JP3432346B2 - Recording head - Google Patents

Recording head

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JP3432346B2
JP3432346B2 JP477796A JP477796A JP3432346B2 JP 3432346 B2 JP3432346 B2 JP 3432346B2 JP 477796 A JP477796 A JP 477796A JP 477796 A JP477796 A JP 477796A JP 3432346 B2 JP3432346 B2 JP 3432346B2
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diaphragm
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武 竹本
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

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、インクジェット記
録装置の記録ヘッド、より詳細には、静電力を利用して
記録体を吐出させる駆動方式に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a recording head of an ink jet recording apparatus, and more particularly to a driving method for ejecting a recording medium by using electrostatic force.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、静電力を利用してインク滴を吐出
するインクジェットヘッドは、例えば、特開平7−13
2598号公報,特開平2−289351号公報におい
て提案されている。それによると、インク流路の一部に
設けられた振動板と、その振動板に対向してインク流路
の外にギャップを介して設けられた電極とから構成さ
れ、振動板と電極の間に電圧を印加し、振動板を変形し
て流路に圧力を発生させインクを吐出するものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, an ink jet head which ejects ink droplets by utilizing electrostatic force is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-13.
No. 2598 and Japanese Patent Laid-Open No. 2-289351. According to this, a vibration plate provided in a part of the ink flow path and an electrode facing the vibration plate and provided outside the ink flow path with a gap interposed between the vibration plate and the electrode. A voltage is applied to the vibrating plate to deform the vibrating plate to generate pressure in the flow path and eject ink.

【0003】図13は、特開平2−289351号公報
に記載の記録ヘッドの一例を説明するための構成図、図
14は図13の長手方向の断面図で、インクの流路27
を構成する側壁21及び振動板23は、エッチングやフ
ォトリソグラフィー等によりシリコンで作られている。
又、流路27の上部は天板22でふさがれている。流路
27の一端はインクの噴出口33となっており、他方は
天板で構成される共通液室30となっている。共通液室
30には、インクタンクによりインクが供給される。振
動板23の裏側(流路側でない面)には個別電極24が
配置され、各々絶縁性を保っている。又、個別電極24
に対向する位置に適宜なギャップ34を保って、共通電
極25が基板26上に配置され、電源32と接続されて
いる。個別電極24と共通電極25とにはさまれたギャ
ップ34には、強誘電性液晶28が充満され、大気開放
口29により大気開放となっている。
FIG. 13 is a block diagram for explaining an example of the recording head disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-289351, and FIG. 14 is a longitudinal sectional view of FIG.
The side wall 21 and the vibrating plate 23 constituting the above are made of silicon by etching, photolithography, or the like.
The top of the channel 27 is closed by the top plate 22. One end of the flow path 27 is an ink ejection port 33, and the other is a common liquid chamber 30 formed of a top plate. Ink is supplied to the common liquid chamber 30 by an ink tank. The individual electrodes 24 are arranged on the back side (the surface not on the flow path side) of the vibrating plate 23 to maintain the insulating properties. In addition, the individual electrode 24
The common electrode 25 is arranged on the substrate 26 and is connected to the power source 32 with a proper gap 34 maintained at a position facing the. The gap 34 sandwiched between the individual electrode 24 and the common electrode 25 is filled with the ferroelectric liquid crystal 28 and is opened to the atmosphere by the atmosphere opening port 29.

【0004】上述のような構成のインクジェット記録ヘ
ッドにおいて、個別電極24と共通電極25との間に電
圧が印加されると、静電力により振動板23がたわみ、
流路27の容積が大きくなりインクが共通液室より供給
される。ここで、印加電圧を切ると、たわんでいた振動
板23が元に戻り、流路27内のインクを加圧する。イ
ンクは加圧されたエネルギーにより、噴出口33により
インク滴として飛び出し、紙35に付着して記録され
る。
In the ink jet recording head having the above-mentioned structure, when a voltage is applied between the individual electrode 24 and the common electrode 25, the diaphragm 23 bends due to electrostatic force,
The volume of the flow path 27 increases and ink is supplied from the common liquid chamber. Here, when the applied voltage is cut off, the deflected diaphragm 23 returns to its original state and pressurizes the ink in the flow path 27. The ink is ejected as ink droplets from the ejection port 33 by the pressurized energy and adheres to the paper 35 to be recorded.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述のごときインクジ
ェット記録ヘッドにおいては、駆動電圧を低く設定した
い場合は、前記振動板と電極のギャップを小さくする必
要がある。しかし、小さ過ぎると振動板と電極が接触
し、破壊するなどの不具合が発生することがある。ま
た、ギャップが少しでも大きくなると、高い電圧が必要
となるなど安定性に欠けるところがあった。
In the ink jet recording head as described above, when it is desired to set the driving voltage low, it is necessary to reduce the gap between the diaphragm and the electrode. However, if it is too small, the diaphragm and the electrode may come into contact with each other, causing a failure such as breakage. In addition, if the gap is increased even a little, there is a lack of stability such that a high voltage is required.

【0006】低電圧駆動を実現するには、前記ギャップ
をなるべく小さくすることが必要である。少なくとも5
μm以下に作り込むことになる。この場合、振動板とな
る薄い膜の平面度,ひずみや,ギャップを形成する段差
(又はギャップスペーサ)の誤差などにより前記ギャッ
プの長さが変動する。前記振動板と電極に働く力はギャ
ップの長さの2乗に反比例する。従って、少しの誤差が
大きな力の差になって振動板の変位力が違ってくる。
In order to realize low voltage driving, it is necessary to make the gap as small as possible. At least 5
It will be made smaller than μm. In this case, the length of the gap fluctuates due to the flatness and strain of the thin film that serves as the vibrating plate, the step difference (or gap spacer) forming the gap, and the like. The force acting on the diaphragm and the electrode is inversely proportional to the square of the length of the gap. Therefore, a slight error causes a large force difference, and the displacement force of the diaphragm changes.

【0007】また、インクの吐出体積を確保するために
は、ある程度の振動板面積が必要である。このとき前記
ギャップの長さがばらついていると、一番小さいギャッ
プのところが大きな静電引力を受け、梁の強さに応じて
たわむことになる。すなわち、ギャップのばらつきによ
り各ノズルに対応した振動板の変位する場所、及び、変
位量が違ってくることになる。この現象はインク吐出の
不安定さを大きくしたり、応答周波数に影響する。
Further, in order to secure the ink ejection volume, a certain amount of vibration plate area is required. At this time, if the lengths of the gaps vary, the smallest gap receives a large electrostatic attractive force and is bent according to the strength of the beam. That is, the location of displacement of the diaphragm corresponding to each nozzle and the amount of displacement differ depending on the variation in the gap. This phenomenon increases the instability of ink ejection and affects the response frequency.

【0008】本発明は、前記不具合を解消し、安定した
インクの吐出ができるインクジエットヘッドを提供する
ものである。
The present invention provides an ink jet head which solves the above problems and is capable of stable ink ejection.

【0009】また、本発明は、ギャップを挟む振動板と
電極を非平行に設けてギャップ誤差により生じる変位力
の差を少なくするものである。
Further, according to the present invention, the vibrating plate and the electrode sandwiching the gap are provided non-parallel to each other to reduce the difference in displacement force caused by the gap error.

【0010】更に、本発明では、振動板の急激な変位に
より流路又は液室のインクが減圧し、気泡を発生するこ
とがある点に鑑み、これを防止するために、インクの流
れ方向に順次振動板が変位するように、非平行なギャッ
プを形成したものであるが、このようにすることによ
り、更なる別な効果として、ノズルからの空気引き込み
を防止できるようにしたものである。
Further, in the present invention, in view of the fact that the ink in the flow path or the liquid chamber may be decompressed due to the abrupt displacement of the vibrating plate and bubbles may be generated, in order to prevent this, in the ink flow direction, A non-parallel gap is formed so that the diaphragm is displaced sequentially. By doing so, as another further effect, it is possible to prevent air from being drawn in from the nozzle.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、記録
体を吐出する吐出口を有する記録体流路と、該記録体流
路の一部を構成し、かつ、振動板として作用する第1の
電極と、該第1の電極に対する第2の電極とを有し、
前記第1の電極と第2の電極の間に電圧を印加して、前
記振動部材を変位させ、前記記録体に移動エネルギーを
与えて該記録体を前記吐出口より吐出させて記録媒体に
付着させる記録ヘッドにおいて、前記第1の電極と前記
第2の電極の一部が絶縁膜を介して接触しており、前記
第1の電極と前記第2の電極間のギャップを非平行に設
けたことを特徴とし、もって、振動板と絶縁コート層の
衝撃的なぶつかりをなくし、破壊という事故をなくすよ
うなくすようにし、更には、ギャップの大きさに違いを
設けることにより、変位開始点をどのノズルにおいても
ほぼ同じ位置にできるようにし、インク滴の噴射速度,
インク滴量のばらつきを抑えるようにしたものである。
According to a first aspect of the present invention, a recording medium channel having a discharge port for discharging a recording medium, a part of the recording medium channel, and acting as a diaphragm. having a first electrode and a second electrode pair toward the first electrode,
A voltage is applied between the first electrode and the second electrode to displace the vibrating member and apply movement energy to the recording medium to eject the recording medium from the ejection port and attach it to the recording medium. In the recording head, the first electrode and the
Part of the second electrode is in contact with an insulating film, characterized in that a gap between the first electrode and the second electrode non-parallel, with in the diaphragm and the insulating coating Of layers
Eliminate shocking collisions and eliminate accidents of destruction
In addition, by making the gap size different, the displacement start point can be set to almost the same position in any nozzle, and the ejection speed of the ink droplet,
This is to suppress the variation in the ink droplet amount.

【0012】請求項2の発明は、請求項1の記録ヘッド
において、前記第1の電極と前記第2の電極の間のギャ
ップが、前記記録体の移動方向に沿って大きくなってい
ることを特徴とし、もって、インクの流入がノズル方向
に働くようにして、急激な圧力変動に対して、気泡の発
生,ノズルからの空気の引き込みなどを防止するように
したものである。
According to a second aspect of the present invention, in the recording head of the first aspect, the gap between the first electrode and the second electrode is increased along the moving direction of the recording medium. As a characteristic feature, the inflow of ink acts in the direction of the nozzle to prevent the generation of bubbles, the drawing of air from the nozzle, and the like against sudden pressure fluctuations.

【0013】[0013]

【0014】請求項の発明は、請求項1又は2に記載
の記録ヘッドにおいて、前記第1の電極と前記第2の電
極の間に、空気より誘電率の高い物質を介在させたこと
を特徴とし、もって、非平行に設けたギャップ部に高誘
電率の物質、例えば、グリセリンを介在させることによ
り、駆動電圧を数v程度とし、電池駆動を容易にしたも
のである。
According to a third aspect of the present invention, in the recording head according to the first or second aspect , a substance having a higher dielectric constant than air is interposed between the first electrode and the second electrode. A characteristic is that a high dielectric constant substance, for example, glycerin is interposed in the gap portions provided non-parallel to each other so that the driving voltage is about several volts and the battery driving is facilitated.

【0015】請求項の発明は、請求項1乃至3のいず
れかに記載の記録ヘッドにおいて、前記第1の電極と前
記第2の電極の間に適宜に配向された強誘電性液晶を介
在させたことを特徴とし、もって、非平行に設けたギャ
ップ部に強誘電性液晶を介在させることにより、駆動電
圧を数v程度にし、電池駆動を容易にしたものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the recording head according to any one of the first to third aspects, an appropriately oriented ferroelectric liquid crystal is interposed between the first electrode and the second electrode. This is characterized in that the ferroelectric liquid crystal is interposed in the gap portions provided non-parallel to each other so that the driving voltage is about several volts and the battery driving is facilitated.

【0016】請求項の発明は、請求項1乃至のいず
れかに記載の記録ヘッドにおいて、前記第1又は第2の
電極を複数の電極に分割し、該複数の電極に、各々個別
に電圧を印加し、与える電気エネルギー又はタイミング
を変えることにより、記録媒体に付着させる記録体の量
または速度を可変したことを特徴とし、もって、集積性
のよい、また、発熱の心配のない記録へッドを提供する
ものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the recording head according to any one of the first to fourth aspects, the first or second electrode is divided into a plurality of electrodes, and the plurality of electrodes are individually provided. It is characterized in that the amount or speed of the recording material adhered to the recording medium is varied by applying a voltage and changing the applied electrical energy or timing, and thus, recording with good integration and no fear of heat generation is achieved. It is the one that provides the dead.

【0017】[0017]

【0018】請求項の発明は、請求項1乃至5のいず
れかに記載の記録ヘッドにおいて、前記第1の電極と前
記第2の電極の間が前記記録体の流路となっていること
を特徴とし、もって、強い力で振動板を吸引できるよう
にし、従来難しかった低電圧で、かつ安定したインク滴
の噴射を可能としたものである。
The invention of claim 6 is any one of claims 1 to 5.
The recording head according to any one of the above is characterized in that a flow path of the recording medium is provided between the first electrode and the second electrode, so that the diaphragm can be attracted with a strong force. , the conventional difficulty off low voltages, and is obtained by allowing injection of stable ink droplet.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】1は、記録ヘッドの一例を説明
するための要部断面図で、例えば、ガラスまたはシリコ
ンなどで構成されている基板1の上面に電極2が形成さ
れている。この電極2は、各々のノズルまたは液室に対
応したもの、すなわち、個別電極として作用するように
なっている。電極2の上には、絶縁コート層3が施され
ている。電極2に対応して振動板5が形成された基板4
が絶縁コート層3を介して基板1に密着形成されてい
る。基板4は、例えば、シリコンにエッチングして振動
板5を形成したものである。基板4の上面には、インク
流路を形成する基板8が設けられている。基板8は、基
板4と協力してノズル11を形成すると同時に、液室
7,液体抵抗部9及びインク供給口12を形成する。
Figure 1 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION, in fragmentary cross-sectional view for explaining an example of a record head, for example, the upper surface of the substrate 1 is composed of glass or silicon electrode 2 is formed . The electrode 2 corresponds to each nozzle or liquid chamber, that is, acts as an individual electrode. An insulating coat layer 3 is applied on the electrode 2. Substrate 4 on which diaphragm 5 is formed corresponding to electrode 2
Are formed in close contact with the substrate 1 via the insulating coat layer 3. The substrate 4 is, for example, a substrate in which the diaphragm 5 is formed by etching silicon. A substrate 8 that forms an ink flow path is provided on the upper surface of the substrate 4. The substrate 8 forms the nozzle 11 in cooperation with the substrate 4 and simultaneously forms the liquid chamber 7, the liquid resistance portion 9 and the ink supply port 12.

【0020】図2は、ギャップ部10の詳細を説明する
ための拡大図で、図示のように、基板4に形成された振
動板5の両端に設けられた段部101,102の長さに違
いを設けてある。例えば、101の段部を0.5μm,1
2の段部を1μmとして形成する。従って、振動板5
と電極2のギャップは、段部101のところは0.5μm
±誤差(製作誤差,組立誤差など)となる。また、段部
102のところは1μm±誤差(製作誤差,組立誤差)
となる。ここで、電源(信号源)13より電極2と振動
板5との間に電圧が印加されると、静電引力により振動
板5は変位する。このとき、ギャップが一番小さいとこ
ろから変位を開始する。すなわち、段部101に近いた
わみやすい部分から大きな静電吸収力を受けてたわみ始
める。従って、図1でいうと、左側から振動板5はたわ
みはじめ、インクの流入を開始する。
[0020] Figure 2 is an enlarged view for explaining the detail of formic cap portion 10, as shown, stepped portions 10 1 provided at both ends of the vibration plate 5 formed on the substrate 4, 10 2 There are differences in length. For example, a step of 10 1 is 0.5 μm, 1
The 0 2 step portion is formed with a thickness of 1 μm. Therefore, the diaphragm 5
The gap between the electrode 2 and the electrode 2 is 0.5 μm at the step 10 1.
± error (manufacturing error, assembly error, etc.). In addition, at the step portion 10 2 1μm ± error (manufacturing error, an assembly error)
Becomes Here, when a voltage is applied between the electrode 2 and the diaphragm 5 from the power source (signal source) 13, the diaphragm 5 is displaced by electrostatic attraction. At this time, the displacement starts from the position where the gap is the smallest. That is, it begins to bend by receiving a large electrostatic absorption force from a flexible portion near the step portion 10 1 . Therefore, in FIG. 1, the diaphragm 5 starts to bend from the left side, and the inflow of ink starts.

【0021】図3及び図4は、振動板のたわみ方を模式
的に表したもので、図3は、振動板5の変位し始めを示
し、図4は、更に変位した状態を示す。この図3と図4
では、振動板5は絶縁コート層3に接触している状態を
示しているが、段部101,102の長さ、静電引力の大
きさ、振動板5の厚さ,幅,長などにより必ずしも接触
するわけではなく、適宜なギャップを保って振動板5を
変位させてもよい。
FIGS. 3 and 4 schematically show how the diaphragm is bent. FIG. 3 shows the beginning of displacement of the diaphragm 5, and FIG. 4 shows the further displaced state. This FIG. 3 and FIG.
Shows that the diaphragm 5 is in contact with the insulating coating layer 3, but the length of the step portions 10 1 and 10 2 , the magnitude of electrostatic attraction, the thickness, width, and length of the diaphragm 5 are shown. However, the diaphragm 5 may be displaced while maintaining an appropriate gap.

【0022】上述のように、ギャップの大きさに違いを
設けることにより、変位点をどのノズルにおいてもほぼ
同じ位置にできるようになる。これは、インク滴の噴射
速度,インクのばらつきを押さえる上で非常に重要な点
である。また、図3,4に示したように、ノズルを図で
右側に設けることにより、インクの流入がノズル方向に
働き、急激な圧力変動に対し、気泡の発生,ノズルから
の空気の引き込みなどに対し非常に有効な手段となる。
As described above, by providing different gap sizes, the displacement points can be located at substantially the same position in any nozzle. This is a very important point in suppressing the ejection speed of ink drops and the variation in ink. Further, as shown in FIGS. 3 and 4, by providing the nozzle on the right side in the drawing, the inflow of ink acts in the direction of the nozzle, and in response to a sudden pressure fluctuation, bubbles are generated, air is drawn from the nozzle, etc. This is a very effective means.

【0023】5は、本発明による記録ヘッドの一実施
例を説明するための図で、同図は、段部101の長さを
0にした場合の実施例で、絶縁コート層3に個別電極6
が設けられた振動板5の一端が接触し、該振動板5の他
端は、段部102によりわずかのギャップを保ってい
る。この場合は、図6に詳細に示すように、エアーギャ
ップがない状態の部分103からの静電引力か働くた
め、非常に大きな力で振動板5を変位させることにな
り、従って、駆動電圧が非常に小さくてよいことにな
る。更に、振動板5と絶縁コート層3の衝撃的なぶつか
りがないため、破壊という事故がほとんどなくなるとい
う効果もある。なお、電極6は、図7に示すように構成
することにより無くしてもよい。
FIG . 5 shows an embodiment of the recording head according to the present invention .
FIG. 3 is a diagram for explaining an example, which is an example in which the length of the step portion 10 1 is set to 0, and the individual electrode 6 is formed on the insulating coat layer 3.
One end of the vibration plate 5 provided with is contacted, and the other end of the vibration plate 5 is kept a slight gap by the step portion 10 2 . In this case, as shown in detail in FIG. 6, since an electrostatic attractive force from the portion 10 3 having no air gap acts, the vibrating plate 5 is displaced by a very large force, and therefore, the driving voltage is increased. Will be very small. Further, since there is no shocking collision between the diaphragm 5 and the insulating coat layer 3, there is an effect that an accident such as breakage is almost eliminated. The electrode 6 may be eliminated by configuring it as shown in FIG.

【0024】図8は、ノズル11の並び方向に振動板5
と電極2を非平行に設けたものである。なお、図示はし
ていないが、図7と図8の両方を組み合わせた、つま
り、ノズル方向とノズルの並び方向の両方向に非平行の
振動板と電極であってもよい。
FIG. 8 shows the vibrating plate 5 in the direction in which the nozzles 11 are arranged.
And the electrode 2 are provided non-parallel. Although not shown, a combination of both FIG. 7 and FIG. 8, that is, a diaphragm and an electrode that are non-parallel to both the nozzle direction and the nozzle arrangement direction may be used.

【0025】述のごときインクジェット記録ヘッドに
よると、インクの性質を変え、例えば、インクを顔料系
にすると、粘性が変化し強い吐出力が必要になる。その
場合は、振動板5の厚さを大きくして吐出力を大きくす
ることが必要となる。厚くなった振動板5の変位を十分
にするには、従来の方法では不十分であった。すなわ
ち、本出願人が先に提案した特開平2〜289351号
公報に記載の記録ヘッドによると、振動板をたわませる
力は、その空間にある物質の誘電率が大きいほど大きく
なるため、例えば、グリセリンなどを介在することによ
り、その誘電率に相当する42.5倍の力が発生する。
しかし、さらにきな力要必要とするときにはやや不十
分であった。そこで、非平行に設けたギャップ部10に
高誘電率の物質、例えば、前述のグリセリン、または、
強誘電性液晶などを介在させることにより、従来、例え
ば、30v程度であった駆動電圧が数v程度になり、電
池駆動などが容易になる。絶縁コート層3の材料に関し
ても同様のことがいえる。
[0025] According to the above mentioned such ink jet recording head, changing the properties of the ink, for example, when the ink is a pigment-based, require a strong discharge force viscosity changes. In that case, it is necessary to increase the thickness of the diaphragm 5 to increase the ejection force. The conventional method is insufficient to sufficiently displace the thickened diaphragm 5. That is, according to the recording head described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 2-289351 previously proposed by the applicant, the force of bending the diaphragm increases as the dielectric constant of the substance in the space increases, so that, for example, , Glycerin and the like intervene to generate a force 42.5 times that of the dielectric constant.
However, when a large kina force requirements necessary to be et al was slightly insufficient. Therefore, a substance having a high dielectric constant, such as glycerin, or
By interposing a ferroelectric liquid crystal or the like, the driving voltage, which has been about 30 v in the past, becomes about several v, which facilitates battery driving. The same applies to the material of the insulating coat layer 3.

【0026】クチュエータとしてPZT、または、発
熱素子などを使用したものでは、従来、複数の素子を一
つのノズルに対して設け、飛翔するインク滴の大きさを
変化させて階調表現をするものがある。しかしながら、
PZT,発熱素子という特別なものを複数設けることは
集積度を上げることと矛盾し、実際上難しいことであっ
た。また、これらのアクチュエータは電流が少なからず
流れ、発熱などの心配があった。
[0026] PZT as actuators or, than those using such heating elements, conventionally, those provided with a plurality of elements with respect to one nozzle, by changing the size of the ink droplets fly to a gradation There is. However,
Providing a plurality of special ones such as PZT and heating elements contradicts increasing the degree of integration and is actually difficult. In addition, a large amount of current flows through these actuators, which may cause heat generation.

【0027】図9は、上記欠点をなくした集積性のよ
い、また、発熱の心配のない記録ヘッドを提供するもの
で、同図は、振動板5に対応した個別電極2を21及び
2に分割した実施例で示す。この発明によると、個別
電極21のみを駆動した時、22のみを駆動した時、21
と22の両方を駆動した時で吐出するインク滴の大きさ
が変り、これにより階調性をもたせることができる。介
して、この発明によると、アクチュエータとしては振動
板5の他には電極のみでありシンプルであり、また、電
流は前記PZTや発熱素子に比べてかなり小さいため連
続駆動しても発熱の心配は少ない。振動板5と電極
1,22が非平行のため、非平行でないときに比べて、
電極22の駆動力が有効に作用するなどの効果がある。
FIG . 9 provides a recording head which eliminates the above-mentioned drawbacks and which has good integration and is free from heat generation . In FIG . 9, the individual electrodes 2 corresponding to the diaphragm 5 are provided at 2 1 and 2. An example divided into two is shown. According to the present invention, when only the individual electrode 2 1 is driven, when only 2 2 is driven, 2 1
And 2 2 are driven, the size of the ejected ink droplets changes, which makes it possible to provide gradation. Thus, according to the present invention, the actuator is simple in that it has only electrodes other than the diaphragm 5 and the current is considerably smaller than that of the PZT and the heating element, so there is no concern about heat generation even when continuously driven. Few. Since the diaphragm 5 and the electrodes 2 1 and 2 2 are not parallel to each other,
There is an effect that the driving force of the electrode 2 2 acts effectively.

【0028】1において、振動板5と電極2に電圧を
印加し、振動板5を変位させる。流体抵抗部9は、変位
した振動板5が元に戻るとき、液室7に圧力が発生し、
その圧力によるノズルからの吐出効率を高める作用をす
る。インクの供給を考えると、この流体抵抗部9はない
方がよいといえる。つまり、振動板5が変位すると、液
室7は減圧しインクが供給される。このとき、流体抵抗
部9はこのインクの流入を阻止する働きをすることにな
る。流体抵抗部9は、ノズル径,インクの粘性など、そ
の特性によって決定されるものである。また、液室内に
急激な圧力変動が発生すると、ノズルから空気を引き込
んだり、液室内に気泡を発生させたり、条件により種々
の不具合が発生していた。
In FIG . 1, a voltage is applied to the diaphragm 5 and the electrode 2 to displace the diaphragm 5. The fluid resistance portion 9 generates pressure in the liquid chamber 7 when the displaced diaphragm 5 returns to its original state,
The pressure serves to increase the ejection efficiency from the nozzle. Considering the supply of ink, it can be said that the fluid resistance portion 9 should not be provided. That is, when the vibrating plate 5 is displaced, the liquid chamber 7 is depressurized and ink is supplied. At this time, the fluid resistance portion 9 functions to prevent the inflow of this ink. The fluid resistance portion 9 is determined by its characteristics such as nozzle diameter and ink viscosity. In addition, when a sudden pressure fluctuation occurs in the liquid chamber, air is drawn in from the nozzle, bubbles are generated in the liquid chamber, and various problems occur depending on the conditions.

【0029】図10は、これらの不具合を解消し、安定
な吐出を行う記録ヘッドを提供するもので、図示のよう
に、流体抵抗部9を構成する部材の一部を振動板5で構
成することにより、図10で、振動板5が変位すると、
変位部分が流体抵抗部9の、図10でいうと、左側から
始まる。従って、インク供給口12からはスムーズにイ
ンクが供給される。更に、振動板5の変位が大きくなる
と、流体抵抗部9を通り越し、液室7までインクが流入
する。次に、印加されている電圧をOFFすると、振動
板5は元に戻ろうとし、液室7に圧力を発生させノズル
から液滴を吐出する。このように、流体を介してノズル
の反対側から振動板5を変位させ、インクの流入をスム
ーズにできる。
FIG. 10 is to solve these problems, there is provided a printhead which performs stable discharge, as shown in FIG shown, constituted by the diaphragm 5 the part of the member constituting the fluid resistance portions 9 As a result, when the diaphragm 5 is displaced in FIG.
The displacement portion starts from the left side of the fluid resistance portion 9 in FIG. Therefore, the ink is smoothly supplied from the ink supply port 12. Further, when the displacement of the vibrating plate 5 becomes large, the ink passes through the fluid resistance portion 9 and flows into the liquid chamber 7. Next, when the applied voltage is turned off, the vibrating plate 5 tries to return to the original state, pressure is generated in the liquid chamber 7, and droplets are ejected from the nozzle. In this way, the vibrating plate 5 can be displaced from the opposite side of the nozzle through the fluid, and the inflow of ink can be made smooth.

【0030】図11は、本発明をサイドシュート型の記
録ヘッドに適用した場合の例を示す図で、図中、14は
ノズルプレートであり、該ノズルプレート14は、振動
板5に対向する位置に設けられており、前述のようにし
て、加圧されてインクは、ノズルプレート14のノズル
14aよりインク滴として噴射される。
FIG. 11 is a diagram showing an example in which the present invention is applied to a side shoot type recording head. In the figure, 14 is a nozzle plate, and the nozzle plate 14 is at a position facing the vibrating plate 5. And is pressurized as described above, and the ink is ejected as an ink droplet from the nozzle 14a of the nozzle plate 14.

【0031】12は、電極を兼用する振動板5と電極
2との間に液室7を形成し、電極を兼用する振動板5と
電極2の間に電圧を印加することにより、液室7内の圧
力を振動板5により上昇させ、ノズル14aよりインク
滴を噴射させるようにしたものである。このようにする
と、接触部103から強い力で振動板5を吸引すること
ができるので、従来難しかった低電圧でかつ安定したイ
ンク滴を噴射することができる。
[0031] Figure 12 by applying a voltage between the diaphragm 5 and the electrode 2 to form a liquid chamber 7, which also serves as the electrode between the diaphragm 5 and the electrode 2 which also serves as a collector electrode, the liquid The pressure inside the chamber 7 is raised by the vibrating plate 5, and ink droplets are ejected from the nozzle 14a. In this way, it is possible to suck the diaphragm 5 with a strong force from the contact portion 103 can be injected prior difficulties low voltage and stable ink droplets off.

【0032】[0032]

【発明の効果】請求項1の発明は、記録体を吐出する吐
出口を有する記録体流路と、該記録体流路の一部を構成
し、かつ、振動板として作用する第1の電極と、該第1
の電極に対する第2の電極とを有し、前記第1の電極
と第2の電極の間に電圧を印加して、前記振動部材を変
位させ、前記記録体に移動エネルギーを与えて該記録体
を前記吐出口より吐出させて記録媒体に付着させる記録
ヘッドにおいて、前記第1の電極と前記第2の電極の一
部が絶縁膜を介して接触しており、前記第1の電極と前
記第2の電極間のギャップを非平行に設けたことを特徴
とし、もって、振動板と複縁コート層の衝撃的なぶつか
りをなくし、破壊という事故をなくすことができ、更に
は、ギャップの大きさに違いを設けることにより、変位
開始点をどのノズルにおいてもほぼ同じ位置にできるよ
うにしたので、インク滴の噴射速度,インク滴量のばら
つきを抑えることができる。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a recording medium channel having a discharge port for discharging a recording medium, and a first electrode which constitutes a part of the recording medium channel and acts as a vibrating plate. And the first
And a second electrode which electrodes to a pair of direction, the first electrode by applying a voltage between the second electrode, said displaces the vibration member, giving movement energy to the recording medium In a recording head for ejecting the recording medium from the ejection port and adhering it to a recording medium, one of the first electrode and the second electrode
The portions are in contact with each other through an insulating film, and the gap between the first electrode and the second electrode is provided in a non-parallel manner. Bump
And the accident of destruction can be eliminated.
In the above, since the displacement start point can be made to be substantially the same position in any nozzle by providing different gap sizes, it is possible to suppress variations in ink droplet ejection speed and ink droplet amount.

【0033】請求項2の発明は、請求項1の記録ヘッド
において、前記第1の電極と前記第2の電極間のギャッ
プを、前記記録体の移動方向に沿って大きくしたことを
特徴とし、インクの流入がノズル方向に働くようにした
ので、急激な圧力変動に対し、気泡の発生,ノズルから
の空気の引き込みなどを防止することができる。
According to a second aspect of the present invention, in the recording head of the first aspect, the gap between the first electrode and the second electrode is increased along the moving direction of the recording medium, Since the inflow of ink is made to work toward the nozzle, it is possible to prevent the generation of bubbles, the drawing of air from the nozzle, and the like in response to a sudden pressure change.

【0034】[0034]

【0035】請求項の発明は、請求項1又は2に記載
の記録ヘッドにおいて、前記第1の電極と前記第2の電
極の間に、空気より誘電率の高い物質を介在させたの
で、駆動電圧を数v程度とし、電池駆動を容易にするこ
とができる。
According to a third aspect of the present invention, in the recording head according to the first or second aspect , a substance having a higher dielectric constant than air is interposed between the first electrode and the second electrode. The driving voltage can be set to about several volts to facilitate battery driving.

【0036】請求項の発明は、請求項1乃至3のいず
れかに記載の記録ヘッドにおいて、前記第1の電極と前
記第2の電極の間に適宜に配向された強誘電性液晶を介
在させたので、駆動電圧を数v程度にし、電池駆動を容
易にすることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the recording head according to any one of the first to third aspects, an appropriately aligned ferroelectric liquid crystal is interposed between the first electrode and the second electrode. As a result, the driving voltage can be set to about several volts to facilitate battery driving.

【0037】請求項の発明は、請求項1乃至のいず
れかに記載の記録ヘッドにおいて、前記第1又は第2の
電極を複数の電極に分割し、該複数の電極に、各々個別
に電圧を印加し、与える電気エネルギー又はタイミング
を変えることにより記録媒体に付着させる記録体の量ま
たは速度を可変したので、集積性のよい、また、発熱の
心配のない記録へッドを提供することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the recording head according to any one of the first to fourth aspects, the first or second electrode is divided into a plurality of electrodes, and the plurality of electrodes are individually provided. Since the amount or speed of the recording material attached to the recording medium is changed by applying a voltage and changing the applied electrical energy or timing, it is possible to provide a recording head having good integration and free from heat generation. You can

【0038】[0038]

【0039】請求項の発明は、請求項1乃至5のいず
れかに記載の記録ヘッドにおいて、前記第1の電極と前
記第2の電極の間を記録体の流路としたので、振動板を
強い力で吸引することができ、従来難しかった低電圧
で、かつ、安定したインク滴の噴射を可能とすることが
できる。
The invention of claim 6 is any one of claims 1 to 5.
In the recording head according to any Re, since the flow path of the recording material between the first electrode and the second electrode, it is possible to suck the diaphragm with a strong force, the conventional difficulties tinged low voltage In addition, it is possible to stably eject the ink droplets.

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

【図1】 本発明による記録ヘッドの一実施例を説明す
るための要部断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an essential part for explaining an embodiment of a recording head according to the present invention.

【図2】 本発明の特徴であるギャップ部の詳細を説明
するための拡大図でる。
FIG. 2 is an enlarged view for explaining details of a gap portion which is a feature of the present invention.

【図3】 振動板のたわみ方を模式的に示した図で、振
動板の変位し始めを示す図である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing how the diaphragm is bent, and is a diagram showing the beginning of displacement of the diaphragm.

【図4】 振動板のたわみ方を模式的に示した図で、振
動板が更に変位した状態を示す図である。
FIG. 4 is a diagram schematically showing how the diaphragm is bent, and is a diagram showing a state where the diaphragm is further displaced.

【図5】 本発明による記録ヘッドの他の実施例を説明
するための要部断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of main parts for explaining another embodiment of the recording head according to the present invention.

【図6】 図5に示した記録ヘッドの要部を詳細に示す
図である。
FIG. 6 is a diagram showing in detail a main part of the recording head shown in FIG.

【図7】 本発明による記録ヘッドの他の実施例を説明
するための要部断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of essential parts for explaining another embodiment of the recording head according to the present invention.

【図8】 本発明による記録ヘッドの更に他の実施例を
説明するための要部断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of essential parts for explaining yet another embodiment of the recording head according to the present invention.

【図9】 本発明による記録ヘッドの更に他の実施例を
説明するための要部断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of main parts for explaining yet another embodiment of the recording head according to the present invention.

【図10】 本発明による記録ヘッドの更に他の実施例
を説明するための要部断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of essential parts for explaining yet another embodiment of the recording head according to the present invention.

【図11】 本発明による記録ヘッドの更に他の実施例
を説明するための要部断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view of essential parts for explaining yet another embodiment of the recording head according to the present invention.

【図12】 本発明による記録ヘッドの更に他の実施例
を説明するための要部断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view of essential parts for explaining yet another embodiment of the recording head according to the present invention.

【図13】 従来の記録ヘッドの一例を説明するための
要部断面図である。
FIG. 13 is a main-portion cross-sectional view for explaining an example of a conventional recording head.

【図14】 図13に示した記録ヘッドの他の断面図で
ある。
14 is another cross-sectional view of the recording head shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板、2…電極、3…絶縁コート層、4…基板、5
…振動板、6…個別電極、7…液室、8…基板、9…流
体抵抗部、101,102,103…段部、11…ノズ
ル、12…インク供給口、13…電源、14…ノズルプ
レート。
1 ... Substrate, 2 ... Electrode, 3 ... Insulation coating layer, 4 ... Substrate, 5
... vibrating plate, 6 ... individual electrode, 7 ... liquid chamber, 8 ... substrate, 9 ... fluid resistance part, 10 1 , 10 2 , 10 3 ... step part, 11 ... nozzle, 12 ... ink supply port, 13 ... power supply, 14 ... Nozzle plate.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−39235(JP,A) 特開 平9−39228(JP,A) 特開 平9−39229(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-9-39235 (JP, A) JP-A-9-39228 (JP, A) JP-A-9-39229 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/06

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 記録体を吐出する吐出口を有する記録体
流路と、該記録体流路の一部を構成し、かつ、振動板と
して作用する第1の電極と、該第1の電極に対する
2の電極とを有し、前記第1の電極と第2の電極の間に
電圧を印加して、前記振動部材を変位させ、前記記録体
に移動エネルギーを与えて該記録体を前記吐出口より吐
出させて記録媒体に付着させる記録ヘッドにおいて、
記第1の電極と前記第2の電極の一部が絶縁膜を介して
接触しており、前記第1の電極と前記第2の電極間のギ
ャップを非平行に設けたことを特徴とする記録ヘッド。
1. A recording medium channel having a discharge port for ejecting a recording medium, a first electrode constituting a part of the recording medium channel and acting as a diaphragm, and the first electrode. and a second electrode that pairs toward the, by applying a voltage between the first electrode and the second electrode, to displace the vibration member, the recording giving moving energy to the recording medium in the recording head to adhere to a recording medium body discharged from the discharge port, before
Note that the first electrode and a part of the second electrode have an insulating film interposed therebetween.
A recording head, wherein the recording head is in contact with and the gap between the first electrode and the second electrode is provided non-parallel.
【請求項2】 前記第1の電極と前記第2の電極間のギ
ャップは、前記記録体の移動方向に沿って大きくなって
いることを特徴とする請求項1に記載の記録ヘッド。
2. The recording head according to claim 1 , wherein a gap between the first electrode and the second electrode is increased along a moving direction of the recording body.
【請求項3】 前記第1の電極と前記第2の電極の間
に、空気より誘電率の高い物質を介在させたことを特徴
とする請求項1又は2に記載の記録ヘッド。
Wherein the between the first electrode and the second electrode, the recording head according to claim 1 or 2, characterized in that by interposing a higher dielectric constant than air substance.
【請求項4】 前記第1の電極と前記第2の電極の間に
適宜に配向された強誘電性液晶を介在させたことを特徴
とする請求項1乃至のいずれかに記載の記録ヘッド。
4. A recording head according to any one of claims 1 to 3, characterized in that by interposing a ferroelectric liquid crystal which is oriented appropriately between the first electrode and the second electrode .
【請求項5】 前記第1又は第2の電極を複数の電極に
分割し、該複数の電極に、各々個別に電圧を印加し、与
える電気エネルギー又はタイミングを変えることにより
記録媒体に付着させる記録体の量または速度を可変にし
たことを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の
記録ヘッド。
5. A recording method in which the first or second electrode is divided into a plurality of electrodes, and a voltage is applied to each of the plurality of electrodes individually to change the electric energy or timing to be applied to the recording medium. The recording head according to any one of claims 1 to 4 , wherein the amount or speed of the body is variable.
【請求項6】 前記第1の電極と前記第2の電極の間が
前記記録体の流路となっていることを特徴とする請求項
乃至のいずれかに記載の記録ヘッド。
6. A recording head according to any one of claims 1 to 5, characterized in that between the first electrode and the second electrode is in the flow path of the recording medium.
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