JPH10128970A - Ink jet recording head and driving method - Google Patents

Ink jet recording head and driving method

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Publication number
JPH10128970A
JPH10128970A JP30571796A JP30571796A JPH10128970A JP H10128970 A JPH10128970 A JP H10128970A JP 30571796 A JP30571796 A JP 30571796A JP 30571796 A JP30571796 A JP 30571796A JP H10128970 A JPH10128970 A JP H10128970A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure generating
upper electrode
ink
piezoelectric material
generating chamber
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP30571796A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hajime Mizutani
肇 水谷
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Publication of JPH10128970A publication Critical patent/JPH10128970A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently achieve gradation printing and to increase a response speed by reducing the interference of the piezoelectric material layers of a plurality of drive electrodes formed so as to be adjacent to each other to the utmost. SOLUTION: A drive means consists of elastically deformable lower electrodes, piezoelectric material layers formed to the region opposed to pressure generation chambers 2 and upper electrodes supplying a drive signal to the piezoelectric material layers at every pressure generation chambers and the upper electrodes are constituted so as to be divided into a plurality of ones to be made electrically independent. The piezoelectric material layers are also separated by the grooves 13 corresponding to the divided upper electrodes 11, 12. The pressure generation chambers 2 are efficiently contracted and expanded by the drive signals of the voltages corresponding to electrode regions to control the amt. of ink droplets and a signal is applied to other electrodes in the timing optimum to damping to rapidly attenuate residual vibration.

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、ノズル開口に連通
する圧力発生室の一部をたわみ振動するアクチュエータ
により膨張、収縮させて、ノズル開口からインク滴を吐
出させるインクジェット式記録ヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head which expands and contracts a part of a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening by an actuator which bends and vibrates to discharge ink droplets from the nozzle opening.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェット式記録ヘッドには、圧力
発生室を機械的に変形させてインクを加圧する圧電振動
型と、圧力発生室の中に発熱素子を設け、発熱素子の熱
で発生した気泡の圧力によりインクを加圧するバブルジ
ェット型との2種類のものが存在する。そして圧電振動
型の記録ヘッドは、さらに軸方向に変位する圧電振動子
を使用した第1の記録ヘッドと、たわみ変位する圧電振
動子を使用した第2の記録ヘッドとの2種類に分類され
る。第1の記録ヘッドは、高速駆動が可能でかつ高い密
度での記録が可能である反面、圧電振動子の加工に切削
作業が伴ったり、また圧電振動子を圧力発生室に固定す
る際に3次元的組立作業を必要として、製造の工程数が
多くなるという問題がある。
2. Description of the Related Art An ink jet recording head has a piezoelectric vibration type in which a pressure generating chamber is mechanically deformed to pressurize ink, and a heating element is provided in the pressure generating chamber to generate air bubbles generated by the heat of the heating element. And a bubble jet type in which the ink is pressurized by the pressure of the above. The recording heads of the piezoelectric vibration type are further classified into two types, a first recording head using a piezoelectric vibrator that is displaced in the axial direction, and a second recording head using a piezoelectric vibrator that bends and displaces. . The first recording head is capable of high-speed driving and high-density recording. On the other hand, when the piezoelectric vibrator is processed by a cutting operation, or when the piezoelectric vibrator is fixed to the pressure generating chamber, the first recording head is required to perform three operations. There is a problem that a dimensional assembly operation is required and the number of manufacturing steps is increased.

【0003】これに対して、第2の記録ヘッドは、例え
ば特開平5-504740号公報に見られるようにシリコン単結
晶基板に圧力発生室が形成された基板と、圧力発生室に
連通するノズル開口が複数形成され、基板の一方に固定
されるノズルプレートとを備え、基板の他面を弾性変形
可能な膜状に形成し、これの表面に膜形成方法により圧
電材料層を形成して駆動部を作り付け、この駆動部によ
るたわみ振動で圧力発生室のインクを加圧してノズル開
口からインク滴を吐出させるように構成されている。
On the other hand, a second recording head includes a substrate having a pressure generation chamber formed on a silicon single crystal substrate as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-504740, and a nozzle communicating with the pressure generation chamber. A plurality of openings are formed, a nozzle plate fixed to one of the substrates is provided, the other surface of the substrate is formed into an elastically deformable film shape, and a piezoelectric material layer is formed on the surface by a film forming method and driven. The drive unit is configured to pressurize the ink in the pressure generating chamber by the flexural vibration of the drive unit to discharge the ink droplet from the nozzle opening.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このようにインク加圧
手段を製膜技術により構成できるため、高い精度で構成
できるものの、たわみ振動を使用する関係上、インク滴
吐出に適した形態での変形が困難であったり、また応答
速度や共振特性等に不都合が生じる。このような問題を
解消するために、米国特許第4490641号明細書、米国特
許第4825227号明細書、米国特許第5202703号明細書に見
られるように、1つの圧力発生室に設けられている1つ
の圧電振動板に形成する上電極を複数の領域に実質的に
等分割し、各電極に印加する駆動信号のタイミング等を
調整可能とした記録ヘッドが提案されている。
As described above, since the ink pressurizing means can be formed by the film forming technique, it can be formed with high accuracy, but because of the use of flexural vibration, deformation in a form suitable for ink droplet ejection. Is difficult, and inconvenience arises in response speed, resonance characteristics, and the like. In order to solve such problems, as shown in U.S. Pat. No. 4,490,641, U.S. Pat. No. 4,825,227, and U.S. Pat. There has been proposed a recording head in which an upper electrode formed on one piezoelectric diaphragm is substantially equally divided into a plurality of regions, and the timing of a drive signal applied to each electrode can be adjusted.

【0005】これらによれば、1つの圧力発生室の圧電
振動板をインク滴の吐出に適した形態で変形させたり、
また応答速度や共振特性を改善することができるもの
の、1つの圧力発生室に設けられた共通の圧電振動子に
複数の電極を設けている関係上、高密度印刷のために圧
力発生室の幅が狭くなった場合には、各電極が設けられ
ている領域の変位が干渉しあって、インク滴吐出の効率
が低下したり、また圧電振動子の加圧手段自体の振動形
態を変化させてインク滴のインク量を制御することが困
難であるという問題がある。
According to these, the piezoelectric vibrating plate of one pressure generating chamber is deformed in a form suitable for ejecting ink droplets,
Although the response speed and the resonance characteristics can be improved, the width of the pressure generating chamber is increased for high-density printing because a plurality of electrodes are provided on a common piezoelectric vibrator provided in one pressure generating chamber. When the width of the electrode becomes narrow, the displacement of the area where each electrode is provided interferes with each other, and the efficiency of ink droplet ejection is reduced, or the vibration mode of the pressing means itself of the piezoelectric vibrator is changed. There is a problem that it is difficult to control the ink amount of the ink droplet.

【0006】また、残留振動が大きいため、印刷速度が
第1の記録ヘッドに比較して依然として低いという問題
がある。本発明はこのような問題に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは複数の振動領域の相
互の干渉を防止し、かつ低い駆動電圧でインク滴の吐出
させることができ、さらに残留振動を速やかに減衰させ
ることができるインクジェット式記録ヘッドを提供する
ことである。
Further, since the residual vibration is large, there is a problem that the printing speed is still lower than that of the first recording head. The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to prevent interference between a plurality of vibration regions, and to discharge ink droplets with a low driving voltage, An object of the present invention is to provide an ink jet recording head capable of rapidly attenuating residual vibration.

【0007】本発明の他の目的は、上記記録ヘッドに適
した駆動方法を提案することである。
Another object of the present invention is to propose a driving method suitable for the recording head.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、複数のノズル開口が穿設さ
れたノズルプレートと、外部からインクの供給を受ける
リザーバ、リザーバとインク供給口を介して接続すると
ともにノズル開口の各々に連通する複数の圧力発生室と
を備えた流路形成基板と、圧力発生室内のインクを加圧
するたわみ変形可能な駆動手段とからなるインクジェッ
ト式記録ヘッドにおいて、前記駆動手段が弾性変形可能
な下電極と、圧力発生室に対向する領域に形成された圧
電材料層と、各圧力発生室毎に前記圧電材料層に駆動信
号を供給する上電極とから構成され、前記上電極が電気
的に独立するように複数の領域に分割され、かつ前記圧
電材料層が前記分割された上電極に対応して溝により分
離するようにした。
According to the present invention, there is provided a nozzle plate having a plurality of nozzle openings, a reservoir for receiving ink from outside, a reservoir and an ink supply port. And an ink jet recording head comprising a flow path forming substrate having a plurality of pressure generating chambers connected to each of the nozzle openings and connected to the nozzle openings, and a flexibly deformable driving unit that pressurizes ink in the pressure generating chambers. The driving means comprises a lower electrode that is elastically deformable, a piezoelectric material layer formed in a region facing the pressure generating chamber, and an upper electrode that supplies a driving signal to the piezoelectric material layer for each pressure generating chamber. The upper electrode is divided into a plurality of regions so as to be electrically independent, and the piezoelectric material layer is separated by a groove corresponding to the divided upper electrode.

【0009】[0009]

【作用】1つの圧力発生室に設けられている複数の上電
極に個別的に駆動信号を印加すると、相互が溝により分
離されているため、振動に関りのない領域の圧電材料層
の剛性に阻害されることがなく、効率的に変位する。
When a drive signal is individually applied to a plurality of upper electrodes provided in one pressure generating chamber, the piezoelectric material layers are separated from each other by a groove, so that the rigidity of the piezoelectric material layer in a region not related to vibration is obtained. It is displaced efficiently without being disturbed.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】図1、図2はそれぞれ本発明の一
実施例を1つの圧力発生室の長手方向、及び圧力発生室
の幅方向との断面構造を示すものであって、図中符号1
はシリコン単結晶基板をエッチングして形成された流路
形成基板で、圧力発生室2と、圧力発生室2にインクを
供給するリザーバ3と、圧力発生室2とリザーバ3とを
一定の流体抵抗で連通させるインク供給口4とを形成し
て構成されている。
1 and 2 show a cross-sectional structure of one embodiment of the present invention in a longitudinal direction of one pressure generating chamber and a width direction of the pressure generating chamber, respectively. Sign 1
Is a flow path forming substrate formed by etching a silicon single crystal substrate. The pressure generating chamber 2, a reservoir 3 for supplying ink to the pressure generating chamber 2, and a constant fluid resistance between the pressure generating chamber 2 and the reservoir 3. And an ink supply port 4 which communicates with the ink supply port.

【0011】圧力発生室2が大きく開いた面には圧力発
生室2の一端側で連通するようにノズル開口5を備えた
ノズルプレート6が液密に固定され、また他方の面には
酸化ジルコニウム等の電気絶縁性を備えた材料からなる
弾性膜7が液密に固定されている。
A nozzle plate 6 having a nozzle opening 5 is fixed in a liquid-tight manner so as to communicate with one end of the pressure generating chamber 2 on the surface where the pressure generating chamber 2 is largely opened, and zirconium oxide is provided on the other surface. An elastic film 7 made of a material having electrical insulation such as is fixed in a liquid-tight manner.

【0012】弾性膜7の表面にはスパツタリングにより
厚さ0.2μm程度の白金(Pt)の膜を形成して下電
極8が形成され、その表面にPZT等の圧電体材料をス
パッタリング等により1.0μm厚の圧電材料層9が形
成されている。
A lower electrode 8 is formed on the surface of the elastic film 7 by forming a platinum (Pt) film having a thickness of about 0.2 μm by sputtering, and a piezoelectric material such as PZT is formed on the surface by sputtering or the like. A piezoelectric material layer 9 having a thickness of 0.0 μm is formed.

【0013】圧電材料層9の表面には、スパッタリング
等により厚さ0.2μm程度のアルミニウム(Al)の
上電極10が形成されている。
An upper electrode 10 having a thickness of about 0.2 μm is formed on the surface of the piezoelectric material layer 9 by sputtering or the like.

【0014】この上電極10は、図3に示したように1
つの圧力発生室2と対向する領域に、電気的に独立した
複数のパターン、この実施例ではそれぞれ圧力発生室の
幅方向の幅W1、W2が異なる第1、第2上電極11、
12として形成されており、それぞれの一端側がリード
パターン13、14により端子側に引き出されて、図示
しない外部駆動回路に接続可能に構成されている。
As shown in FIG. 3, the upper electrode 10
A plurality of electrically independent patterns, in this embodiment, first and second upper electrodes 11 having different widths W1 and W2 in the width direction of the pressure generating chambers, respectively, are provided in a region opposed to the two pressure generating chambers 2.
12, one end of each is drawn out to the terminal side by the lead patterns 13 and 14, and is configured to be connectable to an external drive circuit (not shown).

【0015】再び図2に戻って、これら第1、第2上電
極11、12が形成された圧電材料層9には少なくとも
相互の領域の変位が圧電材料層9を伝搬することを防止
できる程度の深さdの溝13により分離されてている。
Referring back to FIG. 2, the piezoelectric material layer 9 on which the first and second upper electrodes 11 and 12 are formed is at least capable of preventing the displacement of the mutual region from propagating through the piezoelectric material layer 9. Are separated by a groove 13 having a depth d.

【0016】このように1つの圧力発生室2に複数の上
電極11、12の形成や、圧電材料層9に溝13を形成
する手法には、それぞれを蒸着などにより独立して形成
したり、また1つの圧力発生室全体を覆うサイズに形成
した後、所定のサイズにトリミングする等の方法を採る
ことができる。
As described above, the method of forming the plurality of upper electrodes 11 and 12 in one pressure generating chamber 2 and the method of forming the grooves 13 in the piezoelectric material layer 9 include forming each of them independently by vapor deposition or the like. Further, after forming the pressure generating chamber in a size that covers the entire pressure generating chamber, a method of trimming to a predetermined size can be adopted.

【0017】この実施例において、下電極8とインク滴
を吐出させるべきノズル開口5に連通する圧力発生室2
の第1上電極11とに駆動信号を印加すると、圧力発生
室2に対向する圧電材料層9の第1上電極11の領域だ
けがたわみ振動し、第1上電極11のたわみ変位量に対
応したインク量のインク滴が吐出する。
In this embodiment, the pressure generating chamber 2 communicating with the lower electrode 8 and the nozzle opening 5 from which ink droplets are to be ejected.
When a drive signal is applied to the first upper electrode 11 of the piezoelectric material layer 9, only the region of the first upper electrode 11 of the piezoelectric material layer 9 facing the pressure generating chamber 2 bends and vibrates, and corresponds to the amount of deflection displacement of the first upper electrode 11. The ink droplet of the discharged ink amount is ejected.

【0018】もとより、第1上電極11と第2上電極と
が形成された圧電材料層9には溝13が形成されている
から、第1上電極11の領域の圧電材料層9aは、第2
上電極に阻害されること無く、変位することができ、第
1上電極11が単独で存在する場合と同程度の低い電圧
で十分に変位する。
Since the groove 13 is formed in the piezoelectric material layer 9 on which the first upper electrode 11 and the second upper electrode are formed, the piezoelectric material layer 9a in the region of the first upper electrode 11 2
The first upper electrode 11 can be displaced without being hindered by the upper electrode, and sufficiently displaced at a voltage as low as that when the first upper electrode 11 exists alone.

【0019】また下電極8と第2上電極12とに駆動信
号を印加すると、第2上電極12に相当する領域の圧電
材料層9aだけが第1上電極11の領域とは独立にたわ
み振動する。この第2上電極12は第1上電極11より
も面積が小さいため、たわみ量が少なく、したがって第
1上電極11に駆動信号を印加した場合よりも少ない量
のインク滴が吐出する。
When a drive signal is applied to the lower electrode 8 and the second upper electrode 12, only the piezoelectric material layer 9a in a region corresponding to the second upper electrode 12 bends and vibrates independently of the region of the first upper electrode 11. I do. Since the area of the second upper electrode 12 is smaller than that of the first upper electrode 11, the amount of deflection is small, and therefore, a smaller amount of ink droplets is ejected than when a drive signal is applied to the first upper electrode 11.

【0020】第2上電極が形成されている領域の圧電材
料層9bは溝13により第1上電極11の領域の圧電材
料層9aと独立しているから、第1上電極11の形成さ
れている領域の圧電材料層9aに阻害されること無く、
駆動信号に対応して変位することができ、第2上電極1
2が単独で存在する場合と同程度の低い電圧で十分に変
位する。
Since the piezoelectric material layer 9b in the area where the second upper electrode is formed is independent of the piezoelectric material layer 9a in the area of the first upper electrode 11 by the groove 13, the first upper electrode 11 is formed. Without being hindered by the piezoelectric material layer 9a in the region where
The second upper electrode 1 can be displaced in response to the drive signal.
2 is sufficiently displaced at a voltage as low as that in the case where the compound 2 exists alone.

【0021】さらに第1上電極11と第2上電極12と
に同時に駆動信号を印加すると、第1、第2上電極1
1、12の合計の面積に相当する領域がそれぞれ、隣接
する領域の振動の影響を受けることなく独立にたわみ変
位して、上電極11、及び上電極12にそれぞれ単独に
駆動信号を印加した場合に吐出するインク滴の合計に相
当する量のインク滴が吐出する。
Further, when a drive signal is simultaneously applied to the first upper electrode 11 and the second upper electrode 12, the first and second upper electrodes 1
A case where regions corresponding to the total area of 1 and 12 are each independently bent and displaced without being affected by vibration of an adjacent region, and drive signals are applied to the upper electrode 11 and the upper electrode 12 independently. Are ejected in an amount corresponding to the sum of the ink droplets ejected at the same time.

【0022】したがって、1つの圧力発生室2に形成さ
れている第1上電極11及び第2上電極12の2つの上
電極10への信号の印加形態を選択することにより、イ
ンク滴のインク量を制御できて階調印刷ができる。
Therefore, by selecting the form of signal application to the two upper electrodes 10 of the first upper electrode 11 and the second upper electrode 12 formed in one pressure generating chamber 2, the ink amount of the ink droplet Can be controlled and gradation printing can be performed.

【0023】さらには、第1上電極11を第1の駆動回
路に、また第2上電極12を第2の駆動回路に接続する
と、第1上電極11にインク滴を吐出させるための駆動
信号を供給してインク滴が吐出された直後に、第1の駆
動回路の応答を待つことなく、制振に適したタイミング
で第2の駆動回路から第2上電極12に振動を打ち消す
ような信号を印加することができるから、インク滴吐出
後の無用な残留振動を速やかに減衰させて印字速度を向
上することができる。
Further, when the first upper electrode 11 is connected to the first drive circuit and the second upper electrode 12 is connected to the second drive circuit, a drive signal for causing the first upper electrode 11 to discharge ink droplets is provided. Immediately after the ink droplets are ejected to cancel the vibration from the second drive circuit to the second upper electrode 12 at a timing suitable for damping without waiting for the response of the first drive circuit. Therefore, unnecessary residual vibration after ink droplet ejection can be quickly attenuated, and the printing speed can be improved.

【0024】すなわち、下電極8とインク滴を吐出させ
るべきノズル開口5に連通する圧力発生室2の第1上電
極11に図4(イ)に示したような台形状の駆動信号を
印加すると、圧力発生室2に対向する第1上電極11の
領域の圧電材料層9aだけが圧力発生室側を凸とするよ
うにたわみ変位して、圧力発生室2のインクを加圧す
る。これにより、図4(ハ)に示したようにノズル開口
のメニスカスが外側に大きく変位し、ノズル開口5から
インク滴Dが吐出する。
That is, when a trapezoidal drive signal as shown in FIG. 4A is applied to the first upper electrode 11 of the pressure generating chamber 2 communicating with the lower electrode 8 and the nozzle opening 5 from which ink droplets are to be ejected. Only the piezoelectric material layer 9a in the region of the first upper electrode 11 facing the pressure generating chamber 2 bends and displaces so that the pressure generating chamber side becomes convex, and pressurizes the ink in the pressure generating chamber 2. As a result, the meniscus of the nozzle opening is largely displaced outward as shown in FIG. 4C, and the ink droplet D is ejected from the nozzle opening 5.

【0025】インク滴吐出後、メニスカスは圧力発生室
等の流路特性により決まる振動特性ににより圧力発生室
側に大きく後退し、以後減衰率で残留振動(図4(ハ)
において点線により示す変位)を継続する。
After the ejection of the ink droplets, the meniscus retreats largely toward the pressure generating chamber due to the vibration characteristics determined by the flow path characteristics of the pressure generating chamber and the like, and thereafter has a residual vibration at an attenuation rate (FIG. 4C)
, The displacement indicated by the dotted line).

【0026】一方、インク滴吐出後に生じたメニスカス
の残留振動が中立点を通過した時点t0で、第2上電極
12に前述の駆動信号を印加すると(図4(ロ))、第
2上電極12がそのサイズに比例して小さく変位するか
ら、圧力発生室2が微小量収縮する。
On the other hand, when the above-described drive signal is applied to the second upper electrode 12 at time t0 when the residual vibration of the meniscus generated after the ink droplet discharge passes through the neutral point (FIG. 4 (b)), the second upper electrode Since the displacement of the pressure generating chamber 12 is small in proportion to its size, the pressure generating chamber 2 contracts by a very small amount.

【0027】これにより圧力発生室側にさらに移動しよ
うとしていたメニスカスがノズル開口側に押し戻され
て、図4(ハ)において実線で示すようにインク滴吐出
後の残留振動が急速に減衰する。
As a result, the meniscus which is about to move further to the pressure generating chamber side is pushed back to the nozzle opening side, and the residual vibration after ink droplet ejection is rapidly attenuated as shown by the solid line in FIG.

【0028】このように、第2上電極12は、そのサイ
ズがインク滴を吐出させる第1上電極11に比較してサ
イズが小さく構成されているため、インク滴吐出のため
の駆動信号と同一の信号を、単にタイミングをずらせて
印加するだけで、メニスカスの残留振動を抑制して印刷
速度を向上することができる。
As described above, since the size of the second upper electrode 12 is smaller than that of the first upper electrode 11 for discharging ink droplets, it is the same as the drive signal for discharging ink droplets. By simply applying the above signal with shifted timing, the residual vibration of the meniscus can be suppressed and the printing speed can be improved.

【0029】なお、上述の実施例においては、第1上電
極と第2上電極を2列に配列しているが、図5に示した
ようにメインとなる第1電極15を中央部に、また副と
なる第2上電極16を第1上電極15を3方から取り囲
むように形成し、両者の境界に相互の変位の伝搬を防止
する溝17を「コ」の字状に形成すると、比較的たわみ
易い中央部の領域をインク滴吐出のための変位領域とし
て使用でき、また比較的たわみ難い周縁部をインク量の
少ないインク滴の発生や、また振動抑制に使用すること
ができ、インク滴吐出のための駆動信号のレベルを下げ
ることができる。なお、図中符号18、19はリードパ
ターンを示す。
In the above-described embodiment, the first upper electrode and the second upper electrode are arranged in two rows. However, as shown in FIG. When the second upper electrode 16 serving as an auxiliary is formed so as to surround the first upper electrode 15 from three sides, and a groove 17 for preventing propagation of mutual displacement is formed in a "U" shape at the boundary between the two. The relatively bendable central area can be used as a displacement area for ejecting ink droplets, and the relatively hardly bent peripheral part can be used to generate ink drops with a small amount of ink and also to suppress vibration. The level of the drive signal for discharging droplets can be reduced. Note that reference numerals 18 and 19 in the drawing indicate lead patterns.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
駆動手段が弾性変形可能な下電極と、圧力発生室に対向
する領域に形成された圧電材料層と、各圧力発生室毎に
圧電材料層に駆動信号を供給する上電極とから構成さ
れ、上電極が電気的に独立するように複数の領域に分割
され、かつ圧電材料層が前記分割された上電極に対応し
て溝により分離したので、振動に関りのない領域の圧電
材料層による拘束を無くして効率的に圧力発生室を収縮
膨張させてインク量を制御して階調を印刷することがで
きるばかりでなく、制振に最適なタイミングにより他方
の電極に駆動信号を印加して残留振動を速やかに減衰さ
せることができる。
As described above, in the present invention,
The driving means comprises an elastically deformable lower electrode, a piezoelectric material layer formed in a region facing the pressure generating chamber, and an upper electrode for supplying a driving signal to the piezoelectric material layer for each pressure generating chamber. Since the electrode is divided into a plurality of regions so as to be electrically independent, and the piezoelectric material layer is separated by a groove corresponding to the divided upper electrode, the region not related to vibration is restrained by the piezoelectric material layer. Not only can the pressure generation chamber be efficiently contracted and expanded to control the amount of ink to print gradations, but also by applying a drive signal to the other electrode at the optimal timing for vibration suppression. Vibration can be rapidly attenuated.

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

【図1】本発明の記録ヘッドの一実施例を1つの圧力発
生室の長手方向の断面構造でもって示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of a recording head of the present invention with a longitudinal cross-sectional structure of one pressure generating chamber.

【図2】図1におけるA−A線における断面構造を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure taken along line AA in FIG.

【図3】同上記録ヘッドの上電極の配置を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing an arrangement of upper electrodes of the recording head.

【図4】図(イ)乃至(ハ)は、それぞれ本発明の記録
ヘッドの第1、第2上電極に印加される駆動信号と、メ
ニスカスの変位との関係を示す図である。
FIGS. 4A to 4C are diagrams showing the relationship between the driving signal applied to the first and second upper electrodes of the recording head of the present invention and the displacement of the meniscus, respectively.

【図5】図(イ)、(ロ)は、それぞれ本発明の他の実
施例を示す上面図と断面図である。
FIGS. 5A and 5B are a top view and a sectional view, respectively, showing another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 流路形成基板 2 圧力発生室 3 リザーバ 4 インク供給口 5 ノズル開口 6 ノズルプレート 7 弾性膜 8 下電極 9 圧電材料層 10 上電極 11 第1上電極 12 第2上電極 REFERENCE SIGNS LIST 1 flow path forming substrate 2 pressure generating chamber 3 reservoir 4 ink supply port 5 nozzle opening 6 nozzle plate 7 elastic film 8 lower electrode 9 piezoelectric material layer 10 upper electrode 11 first upper electrode 12 second upper electrode

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のノズル開口が穿設されたノズルプ
レートと、外部からインクの供給を受けるリザーバ、リ
ザーバとインク供給口を介して接続するとともにノズル
開口の各々に連通する複数の圧力発生室とを備えた流路
形成基板と、圧力発生室内のインクを加圧するたわみ変
形可能な駆動手段とからなるインクジェット式記録ヘッ
ドにおいて、 前記駆動手段が弾性変形可能な下電極と、圧力発生室に
対向する領域に形成された圧電材料層と、各圧力発生室
毎に前記圧電材料層に駆動信号を供給する上電極とから
構成され、前記上電極が電気的に独立するように複数の
領域に分割され、かつ前記圧電材料層が前記分割された
上電極に対応して溝により分離されているインクジェッ
ト式記録ヘッド。
1. A nozzle plate having a plurality of nozzle openings, a reservoir receiving ink from outside, and a plurality of pressure generating chambers connected to the reservoir via an ink supply port and communicating with each of the nozzle openings. An ink jet recording head comprising: a flow path forming substrate having: and a flexibly deformable driving means for pressurizing the ink in the pressure generating chamber, wherein the driving means faces the elastically deformable lower electrode and the pressure generating chamber. A piezoelectric material layer formed in a region to be formed, and an upper electrode for supplying a drive signal to the piezoelectric material layer for each pressure generating chamber, and divided into a plurality of regions so that the upper electrode is electrically independent. Wherein the piezoelectric material layer is separated by a groove corresponding to the divided upper electrode.
【請求項2】 圧力発生室毎に形成された上電極がその
幅を違えて分割されている請求項1に記載のインクジェ
ット式記録ヘッド。
2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the upper electrode formed for each pressure generating chamber is divided so as to have a different width.
【請求項3】 複数のノズル開口が穿設されたノズルプ
レートと、外部からインクの供給を受けるリザーバ、リ
ザーバとインク供給口を介して接続するとともにノズル
開口の各々に連通する複数の圧力発生室とを備えた流路
形成基板と、圧力発生室内のインクを加圧するたわみ変
形可能な駆動手段とからなるインクジェット式記録ヘッ
ドにおいて、前記駆動手段が弾性変形可能な下電極と、
圧力発生室に対向する領域に形成された圧電材料層と、
各圧力発生室毎に前記圧電材料層に駆動信号を供給する
上電極とを備え、前記上電極がその幅を違えて複数に分
割されているインクジェット式記録ヘッドの駆動方法で
あって、 前記分割された上電極の内、幅が広い電極にインク滴吐
出のための駆動信号を印加する工程と、インク滴吐出後
に幅が狭い上電極にメニスカスの振動を抑制するための
信号を印加する工程とからなるインクジェット式記録ヘ
ッドの駆動方法。
3. A nozzle plate having a plurality of nozzle openings formed therein, a reservoir for receiving ink supply from the outside, and a plurality of pressure generating chambers connected to the reservoir via an ink supply port and communicating with each of the nozzle openings. A flow path forming substrate having: and an ink jet recording head comprising a flexibly deformable driving unit that pressurizes the ink in the pressure generating chamber, wherein the driving unit has an elastically deformable lower electrode;
A piezoelectric material layer formed in a region facing the pressure generating chamber,
An upper electrode for supplying a drive signal to the piezoelectric material layer for each pressure generating chamber, wherein the upper electrode is divided into a plurality of parts with different widths, A step of applying a drive signal for discharging ink droplets to the wide electrode among the upper electrodes that have been made, and a step of applying a signal for suppressing vibration of the meniscus to the narrow upper electrode after discharging the ink droplet. A method for driving an ink jet recording head comprising:
【請求項4】 前記メニスカスを抑制するための信号
が、前記インク滴を吐出するための駆動信号と同一波形
を有する請求項3に記載のインクジェット式記録ヘッド
の駆動方法。
4. The method according to claim 3, wherein the signal for suppressing the meniscus has the same waveform as a drive signal for discharging the ink droplet.
JP30571796A 1996-10-31 1996-10-31 Ink jet recording head and driving method Withdrawn JPH10128970A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6802582B2 (en) 2001-07-13 2004-10-12 Heidelberger Druckmaschinen Ag Inkjet printing system and inkjet printing process

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US6802582B2 (en) 2001-07-13 2004-10-12 Heidelberger Druckmaschinen Ag Inkjet printing system and inkjet printing process

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