JPH10193600A - Ink jet head - Google Patents

Ink jet head

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JPH10193600A
JPH10193600A JP554997A JP554997A JPH10193600A JP H10193600 A JPH10193600 A JP H10193600A JP 554997 A JP554997 A JP 554997A JP 554997 A JP554997 A JP 554997A JP H10193600 A JPH10193600 A JP H10193600A
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JP
Japan
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ink
electrode
chamber
diaphragm
vibration plate
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Pending
Application number
JP554997A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichiro Hashimoto
憲一郎 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
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Publication of JPH10193600A publication Critical patent/JPH10193600A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14314Structure of ink jet print heads with electrostatically actuated membrane

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive ink jet head capable of being subjected to low voltage driving and having high reliability. SOLUTION: In an ink jet head, an electrode 42 is formed to the under surface of a vibration plate 41 and an individual electrode 43 is formed under the electrode 42 through a minute gap 44. In this case, when voltage is applied across the electrode 42 and the individual electrode 43, the vibration plate 41 is attracted by force of static electricity to be bent and the vol. of each ink emitting chamber 45 becomes large to receive the supply of ink from a common liquid chamber 47 through an ink inflow port 48. When applied voltage is cut off, the bent vibration plate 41 is returned to the original state to pressurize the ink in the ink emitting chamber 45. Ink is emitted from an emitting orifice 46 as ink droplets by pressurizing energy and bonded to paper to perform recording. By filling the gap 44 with a substance with a specific dielectric constant ε*, applied voltage for generating the same force of static electricity becomes 1/√ε*.

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、インク液滴を吐出
し、記録媒体にインクを付着させて記録するインクジェ
ットヘッドに関し、特に、その駆動方式として静電気力
を利用するインクジェットヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink-jet head which discharges ink droplets and deposits ink on a recording medium for recording, and more particularly to an ink-jet head which utilizes electrostatic force as a driving method.

【0002】[0002]

【従来の技術】2つの電極間に電圧が印加されると静電
気力により振動板がたわみ、つづいて印加電圧を切ると
たわんでいた振動板が元に戻り、該振動板が元に戻る時
の力を利用してインクを加圧してインク滴として吐出さ
せるインクジェットヘッドは、低騒音、小型高密度、高
印字品質および長寿命であるという利点を有している。
しかし、2つの電極間に静電気力を発生させて振動板に
変形を与え、インクを吐出するに十分な力を得るには高
い印加電圧が必要であり、駆動回路のコストが高くな
る。その問題を解決するため、特開平2−289351
号公報には、2つの電極間に比誘電率をもつ物質を充填
したものが記載されている。
2. Description of the Related Art When a voltage is applied between two electrodes, a diaphragm bends due to an electrostatic force, and subsequently, when the applied voltage is cut, the vibrating plate returns to its original state. An ink jet head that pressurizes ink by using force and discharges it as ink droplets has the advantages of low noise, small size, high density, high printing quality, and long life.
However, a high applied voltage is required to generate an electrostatic force between the two electrodes to deform the vibration plate and to obtain a force sufficient to eject ink, which increases the cost of the drive circuit. In order to solve the problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-289351
Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-163873 discloses a structure in which a substance having a relative dielectric constant is filled between two electrodes.

【0003】図5は、上述のごときインクジェットヘッ
ドの一例を説明するための要部断面図、図6は、図5の
長手方向の断面図で、図中、1は側壁、2は天板、3は
振動板、4は個別電極、5は共通電極、6は基板、7は
流路、8は比誘電率をもつ強誘電性液晶、9は大気解放
口、10は共通液室、11はインクタンク、12は電
源、13はインク吐出口、14はギャップ、15は紙で
あり、個別電極4と共通電極5とに挟まれたギャップ1
4には、強誘電性液晶8が充填され、大気解放口9によ
り大気解放となっている。
FIG. 5 is a sectional view of an essential part for explaining an example of the above-described ink jet head. FIG. 6 is a sectional view in the longitudinal direction of FIG. 5, where 1 is a side wall, 2 is a top plate, Reference numeral 3 denotes a vibration plate, 4 denotes an individual electrode, 5 denotes a common electrode, 6 denotes a substrate, 7 denotes a channel, 8 denotes a ferroelectric liquid crystal having a relative dielectric constant, 9 denotes an air opening, 10 denotes a common liquid chamber, and 11 denotes a common liquid chamber. An ink tank, 12 is a power supply, 13 is an ink ejection port, 14 is a gap, 15 is paper, and a gap 1 sandwiched between the individual electrode 4 and the common electrode 5 is provided.
4 is filled with a ferroelectric liquid crystal 8 and is opened to the atmosphere through an opening 9 to the atmosphere.

【0004】個別電極4と共通電極5の間に働く単位面
積当たりの静電気力Peは次式となる。 Pe=ε/2・(V/d)2 …(1) ここで、Vは印加電圧、dは電極間距離、εは誘電率で
あり、その誘電率εは次式で表される。 ε=ε0ε* …(2) ここで、ε0は真空の誘電率、ε*は比誘電率である。
The electrostatic force Pe acting per unit area between the individual electrode 4 and the common electrode 5 is given by the following equation. Pe = ε / 2 · (V / d) 2 (1) where V is the applied voltage, d is the distance between the electrodes, ε is the dielectric constant, and the dielectric constant ε is represented by the following equation. ε = ε 0 ε * (2) Here, ε 0 is a dielectric constant in a vacuum, and ε * is a relative dielectric constant.

【0005】したがって、電界強度E(=V/d)が一
定の時は、比誘電率ε*の大きい材料ほど静電気力は大
きくなる。また、比誘電率を持つ物質を充填したとき
は、同じ静電気力を得るのに充填しないときに比べ比誘
電率の平方根分の1に印加電圧を小さくすることができ
る。
Accordingly, when the electric field strength E (= V / d) is constant, the electrostatic force increases as the material has a higher relative dielectric constant ε *. Also, when a substance having a relative dielectric constant is filled, the applied voltage can be reduced to one-square root of the relative dielectric constant to obtain the same electrostatic force as compared with a case where the substance is not filled.

【0006】また、特開平4−52214号公報には、
別の構成のインクジェットヘッドが記載されている。図
7は、その構成例を示す図で、この構成例の場合、高誘
電率をもつインク32を用い、インク32を収容した圧
力室22の壁面に対向して電極25,27を配置し、そ
の電極25と電極27の間に電圧を印加することで電極
間に静電気力を発生させ、その力によって圧力室22の
振動板26をたわませ、インク32を加圧してノズル2
3からインク滴を吐出するものが記載されている。この
インクジェットヘッドにおいては、インクの比誘電率に
よって印加電圧を小さくすることができる。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-52214 discloses that
Another configuration of an ink jet head is described. FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration. In the case of this example, the electrodes 25 and 27 are arranged so as to face the wall of the pressure chamber 22 containing the ink 32 by using the ink 32 having a high dielectric constant. By applying a voltage between the electrode 25 and the electrode 27, an electrostatic force is generated between the electrodes, the force causes the diaphragm 26 of the pressure chamber 22 to bend, and the ink 32 is pressurized to
No. 3 ejects ink droplets. In this ink jet head, the applied voltage can be reduced by the relative dielectric constant of the ink.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
2−289351号公報に記載される方法は、個別電極
4と共通電極5とに挟まれたギャップ14は大気解放口
9により大気解放となっているので、ギャップ14に充
填された液体が蒸発し品質が劣化する。また、大気解放
口9よりゴミなどが入り込みやすく、故障につながる。
大気解放口9はなるべく大きく、また、多数あいている
のが好ましいので、そのような場合、上記の問題が顕著
に現れる。
However, according to the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-289351, the gap 14 sandwiched between the individual electrode 4 and the common electrode 5 is opened to the atmosphere by the opening 9 to the atmosphere. Therefore, the liquid filled in the gap 14 evaporates and the quality is deteriorated. In addition, dust and the like easily enter through the air release port 9, which leads to a failure.
Since the air opening 9 is preferably as large as possible and preferably open, a large number of the openings 9 are notable in such a case.

【0008】特開平4−52214号公報に記載の発明
は、インクを2つの電極間に挟んでいるので、特開平2
−289351号公報のような問題はないが、2つの電
極間にインクを挟むので電極間距離は必然的に大きくな
る。その大きな電極間距離でインクを吐出させるだけの
力を、低い印加電圧で発生させるためにはかなり大きな
比誘電率の液体が必要である。その液体にインクとして
の安全性、信頼性、色、粘性、紙への浸透性、紙に付着
してからの耐水性・耐候性などをもたせるのは非常に困
難であり、できたとしても非常にコスト高となってしま
う。
In the invention described in JP-A-4-52214, the ink is sandwiched between two electrodes.
Although there is no problem as in Japanese Patent Application No. -289351, the distance between the electrodes is inevitably increased because the ink is interposed between the two electrodes. In order to generate a force enough to eject ink at the large electrode-to-electrode distance at a low applied voltage, a liquid having a relatively large relative dielectric constant is required. It is very difficult to give the liquid safety, reliability, color, viscosity, permeability to paper, water resistance and weather resistance after adhering to paper, etc. Costly.

【0009】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなさ
れたものであり、低電圧駆動が可能であり、信頼性の高
い、安価なインクジェットヘッドを提供するものであ
る。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a highly reliable and inexpensive inkjet head which can be driven at a low voltage.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、イン
ク吐出室と、該インク吐出室の一部あるいは全部に設け
られた振動板と、前記振動板に設けられた第1の電極
と、前記インク吐出室の外に前記第1の電極に対応して
設けられた第2の電極とからなり、前記第1の電極と前
記第2の電極の間に比誘電率を持つ物質を充填し、前記
第1の電極と前記第2の電極に電圧を印加して、前記振
動板を変位させ、前記インク吐出室の容積変化によりイ
ンクを吐出させ記録媒体に付着させて記録するインクジ
ェットヘッドであって、前記第1の電極と前記第2の電
極の間のギャップが圧力吸収室に連通することを特徴と
し、もって、第1の電極と第2の電極の間に比誘電率を
持つ物質を充填するとともに、第1の電極と第2の電極
の間のギャップが圧力吸収室に連通させることにより、
駆動電圧を小さくすることができ、駆動回路のコストダ
ウンが可能としたものである。また、ギャップ内の液体
の蒸発やギャップ内へのゴミなどの混入などを防止し、
信頼性を向上させたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an ink discharge chamber, a diaphragm provided in a part or all of the ink discharge chamber, and a first electrode provided in the diaphragm. A second electrode provided corresponding to the first electrode outside the ink discharge chamber, and filled with a substance having a relative dielectric constant between the first electrode and the second electrode. Then, a voltage is applied to the first electrode and the second electrode to displace the vibrating plate, and the ink is ejected by a change in the volume of the ink ejection chamber, and the ink is attached to a recording medium to perform recording. Wherein a gap between the first electrode and the second electrode communicates with a pressure absorbing chamber, whereby a substance having a relative dielectric constant between the first electrode and the second electrode is provided. And the gap between the first electrode and the second electrode is compressed. By communicating to the absorption chamber,
The driving voltage can be reduced, and the cost of the driving circuit can be reduced. It also prevents evaporation of liquid in the gap and entry of dust into the gap,
It has improved reliability.

【0011】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、前記圧力吸収室の一部あるいは全部に振動板が設け
られていることを特徴とし、もって、吐出室の振動板と
同じプロセスで作製可能とし、コストダウンを可能とし
たものである。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a diaphragm is provided in a part or the whole of the pressure absorbing chamber. It can be manufactured and cost can be reduced.

【0012】請求項3の発明は、請求項2の発明におい
て、前記圧力吸収室の前記振動板に対応して第2の電極
を設けたことを特徴とし、もって、吐出室の振動板の復
元力に圧力吸収室の振動板の力も加わるようにし、イン
ク滴の吐出速度を向上し、良好な画像品質を得ることが
できるようにしたものである。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, a second electrode is provided corresponding to the diaphragm of the pressure absorbing chamber, thereby restoring the diaphragm of the discharge chamber. The force of the diaphragm of the pressure absorbing chamber is applied to the force, so that the ejection speed of the ink droplets is improved, and good image quality can be obtained.

【0013】請求項4の発明は、請求項2或いは3の発
明において、前記圧力吸収室の前記振動板が前記吐出室
の前記振動板よりも変位しやすいことを特徴とし、もっ
て、圧力吸収室の振動板の吐出室の振動板への負荷を小
さくし、高効率化、高周波数応答性を可能としたもので
ある。
According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect, the diaphragm of the pressure absorbing chamber is more easily displaced than the diaphragm of the discharge chamber. The load on the diaphragm in the discharge chamber of the diaphragm is reduced to enable high efficiency and high frequency response.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1(A)は本発明によるインク
ジェットヘッドの実施例を説明するための要部断面図
で、図示のように、振動板41の下面に電極42が形成
されており、該電極42の下に微小ギャップ44を介し
て個別電極43が形成されている。45はインク吐出
室、46はインク吐出口である。このような構成のイン
クジェットヘッドにおいて、電極42と個別電極43と
の間に電圧が印加されると静電気力により振動板41が
引きつけられてたわみ、インク吐出室45の容積が大き
くなりインクがインク流入口48を通して共通液室47
より供給される。51はインク供給パイプで、図示しな
いインクタンクよりインクが供給される。ここで、印加
電圧を切ると、たわんでいた振動板41が元に戻り、イ
ンク吐出室45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、吐出口46よりインク滴として
吐出し、紙などに付着して記録される。
FIG. 1A is a sectional view of an essential part for explaining an embodiment of an ink jet head according to the present invention. As shown in the drawing, an electrode 42 is formed on the lower surface of a diaphragm 41. An individual electrode 43 is formed below the electrode 42 via a minute gap 44. 45 is an ink discharge chamber, and 46 is an ink discharge port. In the ink jet head having such a configuration, when a voltage is applied between the electrode 42 and the individual electrode 43, the vibration plate 41 is attracted and bent by the electrostatic force, and the volume of the ink discharge chamber 45 increases, and the ink flow is reduced. Common liquid chamber 47 through inlet 48
Supplied by An ink supply pipe 51 supplies ink from an ink tank (not shown). Here, when the applied voltage is turned off, the bent diaphragm 41 returns to its original state, and pressurizes the ink in the ink discharge chamber 45. The ink is ejected as ink droplets from the ejection port 46 by the pressurized energy, and is adhered to paper or the like and recorded.

【0015】ここで、振動板41に働く静電気力は前記
(1)式で表される。ギャップ44に比誘電率ε*の物
質を充填することにより、同じ静電気力を発生させるた
めの印加電圧はε*の平方根分の1となる。ギャップ4
4内に液体50を充填し密閉すると、液体50の収縮率
が小さいため振動板41を変位させるのに非常に大きな
力を必要とする。
Here, the electrostatic force acting on the diaphragm 41 is expressed by the above-mentioned equation (1). By filling the gap 44 with a substance having a relative dielectric constant of ε *, the applied voltage for generating the same electrostatic force becomes one-square root of ε *. Gap 4
When the liquid 4 is filled and sealed in the liquid 4, a very large force is required to displace the diaphragm 41 because the contraction rate of the liquid 50 is small.

【0016】そこで、本発明では圧力吸収室49をギャ
ップ44と連通させた。電極42と個別電極43との間
に電圧が印加され振動板41がたわむとギャップ44内
に充填されていた液体50は圧力吸収室49に流れ込
む。印加電圧を切ると、たわんでいた振動板41が元に
戻り、圧力吸収室49から再び液体50がギャップ44
内に充填される。
Therefore, in the present invention, the pressure absorbing chamber 49 is communicated with the gap 44. When a voltage is applied between the electrode 42 and the individual electrode 43 and the diaphragm 41 bends, the liquid 50 filling the gap 44 flows into the pressure absorbing chamber 49. When the applied voltage is turned off, the flexed diaphragm 41 returns to its original state, and the liquid 50 is again discharged from the pressure absorbing chamber 49 into the gap 44.
Is filled in.

【0017】本発明では、ギャップ44内に液体を充填
することにより駆動電圧を小さくできる。また、液体5
0は大気とは連通していないので、液体50の蒸発や、
大気中からギャップ44内へのゴミ等の混入を防ぐこと
ができ、振動板41のたわみによるギャップ44内の圧
力変化を吸収することができる。圧力吸収室49として
は、袋状のもの、図1(B)に示すようなシリンダー5
2とピストン53によるもの、図1(C)に示すように
空気や窒素などの気体54が混入したものなどが挙げら
れる。
In the present invention, the driving voltage can be reduced by filling the gap 44 with liquid. In addition, liquid 5
0 is not in communication with the atmosphere,
It is possible to prevent dust or the like from entering the gap 44 from the atmosphere, and absorb a pressure change in the gap 44 due to the deflection of the diaphragm 41. As the pressure absorbing chamber 49, a bag-shaped one, a cylinder 5 as shown in FIG.
2 and a piston 53, and a gas 54 such as air or nitrogen mixed as shown in FIG. 1C.

【0018】ギャップ44に充填する液体は絶縁性が高
く、比誘電率の大きいものがよく、例えば、ホルムアミ
ド(ε*=109)、グリセリン(ε*=42.5)、
ニトロベンゼン(ε*=34.8)、ポリエチレングリ
コール(ε*=37.7)、純水(ε*=80)、アイ
ソパー(ε*=3)、シリコンオイル(ε*=2.
2)、ニトロベンゼンにチタン酸バリウムを混合してゼ
リー状にしたもの(ε*=200〜500)、強誘電性
液晶(ε*=数100〜数1000)などが挙げられ
る。
The liquid to be filled in the gap 44 preferably has a high insulating property and a large relative dielectric constant. For example, formamide (ε * = 109), glycerin (ε * = 42.5),
Nitrobenzene (ε * = 34.8), polyethylene glycol (ε * = 37.7), pure water (ε * = 80), isoper (ε * = 3), silicone oil (ε * = 2.
2), nitrobenzene mixed with barium titanate to form a jelly (ε * = 200 to 500), ferroelectric liquid crystal (ε * = several hundreds to several thousands), and the like.

【0019】図2は、本発明の他の実施例を説明するた
めの要部構成図で、図2(A)は正面図、図2(B)は
側面図を示す。本実施例では圧力吸収室49にインクを
吐出するための振動板41とは別の振動板61が設けら
れている。図2(C)に示すように電極をかねた振動板
41と個別電極43との間に印加電圧を加えると振動板
41は静電気力で引きつけられ、たわみギャップ44内
に充填した液体50は圧力吸収室49の方へ押し流さ
れ、振動板61が上方向にたわみ、圧力吸収室49の容
積が大きくなる。印加電圧を切ると、たわんでいた振動
板41が元に戻り、インク吐出室45内のインクを加圧
し、吐出口46よりインク滴として吐出する。
FIGS. 2A and 2B are main part structural diagrams for explaining another embodiment of the present invention. FIG. 2A is a front view, and FIG. 2B is a side view. In this embodiment, a vibration plate 61 different from the vibration plate 41 for discharging ink into the pressure absorbing chamber 49 is provided. As shown in FIG. 2C, when an applied voltage is applied between the vibrating plate 41 serving as an electrode and the individual electrode 43, the vibrating plate 41 is attracted by electrostatic force, and the liquid 50 filled in the flexure gap 44 is pressurized. The diaphragm 61 is swept toward the absorption chamber 49 and the diaphragm 61 flexes upward, and the volume of the pressure absorption chamber 49 increases. When the applied voltage is turned off, the warped diaphragm 41 returns to its original state, pressurizes the ink in the ink discharge chamber 45, and discharges the ink from the discharge port 46 as ink droplets.

【0020】本実施例のインクジェットヘッドは、以下
に説明する構造を持つ3枚の基板62、基板63、基板
64を重ねて接合した積層構造となっている。中間の基
板62は、結晶面方位(100)の単結晶シリコン基板
であり、共通液室47、インク流入口48、底壁を振動
板41とするインク吐出室45、底壁を振動板61とす
る空間65を構成する凹部を有する。これらの凹部はア
ルカリ液によるシリコンの異方性エッチングにより作製
される。アルカリ液としては、水酸化カリウム水溶液、
ヒドラジン、EDP、TMAHなどが挙げられる。
The ink jet head of this embodiment has a laminated structure in which three substrates 62, 63 and 64 having the structure described below are stacked and joined. The intermediate substrate 62 is a single crystal silicon substrate having a crystal plane orientation of (100), and includes a common liquid chamber 47, an ink inlet 48, an ink discharge chamber 45 having a bottom wall as a diaphragm 41, and a bottom wall as a diaphragm 61. And has a concave portion that forms a space 65 that forms These recesses are formed by anisotropic etching of silicon with an alkaline solution. As the alkaline liquid, an aqueous solution of potassium hydroxide,
Hydrazine, EDP, TMAH and the like can be mentioned.

【0021】基板62の下面に接合される下側の基板6
3にはパイレックスガラス(ホウ珪酸ガラス)を使用
し、この基板63に個別電極43を装着するための凹部
を1.1μmエッチングすることにより、基板62と基
板63の接合後、振動板41と基板63上の個別電極4
3とのギャップ44を形成する。個別電極43は凹部内
に金を0.1μmスパッタして金パターンを形成するこ
とで作製する。さらに、パイレックススパッタ膜を全面
に0.1μm被覆して絶縁層67としている。パイレッ
クススパッタ膜以外にはSiO2スパッタ膜などでもよ
い。基板62と基板63を接合すると個別電極43と振
動板41との距離は1μmとなり、ギャップ44が形成
される。基板62の上面に接合される上側の基板64に
は、厚さ100μmのSUS板を用い、基板64の面部
にインク吐出室45を形成する基板62の凹部と連通す
るようにそれぞれ吐出口46を設け、また、共通液室4
7を形成する基板62の凹部と連通するようにインク供
給口66を設ける。
The lower substrate 6 joined to the lower surface of the substrate 62
3 is made of Pyrex glass (borosilicate glass), and a recess for mounting the individual electrode 43 on the substrate 63 is etched by 1.1 μm. Individual electrode 4 on 63
3 is formed. The individual electrode 43 is manufactured by forming a gold pattern by sputtering 0.1 μm of gold in the concave portion. Further, a Pyrex sputtered film is coated on the entire surface by 0.1 μm to form an insulating layer 67. Besides Pyrex sputter film or the like may be SiO 2 sputtered film. When the substrate 62 and the substrate 63 are joined, the distance between the individual electrode 43 and the diaphragm 41 becomes 1 μm, and the gap 44 is formed. For the upper substrate 64 bonded to the upper surface of the substrate 62, a SUS plate having a thickness of 100 μm is used, and discharge ports 46 are formed so as to communicate with recesses of the substrate 62 that form the ink discharge chambers 45 on the surface of the substrate 64. And a common liquid chamber 4
An ink supply port 66 is provided so as to communicate with the concave portion of the substrate 62 forming 7.

【0022】本実施例では、圧力吸収室49の振動板6
1はインク吐出室45の振動板41と同じプロセスで容
易に作製できる。また、本実施例は、ギャップ44内全
てに液体を充填せずに一部に液体を入れた場合にも有効
である。また、液体を入れない場合であっても、振動板
41の変化にともなうギャップ44内の圧力変化を吸収
し、しかも大気中のゴミなどがギャップ44内に混入す
ることを防ぐうえで本発明は有効である。
In this embodiment, the diaphragm 6 of the pressure absorbing chamber 49
1 can be easily manufactured by the same process as the vibration plate 41 of the ink discharge chamber 45. This embodiment is also effective when the liquid is not partially filled in the gap 44 but is partially filled. In addition, even when the liquid is not filled, the present invention is intended to absorb the pressure change in the gap 44 due to the change of the diaphragm 41 and to prevent dust and the like in the air from being mixed in the gap 44. It is valid.

【0023】本実施例では(100)面方位のシリコン
基板を例として挙げたが、(110)面方位シリコン基
板を用いることもできる。(110)面方位シリコン基
板では、周知のごとくアルカリ液を用いた異方性エッチ
ングにより基板表面に対して垂直な壁構造を形成するこ
とができる。このことを利用して、吐出口を多数配置す
る場合のピッチ間隔を狭めて、ノズルの高密度化を実現
できる。
In this embodiment, a silicon substrate having a (100) plane orientation has been described as an example. However, a silicon substrate having a (110) plane orientation may be used. As is well known, a wall structure perpendicular to the substrate surface can be formed on a (110) plane oriented silicon substrate by anisotropic etching using an alkaline solution. By utilizing this fact, the pitch interval when a large number of discharge ports are arranged can be reduced, and the density of nozzles can be increased.

【0024】また、本実施例では空間65の上は基板6
4でふさがれているが、基板64の空間65に対応する
場所に開口を形成し大気と連通してもよい。こうするこ
とにより振動板61のたわみによる空間65の圧力変化
がなくなり、振動板61は容易にたわむことができる。
In this embodiment, the space above the space 65 is the substrate 6
Although closed by 4, an opening may be formed at a location corresponding to the space 65 of the substrate 64 to communicate with the atmosphere. By doing so, the pressure change in the space 65 due to the deflection of the diaphragm 61 is eliminated, and the diaphragm 61 can be easily bent.

【0025】図3は、本発明の他の実施例を説明するた
めの要部断面図で、この実施例は、図2に示した実施例
において、圧力吸収室49の振動板61にも対応する電
極70を設けたものである。図2に示した実施例と同
様、電極をかねた振動板41と個別電極43との間に印
加電圧を加えると振動板41は静電気力で引きつけられ
たたわみギャップ44内に充填した液体50は圧力吸収
室49の方へ押し流される。圧力吸収室49内の圧力が
高くなると振動板61がたわむ。印加電圧を切ると、た
わんでいた振動板41および振動板61が元に戻る。
FIG. 3 is a sectional view of a main part for explaining another embodiment of the present invention. This embodiment corresponds to the vibration plate 61 of the pressure absorbing chamber 49 in the embodiment shown in FIG. The electrode 70 is provided. As in the embodiment shown in FIG. 2, when an applied voltage is applied between the vibrating plate 41 serving as an electrode and the individual electrode 43, the vibrating plate 41 causes the liquid 50 filled in the bending gap 44 attracted by electrostatic force. It is flushed toward the pressure absorbing chamber 49. When the pressure in the pressure absorbing chamber 49 increases, the diaphragm 61 bends. When the applied voltage is turned off, the flexed diaphragm 41 and diaphragm 61 return to the original state.

【0026】ここで、振動板61と個別電極70との間
に電圧を印加すると、振動板61は静電気力が引きつけ
られてたわみ、圧力吸収室49内の液体50はギャップ
44内へ押し流される。ギャップ44内の圧力が高くな
ると振動板41は上方向にたわみ、吐出室45内のイン
クを加圧する。本実施例では、振動板41の復元力にギ
ャップ44内の液体を介して振動板61の力も加わるの
で、吐出室45内のインクへの加圧力が大きく、インク
滴の吐出速度を大きくすることができる。
Here, when a voltage is applied between the vibration plate 61 and the individual electrode 70, the vibration plate 61 bends due to the attraction of the electrostatic force, and the liquid 50 in the pressure absorption chamber 49 is pushed into the gap 44. When the pressure in the gap 44 increases, the diaphragm 41 bends upward and presses the ink in the ejection chamber 45. In the present embodiment, since the force of the vibration plate 61 is also applied to the restoring force of the vibration plate 41 via the liquid in the gap 44, the pressure on the ink in the discharge chamber 45 is large, and the discharge speed of the ink droplets is increased. Can be.

【0027】図4は本発明の他の実施例を説明するため
の要部構成図で、図4(A)は分解斜視図、図4(B)
は、図4(A)に示した分解図を接合して組み立てた時
のAA′断面図で、この実施例は、圧力吸収室49の振
動板61が振動板41よりも変位しやすい形状となって
いる。本実施例のインクジェットヘッドは5枚の基板7
1〜75から構成されている。基板71には吐出口46
とインク供給口80が形成されている。基板72には吐
出口46に連通する貫通孔77と共通液室81を構成す
る貫通孔76が、基板73には共通液室81から吐出室
45に連通するインク流入口82と貫通孔77に連通す
る貫通孔78が、基板74には、底壁を振動板41とす
る吐出室45と底壁を振動板61とする空間55が、基
板75には、ギャップ44と圧力吸収室49を形成する
凹部に電極43が振動板41に対応する位置に形成され
ている。これらの基板を接合してインクジェットヘッド
が得られる。
FIG. 4 is a diagram showing the construction of a main part for explaining another embodiment of the present invention. FIG. 4 (A) is an exploded perspective view and FIG. 4 (B).
4A is a cross-sectional view taken along the line AA ′ when the exploded view shown in FIG. 4A is joined and assembled. In this embodiment, the diaphragm 61 of the pressure absorbing chamber 49 has a shape that is more easily displaced than the diaphragm 41. Has become. The ink jet head of this embodiment has five substrates 7
1 to 75. A discharge port 46 is provided in the substrate 71.
And an ink supply port 80 are formed. The substrate 72 has a through hole 77 communicating with the ejection port 46 and a through hole 76 forming a common liquid chamber 81, and the substrate 73 has an ink inlet 82 and a through hole 77 communicating from the common liquid chamber 81 to the ejection chamber 45. A through hole 78 communicating therewith, a discharge chamber 45 having a bottom wall as a vibration plate 41 and a space 55 having a bottom wall as a vibration plate 61 are formed in a substrate 74, and a gap 44 and a pressure absorption chamber 49 are formed in a substrate 75. The electrode 43 is formed at a position corresponding to the diaphragm 41 in the recessed portion. By joining these substrates, an ink jet head is obtained.

【0028】本実施例では、圧力吸収室49の振動板6
1は振動板41よりも短辺長が長くなっている。こうす
ることによって、振動板61は振動板41よりも変位し
やすく、印加電圧によって振動板41が変位したとき、
振動板61の振動板41への負荷が小さくなり、高効率
化、高周波数応答性が可能となる。振動板61が振動板
41よりも変位しやすくするためには短辺長を長くする
他に、長辺長を長くする、短辺長と長辺長を長くする、
正方形や円形に近い形状とするなどがある。また、振動
板61の厚さを振動板41よりも薄くすることでも可能
である。また、図3の実施例と同様に圧力吸収室49の
振動板61にも対応する電極を設けて、インク吐出能力
を上げることもできる。
In this embodiment, the diaphragm 6 of the pressure absorbing chamber 49
1 has a longer short side than the diaphragm 41. By doing so, the diaphragm 61 is more easily displaced than the diaphragm 41, and when the diaphragm 41 is displaced by the applied voltage,
The load on the diaphragm 41 of the diaphragm 61 is reduced, and high efficiency and high frequency response can be achieved. In order to make the diaphragm 61 easier to displace than the diaphragm 41, besides increasing the short side length, increasing the long side length, increasing the short side length and the long side length,
There is a shape close to a square or a circle. Further, it is also possible to make the thickness of diaphragm 61 thinner than diaphragm 41. In addition, similarly to the embodiment of FIG. 3, a corresponding electrode may be provided on the vibration plate 61 of the pressure absorbing chamber 49 to increase the ink discharge capability.

【0029】[0029]

【発明の効果】 請求項1の効果:インク吐出室と、該インク吐出室の一
部あるいは全部に設けられた振動板と、該振動板に設け
られた第1の電極と、前記インク吐出室の外に前記第1
の電極に対応して設けられた第2の電極とからなり、前
記第1の電極と前記第2の電極の間に比誘電率を持つ物
質を充填し、前記第1の電極と前記第2の電極に電圧を
印加して、前記振動板を変位させ、前記インク吐出室の
容積変化により該インク吐出室よりインクを吐出させ記
録媒体に付着させ記録するインクジェットヘッドであっ
て、前記第1の電極と前記第2の電極の間のギャップを
圧力吸収室に連通させたことを特徴とし、もって、第1
の電極と第2の電極の間に比誘電率を持つ物質を充填す
るとともに、第1の電極と第2の電極の間にギャップが
圧力吸収室に連通させるようにしたので、駆動電圧を小
さくすることができ駆動回路のコストダウンが可能であ
る。また、ギャップ内の液体の蒸発やギャップ内へのゴ
ミなどの混入などを防止でき信頼性が向上する。
According to the first aspect of the present invention, an ink discharge chamber, a vibration plate provided in a part or all of the ink discharge chamber, a first electrode provided in the vibration plate, and the ink discharge chamber Outside of the first
A second electrode provided corresponding to the first electrode, a material having a relative dielectric constant is filled between the first electrode and the second electrode, and the first electrode and the second electrode are filled. An ink jet head for applying a voltage to the electrodes to displace the vibration plate, ejecting ink from the ink ejection chamber by a change in volume of the ink ejection chamber, and attaching the ink to a recording medium for recording; The gap between the electrode and the second electrode is communicated with the pressure absorbing chamber, whereby the first
A material having a relative dielectric constant is filled between the first electrode and the second electrode, and a gap is formed between the first electrode and the second electrode so as to communicate with the pressure absorbing chamber. The cost of the driving circuit can be reduced. In addition, the evaporation of the liquid in the gap and the entry of dust and the like into the gap can be prevented, and the reliability is improved.

【0030】請求項2の効果:請求項1の発明におい
て、前記圧力吸収室の一部あるいは全部に振動板が設け
られているので、該圧力吸収室をインク吐出室の振動板
と同じプロセスで作製できコストダウンが可能である。
According to the second aspect of the present invention, since the diaphragm is provided in part or all of the pressure absorbing chamber, the pressure absorbing chamber is formed by the same process as the diaphragm of the ink discharge chamber. Fabrication and cost reduction are possible.

【0031】請求項3の効果:請求項2の発明におい
て、前記圧力吸収室の前記振動板に対応して第2の電極
を設けたので、インク吐出室の振動板の復元力に圧力吸
収室の振動板の力も加わり、インク滴の吐出速度が向上
し、良好な画像品質を得ることができる。
According to the third aspect of the present invention, since the second electrode is provided corresponding to the diaphragm of the pressure absorbing chamber, the restoring force of the diaphragm of the ink discharge chamber is reduced. The force of the vibrating plate is also applied, the ejection speed of ink droplets is improved, and good image quality can be obtained.

【0032】請求項4の効果:請求項2又は3の発明に
おいて、前記圧力吸収室の前記振動板が前記吐出室の前
記振動板よりも変位しやすいので、圧力吸収室の振動板
の吐出室の振動板への負荷が小さくなり、高効率化、高
周波数応答性が可能となる。
According to the fourth aspect of the present invention, the diaphragm of the pressure absorbing chamber is more easily displaced than the diaphragm of the discharge chamber. The load on the diaphragm is reduced, and high efficiency and high frequency response can be achieved.

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

【図1】 本発明によるインクジェットヘッドの実施例
を説明するための要部断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a main part for describing an embodiment of an ink jet head according to the present invention.

【図2】 本発明の他の実施例を説明するための要部構
成図である。
FIG. 2 is a main part configuration diagram for explaining another embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の他の実施例を説明するための要部断
面図である。
FIG. 3 is a sectional view of an essential part for explaining another embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の他の実施例を説明するための要部構
成図(分解斜視図及び組立断面図)である。
FIG. 4 is a main part configuration diagram (an exploded perspective view and an assembled cross-sectional view) illustrating another embodiment of the present invention.

【図5】 従来のインクジェットヘッドの一例を説明す
るための要部断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part for describing an example of a conventional inkjet head.

【図6】 図5に示したインクジェットヘッドの長手方
向の断面図である。
6 is a longitudinal sectional view of the ink jet head shown in FIG.

【図7】 従来のインクジェットヘッドの他の例を説明
するための要部断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a main part of another example of a conventional inkjet head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

41…振動板、42…電極、43…個別電極、44…ギ
ャップ、45…インク吐出室、46…インク吐出口、4
7…共通液室、48…インク流入口、49…圧力吸収
室、50…液体、51…インク供給パイプ、52…シリ
ンダー、53…ピストン、54…気体、61…振動板、
62,63,64…基板、65…空間、66…インク供
給口、70…電極、71〜75…基板、76,77,7
8…貫通孔、80…インク供給口、81…共通液室、8
2…インク流入口。
41: diaphragm, 42: electrode, 43: individual electrode, 44: gap, 45: ink discharge chamber, 46: ink discharge port, 4
7: common liquid chamber, 48: ink inlet, 49: pressure absorption chamber, 50: liquid, 51: ink supply pipe, 52: cylinder, 53: piston, 54: gas, 61: diaphragm,
62, 63, 64: substrate, 65: space, 66: ink supply port, 70: electrode, 71 to 75: substrate, 76, 77, 7
Reference numeral 8: through hole, 80: ink supply port, 81: common liquid chamber, 8
2. Ink inlet.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インク吐出室と、該インク吐出室の一部
あるいは全部に設けられた振動板と、該振動板に設けら
れた第1の電極と、前記インク吐出室の外に前記第1の
電極に対応して設けられた第2の電極とからなり、前記
第1の電極と前記第2の電極の間に比誘電率を持つ物質
を充填し、前記第1の電極と前記第2の電極に電圧を印
加して、前記振動板を変位させ、前記インク吐出室の容
積変化により該インク吐出室よりインクを吐出させ記録
媒体に付着させて記録するインクジェットヘッドであっ
て、前記第1の電極と前記第2の電極の間のギャップが
圧力吸収室に連通することを特徴とするインクジェット
ヘッド。
An ink discharge chamber; a vibration plate provided on a part or all of the ink discharge chamber; a first electrode provided on the vibration plate; and a first electrode provided outside the ink discharge chamber. A second electrode provided corresponding to the first electrode, a material having a relative dielectric constant is filled between the first electrode and the second electrode, and the first electrode and the second electrode are filled. An ink jet head for applying a voltage to the electrodes to displace the vibrating plate, ejecting ink from the ink ejection chamber based on a change in the volume of the ink ejection chamber, and attaching the ink to a recording medium to perform recording. An ink-jet head, wherein a gap between the first electrode and the second electrode communicates with the pressure absorbing chamber.
【請求項2】 前記圧力吸収室の一部あるいは全部に振
動板が設けられていることを特徴とする請求項1記載の
インクジェットヘッド。
2. The ink jet head according to claim 1, wherein a diaphragm is provided in a part or all of the pressure absorbing chamber.
【請求項3】 前記圧力吸収室の前記振動板に対応して
前記第2の電極を有することを特徴とする請求項2に記
載のインクジェットヘッド。
3. The ink jet head according to claim 2, further comprising the second electrode corresponding to the vibration plate of the pressure absorbing chamber.
【請求項4】 前記圧力吸収室の前記振動板が前記イン
ク吐出室の前記振動板よりも変位しやすいことを特徴と
する請求項2あるいは3に記載のインクジェットヘッ
ド。
4. The ink jet head according to claim 2, wherein the vibration plate of the pressure absorbing chamber is more easily displaced than the vibration plate of the ink discharge chamber.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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