplet and a pressurized liquid chamber containing a liquid communicating with and ejecting the nozzle hole. A movable plate forming a part of the wall surface of the pressurized liquid chamber, a gap provided on the side opposite to the pressurized liquid chamber in contact with the movable plate, and arranged to face the movable plate through this gap. A droplet discharge head that discharges droplets from the ink nozzle hole by increasing the internal pressure in the pressurized liquid chamber by bending the movable plate by an electrostatic force generated by a voltage applied to the electrode, A droplet discharge head, comprising: a communication passage that communicates the gap with the outside air, and a part of the communication passage is filled with a non-volatile or hardly volatile fluid.
【請求項2】 請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記不揮発性または難揮発性流体が、外気圧の変動
に応じて連通路内を移動して、空隙内圧力を調整する圧
力調整手段を兼ねることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the non-volatile or hardly volatile fluid moves in the communication passage in accordance with a change in external pressure to adjust the pressure in the void. A droplet discharge head which also serves as a means.
【請求項3】 請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記不揮発性または難揮発性流体が、外気圧の変動
に応じて連通路内を移動して一時的に空隙内を外気圧に
解放して圧力を調整する圧力調整手段であることを特徴
とする液滴吐出ヘッド。
3. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the non-volatile or hardly volatile fluid moves in the communication passage in response to fluctuations in the external pressure and temporarily changes the pressure in the void to the external pressure. A droplet discharge head, which is a pressure adjusting unit that releases the pressure to adjust the pressure.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の
液滴吐出ヘッドにおいて、前記連通路は、その流路径が
漸減、または漸増する構成を備えていることを特徴とす
る液滴吐出ヘッド。
4. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the communication passage has a configuration in which a passage diameter thereof is gradually reduced or gradually increased. Discharge head.
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の
液滴吐出ヘッドにおいて、前記不揮発性または難揮発性
流体中に、連通路径と比べて充分小さい粒子が分散され
ていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
5. The droplet discharge head according to claim 1, wherein particles that are sufficiently smaller than the diameter of the communication passage are dispersed in the non-volatile or hardly volatile fluid. Characteristic droplet discharge head.
【請求項6】 インク滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、
この液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクと
を一体化したインクカートリッジにおいて、前記液滴吐
出ヘッドが請求項1乃至5のいずれか一項に記載の液滴
吐出ヘッドであることを特徴とするインクカートリッ
ジ。
6. A droplet ejection head for ejecting ink droplets,
An ink cartridge in which an ink tank for supplying ink to the droplet discharge head is integrated, wherein the droplet discharge head is the droplet discharge head according to any one of claims 1 to 5. Ink cartridge to do.
【請求項7】 インク液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを
搭載したインクジェット式記録装置において、前記液滴
吐出ヘッドが、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の
液滴吐出ヘッドであることを特徴とするインクジェット
記録装置。
7. An ink jet recording apparatus equipped with a droplet discharge head that discharges ink droplets, wherein the droplet discharge head is the droplet discharge head according to any one of claims 1 to 5. An ink jet recording apparatus characterized by the above.
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