JP2003334945A - Liquid drop ejection head, ink cartridge, inkjet recorder, and micro pump - Google Patents

Liquid drop ejection head, ink cartridge, inkjet recorder, and micro pump

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JP2003334945A
JP2003334945A JP2002145300A JP2002145300A JP2003334945A JP 2003334945 A JP2003334945 A JP 2003334945A JP 2002145300 A JP2002145300 A JP 2002145300A JP 2002145300 A JP2002145300 A JP 2002145300A JP 2003334945 A JP2003334945 A JP 2003334945A
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discharge head
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)
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  • Ink Jet (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low cost and space-saved liquid drop ejection head and an inkjet recorder. <P>SOLUTION: This liquid drop ejection head 0 comprises one or more nozzle holes 31, pressurizing liquid chambers 11 each communicating with each of nozzle holes, a common liquid chamber 12 communicating with the pressurizing liquid chambers 11, and a diaphragm 13 forming at least one wall of the pressurizing liquid chamber 11. The head 0 ejects a liquid drop by applying energy to a liquid in the pressurizing liquid chamber 11 by deforming the diaphragm 13. A deformable plate 14 of which the deforming amount is greater than that of the diaphragm is provided to one wall of the common liquid chamber 12, and an air pressure correction chamber 23 is provided opposite to the deformable plate 14. <P>COPYRIGHT: (C)2004,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、インクカートリッジ、インクジェット記録装
置、及びマイクロポンプに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a droplet discharge head, an ink cartridge, an inkjet recording apparatus, and a micropump that discharge droplets of, for example, ink liquid by a pressure wave caused by electrostatic force.

【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。
インクジェット記録装置におけ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(吐出室、圧力室、
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、圧力発
生手段により生成した圧力により加圧液室内のインクを
加圧することにより、ノズルからインク滴を吐出させ
る。このような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
素子の圧電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
た加圧液室と、加圧液室の一部の壁面をなす振動板と、
微小な空隙を介して振動板と対向配置される電極と、を
備えたアクチュエータを多数並列配置した構成を備え、
電極に電圧を印加して振動板を変形させ、加圧液室内に
圧力を発生させることにより、加圧液室内のインク液を
液滴としてインクノズル孔から吐出させている。換言す
れば、静電型のインクジェットヘッドは、静電引力を利
用して各アクチュエータの振動板を変形させ、この変形
時の機械的な力、もしくは静電引力をOFFした際に振
動板に生じる機械的な反発力により、加圧液室内のイン
クをノズルから吐出させる構成を有する。近年、環境問
題から鉛フリーであるバブル型、静電型が注目を集め、
鉛フリーに加え低消費電力の観点からも環境に影響が少
ない静電型のインクジェットヘッドが種々提案されてい
る。また、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、且つ大量に特性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2−2893
51号、同5−050601号、同6−071882号
公報)。
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 ejection head in an inkjet recording apparatus, includes a nozzle that ejects an ink droplet and a pressurized liquid chamber (ejection chamber, pressure chamber,
(Also referred to as liquid chamber, ink flow path, etc.) and pressure generating means for pressurizing the ink in the pressurized liquid chamber, and pressurizing the ink in the pressurized liquid chamber with the pressure generated by the pressure generating means. In this way, ink droplets are ejected from the nozzle. As such an inkjet head, a piezo type and a bubble type are popular, but an electrostatic type 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 piezoelectric 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 includes a pressurized liquid chamber that communicates with the ink nozzle holes, and a vibration plate that forms a part of the wall of the pressurized liquid chamber.
An arrangement is provided in which a large number of actuators each including an electrode arranged to face the diaphragm via a minute gap are arranged in parallel,
By applying a voltage to the electrodes to deform the vibrating plate and generate pressure in the pressurized liquid chamber, the ink liquid in the pressurized liquid chamber is discharged as droplets from the ink nozzle holes. In other words, the electrostatic ink jet head deforms the vibration plate of each actuator by using electrostatic attraction, and the mechanical force at the time of deformation or the electrostatic attraction is generated on the diaphragm. Ink in the pressurized liquid chamber is ejected from the nozzle by mechanical repulsion. In recent years, due to environmental issues, lead-free bubble type and electrostatic type have attracted attention,
In addition to lead-free, various electrostatic inkjet heads have been proposed that have a low environmental impact from the viewpoint of low power consumption. In addition, 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 elements with stable characteristics. Therefore, it is easy to downsize (Japanese Patent Laid-Open No. 2-2893).
No. 51, No. 5-050601, No. 6-071882).

【0003】次に、図9及び図10は、従来の静電型液
滴吐出ヘッドの構成例を示す分解斜視図、及び組立状態
のアクチュエータ部の縦断面図である。この従来例に係
る静電型液滴吐出ヘッド100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100は、第1基板である流路基板
101と、流路基板101の下側に接合した第2基板で
ある電極基板102と、流路基板101の上側に接合し
た第3基板であるノズル板103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100は、ノズル板103の適所に貫通形成された複
数のノズル孔131、各ノズル孔131が連通するイン
ク流路である加圧液室111、加圧液室111の壁面の
一部を形成している振動板113、ノズル板103の下
面に形成された凹所である流体抵抗部132を介して加
圧液室111と連通する共通液室112、振動板113
を静電気力により撓ませるための空隙(振動室)121
を介した下方位置に対向配置される個別電極122と、
を備えている。電極122に印加された電圧によって、
電極122と振動板113間に電位差が与えられ、振動
板113が撓む(振動する)構成となっている。振動板
113が振動室121側に撓んだ後で加圧液室111側
へ復帰する際に発生する圧力波によって、ノズル孔13
1からインクが吐出されるように構成されている。細長
い形状の加圧液室111は、隔壁111aを介して複数
個、平行に配置されており、各加圧液室111に対応す
るノズル板103の部分には、夫々ノズル孔131が1
カ所ずつ貫通形成されている。ノズル板103を流路基
板101上に接合したときに、各加圧液室111は、隔
壁111aによって画成される。電極基板102側に設
けた電極122は、流路基板101側の各加圧液室11
1と対応するように形成した振動室121の底部に形成
されている。各振動室121は隔壁121aにより仕切
られている。共通液室112は、全ての加圧液室111
の端部に跨るように延在して配置されており、共通液室
112の下方、その他の部位に連設した図示しないイン
ク供給口(液滴供給口)を介して図示しないインクタン
クから共通液室112へインクが供給され、更に各流体
抵抗部132を介して各加圧液室111へインクが供給
される。
Next, FIGS. 9 and 10 are an exploded perspective view showing a structural example of a conventional electrostatic type droplet discharge head, and a vertical sectional view of an actuator portion in an assembled state. The electrostatic droplet discharge head 100 according to the conventional example is an inkjet head used in, for example, an inkjet recording device,
The droplet discharge head 100 includes a channel substrate 101 which is a first substrate, an electrode substrate 102 which is a second substrate bonded to the lower side of the channel substrate 101, and a third substrate which is bonded to the upper side of the channel substrate 101. The nozzle plate 103, which is a substrate, and the nozzle plate 103 are laminated and bonded to each other. Further, the droplet discharge head 100 includes a plurality of nozzle holes 131 formed at appropriate positions of the nozzle plate 103, a pressurized liquid chamber 111 that is an ink flow path communicating with each nozzle hole 131, and a pressurized liquid chamber 111. The vibrating plate 113 forming part of the wall surface, the common liquid chamber 112 communicating with the pressurized liquid chamber 111 via the fluid resistance portion 132, which is a recess formed in the lower surface of the nozzle plate 103, and the vibrating plate 113.
Air gap (vibration chamber) 121 for bending the electrostatic force
An individual electrode 122 that is arranged to face the lower position via
Is equipped with. Depending on the voltage applied to the electrode 122,
A potential difference is applied between the electrode 122 and the vibrating plate 113, so that the vibrating plate 113 bends (vibrates). The nozzle hole 13 is generated by the pressure wave generated when the vibrating plate 113 bends to the vibrating chamber 121 side and then returns to the pressurized liquid chamber 111 side.
1 is configured to eject ink. A plurality of elongated pressure liquid chambers 111 are arranged in parallel with each other through a partition wall 111a. The nozzle plate 103 corresponding to each pressure liquid chamber 111 has one nozzle hole 131.
Penetration is formed at each place. When the nozzle plate 103 is bonded onto the flow path substrate 101, each pressurized liquid chamber 111 is defined by a partition wall 111a. The electrodes 122 provided on the electrode substrate 102 side are provided in the pressurized liquid chambers 11 on the flow path substrate 101 side.
It is formed at the bottom of the vibration chamber 121 formed so as to correspond to 1. Each vibration chamber 121 is partitioned by a partition wall 121a. The common liquid chamber 112 includes all the pressurized liquid chambers 111.
Common to the ink tank (not shown) through an ink supply port (droplet supply port) (not shown) that is arranged so as to extend across the end of Ink is supplied to the liquid chamber 112, and further, ink is supplied to each pressurized liquid chamber 111 via each fluid resistance portion 132.

【0004】ところで市場では他の電子機器の場合と同
様に、インクジェットプリンタを含むOA機器等に対し
ても省エネルギー化の要請が強くなっている。静電型の
液滴吐出ヘッドは、他の方式に比べ消費電力が少ないこ
とが特徴ではあるが、低消費電力化を更に推し進めると
すれば、駆動電圧を更に下げる必要がある。そのような
要請に対応する方法としては、振動室121の高さ方向
幅(電極122−振動板113間の距離)を狭くし、振
動板113の厚みを薄くする対策が考えられる。しか
し、この構成を採ることにより駆動電圧を下げることは
できるが、振動室121の高さ方向幅が狭い一方で、振
動板の剛性が低いため、振動室121内に水分が存在す
ると、液架橋力もしくは水素結合力により振動板が電極
に接したまま吸着した状態になり、アクチュエータとし
ては機能しなくなる。従って振動室121には、外気か
ら液体が侵入できない構成としなければならない。その
ために、振動室121は外界から完全に遮断されている
方が望ましいが、少なくとも振動室に水等の液体が侵入
できない構成であればよい。しかしながら、振動室12
1と該振動室121に連通する他の空間(以下、アクチ
ュエータ室、と記す。)にヘッド外の気体が出入りでき
ない構成を採る場合には、別の問題が生じる。つまり、
アクチュエータ室内の気体と外界の気体が自由に行き来
できないため、外界の気圧、温度が変化すると、アクチ
ュエータ室内と外界の気圧に差が生じ、この気圧差の大
きさに応じ振動板の平衡位置が変化する。例えば、アク
チュエータ室内の内圧が外気圧よりも小さければ、振動
板の平衡位置は電極側に近づき、アクチュエータ室内の
内圧が外気圧よりも大きければ、振動板の平衡位置は電
極から遠ざかる。結果として、ヘッドから吐出される液
滴の吐出量、速度は、アクチュエータ室と外界との気圧
差により変化することになり、液滴吐出ヘッドは安定し
た吐出特性を維持できない。従って、何らかの手段によ
り気圧、温度に対する補正手段を設ける必要がある。
Meanwhile, in the market, as in the case of other electronic devices, there is a strong demand for energy saving for OA devices and the like including ink jet printers. The electrostatic type droplet discharge head is characterized in that it consumes less power than other methods, but if further reduction in power consumption is promoted, it is necessary to further reduce the drive voltage. As a method of responding to such a request, it is considered that the width in the height direction of the vibration chamber 121 (distance between the electrode 122 and the vibration plate 113) is narrowed and the thickness of the vibration plate 113 is thinned. However, although the drive voltage can be lowered by adopting this configuration, the width of the vibrating chamber 121 in the height direction is narrow, and the rigidity of the vibrating plate is low. The vibrating plate is in contact with the electrode and is adsorbed by the force or the hydrogen bonding force, and it does not function as an actuator. Therefore, the vibrating chamber 121 must be configured so that liquid cannot enter from the outside air. For this reason, it is desirable that the vibration chamber 121 is completely shielded from the outside, but at least a structure that prevents liquid such as water from entering the vibration chamber may be used. However, the vibration chamber 12
Another problem arises in the case of adopting a configuration in which the gas outside the head cannot enter and leave the other space (hereinafter, referred to as an actuator chamber) communicating with 1 and the vibration chamber 121. That is,
Since the gas in the actuator chamber and the gas in the outside world cannot freely flow in and out, when the atmospheric pressure and temperature in the outside world change, there is a difference in atmospheric pressure between the actuator room and the outside world, and the equilibrium position of the diaphragm changes depending on the magnitude of this pressure difference. To do. For example, if the internal pressure in the actuator chamber is lower than the external pressure, the equilibrium position of the diaphragm approaches the electrode side, and if the internal pressure in the actuator chamber is higher than the external pressure, the balanced position of the diaphragm moves away from the electrode. As a result, the ejection amount and speed of the droplets ejected from the head change due to the atmospheric pressure difference between the actuator chamber and the outside world, and the droplet ejection head cannot maintain stable ejection characteristics. Therefore, it is necessary to provide correction means for atmospheric pressure and temperature by some means.

【0005】上記課題に対する従来の対策例としては、
以下の構成が挙げられる。即ち、特開平11−2861
09号(以下、従来技術1、という)に開示された「イ
ンクジェットヘッドの駆動制御方法及び装置」は、気圧
検出手段として圧力センサを用いたり、もしくは手動入
力によって外気圧の値を読みこみ、読みこまれた値に応
じて駆動電圧波形を変化させるというものである。ま
た、特開2001−300421(以下、従来技術2、
という)に開示された「静電アクチュエータ、及びそれ
を用いた液体噴射装置」は、変位板と称する大気に通じ
る薄板をキャビティプレートと称する振動板を形成する
基板に設けて、変位板を挟んで大気と逆側の圧力補償室
を振動室と連通させ、変位板の撓みにより振動室の圧力
を補償する、という構成を採っている。しかし、従来技
術1においては、気圧検出手段、補償のための気圧−駆
動電圧波形を記憶しておくための記憶手段、さらには制
御手段等が必要となり、製品のコストアップは避けられ
ないという問題があった。また、従来技術2において
は、ヘッドのマルチ駆動に対応させるために、変位板の
スペースは広いものとならざるを得ず、ヘッドそのもの
の大型化、ひいてはプリンターの大型化に繋がり、省ス
ペース化を目指す観点からは好ましくないという問題が
あった。
[0005] As an example of conventional measures against the above problems,
The following configurations are included. That is, JP-A-11-2861
No. 09 (hereinafter, referred to as Prior Art 1) discloses an "inkjet head drive control method and apparatus" which uses a pressure sensor as an atmospheric pressure detecting means or manually reads and reads the value of the external atmospheric pressure. That is, the drive voltage waveform is changed according to the embedded value. In addition, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2001-300421 (hereinafter, referred to as Prior Art 2,
The "electrostatic actuator and the liquid ejecting apparatus using the same" disclosed in (1) are provided with a thin plate, which is called a displacement plate, that communicates with the atmosphere on a substrate that forms a vibrating plate, which is called a cavity plate. The pressure compensation chamber on the side opposite to the atmosphere is communicated with the vibration chamber, and the pressure of the vibration chamber is compensated by the deflection of the displacement plate. However, in the related art 1, the atmospheric pressure detection means, the storage means for storing the atmospheric pressure-driving voltage waveform for compensation, the control means, and the like are required, and the cost increase of the product cannot be avoided. was there. Further, in the prior art 2, in order to support the multi-driving of the head, the space of the displacement plate must be wide, which leads to an increase in the size of the head itself, which in turn leads to an increase in the size of the printer, thus saving space. There was a problem that it was not desirable from the viewpoint of aiming.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記の如く、静電型イ
ンクジェットヘッドの加圧液室の壁面の一部を構成する
振動板と、電極との間に位置する振動室の幅は、数ミク
ロン以下であり、振動室を大気環境に開放した状態にし
ておくと、振動室内に塵が侵入し、振動室内の塵が振動
板の変形を阻害することがある。また、振動板の表面に
水分が吸着すると、液架橋力によって振動板が電極に吸
着してしまい吐出不良が発生する可能性がある。さらに
振動板を連続駆動していると、振動室内の気体がしだい
に抜けて減圧状態になり、電圧が加えられていない状態
でも振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
振動室と連結する大気開放部を樹脂等で封止して、振動
室部が密閉状態になるようにしている。しかし、振動板
と電極との間に介在する振動室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、振動室内の圧力と外部の低い圧
力との間の圧力差により振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、振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2000−2
72120公報では、気圧検出手段によって振動室内と
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振動板を設けて、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、インクカートリッジ、及
びインクジェット記録装置、及びマイクロポンプを提供
することを目的としている。
As described above, the width of the vibrating chamber located between the electrode and the vibrating plate forming a part of the wall of the pressurized liquid chamber of the electrostatic ink jet head is several microns. If the vibration chamber is open to the atmospheric environment, dust may enter the vibration chamber and the dust in the vibration chamber may hinder the deformation of the diaphragm. Further, when water is adsorbed on the surface of the diaphragm, the diaphragm may be adsorbed on the electrodes by the liquid bridging force, which may cause ejection failure. Furthermore, when the diaphragm is continuously driven, the gas in the vibrating chamber gradually escapes to a depressurized state, and even when no voltage is applied, the diaphragm bends toward the electrode side and does not recover, and a sufficient amount of ink is ejected. / Pressure may not be obtained. Therefore, the atmosphere opening portion that is normally connected to the vibration chamber is sealed with resin or the like so that the vibration chamber portion is in a sealed state. However, if the vibration chamber interposed between the diaphragm and the electrode is sealed,
In an environment where the atmospheric pressure is significantly different from normal, such as in highlands where the atmospheric pressure is lower than normal, the diaphragm is constantly bent toward the pressurized liquid chamber due to the pressure difference between the pressure inside the vibration chamber and the low external pressure. Therefore, defective ejection occurs. When the external pressure is high, the diaphragm is bent in the opposite direction.
Then, JP-A-11-286109 and JP-A-2000-2
In the 72120 publication, the pressure difference between the inside of the vibration chamber is measured by the atmospheric pressure detection means, the voltage drive waveform is corrected, and a large-area vibration plate for separately adjusting the pressure is provided to change the volume of the sealed portion. The pressure difference from the outside air pressure is adjusted. However, when the atmospheric pressure detecting means and the large area pressure adjusting 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 In addition to producing a droplet discharge head that can handle
An object of the present invention is to provide a droplet discharge head, an ink cartridge, an inkjet recording device, and a micropump using the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
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
少なくとも一つのノズル孔と、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、この加圧液室と連
通する共通液室と、この加圧液室の壁面の一部を構成す
る振動板と、この振動板に接して加圧液室と反対側に設
けられた空隙と、この空隙を介して振動板と対向配置さ
れた電極と、を備え、電極に印加した電圧によって発生
する静電力により振動板を撓ませることで加圧液室内の
内圧を高めて前記ノズル孔から液滴を吐出する液滴吐出
ヘッドにおいて、前記共通液室の壁面の一部に前記振動
板の変形量よりも大きい変形可能板を設けると共に、こ
の変形可能板を挟んで共通液室と反対側には前記空隙と
連通する気圧補正室を設けたことを特徴とする。これに
よれば、圧力検出手段等の格別の構成要素を追加するこ
とによる構成の複雑化、製造工数の増大、複雑化、コス
トアップを招くことなく、単に既存の構成要素の一部
(共通液室の一部)を変形容易に加工するだけの簡単な
変更により圧力補正手段を構築し、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提供することが
可能となる。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、前記変形可能板の厚さは前記振動
板の厚さよりも薄いことを特徴とする。変形可能板は、
その肉厚を振動板よりも薄くすることによって気圧補正
手段として機能することができる。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、前記変形可
能板の面内長は、前記振動板の面内長よりも大きいこと
を特徴とする。変形可能板の変位を拘束する面内長、即
ち、矩形の変形可能板の場合にはその短辺の長さを、同
じく矩形の振動板の短辺の長さよりも長くすることによ
り、変形可能板は、同じ肉厚の振動板よりも変形が容易
となり、気圧補正手段として機能することが可能とな
る。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is a droplet discharge head which discharges droplets by a pressure wave due to electrostatic force, and at least one of which discharges droplets. A nozzle hole, a pressurized liquid chamber that communicates with the nozzle hole and contains the liquid to be discharged, a common liquid chamber that communicates with the pressurized liquid chamber, and a vibration that constitutes a part of the wall surface of the pressurized liquid chamber. A plate, a gap that is in contact with the vibration plate and is provided on the opposite side of the pressurized liquid chamber, and an electrode that is arranged to face the vibration plate through this gap, and the static electricity generated by the voltage applied to the electrode is provided. In a droplet discharge head that bends the diaphragm with electric power to increase the internal pressure in the pressurized liquid chamber and discharges droplets from the nozzle hole, the amount of deformation of the diaphragm on a part of the wall surface of the common liquid chamber A large deformable plate is installed and the deformable plate is sandwiched. The opposite side of the common liquid chamber, characterized in that a pressure correction chamber communicating with said gap. According to this, a part of the existing components (common liquid) can be simply introduced without adding complicated components such as pressure detecting means to the structure, increasing manufacturing man-hours, increasing complexity, and increasing cost. It is possible to construct a pressure correcting means by a simple change of simply deforming a part of the chamber) and to provide a droplet discharge head that can cope with a wide range of environmental atmospheric pressure at low cost. According to a second aspect of the present invention, in the droplet discharge head according to the first aspect, the thickness of the deformable plate is thinner than the thickness of the vibrating plate. The deformable plate is
By making the wall thickness thinner than the diaphragm, it is possible to function as an atmospheric pressure correction means. The invention of claim 3 is
The droplet discharge head according to claim 1, wherein the in-plane length of the deformable plate is larger than the in-plane length of the vibrating plate. Deformable by restraining the displacement of the deformable plate, that is, in the case of a rectangular deformable plate, the length of the short side is longer than the length of the short side of the rectangular diaphragm. The plate can be deformed more easily than the diaphragm having the same thickness, and can function as the atmospheric pressure correction means.

【0008】請求項4の発明は、請求項1に記載の液滴
吐出ヘッドにおいて、前記気圧補正室に連通する全空隙
の体積をVとし、且つ前記変形可能板に53hPaの
一様圧力が加えられた場合に、前記変形可能板の変位に
よる前記体積Vの変化分が0.15×V以上となる
ように構成したことを特徴とする。変位可能板が満たす
べき条件としては、どのような環境条件(温度、気圧)
の変化があっても、変形可能板の変位に係わる振動室
(空隙)の体積変化分が、振動板の変位に係わる振動室
(空隙)の体積変化分よりも十分に大きくなるように構
成することが重要である。このような条件を満たす限
り、振動室内外に気圧差が生じたとしても、振動板の平
衡位置はほとんど変化せず、アクチュエータ、変形可能
板の各材料、構成パラメータを選択することで気圧補正
機能を備えた液滴吐出ヘッドの構築が容易となる。請求
項5の発明に係るインクカートリッジは、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4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、製造不良が減少し、低コスト化
を図ることができる。請求項6の発明に係るインクジェ
ット記録装置は、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記録装置において、前記
インクジェットヘッドが請求項1乃至4のいずれか一項
に記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする。これ
によれば、本発明に係るいずれかの液滴吐出ヘッドであ
るインクジェットヘッドを搭載したので、信頼性が高
く、高画質化が可能である。請求項7の発明に係るマイ
クロポンプは、振動板の変形によって液体を輸送するマ
イクロポンプにおいて、前記マイクロポンプが請求項1
乃至3のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドであるこ
とを特徴とする。これによれば、電極間に働く静電力に
よって前記振動板を変形させるので、小型であり、低消
費電力のマイクロポンプが実現できる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the droplet discharge head according to the first aspect, the volume of all voids communicating with the atmospheric pressure correction chamber is set to V 0 , and a uniform pressure of 53 hPa is applied to the deformable plate. When added, the change amount of the volume V 0 due to the displacement of the deformable plate is configured to be 0.15 × V 0 or more. What environmental conditions (temperature, pressure) should be satisfied by the displaceable plate?
Even if there is a change in the volume, the volume change of the vibration chamber (void) related to the displacement of the deformable plate is sufficiently larger than the volume change of the vibration chamber (void) related to the displacement of the diaphragm. This is very important. As long as these conditions are satisfied, the equilibrium position of the vibration plate hardly changes even if a pressure difference occurs inside and outside the vibration chamber, and the pressure correction function is selected by selecting each material of the actuator and the deformable plate and the configuration parameters. It becomes easy to construct a droplet discharge head provided with. An ink cartridge according to a fifth aspect of the present invention is an ink cartridge in which a liquid droplet ejection head that ejects ink droplets and an ink tank that supplies ink to the liquid droplet ejection head are integrated. Item 1. The droplet discharge head according to any one of items 1 to 4. According to this, manufacturing defects can be reduced and cost can be reduced. An inkjet recording apparatus according to a sixth aspect of the present invention is an inkjet recording apparatus equipped with an inkjet head that ejects ink droplets, wherein the inkjet head is the droplet ejection head according to any one of claims 1 to 4. It is characterized by According to this, since the inkjet head which is any one of the droplet discharge heads according to the present invention is mounted, the reliability is high and the image quality can be improved. The micropump according to the invention of claim 7 is a micropump for transporting a liquid by deformation of a vibrating plate, wherein the micropump is claim 1.
The droplet discharge head according to any one of items 1 to 3 above. According to this, since the vibrating plate is deformed by the electrostatic force acting between the electrodes, it is possible to realize a small-sized micropump with low power consumption.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面を参照して説明する。なお、以下の説明におい
て、静電型液室吐出ヘッドの圧力発生形態は、個別電極
と振動板が空隙(エアギャップ)を挟んで対向し、振動
板を共通電極として、個別電極と振動板間に電位差が与
えられ振動板が撓む構成、を用いて説明する。また、数
式を用いたより詳しい説明に際しては、振動板に比して
変形量が大きい変形可能板を、矩形薄板として考える。
その他の形状であっても、変形量が大きい限り、本質は
同じである。図1は本発明の一実施形態に係る液滴吐出
ヘッドの分解斜視図、図2は組み付け状態のアクチュエ
ータ部を示す縦断面図である。この実施形態例に係る静
電型液滴吐出ヘッド0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0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。符
号5は封止材である。更に、この液滴吐出ヘッド0は、
ノズル板3の適所に貫通形成された複数のノズル孔3
1、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1
2、振動板13を静電気力により撓ませるための空隙
(振動室)21を介した下方位置に対向配置される個別
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、電極22と振動板13との間に電位差が与え
られ、振動板13が撓む(振動する)構成となってい
る。振動板13が振動室21側に撓んだ後で加圧液室1
1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。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によって区
画される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the following description, the pressure generation mode of the electrostatic type liquid chamber ejection head is such that the individual electrode and the diaphragm are opposed to each other with a gap (air gap) in between, and the diaphragm is used as a common electrode, and between the individual electrode and the diaphragm. The configuration will be described using a configuration in which a potential difference is applied to the diaphragm and the diaphragm flexes. Further, in more detailed description using mathematical expressions, a deformable plate having a larger deformation amount than the diaphragm is considered as a rectangular thin plate.
Other shapes have the same essence as long as the amount of deformation is large. FIG. 1 is an exploded perspective view of a droplet discharge head according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a vertical sectional view showing an actuator portion in an assembled state. The electrostatic droplet discharge head 0 according to this embodiment is, for example, an inkjet head used in an inkjet recording apparatus. The droplet discharge head 0 includes a flow path substrate 1 that is a first substrate and a flow path. The electrode substrate 2 which is the second substrate bonded to the lower side of the substrate 1 and the nozzle plate 3 which is the third substrate bonded to the upper side of the flow channel substrate 1.
And is laminated and joined. Reference numeral 5 is a sealing material. Furthermore, this droplet discharge head 0
A plurality of nozzle holes 3 formed through the nozzle plate 3 at appropriate positions.
1. Pressurized liquid chamber 11 that is an ink flow path through which each nozzle hole 31 communicates, diaphragm 13 that forms part of the wall surface of pressurized liquid chamber 11, and recess formed in the lower surface of nozzle plate 3. Common liquid chamber 1 communicating with the pressurized liquid chamber 11 via the fluid resistance portion 32 that is
2. The individual electrodes 22 are provided so as to face each other at a lower position with a gap (vibration chamber) 21 for bending the diaphragm 13 by an electrostatic force. Due to the voltage applied to the electrode 22, a potential difference is applied between the electrode 22 and the diaphragm 13, and the diaphragm 13 is bent (vibrated). After the vibrating plate 13 bends toward the vibrating chamber 21, the pressurized liquid chamber 1
Ink is ejected from the nozzle hole 31 by the pressure wave generated when returning to the 1st side. A plurality of elongated pressure liquid chambers 11 are arranged in parallel with each other through a partition wall 11a, and one nozzle hole 31 is provided in each nozzle plate 3 corresponding to each pressure liquid chamber 11. It is formed through. When the nozzle plate 3 is bonded onto the flow path substrate 1, each pressurized liquid chamber 11 is partitioned by the partition wall 11a.

【0010】電極基板2側に設けた電極22は、流路基
板1側の各加圧液室11と対応するように形成した振動
室21の底部に形成されている。各振動室21は隔壁2
1aにより仕切られている。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、その他の部位に連設した図示
しないインク供給口(液滴供給口)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。この共通液室12の構成は、ヘッドの構成
により、いろいろな配置構成を採り得るが、本実施形態
では、共通液室12を構成する壁面のうちの一面(下
面)を振動板13よりも変形が容易な変形可能板(気圧
補正手段)14とした構成が特徴的である。即ち、振動
板13と略同一平面上に配置された変形可能板14は隔
壁11bを介して振動板13と連設されているが、変形
可能板14の変形量(撓み量)が振動板13の変形量よ
りも大きくなるように設定されている。つまり、変形可
能板14の変位量(撓み量)δに係る式(1)におい
て、気圧Pが同じ値を取る場合には、変形可能板14の
方がδの値が振動板13のそれよりも大きくなるように
設定されている。 板厚t以外の、材料・構成パラメータの値を一定とした
場合には、板厚tを変化させることにより、変形可能板
14の変位量を変化させることが可能となることが明ら
かである。また、変形可能板(気圧補正手段)14を挟
んで、共通液室12と反対側の空間である気圧補正室
(気圧補正手段)23は、振動室21と連通している。
さらに、気圧補正室23と振動室21を含むヘッド内空
間(=アクチュエータ室)は、大気から完全に遮断され
た構成を採る。この構成においては、振動板13よりも
剛性の低い変形可能板14が振動室21に連通している
ため、振動室21と外界との間に気圧差が発生すると、
振動板13の平衡位置が変化するのではなく、変形可能
板14の平衡位置がいち早く大きく変化することで、振
動板13の変位を抑制することができる。
The electrode 22 provided on the electrode substrate 2 side is formed at the bottom of the vibration chamber 21 formed so as to correspond to each pressurized liquid chamber 11 on the flow path substrate 1 side. Each vibration chamber 21 has a partition wall 2
It is separated by 1a. The common liquid chamber 12 is arranged so as to extend across the end portions of all the pressurized liquid chambers 11, and is provided below the common liquid chamber 12 and in an ink supply port (a liquid Ink is supplied from an ink tank (not shown) to the common liquid chamber 12 via a droplet supply port), and further, ink is supplied to each pressurized liquid chamber 11 via each fluid resistance portion 32. The configuration of the common liquid chamber 12 can take various arrangement configurations depending on the configuration of the head, but in the present embodiment, one surface (lower surface) of the wall surfaces forming the common liquid chamber 12 is deformed more than the diaphragm 13. The configuration is characterized by a deformable plate (atmospheric pressure correction means) 14 that is easy to perform. That is, the deformable plate 14 arranged substantially on the same plane as the vibrating plate 13 is connected to the vibrating plate 13 via the partition wall 11b, but the deformable amount (deflection amount) of the deformable plate 14 is the vibrating plate 13. Is set to be larger than the deformation amount of. That is, in the equation (1) relating to the displacement amount (deflection amount) δ of the deformable plate 14, when the atmospheric pressure P has the same value, the deformable plate 14 has a value of δ that of the diaphragm 13. Is also set to be large. It is clear that when the values of the material and the constituent parameters other than the plate thickness t are constant, the amount of displacement of the deformable plate 14 can be changed by changing the plate thickness t. Further, the atmospheric pressure correction chamber (atmospheric pressure correction means) 23, which is a space on the opposite side of the common liquid chamber 12 with the deformable plate (atmospheric pressure correction means) 14 in between, communicates with the vibration chamber 21.
Further, the head internal space (= actuator chamber) including the atmospheric pressure correction chamber 23 and the vibration chamber 21 has a configuration completely shielded from the atmosphere. In this configuration, since the deformable plate 14 having a lower rigidity than the vibrating plate 13 communicates with the vibrating chamber 21, when a pressure difference occurs between the vibrating chamber 21 and the outside world,
The displacement of the vibrating plate 13 can be suppressed by not changing the equilibrium position of the vibrating plate 13 but rapidly changing the equilibrium position of the deformable plate 14.

【0011】吐出ヘッドの形状として本発明の如き構成
を採用すれば、振動室21の内気圧と外界との気圧差に
より振動板13の平衡位置が大きく変化するということ
がないので、必然的に駆動電圧値を変えて気圧補正を行
なう必要がなくなり、ヘッドから吐出される液滴の吐出
量、速度が気圧差により変動することがなくなり、液滴
吐出ヘッドは安定した吐出特性を維持することができ
る。また、本構成では、気圧補正手段を、ヘッド構成上
必須である共通液室12部に併設しているため、ヘッド
サイズの大型化を最小限に抑えつつ、静電型液滴吐出ヘ
ッド特有の課題である気圧補正を行なうことができる。
なお、図示した本実施形態では、各アクチュエータを構
成する振動室21は隔壁21aにより区画されている一
方で、各気圧補正室23が共通しているため振動室21
間は連通している。しかし、これは一例に過ぎず、各振
動室21及び気圧補正室23をアクチュエータ毎に独立
(非連通)した構造としてもよい。いずれの場合であっ
ても本発明の構造を同様に適用することができ、同様の
効果を得ることができる。しかし、各振動室21が独立
している場合には、各アクチュエータ毎に本発明の構成
を設ける必要がある。また、気圧補正室23についても
アクチュエータ毎に独立させても良い。実際には、ノズ
ル孔31からの液滴垂れが生じないように、加圧液室1
1、流路15、共通液室12内の圧力は負圧になるよう
に設定される。この負圧は、振動板13、変形可能板1
4に対して共に加えられているため、この負圧の存在に
左右されることなく、上述の説明はそのまま成立する。
なお、大気圧の影響は、ヘッド内液体を通じて、振動板
13、変形可能板14に加わる。変形可能板14の変形
量を振動板13のそれよりも大きくするためには、式
(1)からも分かるように、変形可能板14の厚みtを
振動板13の厚みよりも薄くするか、もしくは変形可能
板14の変位を拘束する面内長(矩形の変形可能板では
その短辺長)を、振動板13の変位を拘束する面内長よ
りも長くする必要がある。ここで、面内長を長くする構
成を採ることで、振動板13を形成する際に変形可能板
14を同時に形成するプロセスが適用でき、製造プロセ
スの増加、それに伴うコストアップを防ぐことができ
る。
If the configuration of the present invention is adopted as the shape of the ejection head, the equilibrium position of the vibrating plate 13 will not change significantly due to the difference in the internal pressure of the vibrating chamber 21 and the atmospheric pressure, so that it is inevitable. It is not necessary to change the driving voltage value to perform atmospheric pressure correction, the ejection amount and speed of droplets ejected from the head do not change due to the atmospheric pressure difference, and the droplet ejection head can maintain stable ejection characteristics. it can. Further, in this configuration, since the atmospheric pressure correction means is provided side by side with the common liquid chamber 12 that is indispensable for the head configuration, the increase in the head size can be suppressed to the minimum while the peculiarity to the electrostatic droplet discharge head is achieved. It is possible to perform atmospheric pressure correction, which is a problem.
In addition, in the illustrated embodiment, the vibration chamber 21 constituting each actuator is partitioned by the partition wall 21a, while the atmospheric pressure correction chambers 23 are common, so that the vibration chamber 21 is formed.
The rooms are in communication. However, this is only an example, and each vibration chamber 21 and atmospheric pressure correction chamber 23 may have a structure in which each actuator is independent (not in communication). In any case, the structure of the present invention can be similarly applied and the same effect can be obtained. However, when each vibration chamber 21 is independent, it is necessary to provide the structure of the present invention for each actuator. Also, the atmospheric pressure correction chamber 23 may be independent for each actuator. In practice, the pressurized liquid chamber 1 is designed so that the liquid droplet does not drip from the nozzle hole 31.
1, the pressures in the flow path 15 and the common liquid chamber 12 are set to be negative pressures. This negative pressure is applied to the vibrating plate 13 and the deformable plate 1.
Since it is applied to both No. 4 and No. 4, the above description is valid without being affected by the existence of this negative pressure.
The influence of atmospheric pressure is applied to the vibrating plate 13 and the deformable plate 14 through the liquid in the head. In order to make the amount of deformation of the deformable plate 14 larger than that of the vibrating plate 13, as can be seen from the equation (1), the thickness t of the deformable plate 14 is made thinner than the thickness of the vibrating plate 13, or Alternatively, the in-plane length that constrains the displacement of the deformable plate 14 (the short side length of the rectangular deformable plate) needs to be longer than the in-plane length that constrains the displacement of the diaphragm 13. Here, by adopting a configuration of increasing the in-plane length, a process of simultaneously forming the deformable plate 14 when forming the vibrating plate 13 can be applied, and an increase in manufacturing process and an accompanying increase in cost can be prevented. .

【0012】次に、気圧補正室23に連通する全ての振
動室21を含むアクチュエータ室の体積(容積)の初期
平衡状態が、状態方程式P=nRTにより表さ
れる場合、初期平衡状態での温度T、気圧Pが、そ
の後、夫々T、Pに変化したときの状態は、PV=nR
Tで表される。すると状態遷移前後の体積差ΔVは式
(2)で与えられる。 一方、各振動板13と交叉する方向へ長く延びる長方形
状の変形可能板14の短辺方向中央部の変位量δは、そ
の変位量δが矩形薄板である振動板13の短辺長aに比
して十分小さい場合、変形可能板14に一様に加わる圧
力Pに対して式で与えられる。このとき、上記変位前
後における体積変化分は、振動板13の長辺長bが短辺
長aよりも十分長いとすれば、式(3)で表せる。 以下、振動板13の各材料・構成パラメータを(δ、
ν、E、a、t)で表し、変形可能板14の各材料・構
成パラメータを(δ’、ν’、E’、a’、t’)で表
す。本発明の特徴は、上記の如く気圧補正手段としての
変形可能板14を吐出ヘッドの一部に設けることによ
り、振動室21の内外に気圧差が生じたとしても、振動
板13の平衡位置はほとんど変化せず、結果として振動
特性がほとんど変わらないように構成した点にある。一
例を示すと、液滴吐出ヘッドの通常使用において、大気
圧が、1013hPaを標準値として960hPaまで
変動し、また、温度が、25℃を標準値として、0〜5
0℃まで変動するとした場合、変形可能板14が満たす
べき条件は、変形可能板14に53hPaの一様荷重が
加えられた場合に、変形可能板14の変位によるアクチ
ュエータ室(気圧補正室23に連通する全ての振動室2
1を含むアクチュエータ室)の容量変化は、式(2)よ
り0.15×V以上となる。一方で、変形可能板14
と振動板13の夫々の変位による振動室21の体積変化
分の和と、状態方程式から導かれる振動室21の体積変
化分は等しくなるので、次式(4)の条件が導かれる。
但し、Poutは外界の大気圧、Pinは振動室21内
の気圧である。Tは初期平衡状態での温度、Tは変化
後の温度である。 従って、変形可能板14が満たすべき他の条件は、どの
ような環境(温度、気圧)条件下においても、式(4)
の左辺第1項の値(変形可能板14の変位に係わる振動
室の体積変化分)が、左辺第2項の値(振動板13の変
位に係わる振動室の体積変化分)よりも十分に大きくな
ることである。これが、振動室21内外に気圧差が生じ
ても、振動板13の平衡位置はほとんど変化しない条件
であり、アクチュエータ、変形可能板14の各材料、構
成パラメータを選択することで実施が容易である。
Next, when the initial equilibrium state of the volume (volume) of the actuator chamber including all the vibration chambers 21 communicating with the atmospheric pressure correction chamber 23 is represented by the state equation P 0 V 0 = nRT 0 , When the temperature T 0 and the atmospheric pressure P 0 in the state change to T and P, respectively, the state is PV = nR
Represented by T. Then, the volume difference ΔV before and after the state transition is given by the equation (2). On the other hand, the displacement amount δ of the central portion in the short side direction of the rectangular deformable plate 14 extending long in the direction intersecting with each diaphragm 13 is such that the displacement amount δ is the short side length a of the diaphragm 13 which is a rectangular thin plate. When it is sufficiently small, the pressure P is uniformly applied to the deformable plate 14, and is given by an equation. At this time, the volume change amount before and after the displacement can be expressed by the equation (3), assuming that the long side length b of the diaphragm 13 is sufficiently longer than the short side length a. Hereinafter, each material and constituent parameter of the diaphragm 13 will be represented by (δ,
ν, E, a, t), and each material / construction parameter of the deformable plate 14 is represented by (δ ′, ν ′, E ′, a ′, t ′). The feature of the present invention is that the equilibrium position of the vibrating plate 13 is maintained even if a pressure difference is generated between the inside and the outside of the vibration chamber 21 by providing the deformable plate 14 as the pressure correction means in a part of the ejection head as described above. It is configured so that it hardly changes and, as a result, the vibration characteristics hardly change. As an example, in normal use of the droplet discharge head, the atmospheric pressure fluctuates to 960 hPa with a standard value of 1013 hPa, and the temperature is 0 to 5 with a standard value of 25 ° C.
If it is assumed that the deformable plate 14 changes to 0 ° C., the condition that the deformable plate 14 should satisfy is that when a uniform load of 53 hPa is applied to the deformable plate 14, the actuator chamber due to the displacement of the deformable plate 14 (the pressure compensation chamber 23 All vibration chambers 2 communicating
The capacity change of the actuator chamber including 1) is 0.15 × V 0 or more according to the equation (2). On the other hand, the deformable plate 14
Since the sum of the volume change amount of the vibration chamber 21 due to each displacement of the vibration plate 13 and the volume change amount of the vibration chamber 21 derived from the equation of state are equal, the condition of the following expression (4) is derived.
However, Pout is the atmospheric pressure of the outside world, and Pin is the atmospheric pressure in the vibration chamber 21. T 0 is the temperature at the initial equilibrium state, and T is the temperature after the change. Therefore, the other condition that the deformable plate 14 must satisfy is expressed by the formula (4) under any environment (temperature, atmospheric pressure) conditions.
The value of the first term on the left side (the change in the volume of the vibration chamber related to the displacement of the deformable plate 14) is sufficiently larger than the value of the second term on the left side (the change in the volume of the vibration chamber related to the displacement of diaphragm 13). Is to grow. This is a condition under which the equilibrium position of the vibrating plate 13 hardly changes even if a pressure difference occurs inside and outside the vibrating chamber 21, and it is easy to implement by selecting each material of the actuator and the deformable plate 14 and the constituent parameters. .

【0013】次に、本発明に係る実施例について説明す
る。 〔実施例1〕 [評価方法]評価方法は次の如くである。即ち、本発明
の変形可能板14が形成されたアクチュエータを備えた
吐出ヘッドの他に、比較用の吐出ヘッドとして、変形可
能板14が形成されていない構成を除いて上記実施形態
の吐出ヘッドと全く同じ構成を有したアクチュエータを
備えた吐出ヘッドを作製した。設定温度10℃とした環
境試験室内で、本発明の吐出ヘッドと比較用吐出ヘッド
を、ホットプレート上で加熱した。その際、温度に対す
る両吐出ヘッドのエアGap長(振動室21の長さ)を
計測した。計測方法は、アクチュエータの駆動により振
動板13を電極22に当接させ、このときの変位量をレ
ーザードップラー振動計で計測した。つまり、この読み
取った値が、電極22と振動板13間のエアGap長と
なる。なお、振動計で変位量を読み取るために、加圧液
室11、共通液室12内には液体が存在しない状態で、
しかもノズル板は接合しない状態で計測を行なった。し
かし、液が存在しないために、以下の結果が大きく変わ
ることは無い。 [吐出ヘッド]吐出ヘッドの構成、製造方法の概略は、
次の如くである。電極基板2については、Si基板の片
面上に振動室21となる掘り込みを平行に複数本形成
し、各掘り込み内に酸化膜を形成した後、酸化膜上にT
iNを製膜して個別電極22を形成した。次に、振動基
板1については、別のSi基板の片面にエッチングによ
り振動板13、共通液室12、それに伴う変形可能板1
4等を形成した。このとき、振動板13と変形可能板1
4は、全くの同一プロセスにおいて形成した。その後、
電極基板2と振動基板1とを直接接合により接合した。
なお、各吐出ヘッドに形成されたアクチュエータ数は1
列192である。全ての振動室21が、1つの気圧補正
室23に連通する構成を採る。 [振動板13の仕様]矩形の振動板13の仕様は次の如
くである。 厚みt=2μm、短辺長a=125μm、長辺長b=1
000μm [共通液室12に設ける変形可能板14の仕様]変形可
能板14の仕様は次の如くである。 厚みt=2μm、短辺長a=2000μm、長辺長b=
30mm [電極22の形状]振動板13と対向する電極22は、
振動板13に対して平行となるように形成した。また、
電極22と振動板13間のエアGap長(振動室21の
長さ)は、仕様上0.2μmとなるよう設計した。
Next, an embodiment according to the present invention will be described. [Example 1] [Evaluation method] The evaluation method is as follows. That is, in addition to the ejection head including the actuator in which the deformable plate 14 of the present invention is formed, the ejection head of the above-described embodiment is used as a comparative ejection head except that the deformable plate 14 is not formed. An ejection head having an actuator having exactly the same structure was manufactured. The ejection head of the present invention and the comparative ejection head were heated on a hot plate in an environmental test chamber at a set temperature of 10 ° C. At that time, the air gap length (the length of the vibration chamber 21) of both ejection heads with respect to the temperature was measured. As the measuring method, the diaphragm 13 was brought into contact with the electrode 22 by driving the actuator, and the displacement amount at this time was measured by a laser Doppler vibrometer. That is, this read value becomes the air gap length between the electrode 22 and the diaphragm 13. In addition, in order to read the displacement amount with the vibrometer, in the state where there is no liquid in the pressurized liquid chamber 11 and the common liquid chamber 12,
Moreover, the measurement was performed without joining the nozzle plates. However, the following results do not change significantly due to the absence of liquid. [Discharge head] The outline of the structure and manufacturing method of the discharge head is as follows.
It is as follows. Regarding the electrode substrate 2, a plurality of dugouts to be the vibration chamber 21 are formed in parallel on one surface of the Si substrate, an oxide film is formed in each dugout, and then T is formed on the oxide film.
The individual electrode 22 was formed by film-forming iN. Next, regarding the vibration substrate 1, the vibration plate 13, the common liquid chamber 12, and the deformable plate 1 accompanying the vibration plate 13 are formed by etching one surface of another Si substrate.
4 etc. were formed. At this time, the diaphragm 13 and the deformable plate 1
4 was formed in exactly the same process. afterwards,
The electrode substrate 2 and the vibration substrate 1 were joined by direct joining.
The number of actuators formed on each ejection head is 1.
It is the row 192. All the vibration chambers 21 communicate with one atmospheric pressure correction chamber 23. [Specifications of Vibration Plate 13] The specifications of the rectangular vibration plate 13 are as follows. Thickness t = 2 μm, short side length a = 125 μm, long side length b = 1
000 μm [Specification of the deformable plate 14 provided in the common liquid chamber 12] The specifications of the deformable plate 14 are as follows. Thickness t = 2 μm, short side length a = 2000 μm, long side length b =
30 mm [Shape of electrode 22] The electrode 22 facing the diaphragm 13 is
It was formed so as to be parallel to the diaphragm 13. Also,
The air gap length (the length of the vibration chamber 21) between the electrode 22 and the vibration plate 13 was designed to be 0.2 μm according to the specifications.

【0014】[結果]図3及び図4には、夫々、本発明
の吐出ヘッドと比較用の吐出ヘッドにおける温度変化に
よるエアGap長の変化の結果を示す。エアGap長
(当接時の変位量に等しい)を縦軸として、温度を横軸
としている。図4では比較用吐出ヘッドのアクチュエー
タにおけるGap長と温度の関係を示しており、温度に
対してアクチュエータ室内のエアが膨張・収縮し、エア
Gap長が明らかに変化しているのが見て取れる。この
ようなアクチュエータをプリンターに搭載しても、温
度、気圧検出手段、駆動電圧補正手段等の補償手段の併
用無しでは、環境変化に対して安定なインク吐出は困難
である。一方、図3では本発明実施形態例のアクチュエ
ータのGap長と温度との関係を示しており、温度変化
に対してエアGap長の明らかな変化が認められない。
これは、より剛性の低い変形可能板14が、温度変化に
よるアクチュエータ内エアの膨張・収縮に対して、振動
板13よりも十分敏感に反応して変位するため、エアの
膨張・収縮の影響が振動板13の変位に繋がらないため
である。この実施例では、振動板13と変形可能板11
を同じ材料として述べたが、変形可能板14の変形量を
振動板13のそれよりも大きくするためには、振動板1
3または変形可能板14の材料を別のものにして、変形
可能板14として、振動板13よりもヤング率の低い材
料を用いることも可能である。
[Results] FIGS. 3 and 4 show the results of changes in the air gap length due to temperature changes in the ejection head of the present invention and the comparative ejection head, respectively. The air gap length (equal to the amount of displacement at the time of contact) is the vertical axis, and the temperature is the horizontal axis. FIG. 4 shows the relationship between the Gap length and the temperature in the actuator of the comparative ejection head, and it can be seen that the air in the actuator chamber expands and contracts with respect to the temperature, and the air Gap length obviously changes. Even if such an actuator is installed in a printer, it is difficult to eject ink stably against environmental changes without the combined use of compensating means such as temperature / atmospheric pressure detecting means and drive voltage correcting means. On the other hand, FIG. 3 shows the relationship between the Gap length and the temperature of the actuator according to the embodiment of the present invention, and no obvious change in the air Gap length is recognized with respect to the temperature change.
This is because the deformable plate 14, which has a lower rigidity, displaces in response to the expansion / contraction of the air in the actuator due to the temperature change sufficiently more sensitively than the vibration plate 13, so that the influence of the expansion / contraction of the air is affected. This is because it does not lead to displacement of the diaphragm 13. In this embodiment, the vibrating plate 13 and the deformable plate 11 are used.
However, in order to make the amount of deformation of the deformable plate 14 larger than that of the diaphragm 13, the diaphragm 1
It is also possible to use a different material for 3 or the deformable plate 14 and use a material having a lower Young's modulus than the vibrating plate 13 for the deformable plate 14.

【0015】〔実施例2〕次に、上記実施形態に係る液
滴吐出ヘッド(インクジェットヘッド)を使用したイン
クカートリッジについて図5を参照して説明する。この
インクカートリッジは、ノズル50等を有する上記各実
施形態のいずれかのインクジェットヘッド51と、この
インクジェットヘッド51に対してインクを供給するイ
ンクタンク52とを一体化したものである。上述したよ
うな高性能なヘッドとカートリッジを一体化すること
で、トータルでのヘッドの付加価値が増す。
Example 2 Next, an ink cartridge using the droplet discharge head (inkjet head) according to the above embodiment will be described with reference to FIG. This ink cartridge is one in which the inkjet head 51 of any of the above-described embodiments having a nozzle 50 and the like and an ink tank 52 that supplies ink to the inkjet head 51 are integrated. By integrating the high-performance head and the cartridge as described above, the total added value of the head is increased.

【0016】〔実施例3〕次に、本発明に係る液滴吐出
ヘッド(インクジェットヘッド)を搭載したインクジェ
ット記録装置の一例について図6及び図7を参照して説
明する。なお、図6は同記録装置の機構部の側面説明
図、図7は同記録装置の斜視説明図である。このインク
ジェット記録装置は、記録装置本体51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本
発明を実施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53等を収納し、装置本体5
1の下方部には前方側から多数枚の用紙Pを積載可能な
給紙カセット(或いは給紙トレイでもよい。)54を抜
き差し自在に装着することができ、また、用紙Pを手差
しで給紙するための手差しトレイ55を開倒することが
でき、給紙カセット54或いは手差しトレイ55から給
送される用紙Pを取り込み、印字機構部53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
56に排紙する。印字機構部53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61と
従ガイドロッド62とでキャリッジ63を主走査方向に
摺動自在に保持し、このキャリッジ63にはイエロー
(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(B
k)の各色のインク滴を吐出する本発明に係るインクジ
ェットヘッドからなる液滴吐出ヘッド64を複数のイン
ク吐出口(ノズル)を主走査方向と交差する方向に配列
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63にはヘッド64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65を交換可能に装着
している。
[Embodiment 3] Next, an example of an ink jet recording apparatus equipped with a droplet discharge head (ink jet head) according to the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7. 6 is a side view of the mechanical section of the recording apparatus, and FIG. 7 is a perspective view of the recording apparatus. This inkjet recording apparatus is composed of a carriage movable in the main scanning direction inside a recording apparatus main body 51, a recording head including an inkjet head embodying the present invention mounted on the carriage, an ink cartridge for supplying ink to the recording head, and the like. The printer main body 5 that accommodates the printing mechanism 53 and the like
A sheet feeding cassette (or a sheet feeding tray) 54 capable of stacking a large number of sheets P from the front side can be detachably attached to the lower portion of the sheet 1, and the sheets P can be manually fed. The manual feed tray 55 can be opened and closed, the paper P fed from the paper feed cassette 54 or the manual feed tray 55 is taken in, the desired image is recorded by the printing mechanism unit 53, and then the paper is attached to the rear surface side. The sheet is discharged to the discharge tray 56. The printing mechanism unit 53 holds a carriage 63 slidably in the main scanning direction by a main guide rod 61 and a sub guide rod 62, which are guide members laterally mounted on left and right side plates (not shown), and the carriage 63 is yellow. (Y), cyan (C), magenta (M), black (B
The ink droplet ejection head 64 including the ink jet head according to the present invention for ejecting the ink droplets of each color of k) is arranged with a plurality of ink ejection ports (nozzles) in a direction intersecting the main scanning direction, and the ink droplet ejection direction is downward. I am wearing it towards. Further, each ink cartridge 65 for supplying ink of each color to the head 64 is replaceably mounted on the carriage 63.

【0017】インクカートリッジ65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
64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。ここで、キャリッジ6
3は後方側(用紙搬送方向下流側)を主ガイドロッド6
1に摺動自在に嵌装し、前方側(用紙搬送方向上流側)
を従ガイドロッド62に摺動自在に載置している。そし
て、このキャリッジ63を主走査方向に移動走査するた
め、主走査モータ67で回転駆動される駆動プーリ68
と従動プーリ69との間にタイミングベルト70を張装
し、このタイミングベルト70をキャリッジ63に固定
しており、主走査モーター67の正逆回転によりキャリ
ッジ63が往復駆動される。一方、給紙カセット54に
セットした用紙Pをヘッド64の下方側に搬送するため
に、給紙カセット54から用紙Pを分離給装する給紙ロ
ーラ81及びフリクションパッド82と、用紙Pを案内
するガイド部材83と、給紙された用紙Pを反転させて
搬送する搬送ローラ84と、この搬送ローラ84の周面
に押し付けられる搬送コロ85及び搬送ローラ84から
の用紙Pの送り出し角度を規定する先端コロ86とを設
けている。搬送ローラ84は副走査モータによってギヤ
列を介して回転駆動される。そして、キャリッジ63の
主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ84により
送り出された用紙Pを記録ヘッド64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89を設けてい
る。この印写受け部材89の用紙搬送方向下流側には、
用紙Pを排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送
コロ91、拍車92を設け、さらに用紙Pを排紙トレイ
56に送り出す排紙ローラ93及び拍車94と、排紙経
路を形成するガイド部材95、96とを配設している。
The ink cartridge 65 has an upper atmosphere port communicating with the atmosphere, a lower supply port for supplying ink to the ink jet head, and a porous body filled with ink inside thereof. The ink supplied to the inkjet head is maintained at a slight negative pressure by the capillary force of. Further, although the heads 64 of the respective colors are used as the recording heads here, a single head having nozzles for ejecting ink droplets of the respective colors may be used. Here, the carriage 6
3 is the main guide rod 6 on the rear side (downstream side in the paper transport direction)
1 is slidably fitted to the front side (upstream side in the paper transport direction)
Is slidably mounted on the secondary guide rod 62. Then, in order to move and scan the carriage 63 in the main scanning direction, the drive pulley 68 that is rotationally driven by the main scanning motor 67.
A timing belt 70 is stretched between the driven pulley 69 and the driven pulley 69, and the timing belt 70 is fixed to the carriage 63. The carriage 63 is reciprocally driven by the forward and reverse rotations of the main scanning motor 67. On the other hand, in order to convey the paper P set in the paper feed cassette 54 to the lower side of the head 64, the paper P is guided along with a paper feed roller 81 and a friction pad 82 for separating and feeding the paper P from the paper feed cassette 54. A guide member 83, a conveyance roller 84 that reverses and conveys the fed paper P, a conveyance roller 85 that is pressed against the peripheral surface of the conveyance roller 84, and a tip that defines the delivery angle of the paper P from the conveyance roller 84. The roller 86 is provided. The transport roller 84 is rotationally driven by a sub scanning motor via a gear train. Further, there is provided a print receiving member 89 which is a paper guide member for guiding the paper P sent out by the carrying roller 84 below the recording head 64 in correspondence with the movement range of the carriage 63 in the main scanning direction. On the downstream side of the print receiving member 89 in the sheet conveying direction,
A conveyance roller 91 and a spur 92 that are driven to rotate in order to send out the paper P in the paper discharge direction are provided, and further, a paper discharge roller 93 and a spur 94 that send out the paper P to the paper discharge tray 56, and a guide member that forms a paper discharge path. 95 and 96 are provided.

【0018】記録時には、キャリッジ63を移動させな
がら画像信号に応じて記録ヘッド64を駆動することに
より、停止している用紙Pにインクを吐出して1行分を
記録し、用紙P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P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Pを
排紙する。また、キャリッジ63の移動方向右端側の記
録領域を外れた位置には、ヘッド64の吐出不良を回復
するための回復装置97を配置している。回復装置97
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63は印字待機中にはこの回復装置9
7側に移動されてキャッピング手段でヘッド64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。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64の吐出口(ノズル)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。このように、このインク
ジェット記録装置においては本発明を実施したインクジ
ェットヘッドを搭載しており、安定したインク滴吐出特
性が得られ、画像品質が向上する。なお、上記実施形態
においては、本発明をインクジェットヘッドに適用した
が、インク以外の液滴、例えば、パターニング用の液体
レジストを吐出する液滴吐出ヘッドにも適用することで
きる。
At the time of recording, by driving the recording head 64 in accordance with the image signal while moving the carriage 63, ink is ejected onto the stopped paper P to record one line, and the paper P is moved by a predetermined amount. After transportation, the next line is recorded. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the paper P has reached the recording area, the recording operation is ended and the paper P is discharged. A recovery device 97 for recovering the ejection failure of the head 64 is arranged at a position outside the recording area on the right end side of the carriage 63 in the moving direction. Recovery device 97
Has a cap means, a suction means, and a cleaning means. The carriage 63 uses the recovery device 9 while waiting for printing.
The head 64 is moved to the 7 side and the head 64 is capped by the capping means, and the ejection port portion is kept in a wet state 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. When an ejection failure occurs, the ejection port (nozzle) of the head 64 is sealed by a capping unit, and the bubbles are sucked together with the ink from the ejection port by the suction unit through a tube, and the ink or dust attached to the ejection port surface is discharged. Is removed by the cleaning means and the ejection failure is recovered. 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. As described above, in this inkjet recording apparatus, the inkjet head embodying the present invention is mounted, stable ink droplet ejection characteristics are obtained, and image quality is improved. Although the present invention is applied to the inkjet head in the above-described embodiment, the present invention can also be applied to a droplet ejection head that ejects droplets other than ink, for example, a liquid resist for patterning.

【0019】〔実施例4〕本発明の実施形態に係る液滴
吐出ヘッドは、マイクロポンプに応用することができ
る。図8は上記実施形態において説明した液滴吐出ヘッ
ドを構成するアクチュエータの構成をマイクロポンプを
構成する複数のアクチュエータに適用した場合の縦断面
図である。このマイクロポンプのアクチュエータは、上
下の基板6、7間に振動板13Aを配置して流体を流動
させるための一つの流路11Aと、流路11Aに沿って
配置された複数の振動室21Aと、端部に位置する振動
室21Aに隣接して配置された気圧補正室23Aを形成
している。気圧補正室23Aと流路11Aとの間には、
振動板13Aよりも変形が容易な構成を有した変形可能
板14Aが配置されている。全てアクチュエータの振動
室21Aは、気圧補正室23Aに連通するように構成さ
れている。このマイクロポンプの各アクチュエータを構
成する各振動板13Aには夫々複数の電極22Aが配設
され、一つの振動板13Aに設けた複数の電極22Aの
うちの隣合う電極22Aには夫々異なる電位が与えら
れ、結果として振動板13Aは撓められる。ここで、各
振動室21Aと連通するように配置された気圧補正室2
3Aの一つの壁を構成する変形可能板14Aは、その変
形量が、振動板13Aの変形量よりも大きくなるように
その板厚、その他の条件が設定されている。もちろん、
気圧補正室23Aは複数形成されていても良い。複数の
電極22Aが設けられた各振動板13Aは、流体の流動
方向に沿って複数個隣接配置されており、流路11Aの
中を流体が流れる構造となっている。各電極22Aへの
電圧印加により振動板13Aを図中右側(上流側)から
順次駆動することによって流路11A内の流体は矢印方
向へ流れが生じ、流体の輸送が可能となる。本実施例で
は振動板13Aを複数設けた例を示したが、振動板13
Aは一つでも良く、また輸送効率を上げるために流路1
1A等の適所に弁などを設けても良い。このように各振
動室21Aと連通する気圧補正室23Aを設けると共
に、振動板13Aよりも変形し易い変形可能板14Aを
設けたので、振動室21A内の気圧と、外気圧との間に
気圧差が発生した場合に、気圧差によって振動板13A
が撓み変形してポンプとして作動不良に陥る前に、各振
動室21Aと連通する気圧補正室23Aに設けた変形可
能板14Aがいち早く撓み変形して気圧差を解消する機
能を発揮するので、ポンプとしての機能を維持すること
が可能となる。
Example 4 The droplet discharge head according to the embodiment of the present invention can be applied to a micro pump. FIG. 8 is a vertical cross-sectional view when the configuration of the actuator that constitutes the droplet discharge head described in the above embodiment is applied to a plurality of actuators that constitute a micropump. The actuator of this micropump has a flow path 11A for arranging a vibrating plate 13A between the upper and lower substrates 6 and 7 for flowing a fluid, and a plurality of vibration chambers 21A arranged along the flow path 11A. A pressure correction chamber 23A is formed adjacent to the vibration chamber 21A located at the end. Between the atmospheric pressure correction chamber 23A and the flow path 11A,
A deformable plate 14A having a configuration that is easier to deform than the diaphragm 13A is arranged. All the vibration chambers 21A of the actuators are configured to communicate with the atmospheric pressure correction chamber 23A. A plurality of electrodes 22A are arranged on each diaphragm 13A that constitutes each actuator of this micropump, and different potentials are applied to the adjacent electrodes 22A of the plurality of electrodes 22A provided on one diaphragm 13A. The diaphragm 13A is given, and as a result, the diaphragm 13A is bent. Here, the atmospheric pressure correction chamber 2 arranged so as to communicate with each vibration chamber 21A.
The plate thickness and other conditions of the deformable plate 14A constituting one wall of 3A are set so that the deformation amount thereof is larger than the deformation amount of the vibrating plate 13A. of course,
A plurality of atmospheric pressure correction chambers 23A may be formed. A plurality of the vibrating plates 13A provided with the plurality of electrodes 22A are arranged adjacent to each other along the flow direction of the fluid, and have a structure in which the fluid flows in the flow path 11A. By sequentially driving the vibrating plate 13A from the right side (upstream side) in the figure by applying a voltage to each electrode 22A, the fluid in the flow path 11A flows in the direction of the arrow, and the fluid can be transported. In this embodiment, the example in which the plurality of diaphragms 13A are provided is shown.
A may be one, and in order to improve transport efficiency, the flow path 1
A valve or the like may be provided in an appropriate place such as 1A. As described above, since the atmospheric pressure correction chamber 23A communicating with each vibration chamber 21A is provided and the deformable plate 14A that is more easily deformed than the vibration plate 13A is provided, the atmospheric pressure between the atmospheric pressure in the vibration chamber 21A and the external atmospheric pressure is provided. When a difference occurs, the vibration plate 13A is caused by the pressure difference.
Since the deformable plate 14A provided in the atmospheric pressure correction chamber 23A communicating with each of the vibration chambers 21A flexibly deforms and exerts the function of eliminating the pressure difference before the bending deformation of the pump causes the pump to malfunction. It is possible to maintain the function as.

【0020】[0020]

【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、かつ既存
の構成要素の一部を加工した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、インクカートリッジ、及びイ
ンクジェット記録装置、及びマイクロポンプを提供する
ことができる。即ち、請求項1乃至4の液滴吐出ヘッド
は、ヘッドの大型化を防ぐため、コストダウンが図れ、
信頼性の高いヘッドを得ることができる。請求項5のイ
ンクカートリッジでは、本発明に係る請求項1乃至3の
いずれかの液滴吐出ヘッドであ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
体化したので、製造不良品率が減少し、低コスト化を図
ることができる。請求項6のインクジェット記録装置に
よれば、本発明に係るいずれかの液滴吐出ヘッドである
インクジェットヘッドを搭載したので、信頼性が高く、
高画質化が可能である。請求項7のマイクロポンプで
は、電極間に働く静電力によって前記振動板を変形させ
るので、小型であり、低消費電力のマイクロポンプが実
現できる。
As described above, according to the present invention, it is not necessary to add special constituent elements such as pressure detecting means, and a compact pressure adjusting means in which a part of the existing constituent elements is processed is used as the head chip. By providing the liquid ejection head at low cost, it is possible to manufacture a droplet ejection head that can cope with a wide range of atmospheric pressures, and to provide a droplet ejection head, an ink cartridge, an inkjet recording device, and a micropump using the droplet ejection head. . That is, the droplet discharge head according to any one of claims 1 to 4 can reduce the cost because the head is prevented from increasing in size.
A highly reliable head can be obtained. In the ink cartridge of claim 5, the droplet discharge head which is the droplet discharge head according to any one of claims 1 to 3 according to the invention and the ink tank which supplies ink to the droplet discharge head are integrated. The defective product rate can be reduced and the cost can be reduced. According to the ink jet recording apparatus of the sixth aspect, since the ink jet head which is any one of the droplet ejection heads according to the present invention is mounted, the reliability is high.
Higher image quality is possible. In the micropump according to claim 7, since the diaphragm is deformed by the electrostatic force acting between the electrodes, a micropump having a small size and low power consumption can be realized.

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

【図1】本発明の一実施形態に係る液滴吐出ヘッドの分
解斜視図。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a droplet discharge head according to an embodiment of the present invention.

【図2】組み付け状態のアクチュエータ部を示す縦断面
図。
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing an actuator unit in an assembled state.

【図3】本実施例のアクチェータの空隙と温度の関係を
示す説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the air gap and temperature of the actuator of this embodiment.

【図4】比較用のアクチェータの空隙と温度の関係を示
す説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between a gap and a temperature of a comparative actuator.

【図5】本発明の液滴吐出ヘッドを適用したインクカー
トリッジの概略斜視図。
FIG. 5 is a schematic perspective view of an ink cartridge to which the droplet discharge head of the present invention is applied.

【図6】本発明の液滴吐出ヘッドを適用したインクジェ
ット記録装置の機構部の概略図。
FIG. 6 is a schematic view of a mechanical section of an inkjet recording apparatus to which the droplet discharge head of the present invention is applied.

【図7】図6の要部の概略斜視図。7 is a schematic perspective view of a main part of FIG.

【図8】本発明をマイクロポンプに適用した例を示す断
面図。
FIG. 8 is a sectional view showing an example in which the present invention is applied to a micropump.

【図9】従来のインクジェット記録装置の機構部の概略
図。
FIG. 9 is a schematic view of a mechanical portion of a conventional inkjet recording device.

【図10】従来のインクジェット記録装置の断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view of a conventional inkjet recording device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

0 静電型液滴吐出ヘッド、1 流路基板、2 電極基
板、3 ノズル板、5封止材、11 加圧液室、12
共通液室、13 振動板、14 変形可能板、15 流
路、21 振動室、22 電極、23 気圧補正室、3
1 ノズル孔、32 流体抵抗部、50 ノズル、51
インクジェットヘッド、52 インクタンク、53
印字機構部、54 給紙カセット、63 キャリッジ、
64ヘッド、65 インクカートリッジ、11A 流
路、13A 振動板、14A変形可能板、21A 振動
室、22A 電極、23A 気圧補正室。
0 electrostatic droplet discharge head, 1 flow path substrate, 2 electrode substrate, 3 nozzle plate, 5 sealing material, 11 pressurized liquid chamber, 12
Common liquid chamber, 13 vibrating plate, 14 deformable plate, 15 flow path, 21 vibrating chamber, 22 electrode, 23 atmospheric pressure correcting chamber, 3
1 Nozzle hole, 32 Fluid resistance part, 50 Nozzle, 51
Inkjet head, 52 Ink tank, 53
Printing mechanism, 54 paper feed cassette, 63 carriage,
64 heads, 65 ink cartridges, 11A flow path, 13A vibration plate, 14A deformable plate, 21A vibration chamber, 22A electrode, 23A atmospheric pressure correction chamber.

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、 液滴を吐出する少なくとも一つのノズル孔と、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
の加圧液室と連通する共通液室と、この加圧液室の壁面
の一部を構成する振動板と、この振動板に接して加圧液
室と反対側に設けられた空隙と、この空隙を介して振動
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振動板を撓ませること
で加圧液室内の内圧を高めて前記ノズル孔から液滴を吐
出する液滴吐出ヘッドにおいて、 前記共通液室の壁面の一部に前記振動板の変形量よりも
大きい変形可能板を設けると共に、この変形可能板を挟
んで共通液室と反対側には前記空隙と連通する気圧補正
室を設けたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
1. A droplet discharge head for discharging a droplet by a pressure wave caused by an electrostatic force, comprising at least one nozzle hole for discharging the droplet and a liquid communicating with and communicating with the nozzle hole. A pressure liquid chamber, a common liquid chamber that communicates with the pressure liquid chamber, a vibration plate that forms a part of the wall surface of the pressure liquid chamber, and a diaphragm that is in contact with the vibration plate and is on the opposite side of the pressure liquid chamber. It is provided with an air gap and an electrode arranged to face the diaphragm through the air gap, and the diaphragm is bent by the electrostatic force generated by the voltage applied to the electrode to increase the internal pressure in the pressurized liquid chamber. In a droplet discharge head that discharges droplets from the nozzle hole, a deformable plate larger than the deformation amount of the vibrating plate is provided on a part of the wall surface of the common liquid chamber, and the common liquid is sandwiched between the deformable plates. On the side opposite to the chamber, there is a pressure compensation chamber that communicates with the void. Droplet discharge head, characterized in that.
【請求項2】 請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記変形可能板の厚さは前記振動板の厚さよりも薄
い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 deformable plate has a thickness smaller than that of the vibrating plate.
【請求項3】 請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記変形可能板の面内長は、前記振動板の面内長よ
りも大きい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 in-plane length of the deformable plate is larger than the in-plane length of the vibrating plate.
【請求項4】 請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記気圧補正室に連通する全空隙の体積をV
し、且つ前記変形可能板に53hPaの一様圧力が加え
られた場合に、前記変形可能板の変位による前記体積V
の変化分が0.15×V以上となるように構成した
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 volume of all voids communicating with the atmospheric pressure correction chamber is set to V 0 , and a uniform pressure of 53 hPa is applied to the deformable plate. , The volume V due to the displacement of the deformable plate
A droplet discharge head characterized in that the change of 0 is 0.15 × V 0 or more.
【請求項5】 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4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。
5. 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 4. Ink cartridge to do.
【請求項6】 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記録装置において、前記イ
ンクジェットヘッドが請求項1乃至4のいずれか一項に
記載の液滴吐出ヘッドにて構成されていることを特徴と
するインクジェット記録装置。
6. An ink jet recording apparatus equipped with an ink jet head for ejecting ink droplets, wherein the ink jet head is constituted by the liquid droplet ejection head according to any one of claims 1 to 4. Inkjet recording device.
【請求項7】 振動板の変形によって液体を輸送するマ
イクロポンプにおいて、前記マイクロポンプが請求項1
乃至3のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドにて構成
されていることを特徴とするマイクロポンプ。
7. A micropump for transporting a liquid by deformation of a diaphragm, wherein the micropump is used.
3. A micropump comprising the droplet discharge head according to any one of items 1 to 3.
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