JP2009090608A - Electrostatic suction type ink jet head and ink jet recorder - Google Patents

Electrostatic suction type ink jet head and ink jet recorder Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce inflow of electric current into a driving electrode during discharge in an electrostatic suction type ink jet head. <P>SOLUTION: The electrostatic suction type ink jet head includes: a pressure generating body in which a cavity 14 and a driving wall 15 made of a piezoelectric material with the driving electrode 16 formed thereon, are alternately arranged; and a nozzle plate 11 made of an insulating material jointed to the open face of the cavity 14 of the pressure generating body, the nozzle plate 11 being provided with a nozzle 12. The electrostatic suction type ink jet head generates an electric field between a counter electrode opposite to the nozzle plate 11 and it, thereby accelerating suction of ink emitted from the nozzle 12. In the electrostatic suction type ink jet head, the ink is conductive, at least a wall in the cavity 14 that emits ink is provided with a ground electrode 17 grounded separately from the driving electrode 16. If the shortest distance between the nozzle 12 and the leading end, on the nozzle plate 11 side, of the driving electrode 16 in the cavity 14 provided with the ground electrode 17 is defined as A and the shortest distance between the nozzle 12 and the leading end, on the nozzle plate 11 side, of the ground electrode 17 is B, the condition A>B is satisfied. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は静電吸引式インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関し、詳しくは、インクジェットヘッドのノズル板に対向するように対向電極が配置され、インクジェットヘッドと対向電極との間に電界を形成するようにした、例えばプリンタ、ファクシミリ等に適用される静電吸引方式インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関する。   The present invention relates to an electrostatic suction ink jet head and an ink jet recording apparatus, and more specifically, a counter electrode is disposed so as to face a nozzle plate of the ink jet head, and an electric field is formed between the ink jet head and the counter electrode. The present invention relates to an electrostatic suction ink jet head and an ink jet recording apparatus which are applied to, for example, a printer and a facsimile.

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は種々存在するが、その中の一つに、圧電材料を使用したオンデマンド方式のインクジェットヘッドがある。   There are various ink jet heads used in the ink jet recording apparatus, and one of them is an on-demand type ink jet head using a piezoelectric material.

このようなインクジェットヘッドとして、例えば特許文献1には、図14に示すインクジェットヘッドが開示されている。このインクジェットヘッド100は、ノズル板101に設けられたノズル102に通じるインクが充填される吐出キャビティ104とインクの充填されないダミーキャビティ105とを圧電材料からなる駆動壁106を介して交互に並設し、吐出キャビティ104内及びダミーキャビティ105内の両側の駆動壁106の壁面にそれぞれ駆動用電極107を設けた圧力発生体103を備えた構成となっている。   As such an ink jet head, for example, Patent Document 1 discloses an ink jet head shown in FIG. This ink jet head 100 has discharge cavities 104 filled with ink communicating with nozzles 102 provided on a nozzle plate 101 and dummy cavities 105 not filled with ink alternately arranged in parallel via a drive wall 106 made of a piezoelectric material. The pressure generator 103 is provided with drive electrodes 107 on the wall surfaces of the drive walls 106 on both sides of the discharge cavity 104 and the dummy cavity 105.

このインクジェットヘッド100は、駆動用電極107に図示しない駆動用電源から駆動電圧を印加することにより駆動壁106を変形させ、吐出キャビティ104内のインクに吐出エネルギーを付与し、インク滴をノズル102から吐出させ、ノズル板101に対向する記録媒体200に着弾させる。   The ink jet head 100 deforms the driving wall 106 by applying a driving voltage to the driving electrode 107 from a driving power source (not shown), applies ejection energy to the ink in the ejection cavity 104, and ejects ink droplets from the nozzles 102. The ink is ejected and landed on the recording medium 200 facing the nozzle plate 101.

ところが、例えば記録の高精細化を図るために吐出するインク滴を小液滴化しようとすると、以下のような問題がある。   However, for example, when trying to reduce the size of the ink droplets ejected in order to achieve high definition of recording, there are the following problems.

一般に、物体のスケールが小さくなると、粘性力等の表面力が、慣性力や重力等の体積力と比較して相対的に大きくなることが知られているが、かかるインクジェットヘッドを有するインクジェット記録装置では、小液滴化により影響を増す空気の粘性力への対応がなされていないので、インク滴が小さくなればなるほど速度の減速が早く、所定の距離離れた記録媒体に到達できないか、到達しても着弾位置精度が悪くなってしまう。   In general, it is known that when the scale of an object is reduced, the surface force such as a viscous force is relatively larger than the bulk force such as an inertial force or gravity. An inkjet recording apparatus having such an inkjet head is known. However, since there is no response to the viscous force of air, which increases the influence of small droplets, the smaller the ink droplets, the faster the speed decreases, and it is impossible to reach or reach the recording medium at a predetermined distance. However, the landing position accuracy will deteriorate.

このような問題を解決するには、ノズルからインク滴を吐出する際の吐出エネルギーを大きくする必要があるが、インク滴の小液滴化と吐出エネルギーの増大化とは相反する課題であり、現実的には極めて困難である。   In order to solve such a problem, it is necessary to increase the ejection energy when ejecting ink droplets from the nozzle. However, the reduction of the droplet size of the ink droplet and the increase of the ejection energy are contradictory issues, In reality, it is extremely difficult.

一方、小液滴化への対策の一つとして、帯電した液滴を電界により記録媒体に向かって加速する静電吸引方式のインクジェット記録装置が、例えば特許文献2に開示されている。
特開2004−314312号公報 特開2005−136151号公報
On the other hand, as one of countermeasures for reducing droplets, for example, Patent Document 2 discloses an electrostatic suction type inkjet recording apparatus that accelerates charged droplets toward a recording medium by an electric field.
JP 2004-314312 A JP 2005-136151 A

導電性インクを使用するインクジェットヘッドでは、駆動用電極に印加される電圧による導通を防ぐため、インクと接する電極表面に絶縁体の保護膜を塗布する必要がある。   In an inkjet head using conductive ink, it is necessary to apply a protective film of an insulator to the electrode surface in contact with the ink in order to prevent conduction due to a voltage applied to the driving electrode.

しかし、静電吸引方式のインクジェットヘッドでは、導電性インクと対向電極との間に放電が生じた際に、ノズルに形成されたインクメニスカスを通してキャビティ内に電流が流れ込み、保護膜が絶縁破壊することにより駆動用電極と導通してしまう可能性が高いという問題がある。   However, in the electrostatic suction type inkjet head, when a discharge occurs between the conductive ink and the counter electrode, current flows into the cavity through the ink meniscus formed in the nozzle, and the protective film breaks down. As a result, there is a problem that there is a high possibility of conduction with the driving electrode.

一方、例えばダミーキャビティ内の電極を個別に電圧が印加される個別電極とし、吐出キャビティ内の電極を共通電極として、この共通電極を接地すれば、インクは共通電極と接することになるため、導電性インクを使用する場合でも、かかる導通の危険性を回避することができる。   On the other hand, for example, if the electrode in the dummy cavity is an individual electrode to which a voltage is applied individually, the electrode in the discharge cavity is a common electrode, and the common electrode is grounded, the ink will be in contact with the common electrode. Even when the ink is used, the risk of conduction can be avoided.

ところが、この場合でも、ノズル板と対向電極との間で放電が生じた際に、ノズル板が絶縁破壊することにより、個別電極に電流が流れ込んでしまう危険性があることがわかった。   However, even in this case, it has been found that when a discharge occurs between the nozzle plate and the counter electrode, the nozzle plate breaks down and there is a risk that current flows into the individual electrodes.

また、共通電極を接地するには、電流が共通電極を通して駆動基板に流れ込まないようにするため、共通電極と駆動基板との間でアースに落とす必要がある。更に安全を確保するには、一定以上の電流が駆動基板側に流れないようにしなくてはならない。従って、共通電極と駆動基板との間に保護回路を介設しなくてはならない問題がある。   Further, in order to ground the common electrode, it is necessary to drop the ground between the common electrode and the drive substrate in order to prevent current from flowing into the drive substrate through the common electrode. Furthermore, in order to ensure safety, it is necessary to prevent a current exceeding a certain level from flowing to the drive substrate side. Therefore, there is a problem that a protective circuit must be interposed between the common electrode and the driving substrate.

そこで、本発明は、放電発生時に駆動壁の壁面に形成された駆動用電極に電流が流れ込む危険性を低減することのできる静電吸引方式インクジェットヘッド及びこれを備えたインクジェット記録装置を提供することを課題とする。   Accordingly, the present invention provides an electrostatic suction ink jet head that can reduce the risk of current flowing into the drive electrode formed on the wall surface of the drive wall when a discharge occurs, and an ink jet recording apparatus including the same. Is an issue.

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。   Other problems of the present invention will become apparent from the following description.

上記課題は、以下の各発明によって解決される。   The above problems are solved by the following inventions.

請求項1記載の発明は、両面に駆動用電極が形成された圧電材料からなる駆動壁とキャビティとが交互に配置された圧力発生体と、前記圧力発生体における前記キャビティが開口する面に接合された絶縁材料からなるノズル板とを備えると共に、前記ノズル板にはノズルが前記キャビティに連通するように設けられ、前記ノズル板に対向して配置される対向電極との間に電界を形成することにより前記ノズルから吐出されるインクを加速吸引する静電吸引式インクジェットヘッドにおいて、前記インクは導電性インクであり、少なくとも前記インクを吐出する前記キャビティ内の壁面に、前記駆動用電極とは別の接地されたアース電極が設けられており、前記アース電極が設けられた前記キャビティ内における前記駆動用電極の前記ノズル板側の先端と前記ノズルとの最短距離をA、前記アース電極の前記ノズル板側の先端と前記ノズルとの最短距離をBとしたとき、A>Bの条件を満たしていることを特徴とする静電吸引式インクジェットヘッドである。   According to the first aspect of the present invention, a pressure generator in which drive walls and cavities made of a piezoelectric material having drive electrodes formed on both sides are alternately arranged, and a surface of the pressure generator that is open to the cavity are bonded. A nozzle plate made of an insulating material, and a nozzle is provided in the nozzle plate so as to communicate with the cavity, and an electric field is formed between the nozzle plate and a counter electrode disposed facing the nozzle plate. In the electrostatic suction ink jet head that accelerates and sucks the ink ejected from the nozzle, the ink is a conductive ink, and is separated from the driving electrode at least on the wall surface in the cavity from which the ink is ejected. A grounded earth electrode, and the nozzle plate of the driving electrode in the cavity in which the earth electrode is provided When the shortest distance between the tip of the nozzle and the nozzle is A and the shortest distance between the tip of the ground electrode on the nozzle plate side and the nozzle is B, the condition of A> B is satisfied. This is an electrosuction inkjet head.

請求項2記載の発明は、前記キャビティは、全て前記インクを吐出する吐出キャビティであり、前記ノズル板には、全ての前記吐出キャビティと連通するように前記ノズルが設けられており、前記アース電極は、全ての前記吐出キャビティ内の壁面に設けられていることを特徴とする請求項1記載の静電吸引式インクジェットヘッドである。   According to a second aspect of the present invention, the cavities are all discharge cavities for discharging the ink, and the nozzle plate is provided with the nozzles so as to communicate with all the discharge cavities, and the ground electrode The electrostatic suction ink jet head according to claim 1, wherein the electrostatic suction ink jet head is provided on a wall surface in all of the discharge cavities.

請求項3記載の発明は、前記キャビティは、前記インクを吐出する吐出キャビティと、前記インクを吐出しないダミーキャビティとが前記駆動壁を介して交互に配置されており、前記ノズルは、前記吐出キャビティにのみ連通するように設けられており、前記アース電極は、前記吐出キャビティ内の壁面にのみ設けられていることを特徴とする請求項1記載の静電吸引式インクジェットヘッドである。   According to a third aspect of the present invention, in the cavity, a discharge cavity that discharges the ink and a dummy cavity that does not discharge the ink are alternately arranged via the drive wall, and the nozzle includes the discharge cavity. The electrostatic attraction type ink jet head according to claim 1, wherein the electrostatic attraction type ink jet head is provided so as to communicate only with the discharge cavity, and the ground electrode is provided only on a wall surface in the discharge cavity.

請求項4記載の発明は、両面に駆動用電極が形成された圧電材料からなる駆動壁とキャビティとが交互に配置された圧力発生体と、前記圧力発生体における前記キャビティが開口する面に接合された絶縁材料からなるノズル板とを備えると共に、前記ノズル板にはノズルが前記キャビティに連通するように設けられ、前記ノズル板に対向して配置される対向電極との間に電界を形成することにより前記ノズルから吐出されるインクを加速吸引する静電吸引式インクジェットヘッドにおいて、前記インクは非導電性インクであり、全ての前記キャビティ内の壁面に、前記駆動用電極とは別の接地されたアース電極が設けられており、前記キャビティ内における前記駆動用電極と前記アース電極のそれぞれの前記ノズル板側の先端は、前記駆動用電極の前記ノズル板側の先端の任意の点から前記アース電極の前記ノズル板側の先端に最短距離で向かう直線が、前記直線を含み且つ前記ノズル板に対して垂直方向に沿う平面と前記アース電極の表面との交線に対して、60°以下の角度をなすように配置されていることを特徴とする静電吸引式インクジェットヘッドである。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a pressure generator in which drive walls and cavities made of a piezoelectric material having drive electrodes formed on both surfaces are alternately arranged, and a surface of the pressure generator that is bonded to a surface of the cavity where the cavity opens. A nozzle plate made of an insulating material, and a nozzle is provided in the nozzle plate so as to communicate with the cavity, and an electric field is formed between the nozzle plate and a counter electrode disposed facing the nozzle plate. Thus, in the electrostatic suction ink jet head that accelerates and sucks the ink ejected from the nozzle, the ink is a non-conductive ink, and is grounded on a wall surface in all the cavities separately from the driving electrode. A ground electrode is provided, and the tip of each of the drive electrode and the ground electrode on the nozzle plate side in the cavity is the drive electrode. A straight line extending from an arbitrary point on the tip of the pole on the nozzle plate side to the tip of the ground electrode on the nozzle plate side includes a plane including the straight line and extending in a direction perpendicular to the nozzle plate and the ground The electrostatic attraction type ink jet head is characterized by being arranged so as to form an angle of 60 ° or less with respect to a line of intersection with the surface of the electrode.

請求項5記載の発明は、前記アース電極は、前記圧力発生体における前記キャビティが開口する面まで延在していることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の静電吸引式インクジェットヘッドである。   According to a fifth aspect of the present invention, in the electrostatic attraction type according to any one of the first to fourth aspects, the ground electrode extends to a surface of the pressure generating body where the cavity opens. It is an inkjet head.

請求項6記載の発明は、前記アース電極は、前記キャビティの上方及び又は下方を塞ぐように設けられる基板に、全ての前記キャビティに亘る1本の帯状に形成されていることを特徴とする請求項1、2、4又は5記載の静電吸引式インクジェットヘッドである。   The invention according to claim 6 is characterized in that the ground electrode is formed in a single band extending over all the cavities on a substrate provided so as to close the upper and / or lower sides of the cavities. Item 6. The electrostatic attraction type inkjet head according to Item 1, 2, 4 or 5.

請求項7記載の発明は、請求項1〜6のいずれかに記載の静電吸引式インクジェットヘッドと、前記静電吸引式インクジェットヘッドの前記ノズル板との間に記録媒体とを挟んで対向するように配置された対向電極と、前記静電吸引式インクジェットヘッドと前記対向電極との間に電圧を印加することにより電界を形成する電源とを備えていることを特徴とするインクジェット記録装置である。   According to a seventh aspect of the invention, a recording medium is sandwiched between the electrostatic suction ink jet head according to any one of the first to sixth aspects and the nozzle plate of the electrostatic suction ink jet head. An ink jet recording apparatus comprising: a counter electrode arranged in such a manner; and a power source that forms an electric field by applying a voltage between the electrostatic suction ink jet head and the counter electrode. .

本発明によれば、放電発生時に駆動壁の壁面に形成された駆動用電極に電流が流れ込む危険性を低減することのできる静電吸引方式インクジェットヘッド及びこれを備えたインクジェット記録装置を提供することができる。   According to the present invention, there is provided an electrostatic suction ink jet head capable of reducing the risk of current flowing into a drive electrode formed on the wall surface of a drive wall when a discharge occurs, and an ink jet recording apparatus including the same. Can do.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明に係るインクジェット記録装置の一例を示す概略図であり、インクジェットヘッドを断面で示している。   FIG. 1 is a schematic view showing an example of an ink jet recording apparatus according to the present invention, and shows a cross section of an ink jet head.

インクジェット記録装置は、インク滴を吐出するノズル12が複数設けられたノズル板11を有する静電吸引方式のインクジェットヘッド10Aと、対向電極20とを有している。この対向電極20は、インクジェットヘッド10Aのノズル板11との間に記録媒体30を挟んでノズル板11から1mm〜3mm程度の距離をおいて対向するように配置されている。   The ink jet recording apparatus includes an electrostatic suction ink jet head 10 </ b> A having a nozzle plate 11 provided with a plurality of nozzles 12 for ejecting ink droplets, and a counter electrode 20. The counter electrode 20 is disposed so as to face the nozzle plate 11 with a distance of about 1 mm to 3 mm with the recording medium 30 between the nozzle plate 11 of the inkjet head 10A.

対向電極20には電源21が負電圧を印加可能に接続されている。   A power source 21 is connected to the counter electrode 20 so that a negative voltage can be applied.

インクジェットヘッド10Aは、内部にインクが充填されてノズル12から記録媒体30に向けてインク滴を吐出させるキャビティ14が、圧電材料からなる駆動壁15を介して並設された圧力発生体13を有している。   The ink jet head 10A has a pressure generator 13 in which a cavity 14 filled with ink and ejecting ink droplets from a nozzle 12 toward a recording medium 30 is arranged in parallel via a drive wall 15 made of a piezoelectric material. is doing.

このインクジェットヘッド10Aには、インクに導電性インクが用いられる。導電性インクとしては、例えば水性インクが挙げられる。   In the inkjet head 10A, conductive ink is used as ink. Examples of the conductive ink include water-based ink.

ノズル板11は、この圧力発生体13における各キャビティ14が開口する面に接合されており、該ノズル板11に形成された複数のノズル12の各々は、圧力発生体13における各キャビティ14に対応して設けられ、各キャビティ14内を外部と連通させている。   The nozzle plate 11 is joined to the surface of the pressure generator 13 where the cavities 14 are opened, and each of the plurality of nozzles 12 formed on the nozzle plate 11 corresponds to the cavity 14 of the pressure generator 13. The inside of each cavity 14 is communicated with the outside.

このノズル板11は絶縁材料で形成されている。絶縁材料としては、例えばポリイミド等の合成樹脂の他、ガラス等が挙げられる。ノズル板11の厚みは、50〜200μmが好ましい。   The nozzle plate 11 is made of an insulating material. As an insulating material, glass etc. other than synthetic resins, such as a polyimide, are mentioned, for example. The thickness of the nozzle plate 11 is preferably 50 to 200 μm.

圧力発生体13の駆動壁15を構成するための圧電材料としては、電圧を加えることにより変形を生じる公知の圧電材料を用いることができるが、特にチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)が好ましい。   As a piezoelectric material for constituting the drive wall 15 of the pressure generator 13, a known piezoelectric material that deforms when a voltage is applied can be used, and lead zirconate titanate (PZT) is particularly preferable.

図2は、図1のA−A’線に沿う断面図である。同図に示すように、各駆動壁15は、分極処理された2つの圧電材料15a、15bを、それぞれの分極方向が互いに反対方向となるように重ね合わせて接着剤によって接合することにより形成されている。なお、図中、13aは各キャビティ14の上方を塞いでいる上部基板、13bは各キャビティ14の下方を塞いでいる下部基板である。   FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 1. As shown in the figure, each drive wall 15 is formed by stacking two polarized piezoelectric materials 15a and 15b so that the polarization directions are opposite to each other and bonding with an adhesive. ing. In the figure, reference numeral 13 a denotes an upper substrate that covers the upper side of each cavity 14, and 13 b denotes a lower substrate that closes the lower side of each cavity 14.

各駆動壁15におけるキャビティ14内に臨む両壁面には、図示しない駆動基板から供給される駆動電圧によって駆動壁15を挟んで電界を形成するための駆動用電極16、16が密着形成されている。   Driving electrodes 16 and 16 for forming an electric field across the driving wall 15 by a driving voltage supplied from a driving substrate (not shown) are formed in close contact with both wall surfaces facing the cavity 14 in each driving wall 15. .

なお、駆動壁15に密着形成される駆動用電極には、個別に電圧が印加される個別電極と、共通に電圧が印加される共通電極とがあり、駆動壁15の両面を個別電極とする場合と、いずれか一方の面を共通電極とする場合とがあるが、本発明はそのいずれでもよく、本発明における駆動用電極には個別電極と共通電極とを含むものとする。   In addition, the drive electrode formed in close contact with the drive wall 15 includes an individual electrode to which a voltage is individually applied and a common electrode to which a voltage is commonly applied, and both surfaces of the drive wall 15 are used as individual electrodes. In some cases, one of the surfaces may be a common electrode, but the present invention may be any of them, and the drive electrode in the present invention includes an individual electrode and a common electrode.

かかるインクジェットヘッド10Aは、各キャビティ14内の駆動用電極16に、図示しない駆動基板から駆動電圧を印加し、駆動壁15の両面の駆動用電極16、16の間に電界を形成すると、圧電材料からなる駆動壁15がせん断変形作用によってくの字状に変形する。この駆動壁15の変形によりキャビティ14の容積が変化し、内部に充填されたインクに吐出エネルギーが付与され、ノズル12からインク滴を飛翔させる。飛翔したインク滴は、インクジェットヘッド10と対向電極20との間に形成される電界の作用を受けて、対向電極20上に配置されている記録媒体30上に着弾する。   In the ink jet head 10A, when a driving voltage is applied to the driving electrode 16 in each cavity 14 from a driving substrate (not shown) and an electric field is formed between the driving electrodes 16 and 16 on both surfaces of the driving wall 15, a piezoelectric material is obtained. The drive wall 15 is deformed into a dogleg shape by a shear deformation action. Due to the deformation of the drive wall 15, the volume of the cavity 14 is changed, and ejection energy is given to the ink filled therein, so that the ink droplets are ejected from the nozzle 12. The ejected ink droplets land on the recording medium 30 disposed on the counter electrode 20 under the action of an electric field formed between the inkjet head 10 and the counter electrode 20.

このとき、インクジェットヘッド10Aはアース電位にすることが好ましい。インクジェットヘッド10Aと対向電極20との間に形成される電界は、記録媒体30に対して垂直に形成されていればよく、液滴を静電吸引力によって加速させるのに十分な電界を形成することができればよい。   At this time, it is preferable that the ink jet head 10 </ b> A is at a ground potential. The electric field formed between the inkjet head 10 </ b> A and the counter electrode 20 may be formed perpendicular to the recording medium 30, and forms an electric field sufficient for accelerating droplets by electrostatic attraction. I can do it.

また、各キャビティ14内には、それぞれ駆動用電極16とは別の接地されたアース電極17が設けられている。各アース電極17は、ここでは上部基板13aの壁面に、キャビティ14の長さ方向と平行に密着形成されている。その幅は、キャビティ14内における上部基板13aの壁面の幅の40〜60%程度の細幅状とされている。このため、アース電極17は上部基板13aに隣接する両駆動壁15の壁面には接しておらず、従って、各駆動用電極16とは電気的に離間している。   Each cavity 14 is provided with a grounded earth electrode 17 that is different from the driving electrode 16. Here, each ground electrode 17 is formed in close contact with the wall surface of the upper substrate 13 a in parallel with the length direction of the cavity 14. The width is a narrow width of about 40 to 60% of the width of the wall surface of the upper substrate 13 a in the cavity 14. For this reason, the ground electrode 17 is not in contact with the wall surfaces of the drive walls 15 adjacent to the upper substrate 13a, and is therefore electrically separated from the drive electrodes 16.

なお、アース電極17は、各キャビティ14内における駆動壁15の壁面に接する少なくとも1つの壁面にあればよいので、下部基板13bの壁面でもよく、また、上部基板13a及び下部基板13bの両方の壁面に形成する態様も可能である。   The ground electrode 17 may be on at least one wall surface in contact with the wall surface of the drive wall 15 in each cavity 14, and therefore may be the wall surface of the lower substrate 13b, or both wall surfaces of the upper substrate 13a and the lower substrate 13b. It is also possible to form in the following manner.

これら駆動用電極16、アース電極17を形成するための金属には、Ni、Co、Cu、Al等を用いることができるが、電気抵抗の面からはAlやCuを用いることが好ましく、腐食や強度、コストの面からはNiを用いることが好ましい。更に、例えばAlの上にAuを積層した積層構造とすることもできる。   Ni, Co, Cu, Al, or the like can be used as the metal for forming the driving electrode 16 and the ground electrode 17, but it is preferable to use Al or Cu from the viewpoint of electrical resistance. From the viewpoint of strength and cost, Ni is preferably used. Further, for example, a laminated structure in which Au is laminated on Al can be used.

これら駆動用電極16及びアース電極17の形成方法としては、蒸着法、スパッタリング法、めっき法、CVD法の真空装置を用いた方法等が挙げられるが、めっき法によるものが好ましく、特に無電解めっきにより形成することが好ましい。無電解めっきによれば、均一且つピンホールフリーの金属被膜を形成することができる。めっき膜の厚みは0.5μm〜5μmの範囲が好ましい。   Examples of the method for forming the driving electrode 16 and the ground electrode 17 include a vapor deposition method, a sputtering method, a plating method, a method using a CVD method vacuum device, and the like. It is preferable to form by. By electroless plating, a uniform and pinhole-free metal coating can be formed. The thickness of the plating film is preferably in the range of 0.5 μm to 5 μm.

アース電極17を形成するには、公知の例えば感光性レジストを用いた露光・現像等によるパターニンク技術を用い、予め上部基板13aの表面に各キャビティ14に対応するピッチで細幅状にパターニングすればよい。このアース電極17の表面には絶縁性の保護膜は形成されていない。   In order to form the ground electrode 17, a known patterning technique such as exposure / development using a photosensitive resist, for example, may be used to pattern the surface of the upper substrate 13a in a narrow width at a pitch corresponding to each cavity 14 in advance. Good. An insulating protective film is not formed on the surface of the earth electrode 17.

図3は、一つのキャビティ14の内部を示している。ここで、キャビティ14内における駆動用電極16のノズル板11側の先端16aとノズル12(ノズル12のキャビティ14側の開口中心)との最短距離をA、アース電極17のノズル板11側の先端17aとノズル12(ノズル12のキャビティ14側の開口中心)との最短距離をBとしたとき、A>Bの条件を満たしている。すなわち、駆動用電極16の先端16aは、アース電極17の先端17aよりもノズル12から離間している。このため、各キャビティ14内に臨む駆動壁15の両壁面のうち、ノズル板11と接合する端面13c側には、駆動用電極16が形成されずに圧電材料が露出する領域15cが存在している。   FIG. 3 shows the inside of one cavity 14. Here, the shortest distance between the tip 16a of the driving electrode 16 in the cavity 14 on the nozzle plate 11 side and the nozzle 12 (the center of the opening of the nozzle 12 on the cavity 14 side) is A, and the tip of the ground electrode 17 on the nozzle plate 11 side. When the shortest distance between 17a and the nozzle 12 (the opening center of the nozzle 12 on the cavity 14 side) is B, the condition of A> B is satisfied. That is, the tip 16 a of the drive electrode 16 is farther from the nozzle 12 than the tip 17 a of the ground electrode 17. For this reason, a region 15c where the driving material 16 is not formed and the piezoelectric material is exposed exists on the side of the end surface 13c joined to the nozzle plate 11 of both wall surfaces of the driving wall 15 facing each cavity 14. Yes.

これにより、インクジェットヘッド10Aと対向電極20との間で放電が起こって、電流がノズル12から導電性インクを伝ってキャビティ14内に侵入した場合でも、放電による電流は駆動用電極16よりもアース電極17側に流れ込み易くなり、駆動用電極16側に電流が流れ込む危険性を低減することができる。また、駆動用電極16はノズル板11から離隔するため、駆動用電極16に駆動電圧を印加する際に形成される電界によって、対向電極20によるインク滴の加速電界が干渉を受けることを低減することができ、インク滴を吐出する際の安定性を向上させることができる。   As a result, even if a discharge occurs between the inkjet head 10A and the counter electrode 20 and a current enters the cavity 14 from the nozzle 12 through the conductive ink, the current due to the discharge is grounded more than the driving electrode 16. It becomes easy to flow into the electrode 17 side, and the risk of current flowing into the driving electrode 16 side can be reduced. Further, since the driving electrode 16 is separated from the nozzle plate 11, it is possible to reduce the interference of the accelerating electric field of the ink droplet by the counter electrode 20 due to the electric field formed when a driving voltage is applied to the driving electrode 16. It is possible to improve the stability when ejecting ink droplets.

各駆動用電極16をノズル板11と接合する端面13cから離間するように形成するには、金属被膜を形成する際、領域15cに相当する部位の駆動壁15の壁面に、予めドライフィルムを貼着するか、レジストを形成しておき、金属被膜を形成した後に除去することで、駆動用電極16を駆動壁15の壁面に部分的に形成する方法を採用することができる。   In order to form each drive electrode 16 so as to be separated from the end face 13c joined to the nozzle plate 11, a dry film is previously applied to the wall surface of the drive wall 15 corresponding to the region 15c when the metal coating is formed. It is possible to adopt a method in which the driving electrode 16 is partially formed on the wall surface of the driving wall 15 by wearing or removing a resist after forming a metal film.

また、各キャビティ14内のアース電極17は、上記関係を満足するように各駆動用電極16よりもノズル板11側に突出して設けられていればよいが、駆動用電極16側に電流が流れ込む危険性をより一層低減するため、特に圧力発生体13におけるキャビティ14が開口する面まで延在していることが好ましい。   Further, the ground electrode 17 in each cavity 14 may be provided so as to protrude from the drive electrode 16 toward the nozzle plate 11 so as to satisfy the above relationship, but current flows into the drive electrode 16 side. In order to further reduce the risk, it is particularly preferable that the pressure generator 13 extends to the surface where the cavity 14 opens.

また、アース電極17は、ノズル板11側に向けて同一幅に形成するものに限らず、駆動用電極16から電気的に離間していれば、図4に示すように、先端17aに行くに従って面積を拡大することにより拡開部17bを有する形状としてもよい。駆動用電極16が形成される駆動壁15には、ノズル板11側に、駆動用電極16が形成されない領域15cが存在するため、拡開部17bは、図示するように、両隣の駆動壁15の各領域15cに接する幅で形成されていてもよく、また、先端17aがノズル板11に接するように、キャビティ14が開口する面まで延在していてもよい。   Further, the ground electrode 17 is not limited to be formed to have the same width toward the nozzle plate 11 side, and as long as it is electrically separated from the driving electrode 16, as shown in FIG. It is good also as a shape which has the expansion part 17b by enlarging an area. Since the drive wall 15 where the drive electrode 16 is formed has a region 15c where the drive electrode 16 is not formed on the nozzle plate 11 side, the widened portion 17b has the drive walls 15 adjacent to each other as illustrated. The width of the cavity 14 may be in contact with the nozzle plate 11, and the cavity 14 may be extended to the surface where the cavity 14 is open.

更に、アース電極17は、以上のように各キャビティ14内に独立して設けるものに限らず、図5に示すインクジェットヘッド10Bのように、キャビティ14の上方及び又は下方を塞ぐように設けられる基板(上部基板13a、下部基板13b)に、キャビティ14の長さ方向と直交する方向に沿って、全てのキャビティ14に亘る1本の帯状に形成してもよい。なお、図5では上部基板13aにアース電極17を形成している。図5において、図1と同一符号の部位は同一構成の部位を示している。また、ここでは、対向電極20及び記録媒体30は図示省略している。   Further, the ground electrode 17 is not limited to being provided independently in each cavity 14 as described above, and a substrate provided so as to close the upper and / or lower sides of the cavity 14 as in the inkjet head 10B shown in FIG. (Upper substrate 13 a and lower substrate 13 b) may be formed in a single band extending over all the cavities 14 along a direction perpendicular to the length direction of the cavities 14. In FIG. 5, the ground electrode 17 is formed on the upper substrate 13a. In FIG. 5, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same components. Here, the counter electrode 20 and the recording medium 30 are not shown.

この1本の帯状のアース電極17は、上部基板13aにおけるノズル板11側に近接し、各キャビティ14内の駆動用電極16が形成されない領域15cに隣接するように位置し、各駆動用電極16に対して電気的に離間している。従って、上記同様、A>Bの条件は満足する。また、このアース電極17をノズル板11に接するような幅に形成し、キャビティ14が開口する面まで延在させることも好ましい。   The one strip-shaped ground electrode 17 is located close to the nozzle plate 11 side of the upper substrate 13a and adjacent to the region 15c in each cavity 14 where the drive electrode 16 is not formed. Are electrically separated from each other. Therefore, the condition of A> B is satisfied as described above. It is also preferable to form the earth electrode 17 in such a width as to contact the nozzle plate 11 and to extend to the surface where the cavity 14 opens.

このようなアース電極17によれば、例えば上部基板13aに1本だけ形成すればよいため、アース電極17の形成がより容易となり、また、接地用の接続も、例えばヘッドの側方においてアース電極17と1箇所で接続すれば済むため、接続構造も簡易化できる利点がある。   According to such a ground electrode 17, for example, it is sufficient to form only one on the upper substrate 13 a, so that the formation of the ground electrode 17 becomes easier, and the ground connection is also performed, for example, on the side of the head. Since connection with 17 is sufficient at one place, there is an advantage that the connection structure can be simplified.

各駆動用電極16のノズル板11側の先端16aの形状は、ノズル板11側に尖っている部分が形成されないように、図6(A)のようにノズル板11と平行とするか、図6(B)のようにノズル板11側に凸となるように湾曲させることが好ましい。   The shape of the tip 16a of each driving electrode 16 on the nozzle plate 11 side is parallel to the nozzle plate 11 as shown in FIG. 6A so that the sharpened portion on the nozzle plate 11 side is not formed. It is preferable to bend so that it may become convex at the nozzle plate 11 side like 6 (B).

以上の実施形態では、インクジェットヘッド10Aは、圧力発生体13に形成された全てのキャビティ14内にインクが充填され、各キャビティ14に連通するノズル12からインク滴が吐出されるものを例示したが、キャビティがインクを吐出する吐出キャビティとインクを吐出しないダミーキャビティとに分かれているものでもよい。   In the above embodiment, the ink jet head 10 </ b> A has been exemplified in which all the cavities 14 formed in the pressure generator 13 are filled with ink and ink droplets are ejected from the nozzles 12 communicating with the cavities 14. The cavity may be divided into a discharge cavity that discharges ink and a dummy cavity that does not discharge ink.

図7は、圧力発生体13に形成されたキャビティ14が、インク(導電性インク)を吐出する吐出キャビティ14Aとインクを吐出しないダミーキャビティ14Bとに分かれているインクジェットヘッド10Cを示している。図7において、図1と同一符号の部位は同一構成の部位を示している。ここでも、対向電極20及び記録媒体30は図示省略している。   FIG. 7 shows an inkjet head 10C in which a cavity 14 formed in the pressure generator 13 is divided into a discharge cavity 14A that discharges ink (conductive ink) and a dummy cavity 14B that does not discharge ink. In FIG. 7, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same components. Again, the counter electrode 20 and the recording medium 30 are not shown.

このインクジェットヘッド10Cでは、吐出キャビティ14Aとダミーキャビティ14Bとが駆動壁15を介して交互に配置されている。ノズル板11にはダミーキャビティ14Bに連通するノズルは設けられておらず、アース電極17は、各吐出キャビティ14A内にのみ、該吐出キャビティ14の長さ方向に沿って平行に設けられ、ダミーキャビティ14B内には設けられていない。このアース電極17も、駆動壁15に設けられた駆動用電極16に対して上述の通りの条件を満たすように上部基板13aに形成されている。   In the ink jet head 10 </ b> C, the discharge cavities 14 </ b> A and the dummy cavities 14 </ b> B are alternately arranged via the drive wall 15. Nozzle communicating with the dummy cavity 14B is not provided in the nozzle plate 11, and the ground electrode 17 is provided in parallel to the length direction of the discharge cavity 14 only in each discharge cavity 14A. It is not provided in 14B. The ground electrode 17 is also formed on the upper substrate 13a so as to satisfy the above-described conditions with respect to the drive electrode 16 provided on the drive wall 15.

このため、対向電極20との間で放電が発生した場合、放電による電流は、通常、吐出キャビティ14Aに連通するように設けられたノズル12を通って該吐出キャビティ14A内に侵入するが、侵入した電流は駆動用電極16よりもアース電極17側に流れ込み易くなり、駆動用電極16側に電流が流れ込む危険性を低減できる。   For this reason, when a discharge occurs between the counter electrode 20 and the discharge electrode, the current due to the discharge normally enters the discharge cavity 14A through the nozzle 12 provided to communicate with the discharge cavity 14A. The current thus flows more easily into the ground electrode 17 side than the drive electrode 16, and the risk of current flowing into the drive electrode 16 side can be reduced.

このインクジェットヘッド10Cは、ダミーキャビティ14Bに対応するノズル12が設けられないため、ダミーキャビティ14B内に臨む各駆動用電極16は、そのノズル板11側の先端の位置を、必ずしも図示するように吐出キャビティ14A内に臨む各駆動用電極16と合わせる必要はない。   Since the inkjet head 10C is not provided with the nozzles 12 corresponding to the dummy cavities 14B, each driving electrode 16 facing the dummy cavities 14B discharges the position of the tip on the nozzle plate 11 side as shown in the drawing. It is not necessary to match with each driving electrode 16 facing the cavity 14A.

なお、対向電極20との間で発生した放電によって、ノズル板11が絶縁破壊する危険性が懸念される場合は、図8に示すように、各ダミーキャビティ14B内にもそれぞれ吐出キャビティ14A内と同様の条件で駆動用電極16及びアース電極17を形成したインクジェットヘッド10Dとすることが好ましい。また、もちろん、図5に示すインクジェットヘッド10Bのように、アース電極17を1本の帯状に形成することも可能である。   If there is a risk of the dielectric breakdown of the nozzle plate 11 due to the discharge generated between the counter electrode 20 and the discharge cavity 14A, as shown in FIG. The inkjet head 10D in which the driving electrode 16 and the ground electrode 17 are formed under the same conditions is preferable. Of course, it is also possible to form the ground electrode 17 in a single band shape as in the inkjet head 10B shown in FIG.

図7に示すインクジェットヘッド10C及び図8に示すインクジェットヘッド10Dにおいて、各駆動用電極16は、吐出キャビティ14A内又はダミーキャビティ14B内に面するいずれか一方を個別電極とし、他方を共通電極とすることができるが、本発明によれば、アース電極17によって駆動壁15に形成される駆動用電極側への電流の流れ込みを防止することができるので、仮に共通電極を接地電極としても、駆動基板との間でアースに落とす必要はなく、また、共通電極と駆動基板との間に保護回路等を介設する必要もない。   In the ink jet head 10C shown in FIG. 7 and the ink jet head 10D shown in FIG. 8, each of the driving electrodes 16 has one of the discharge cavities 14A or the dummy cavity 14B facing as an individual electrode and the other as a common electrode. However, according to the present invention, it is possible to prevent the current from flowing into the drive electrode formed on the drive wall 15 by the ground electrode 17, so that even if the common electrode is used as the ground electrode, the drive substrate It is not necessary to drop to the ground, and it is not necessary to provide a protective circuit or the like between the common electrode and the drive substrate.

以上の各実施形態ではインクに導電性インクを使用したが、インクに非導電性インクを使用する場合に好ましいインクジェットヘッドの一例を図9及び図10に示す。図9は、インクジェットヘッド10Eの一つのキャビティ14の内部を示す部分斜視図、図10は、図9中のキャビティ14内をノズル板11と対向する方向から見た断面図である。図1と同一符号の部位は同一構成を示している。   In each of the above embodiments, the conductive ink is used as the ink, but an example of an ink jet head that is preferable when a non-conductive ink is used as the ink is shown in FIGS. 9 is a partial perspective view showing the inside of one cavity 14 of the inkjet head 10E, and FIG. 10 is a cross-sectional view of the inside of the cavity 14 in FIG. 9 as viewed from the direction facing the nozzle plate 11. As shown in FIG. Parts having the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same configurations.

このインクジェットヘッド10Eは、図1と同様に全てのキャビティ14に連通するようにノズル12が設けられ、該ノズルからインクを吐出するようにした態様であり、全てのキャビティ14内に、該キャビティ14の長さ方向に沿って平行にアース電極17が設けられている。   In the inkjet head 10E, nozzles 12 are provided so as to communicate with all the cavities 14 as in FIG. 1, and ink is ejected from the nozzles. A ground electrode 17 is provided in parallel along the length direction.

非導電性インクとしては、例えば油性インクが挙げられる。   Examples of the non-conductive ink include oil-based ink.

このような非導電性インクを使用する場合、導電性インクを使用する場合のように、放電による電流がノズル12に形成されるインクメニスカスを通してキャビティ14内に流れ込むとは限らず、絶縁性のノズル板11が絶縁破壊することによりキャビティ14内に侵入する可能性がある。このため、このインクジェットヘッド10Eの各キャビティ14内における駆動用電極16とアース電極17のそれぞれのノズル板11側の先端16a、17aは、駆動用電極16のノズル板11側の先端16aの任意の点からアース電極17のノズル板17側の先端17aに最短距離で向かう直線が、該直線を含み且つノズル板11に対して垂直方向に沿う平面とアース電極17の表面との交線に対して、60°以下の角度をなすように配置されている。   When such a non-conductive ink is used, the current due to discharge does not necessarily flow into the cavity 14 through the ink meniscus formed in the nozzle 12 as in the case of using the conductive ink. The plate 11 may break into the cavity 14 due to dielectric breakdown. Therefore, the tip 16a, 17a on the nozzle plate 11 side of each of the driving electrode 16 and the ground electrode 17 in each cavity 14 of the inkjet head 10E is an arbitrary one of the tip 16a on the nozzle plate 11 side of the driving electrode 16 A straight line that extends from the point to the tip 17a of the ground electrode 17 on the nozzle plate 17 side at the shortest distance with respect to the intersection line between the plane including the straight line and perpendicular to the nozzle plate 11 and the surface of the ground electrode 17 , So as to form an angle of 60 ° or less.

すなわち、図9及び図10に示す例では、キャビティ14内の一方の駆動用電極16の上部基板13a側の先端16a1について見た場合、この先端16a1からアース電極17のノズル板17側の先端17aに最短距離で向かう直線L1が、該直線L1を含み且つノズル板11に対して垂直方向に沿う平面P1とアース電極17の表面との交線Paに対してなす角度a1は、60°以下の角度をなしており、また、駆動用電極16の下部基板13b側の先端16a2について見た場合、この先端16a2からアース電極17のノズル板17側の先端17aに最短距離で向かう直線L2が、該直線L2を含み且つノズル板11に対して垂直方向に沿う平面P2とアース電極17の表面との交線Paに対してなす角度a2は、60°以下の角度をなしている。   That is, in the example shown in FIGS. 9 and 10, when the tip 16a1 on the upper substrate 13a side of one drive electrode 16 in the cavity 14 is viewed, the tip 17a on the nozzle plate 17 side of the ground electrode 17 from the tip 16a1. The angle a1 formed with respect to the intersection line Pa between the plane P1 that includes the straight line L1 and is perpendicular to the nozzle plate 11 and the surface of the earth electrode 17 is 60 ° or less. When the tip 16a2 on the lower substrate 13b side of the driving electrode 16 is viewed at an angle, a straight line L2 that extends from the tip 16a2 to the tip 17a on the nozzle plate 17 side of the ground electrode 17 at the shortest distance is The angle a2 formed with respect to the intersecting line Pa between the plane P2 including the straight line L2 and extending perpendicularly to the nozzle plate 11 and the surface of the ground electrode 17 is an angle of 60 ° or less. There is no.

図9及び図10では、駆動用電極16の先端16a及びアース電極17の先端17aの各形状は、ノズル板11の面に対して平行となるように形成されているため、上記各直線L1、L2のうちの直線L2が交線Paに対して60°以下の角度をなすように駆動用電極16の先端16a及びアース電極17の先端17aの各位置を配置すれば、駆動用電極16の先端16aの他の任意の点についても同様に60°以下の角度となる。   9 and 10, the shapes of the tip 16 a of the driving electrode 16 and the tip 17 a of the ground electrode 17 are formed so as to be parallel to the surface of the nozzle plate 11. If the positions of the tip 16a of the drive electrode 16 and the tip 17a of the ground electrode 17 are arranged so that the straight line L2 of the L2 forms an angle of 60 ° or less with respect to the intersection line Pa, the tip of the drive electrode 16 Similarly, any other point of 16a has an angle of 60 ° or less.

これらの角度がいずれも60°以下であることにより、対向電極20との間で放電が発生し、ノズル板11が絶縁破壊することによりキャビティ14内に電流が流れ込んだとしても、アース電極17側に流れ込み易くなり、各駆動用電極16は空気又は圧電材料によって電流から保護され、駆動用電極16側に電流が流れ込む危険性を低減することができる。   If both of these angles are 60 ° or less, even if a discharge occurs with the counter electrode 20 and the current flows into the cavity 14 due to the dielectric breakdown of the nozzle plate 11, the ground electrode 17 side Each drive electrode 16 is protected from current by air or a piezoelectric material, and the risk of current flowing into the drive electrode 16 can be reduced.

このように非導電性インクを使用する場合でも、キャビティ14を、インク(非導電性インク)を吐出する吐出キャビティ14Aとインクを吐出しないダミーキャビティ14Bとに分けて構成してもよい。この場合でも、駆動電極16とアース電極17は、吐出キャビティ14A及びダミーキャビティ14Bの双方に、インクジェットヘッド10Eと同様の条件で設けられる。また、この場合に各駆動壁15に形成される駆動用電極16も、吐出キャビティ14A内又はダミーキャビティ14B内に面するいずれか一方を個別電極とし、他方を共通電極とすることができる。   Even when non-conductive ink is used in this way, the cavity 14 may be divided into a discharge cavity 14A that discharges ink (non-conductive ink) and a dummy cavity 14B that does not discharge ink. Even in this case, the drive electrode 16 and the ground electrode 17 are provided in both the ejection cavity 14A and the dummy cavity 14B under the same conditions as the ink jet head 10E. In this case, the driving electrode 16 formed on each driving wall 15 can be either an individual electrode facing the discharge cavity 14A or the dummy cavity 14B, and the other electrode being a common electrode.

また、非導電性インクを使用するインクジェットヘッドにおいても、アース電極17は、図5に示すインクジェットヘッド10Bのように、1本の帯状に形成する態様でもよい。   Further, even in an inkjet head using non-conductive ink, the ground electrode 17 may be formed in a single belt shape as in the inkjet head 10B shown in FIG.

図11は、非導電性インクを使用するインクジェットヘッド10Fにおいて、アース電極17を1本の帯状に形成した態様の一つのキャビティ14の内部を示す部分斜視図である。   FIG. 11 is a partial perspective view showing the inside of one cavity 14 in an aspect in which the ground electrode 17 is formed in one strip shape in the inkjet head 10F using non-conductive ink.

図9と同様に、キャビティ14内の一方の駆動用電極16の上部基板13a側の先端16a1について見た場合、この先端16a1から1本の帯状のアース電極17のノズル板17側の先端17aに最短距離で向かう直線L1が、該直線L1を含み且つノズル板11に対して垂直方向に沿う平面P1(上部基板13aの壁面)とアース電極17の表面との交線Pa(上部基板13aと駆動壁15との境界線)に対してなす角度a1は、60°以下(ここでは駆動用電極16が駆動壁15の高さ一杯に形成されているため0°となる。)であり、また、駆動用電極16の下部基板13b側の先端16a2について見た場合、この先端16a2からアース電極17のノズル板17側の先端17aに最短距離で向かう直線L2が、該直線L2を含み且つノズル板11に対して垂直方向に沿う平面P2(駆動壁15の壁面)とアース電極17の表面との交線Paに対してなす角度a2も、60°以下の角度をなすように、アース電極17及び駆動用電極16が形成される。   Similarly to FIG. 9, when the tip 16a1 on the upper substrate 13a side of one of the drive electrodes 16 in the cavity 14 is viewed, the tip 16a1 extends from the tip 16a1 to the tip 17a on the nozzle plate 17 side of one belt-like earth electrode 17. A straight line L1 that travels at the shortest distance is an intersection line Pa (driving with the upper substrate 13a) between the plane P1 (the wall surface of the upper substrate 13a) that includes the straight line L1 and is perpendicular to the nozzle plate 11 and the surface of the ground electrode 17. The angle a1 made with respect to the boundary line with the wall 15 is 60 ° or less (here, 0 ° because the drive electrode 16 is formed to the full height of the drive wall 15), and When the tip 16a2 on the lower substrate 13b side of the driving electrode 16 is viewed, a straight line L2 that extends from the tip 16a2 to the tip 17a on the nozzle plate 17 side of the ground electrode 17 at the shortest distance includes the straight line L2. The angle a2 formed with respect to the intersecting line Pa between the plane P2 (wall surface of the drive wall 15) and the surface of the earth electrode 17 along the vertical direction with respect to the nozzle plate 11 is also grounded so as to form an angle of 60 ° or less. An electrode 17 and a driving electrode 16 are formed.

以下、本発明の効果を実施例によって例証する。   Hereinafter, the effect of the present invention will be illustrated by examples.

(1)導電性インクの場合
<インクジェット記録装置の構成>
・インクジェットヘッドの構成
圧電材料としてPZTを使用し、以下の構成からなる静電吸引方式のインクジェットヘッドNo.1〜22を作成した。
(1) In the case of conductive ink <Configuration of inkjet recording apparatus>
Inkjet head configuration An electrostatic suction type inkjet head No. 1 that uses PZT as a piezoelectric material and has the following configuration. 1-22 were created.

各キャビティは全てインクを吐出する吐出キャビティとし、インクには導電性インク(水性ダミーインク)を使用した。各部位の寸法は図12に示す部位である。   Each cavity was an ejection cavity for ejecting ink, and conductive ink (water-based dummy ink) was used as the ink. The dimension of each part is a part shown in FIG.

キャビティ
幅(Lb):80μm
深さ(La):200μm
本数:256本
駆動壁
幅:80μm
ノズル板
材質:ポリイミド
厚さ:80μm
ノズル数:256ノズル
駆動用電極
使用金属:Al
厚さ:0.5μm
幅(Le):200μm
アース電極
使用金属:Al
厚さ:0.5μm
幅(Lf):40μm
Cavity width (Lb): 80 μm
Depth (La): 200 μm
Number: 256 Drive wall width: 80μm
Nozzle plate Material: Polyimide Thickness: 80μm
Number of nozzles: 256 nozzles Driving electrode Metal used: Al
Thickness: 0.5μm
Width (Le): 200 μm
Earth electrode Metal used: Al
Thickness: 0.5μm
Width (Lf): 40 μm

なお、アース電極は、キャビティの長さ方向に沿って平行な細幅状にキャビティ毎に形成した。また、各駆動用電極及び各アース電極の先端形状はいずれもノズル板の面に対して平行となるように形成した。   In addition, the earth electrode was formed for every cavity in the narrow width parallel along the length direction of the cavity. In addition, the tip shapes of the drive electrodes and the ground electrodes were formed so as to be parallel to the surface of the nozzle plate.

各インクジェットヘッドにおいて、駆動用電極の先端からノズル板までの距離(Ld)とアース電極の先端からノズル板までの距離(Lc)、及び、駆動用電極のノズル板側の先端とノズルとの最短距離(A)とアース電極のノズル板側の先端とノズルとの最短距離(B)は、表1に示す通りである。   In each inkjet head, the distance (Ld) from the tip of the driving electrode to the nozzle plate, the distance (Lc) from the tip of the ground electrode to the nozzle plate, and the shortest distance between the tip of the driving electrode on the nozzle plate side and the nozzle Table 1 shows the distance (A) and the shortest distance (B) between the tip of the earth electrode on the nozzle plate side and the nozzle.

以上のインクジェットヘッドNo.1〜22を用いて、ノズル板と対向電極との間の距離が2.3mmとなるように設置してインクジェット記録装置を構成し、インクジェットヘッドと対向電極との間に2kVの電圧を印加するようにした。   The above inkjet head No. 1 to 22, an ink jet recording apparatus is configured by setting the distance between the nozzle plate and the counter electrode to be 2.3 mm, and a voltage of 2 kV is applied between the ink jet head and the counter electrode. I did it.

<放電の評価方法>
図13に示すように、インクジェットヘッドの駆動用電極と駆動基板との間に電流計を介設した。駆動用電極に電流が流れ込んだ場合、電流計によって検出されるため、この電流計による電流検出の有無により放電発生時の駆動用電極への電流の流れ込みを確認した。
<Discharge evaluation method>
As shown in FIG. 13, an ammeter was interposed between the driving electrode of the inkjet head and the driving substrate. When a current flows into the driving electrode, it is detected by an ammeter. Therefore, the current flowing into the driving electrode at the time of discharge was confirmed based on whether or not the current was detected by the ammeter.

評価は、発生した放電の頻度に対して駆動用電極に電流が流れ込む割合を観察することにより、以下の基準により行った。   The evaluation was performed according to the following criteria by observing the ratio of the current flowing into the driving electrode with respect to the frequency of the generated discharge.

○:常にアース電極に放電する
△:80%以上アース電極に放電する
×:80%以上駆動用電極に放電する
○: Always discharged to the ground electrode Δ: 80% or more discharged to the ground electrode ×: 80% or more discharged to the drive electrode

Figure 2009090608
Figure 2009090608

表1の結果から、A>Bの条件を満たしている場合には、放電による電流の駆動用電極への流れ込みが発生しないことがわかる。   From the results of Table 1, it can be seen that when the condition of A> B is satisfied, no current flows into the drive electrode due to discharge.

(2)非導電性インクの場合
上記インクジェットヘッドNo.1〜22と同一構成からなるインクジェットヘッドNo.23〜44に、インクとして非導電性インク(油性ダミーインク)を使用して、上記同様に放電を評価した。
(2) In the case of non-conductive ink Inkjet heads Nos. 1 to 22 having the same configuration. 23 to 44, non-conductive ink (oil-based dummy ink) was used as the ink, and the discharge was evaluated in the same manner as described above.

なお、図9及び図10と同様に、駆動用電極16のノズル板11側の先端16aのうちの一方の点16a2からアース電極17のノズル板11側の先端17aに最短距離で向かう直線L2が、この直線L2を含み且つノズル板11に対して垂直方向に沿う平面P2とアース電極17の表面との交線Paに対してなす角度a2は、表2に示す通りである。   Similarly to FIGS. 9 and 10, a straight line L2 that extends from one point 16a2 of the tip 16a of the driving electrode 16 on the nozzle plate 11 side to the tip 17a of the ground electrode 17 on the nozzle plate 11 side is the shortest distance. The angle a2 formed with respect to the intersecting line Pa between the plane P2 including the straight line L2 and extending in the direction perpendicular to the nozzle plate 11 and the surface of the ground electrode 17 is as shown in Table 2.

各駆動用電極及び各アース電極の先端形状はいずれもノズル板の面に対して平行であるため、このa2が60°以下であれば、図9に示されるa1の角度も60°以下の条件を満たしていることになる。   Since the tip shapes of the drive electrodes and the ground electrodes are both parallel to the surface of the nozzle plate, if this a2 is 60 ° or less, the angle a1 shown in FIG. 9 is also 60 ° or less. Will be satisfied.

Figure 2009090608
Figure 2009090608

表2の結果から、a2の角度が60°以下である場合には、放電による電流の駆動用電極への流れ込みが発生しないことがわかる。   From the results in Table 2, it can be seen that when the angle a2 is 60 ° or less, no current flows into the drive electrode due to discharge.

本発明に係るインクジェット記録装置の一例を示す概略図Schematic showing an example of an inkjet recording apparatus according to the present invention 図1のA−A’線に沿う断面図Sectional drawing which follows the A-A 'line of FIG. キャビティの内部を示す部分斜視図Partial perspective view showing the inside of the cavity アース電極の先端側の形状の他の態様を示す断面図Sectional drawing which shows the other aspect of the shape of the front end side of an earth electrode 別の態様に係るアース電極を有するインクジェットヘッドを示す概略図Schematic showing an inkjet head having a ground electrode according to another embodiment (A)(B)は駆動用電極の先端形状を示す図1のB−B’線に沿う断面図(A) (B) is sectional drawing which follows the B-B 'line | wire of FIG. 1 which shows the front-end | tip shape of the electrode for a drive. 本発明に係るインクジェットヘッドの他の態様を示す概略図Schematic which shows the other aspect of the inkjet head which concerns on this invention. 本発明に係るインクジェットヘッドの更に他の態様を示す概略図Schematic which shows the further another aspect of the inkjet head which concerns on this invention. 本発明に係るインクジェットヘッドの更に他の態様のキャビティの内部を示す部分斜視図The fragmentary perspective view which shows the inside of the cavity of the further another aspect of the inkjet head which concerns on this invention. 図9中のキャビティ内をノズル板と対向する方向から見た断面図9 is a cross-sectional view of the inside of the cavity in FIG. 9 as viewed from the direction facing the nozzle plate. 本発明に係るインクジェットヘッドの更に他の態様のキャビティの内部を示す部分斜視図The fragmentary perspective view which shows the inside of the cavity of the further another aspect of the inkjet head which concerns on this invention. 実施例における各部の寸法を示す斜視図The perspective view which shows the dimension of each part in an Example インクジェット記録装置の実験方法を示す概略図Schematic showing the experimental method of the ink jet recording apparatus 従来のインクジェットヘッドの一例を示す概略図Schematic showing an example of a conventional inkjet head

符号の説明Explanation of symbols

10A〜10F:インクジェットヘッド
11:ノズル板
12:ノズル
13:圧力発生体
13a:上部基板
13b:下部基板
13c:端面
14:キャビティ
14A:吐出キャビティ
14B:ダミーキャビティ
15:駆動壁
15a、15b:圧電材料
15c:領域
16:駆動用電極
16a、16a1、16a2:先端
17:アース電極
17a:先端
20:対向電極
21:電源
30:記録媒体
P1、P2:平面
Pa:交線
10A to 10F: Inkjet head 11: Nozzle plate 12: Nozzle 13: Pressure generator 13a: Upper substrate 13b: Lower substrate 13c: End face 14: Cavity 14A: Discharge cavity 14B: Dummy cavity 15: Drive walls 15a, 15b: Piezoelectric material 15c: area 16: driving electrodes 16a, 16a1, 16a2: tip 17: ground electrode 17a: tip 20: counter electrode 21: power source 30: recording medium P1, P2: plane Pa: cross line

Claims (7)

両面に駆動用電極が形成された圧電材料からなる駆動壁とキャビティとが交互に配置された圧力発生体と、前記圧力発生体における前記キャビティが開口する面に接合された絶縁材料からなるノズル板とを備えると共に、前記ノズル板にはノズルが前記キャビティに連通するように設けられ、前記ノズル板に対向して配置される対向電極との間に電界を形成することにより前記ノズルから吐出されるインクを加速吸引する静電吸引式インクジェットヘッドにおいて、
前記インクは導電性インクであり、
少なくとも前記インクを吐出する前記キャビティ内の壁面に、前記駆動用電極とは別の接地されたアース電極が設けられており、
前記アース電極が設けられた前記キャビティ内における前記駆動用電極の前記ノズル板側の先端と前記ノズルとの最短距離をA、前記アース電極の前記ノズル板側の先端と前記ノズルとの最短距離をBとしたとき、A>Bの条件を満たしていることを特徴とする静電吸引式インクジェットヘッド。
Pressure generators in which drive walls and cavities made of piezoelectric material with drive electrodes formed on both sides are alternately arranged, and nozzle plates made of an insulating material joined to the surfaces of the pressure generators where the cavities open The nozzle plate is provided so that the nozzle communicates with the cavity, and is discharged from the nozzle by forming an electric field between the nozzle plate and a counter electrode disposed facing the nozzle plate. In an electrostatic suction inkjet head that accelerates and sucks ink,
The ink is a conductive ink;
At least a grounded ground electrode different from the driving electrode is provided on the wall surface in the cavity for discharging the ink,
The shortest distance between the nozzle on the nozzle plate side of the drive electrode and the nozzle in the cavity provided with the ground electrode is A, and the shortest distance between the nozzle on the nozzle plate side of the ground electrode and the nozzle. An electrostatic suction ink jet head characterized by satisfying the condition of A> B when B is satisfied.
前記キャビティは、全て前記インクを吐出する吐出キャビティであり、
前記ノズル板には、全ての前記吐出キャビティと連通するように前記ノズルが設けられており、
前記アース電極は、全ての前記吐出キャビティ内の壁面に設けられていることを特徴とする請求項1記載の静電吸引式インクジェットヘッド。
The cavities are all discharge cavities that discharge the ink,
The nozzle plate is provided with the nozzle so as to communicate with all the discharge cavities,
The electrostatic suction ink jet head according to claim 1, wherein the ground electrode is provided on a wall surface in all of the discharge cavities.
前記キャビティは、前記インクを吐出する吐出キャビティと、前記インクを吐出しないダミーキャビティとが前記駆動壁を介して交互に配置されており、
前記ノズルは、前記吐出キャビティにのみ連通するように設けられており、
前記アース電極は、前記吐出キャビティ内の壁面にのみ設けられていることを特徴とする請求項1記載の静電吸引式インクジェットヘッド。
In the cavity, a discharge cavity that discharges the ink and a dummy cavity that does not discharge the ink are alternately arranged via the drive wall,
The nozzle is provided to communicate only with the discharge cavity,
The electrostatic suction ink jet head according to claim 1, wherein the ground electrode is provided only on a wall surface in the discharge cavity.
両面に駆動用電極が形成された圧電材料からなる駆動壁とキャビティとが交互に配置された圧力発生体と、前記圧力発生体における前記キャビティが開口する面に接合された絶縁材料からなるノズル板とを備えると共に、前記ノズル板にはノズルが前記キャビティに連通するように設けられ、前記ノズル板に対向して配置される対向電極との間に電界を形成することにより前記ノズルから吐出されるインクを加速吸引する静電吸引式インクジェットヘッドにおいて、
前記インクは非導電性インクであり、
全ての前記キャビティ内の壁面に、前記駆動用電極とは別の接地されたアース電極が設けられており、
前記キャビティ内における前記駆動用電極と前記アース電極のそれぞれの前記ノズル板側の先端は、前記駆動用電極の前記ノズル板側の先端の任意の点から前記アース電極の前記ノズル板側の先端に最短距離で向かう直線が、前記直線を含み且つ前記ノズル板に対して垂直方向に沿う平面と前記アース電極の表面との交線に対して、60°以下の角度をなすように配置されていることを特徴とする静電吸引式インクジェットヘッド。
Pressure generators in which drive walls and cavities made of piezoelectric material with drive electrodes formed on both sides are alternately arranged, and nozzle plates made of an insulating material joined to the surfaces of the pressure generators where the cavities open The nozzle plate is provided so that the nozzle communicates with the cavity, and is discharged from the nozzle by forming an electric field between the nozzle plate and a counter electrode disposed facing the nozzle plate. In an electrostatic suction inkjet head that accelerates and sucks ink,
The ink is a non-conductive ink;
A grounded earth electrode different from the driving electrode is provided on the wall surface in all the cavities,
The tip of each of the driving electrode and the earth electrode in the cavity on the nozzle plate side is from an arbitrary point on the nozzle plate side of the driving electrode to the tip of the earth electrode on the nozzle plate side. The straight line that is the shortest distance is arranged so as to form an angle of 60 ° or less with respect to the intersecting line between the plane that includes the straight line and that is perpendicular to the nozzle plate and the surface of the ground electrode. An electrostatic suction type inkjet head characterized by the above.
前記アース電極は、前記圧力発生体における前記キャビティが開口する面まで延在していることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の静電吸引式インクジェットヘッド。   5. The electrostatic suction ink jet head according to claim 1, wherein the ground electrode extends to a surface of the pressure generating body where the cavity opens. 前記アース電極は、前記キャビティの上方及び又は下方を塞ぐように設けられる基板に、全ての前記キャビティに亘る1本の帯状に形成されていることを特徴とする請求項1、2、4又は5記載の静電吸引式インクジェットヘッド。   6. The ground electrode is formed in a single strip extending over all the cavities on a substrate provided so as to block the upper and / or lower sides of the cavities. The electrostatic attraction type inkjet head described. 請求項1〜6のいずれかに記載の静電吸引式インクジェットヘッドと、
前記静電吸引式インクジェットヘッドの前記ノズル板との間に記録媒体とを挟んで対向するように配置された対向電極と、
前記静電吸引式インクジェットヘッドと前記対向電極との間に電圧を印加することにより電界を形成する電源とを備えていることを特徴とするインクジェット記録装置。
The electrostatic attraction type inkjet head according to any one of claims 1 to 6,
A counter electrode disposed so as to oppose a recording medium between the nozzle plate of the electrostatic suction ink jet head; and
An ink jet recording apparatus comprising: a power source that forms an electric field by applying a voltage between the electrostatic suction ink jet head and the counter electrode.
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