JPH10286952A - Ink jet recording head - Google Patents

Ink jet recording head

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Publication number
JPH10286952A
JPH10286952A JP9946897A JP9946897A JPH10286952A JP H10286952 A JPH10286952 A JP H10286952A JP 9946897 A JP9946897 A JP 9946897A JP 9946897 A JP9946897 A JP 9946897A JP H10286952 A JPH10286952 A JP H10286952A
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JP
Japan
Prior art keywords
diaphragm
recording head
gap
jet recording
ink jet
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9946897A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Naka
隆廣 中
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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 JPH10286952A publication Critical patent/JPH10286952A/en
Withdrawn legal-status Critical Current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

Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To control deformations of each of vibrating plates which are obtained by dividing a single vibrating plate with a high degree of freedom. SOLUTION: This ink jet recording head is equipped with nozzle holes 5, a pressure chamber 10 communicating with each of the nozzle holes 5, a vibrating plate 11 provided on the wall face of the pressure chamber 11 and opposite electrodes against, across a specified distance, the vibrating plate 11. In addition, the ink jet recording head is of such a functional construction that the vibrating plate 11 is deformed by applying voltage to a space between the vibrating plate 11 and the opposite electrodes and thereby, an ink droplet is discharged from the nozzle holes 5. In this case, at least, a first and a second opposite face 14, 15 and a first and a second individual electrode 12, 13, positioned independently of each other are provided which are opposed to the vibrating plate 11 with at least, a first gap level and a second gap level which is higher than the first gap level and with which the vibrating plate 11 can be brought into contact at the time of its deformation.

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、振動板に所定の距
離を有して配置した電極に電圧を加えたときに発生する
静電気力を用いて振動板を変形させるインクジェット式
記録ヘッドに関するもので、大インク滴の吐出、小イン
ク滴の吐出、およびその両者の吐出に関する能力を向上
させ、或いは応答性とインク滴飛行特性の向上を図った
インクジェット式記録ヘッドに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head which deforms a diaphragm by using an electrostatic force generated when a voltage is applied to an electrode arranged at a predetermined distance from the diaphragm. More specifically, the present invention relates to an ink jet recording head which improves the capability of ejecting large ink droplets, ejecting small ink droplets, and both, or improving responsiveness and ink droplet flight characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧力室を形成する振動板にわずかの間隙
をおいて電極を配置させ、静電気力によってその振動板
を変形させてインク滴を吐出するインクジェット式記録
ヘッドは特開平2−289351号、特開平6−239
80号、特開平7−246706号、特開平7−214
769号、特開平8−290567号、特開平8−72
240号、特開平9−39228号、特開平9−392
35号各公報に説明されている。特に最後の2件には本
発明に最も近い内容が説明されている。
2. Description of the Related Art Japanese Patent Laid-Open No. 2-289351 discloses an ink jet recording head in which electrodes are arranged at a slight distance from a diaphragm forming a pressure chamber, and the diaphragm is deformed by electrostatic force to discharge ink droplets. JP-A-6-239
No. 80, JP-A-7-246706, JP-A-7-214
No. 769, JP-A-8-290567, JP-A-8-72
No. 240, JP-A-9-39228, JP-A-9-392
It is described in each gazette of No. 35. In particular, the last two cases describe the contents closest to the present invention.

【0003】しかし、銀塩写真並みの高品質カラー印刷
ができ、しかも高速の印刷ができるよう、高応答で、階
調記録ができ、高濃度なインクを使用でき、さらに吐出
するインク滴の量と飛行位置が高精度である、といった
要求に対し、上記した従来構造そのままではその自由度
および確実性においてまだ不十分である。
However, high-quality color printing comparable to silver halide photography can be performed, and high-speed printing can be performed with high response, gradation recording, high-density ink can be used, and the amount of ejected ink droplets can be increased. However, with respect to the requirement that the flight position be highly accurate, the above-described conventional structure is still insufficient in its degree of freedom and reliability.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】この種のヘッドでは、
振動板と対向電極間の電圧がある敷居値を超えると振動
板が変形を始め、またある敷居値を過ぎるとその変形が
戻るが、たとえば特開平9−39235号公報におい
て、小隙間、中隙間のみ対向面に接触させようとして
も、すでに振動板が大隙間においても対向電極に接近し
ているため、大隙間にあっても振動板が対向電極に引か
れるか当接してしまう。また振動板の復帰時、振動板を
緩やかに戻すために電圧降下の傾きを緩やかにする法が
述べられているが、電圧がある敷居値を過ぎると振動板
の弾性特性に依存して復帰し、現実的には電圧降下の傾
き通りには戻らず、その戻り速度を十分制御しきれな
い。振動板の弾性力のばらつきや隙間のばらつきを考慮
すると益々振動板の変形量や変形速度を一つの電圧波形
のみでコントロールすることが難しくなる。
With this type of head,
When the voltage between the diaphragm and the counter electrode exceeds a certain threshold value, the diaphragm starts to deform, and when the voltage exceeds a certain threshold value, the deformation returns. For example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-39235, a small gap, a medium gap Even if only the diaphragm is brought into contact with the opposing surface, the diaphragm is already approaching the counter electrode even in the large gap, so that the diaphragm is pulled or abutted on the counter electrode even in the large gap. Also, when returning the diaphragm, a method is described in which the slope of the voltage drop is gradual in order to gradually return the diaphragm.However, when the voltage exceeds a certain threshold value, the diaphragm returns depending on the elastic characteristics of the diaphragm. However, in reality, the voltage does not return according to the slope of the voltage drop, and the return speed cannot be sufficiently controlled. In consideration of the variation in the elastic force and the variation in the gap of the diaphragm, it becomes increasingly difficult to control the deformation amount and the deformation speed of the diaphragm with only one voltage waveform.

【0005】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは振動板の変形量および
変形速度を制御しやすくすることであり、結果として小
インク滴吐出の飛行速度の確保や、さらにはメニスカス
に対する制御性能を安定的に付与すること、このような
インクジェット式記録ヘッドを実現することである。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to make it easy to control the amount of deformation and the deformation speed of a diaphragm. It is an object of the present invention to secure the ink jet recording head and to stably impart control performance to the meniscus, and to realize such an ink jet recording head.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上述の課題を解消するた
めに本発明のインクジェット式記録ヘッドは、複数のノ
ズル穴と該ノズル穴の各々に連通した圧力室と、該圧力
室の壁面に設けられた振動板と、該振動板に所定の距離
を有して対向する対向電極を備え、振動板と該対向電極
の間に電圧を印加して前記振動板を変形させて、前記ノ
ズル穴からインク滴を吐出させるインクジェットヘッド
において、前記振動板に対して少なくとも第1の間隙量
と該第1の間隙量より大きい第2の間隙量を有して対向
し、前記振動板の変形時該振動板が当接し得る第1、第2
の対向面と、第1および第2の間隙量に対応して互いに独
立した第1、第2の個別電極を設けたものである。
In order to solve the above-mentioned problems, an ink jet recording head according to the present invention is provided with a plurality of nozzle holes, a pressure chamber communicating with each of the nozzle holes, and a wall provided on the pressure chamber. Provided with a counter electrode facing the diaphragm at a predetermined distance, applying a voltage between the diaphragm and the counter electrode, deforming the diaphragm, In an ink jet head for ejecting ink droplets, at least a first gap amount and a second gap amount larger than the first gap amount are opposed to the vibration plate, and the vibration is generated when the vibration plate is deformed. 1st, 2nd that the board can abut
, And first and second individual electrodes independent of each other are provided corresponding to the first and second gap amounts.

【0007】[0007]

【作用】その結果、第2の間隙量に代表されるような複
数の間隙量とそれに対応する個別電極を設けたことで、
個別電極に印加する電圧波形に追随させた形で振動板の
変形量および変形速度を自由度高く制御することができ
る。
[Operation] As a result, by providing a plurality of gap amounts represented by the second gap amount and corresponding individual electrodes,
The deformation amount and the deformation speed of the diaphragm can be controlled with a high degree of freedom in a manner following the voltage waveform applied to the individual electrode.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下に本発明の詳細を図示した実
施例に基づいて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments.

【0009】図1は本発明によるインクジェット式記録
ヘッドの一実施例の外観図である。符号2はノズルプレ
ートで、その表面には2列配置のノズル穴5がある。符
号3はノズル穴5に連通する圧力室等を内包する流路形
成基板で、符号4は流路形成基板3に積層した対向基板
であり、符号6は電圧信号を印加するためのフレキシブ
ルケーブルである。符号7は対向基板4を保持するとと
もにプリンターのキャリッジに取り付くケース部材であ
り、その内部には流路形成基板に至るインク供給経路を
も備えている。インクは図の下方側から、針等の経路を
通じて流路形成基板内のインク室に供給される。
FIG. 1 is an external view of an embodiment of an ink jet recording head according to the present invention. Reference numeral 2 denotes a nozzle plate, on the surface of which is provided two rows of nozzle holes 5. Reference numeral 3 denotes a flow path forming substrate including a pressure chamber or the like communicating with the nozzle hole 5, reference numeral 4 denotes an opposing substrate laminated on the flow path forming substrate 3, and reference numeral 6 denotes a flexible cable for applying a voltage signal. is there. Reference numeral 7 denotes a case member that holds the opposing substrate 4 and is attached to the carriage of the printer. The case member also has an ink supply path to the flow path forming substrate. Ink is supplied to the ink chamber in the flow path forming substrate from the lower side of the figure through a path such as a needle.

【0010】図2は本発明によるインクジェット式記録
ヘッドの主要部の分解斜視図で、図3は圧力室部分を長
手方向にカットしたときの断面図であり、さらに図4は
圧力室部分をその並び方向のa−aに沿ってカットした
ときの断面図である。
FIG. 2 is an exploded perspective view of a main part of the ink jet recording head according to the present invention. FIG. 3 is a sectional view of the pressure chamber portion cut in a longitudinal direction. FIG. It is sectional drawing at the time of cutting along the aa of arrangement direction.

【0011】ノズルプレート2にはノズル穴5が2列に
配置されている。符号8はノズル穴5周囲がごくわずか
に窪むように設けた凹所である。流路形成基板3に形成
された凹部のうち符号9は共通のインク室で、10は圧
力室である。圧力室10の一壁面は薄い振動板11にな
っている。
The nozzle plate 2 has nozzle holes 5 arranged in two rows. Reference numeral 8 denotes a recess provided so that the periphery of the nozzle hole 5 is slightly depressed. In the concave portions formed in the flow path forming substrate 3, reference numeral 9 denotes a common ink chamber, and reference numeral 10 denotes a pressure chamber. One wall surface of the pressure chamber 10 is a thin diaphragm 11.

【0012】対向基板4の表面には振動板11に対して
微小な間隙をとるための凹所28があり、さらにこの凹
所28は本実施例では2段階の深さに作ってある。凹所
28表面には薄い電極膜12、13を形成している。凹
所28の深さ段数と電極をもっと形成することは、後の
説明から理解できるように意味あることである。
On the surface of the counter substrate 4, there is provided a recess 28 for providing a minute gap with respect to the diaphragm 11, and this recess 28 is formed in two steps in this embodiment. Thin electrode films 12 and 13 are formed on the surface of the recess 28. The number of steps in the depth of the recess 28 and the formation of more electrodes are significant, as will be understood from the following description.

【0013】ノズルプレート2と流路形成基板3と対向
基板4は積層されて、ノズルプレート2はインク室9と
圧力室10の一壁面をなし、ノズル穴5は圧力室10に
連通し、振動板11には対向基板4上の個別電極12、
13が対向する。
The nozzle plate 2, the flow path forming substrate 3, and the opposing substrate 4 are laminated, the nozzle plate 2 forms one wall surface of the ink chamber 9 and the pressure chamber 10, and the nozzle hole 5 communicates with the pressure chamber 10. The plate 11 has individual electrodes 12 on the counter substrate 4,
13 face each other.

【0014】ノズルプレート2の厚さは大体0.05〜
0.13mmで、ノズル穴配列ピッチは0.141mm
である。その材料はステンレス鋼等の金属やセラミッ
ク、プラスチック、あるいはガラス等の薄板材料であ
る。ノズル穴はエレクトロフォーミング、ケミカルエッ
チング、ドライエッチング、レーザー加工、型成形、ポ
ンチ加工などにより形成でき、材料に合った方法を適宜
選択することが肝要である。ノズル穴直径は吐出するイ
ンク滴量に対して適正吐出速度となるように選定する
が、経験的にはインク滴量が20〜50ngで大体直径
が30〜40μmである。
The thickness of the nozzle plate 2 is approximately 0.05 to
0.13mm, nozzle hole arrangement pitch is 0.141mm
It is. The material is a thin plate material such as a metal such as stainless steel, ceramic, plastic, or glass. The nozzle hole can be formed by electroforming, chemical etching, dry etching, laser processing, molding, punching, or the like, and it is important to appropriately select a method suitable for the material. The diameter of the nozzle hole is selected so as to have a proper ejection speed with respect to the amount of ink droplet to be ejected, but empirically, the ink droplet amount is 20 to 50 ng and the diameter is approximately 30 to 40 μm.

【0015】流路形成基板3は、厚さ0.2〜0.5m
mのシリコン基板を異方性エッチングして得たものであ
る。シリコン基板の一面に耐エッチング層であるボロン
ドープ層を形成した後、他面から熱酸化膜をマスクとし
て選択的にエッチングして幅0.1mmの圧力室10や
インク室9となる凹所を形成すると、残ったボロンドー
プ層は振動板11となり、振動板一体型の流路形成基板
3ができあがる。尚、エッチング後マスクとして用いた
熱酸化膜を除去した後、再度熱酸化して内外の壁面を酸
化膜で覆う。振動板上の酸化膜は絶縁膜として機能す
る。振動板11の厚さは酸化膜を含めて大体1〜2μ
m、吐出目標に合わせて最適設計する。
The flow path forming substrate 3 has a thickness of 0.2 to 0.5 m.
m is obtained by anisotropically etching a silicon substrate. After forming a boron-doped layer which is an etching-resistant layer on one surface of a silicon substrate, it is selectively etched from the other surface using a thermal oxide film as a mask to form a recess which becomes a pressure chamber 10 or an ink chamber 9 having a width of 0.1 mm. Then, the remaining boron-doped layer becomes the vibrating plate 11, and the flow path forming substrate 3 integrated with the vibrating plate is completed. After removing the thermal oxide film used as the mask after the etching, thermal oxidation is performed again to cover the inner and outer wall surfaces with the oxide film. The oxide film on the diaphragm functions as an insulating film. The thickness of the diaphragm 11 is approximately 1 to 2 μm including the oxide film.
m, design optimally according to the discharge target.

【0016】振動板を別部材で形成することもできる。
その場合は振動板を形成した後、流路形成基板に貼り付
けることになる。または流路形成基板上で振動板を形成
することになる。振動板を別部材で構成すると流路形成
基板と振動板に対する材料の選択肢が広がる。流路形成
基板としては他に感光性樹脂、セラミック等も可能であ
り、振動板には金属、樹脂フィルム、セラミックが可能
である。
The diaphragm may be formed of a separate member.
In that case, after the diaphragm is formed, it is attached to the flow path forming substrate. Alternatively, a diaphragm is formed on the flow path forming substrate. When the diaphragm is formed of a separate member, the choice of materials for the flow path forming substrate and the diaphragm is expanded. In addition, a photosensitive resin, ceramic, or the like can be used as the flow path forming substrate, and a metal, a resin film, or ceramic can be used for the diaphragm.

【0017】対向基板4は厚さ1〜3mmのガラスから
なり、表面の凹所28はエッチングによって作る。その
上にITOなどの酸化導電膜か、あるいは金等の導電膜
をスパッタした後、エッチングにより対向する個別電極
として機能するようパターン化する。対向個別電極の厚
さは0.1μmである。
The opposing substrate 4 is made of glass having a thickness of 1 to 3 mm, and the recess 28 on the surface is formed by etching. After an oxide conductive film such as ITO or a conductive film such as gold is sputtered thereon, patterning is performed by etching to function as opposing individual electrodes. The thickness of the opposing individual electrode is 0.1 μm.

【0018】対向基板4としてはシリコンも利用可能で
あり、その他微細な凹所を高精度で加工できるもので、
且つ振動板と接合できるものであれば他の材料も利用可
能である。
Silicon can be used as the counter substrate 4, and other fine recesses can be processed with high precision.
Other materials that can be joined to the diaphragm can also be used.

【0019】ノズルプレート2、流路形成基板3、対向
基板4は接着剤、ロウ付け、陽極接合といった精密接合
技術を応用して積層一体化する。
The nozzle plate 2, the flow path forming substrate 3, and the counter substrate 4 are laminated and integrated by applying a precision bonding technique such as adhesive, brazing, and anodic bonding.

【0020】本実施例の対向基板4に形成した凹所28
の深さはそれぞれわずか0.3μm、0.5μmで、そ
の上に形成する個別電極12、13の厚さは前述の通り
0.1μmであるので、第1の間隙量g1は0.2μ
m、第2の間隙量g2は0.4μmである。この実施例
では、個別電極12、13表面が振動板11が変形時に
当接し得る当接面でもある。個別電極12、13上に絶
縁膜を形成してもよく、信頼性上はむしろ好ましい。こ
のときは絶縁膜表面が振動板11が変形時に当接し得る
当接面となる。
The recess 28 formed in the counter substrate 4 of the present embodiment.
Are only 0.3 μm and 0.5 μm, respectively, and the thickness of the individual electrodes 12 and 13 formed thereon is 0.1 μm as described above. Therefore, the first gap amount g1 is 0.2 μm.
m, and the second gap amount g2 is 0.4 μm. In this embodiment, the surfaces of the individual electrodes 12 and 13 are also contact surfaces that the diaphragm 11 can contact when deformed. An insulating film may be formed on the individual electrodes 12 and 13, which is more preferable in terms of reliability. At this time, the surface of the insulating film becomes a contact surface to which the diaphragm 11 can contact when deformed.

【0021】間隙量g1、g2に関し、g1≧g2−g
1が望ましい。なぜなら、後述の説明から理解できるよ
うに、間隙量g2部分の振動板は面積が小さいので間隙
量g1部分の振動板より変形しずらいためであり、また
振動板にかかる応力を緩和するためである。
For the gap amounts g1 and g2, g1 ≧ g2-g
1 is desirable. This is because, as can be understood from the following description, the diaphragm in the gap amount g2 portion has a small area and therefore is less likely to be deformed than the diaphragm in the gap amount g1 portion, and also to alleviate the stress applied to the diaphragm. .

【0022】尚、振動板11のうち、第1の間隙量g1
をもって対向する振動板部分を振動板<第1>、第2の
間隙量g2をもって対向する振動板部分を振動板<第2
>と以下記載する。
The first gap g1 of the diaphragm 11
The diaphragm part opposing with the diaphragm <first> and the diaphragm part opposing with the second gap amount g2 are the diaphragm <second>
>.

【0023】個別電極12、13は対向基板4の端部へ
引き出されて、異方性導電膜を介してフレキシブルケー
ブル6に接続される。一方共通電極は、シリコンからな
る流路形成基板3上の一部において酸化膜を除去して後
金属膜を付けたコモン電極18を作り、そこからやはり
同様にフレキシブルケーブル6に接続される。図5は対
向個別電極12、13の形状例を示すためのパターン平
面図である。
The individual electrodes 12 and 13 are drawn out to the end of the opposing substrate 4 and connected to the flexible cable 6 via an anisotropic conductive film. On the other hand, a common electrode 18 is formed by removing an oxide film on a part of the flow path forming substrate 3 made of silicon to form a common electrode 18 provided with a metal film, and then connected to the flexible cable 6 in the same manner. FIG. 5 is a pattern plan view showing an example of the shape of the opposing individual electrodes 12 and 13.

【0024】次に図6、図7に基づいて振動板の変形動
作について説明する。図6(a)のフラットな状態にあ
る振動板11は、記録信号に基づいて、電極12、13
に対しそれぞれ図7(a)(c)に示すような電圧波形
23、53を印加するとき、まず振動板の剛性と間隙量
g1で定まる敷居値電圧V1に達すると、図6(b)の
ように振動板<第1>が変形し、次にその変形故に間隙
量が縮小した振動板<第2>が遅れて立ち上がった電圧
53aによって図6(c)のように変形する。尚図7
(b)は振動板11の最大変形量を示す。圧力振動周期
で決まるある短い適正時間保持した後、電圧解除53c
の過程で敷居値電圧V3を過ぎると振動板<第2>が、
次に所要のタイミングをとって開始される電圧解除23
cの過程で敷居値電圧V4を過ぎると振動板<第1>
が、その弾性力によって図6(a)に示す位置へ復帰す
る。振動板11の戻りによって圧力室10のインク圧力
が高まって、ノズル穴5からインク滴が吐出する。
Next, the deformation operation of the diaphragm will be described with reference to FIGS. The diaphragm 11 in the flat state shown in FIG. 6A has electrodes 12 and 13 based on a recording signal.
When applying voltage waveforms 23 and 53 as shown in FIGS. 7A and 7C, respectively, first, when the threshold voltage V1 determined by the rigidity of the diaphragm and the gap amount g1 is reached, FIG. Thus, the diaphragm <1> is deformed, and then the diaphragm <2> whose gap amount is reduced due to the deformation is deformed as shown in FIG. 6 (c) by the voltage 53a which rises with a delay. FIG. 7
(B) shows the maximum deformation amount of the diaphragm 11. After holding for a short appropriate time determined by the pressure oscillation cycle, the voltage release 53c
When the threshold voltage V3 is passed in the process, the diaphragm <second>
Next, voltage release 23 which is started at a required timing
When the threshold voltage V4 is passed in the process of c, the diaphragm <first>
Is returned to the position shown in FIG. 6A by the elastic force. The return of the vibration plate 11 increases the ink pressure in the pressure chamber 10 and ejects ink droplets from the nozzle holes 5.

【0025】従来、振動板の弾性特性に依存しがちな変
形速度しか得られなかったものが、本発明によれば第2
の間隙量g2および第1の間隙量g1に分割して変形量
と変形タイミングを自由に決めることができる。例え
ば、印加および解除の電圧波形の大きさおよびタイミン
グによってその平均変形速度を制御できる。
Conventionally, only a deformation speed which tends to depend on the elastic characteristics of the diaphragm can be obtained.
The deformation amount and the deformation timing can be freely determined by dividing into the gap amount g2 and the first gap amount g1. For example, the average deformation speed can be controlled by the magnitude and timing of the voltage waveform for application and release.

【0026】勿論、個々の電圧波形の傾きとパルス幅、
電圧、および印加タイミングは独立的に設定可能であ
る。さらに第3、第4、…の間隙量を備えるように設計
すればより自由度が増すとともに大きな範囲で変形量、
変形速度を制御できることが理解できようし、本発明は
このような構造をも含むものである。尚、圧力室の長手
方向に第1、第2の間隙量を配置しているので、ノズル
の配置密度(ノズル間ピッチ)を落とすことなく大きな
変形量を得ることができる。
Of course, the slope and pulse width of each voltage waveform,
The voltage and the application timing can be set independently. Further, if the gaps are designed to have the third, fourth,... Gap amounts, the degree of freedom increases and the deformation amount in a large range,
It can be understood that the deformation speed can be controlled, and the present invention includes such a structure. Since the first and second gaps are arranged in the longitudinal direction of the pressure chamber, a large amount of deformation can be obtained without lowering the nozzle arrangement density (pitch between nozzles).

【0027】次に図8、図9に基づいて他の実施例につい
て説明する。対向個別電極12、13を分離して独立し
て信号を印加できるようにした上で、個別電極12に図
8の24aに示すような電圧を予め印加して振動板<第
1>を対向面に当接するよう変形させる(図9
(b))。電圧24aの印加タイミングは、その後のイ
ンク滴吐出に影響しない前ならいつでも良い。その状態
で、記録信号を受けたとき、個別電極13に電圧波形2
5aを印加して振動板<第2>を変形させ(図9
(c))、圧力振動周期で決まるある短い適正時間保持
した後、25cのように電圧を解除すれば振動板<第2
>は復帰し(図9b))、振動板<第2>の変形動作の
みによって、小さなインク滴が吐出する。
Next, another embodiment will be described with reference to FIGS. After the opposing individual electrodes 12 and 13 are separated so that a signal can be applied independently, a voltage as shown in FIG. 8A is applied to the individual electrode 12 in advance to bring the diaphragm <first> into the opposing surface. (FIG. 9)
(B)). The application timing of the voltage 24a may be any time before it does not affect the subsequent ink droplet ejection. In this state, when the recording signal is received, the voltage waveform 2 is applied to the individual electrode 13.
5a is applied to deform the diaphragm <second> (FIG. 9).
(C)) After holding for a certain short appropriate time determined by the pressure oscillation cycle and then releasing the voltage as in 25c, the diaphragm <second
Is restored (FIG. 9B)), and a small ink droplet is ejected only by the deformation operation of the diaphragm <Second>.

【0028】従来例にあっては、電極が一つであるた
め、振動板<第2>の動作が分離されず、振動板<第1
>の当接とともに振動板<第2>が変形し、最悪当接し
てしまうことが起こる。また振動板<第2>を変形解除
すると、振動板<第1>も対向面から離脱し、振動板<
第1>の固定を確実にしたまま振動板<第2>のみを動
作させるという目論見が達成できない。
In the conventional example, since there is one electrode, the operation of the diaphragm <second> is not separated, and the diaphragm <first>
The diaphragm <second> is deformed with the contact of <>, and the worst contact occurs. When the diaphragm <second> is released from deformation, the diaphragm <first> also separates from the facing surface, and the diaphragm <
It is not possible to achieve the idea of operating only the diaphragm <second> while securing the first>.

【0029】しかし、本発明によれば振動板全体を使え
ば大きなインク滴を吐出できるインクジェット式記録ヘ
ッドにあって、振動板11の一部分を独立的に使って、
しかも吐出に寄与しない振動板部分はコンプライアンス
が小さくなるよう対向面に確実に固定した状態で、目的
とする小インク滴を吐出できる。たとえば10ng以下
の小インク滴を7m/s以上の高速度で吐出することが
できる。
However, according to the present invention, in an ink jet recording head capable of ejecting a large ink droplet by using the entire diaphragm, a part of the diaphragm 11 is used independently.
Moreover, the target small ink droplet can be ejected in a state where the diaphragm portion that does not contribute to ejection is securely fixed to the facing surface so as to reduce compliance. For example, small ink droplets of 10 ng or less can be ejected at a high speed of 7 m / s or more.

【0030】次に図10、図11に基づいて、他の実施
例について説明する。対向電極12、13を分離して独
立して信号を印加できるようにした上で、個別電極12
に図10の26dに示すような電圧を予め印加して振動
板<第1>を対向面に当接するよう変形させる(図11
(a))。その状態で記録信号を受けたとき、個別電極
13に電圧波形27aを印加すれば、振動板<第2>が
変形する(図11(b)。圧力振動周期で決まるある短
い適正時間保持した後、26c、27cのように(ここ
では両波形は同タイミングで電圧降下している)電圧を
解除すると、振動板<第1>、振動板<第2>がその弾
性力によって図11(c)に示す位置へ素早く復帰す
る。そのとき圧力室10のインク圧力が高まって、ノズ
ル穴5からインク滴が吐出する。インク滴が吐出した後
メニスカスは残留振動を繰り返すが、その残留振動を打
ち消すようなタイミングで振動板<第1>を対向面に当
接するよう変形させる電圧26aを個別電極12に印加
する(図11(a))。以降記録信号を受ける度にこの
サイクルを繰り返す。
Next, another embodiment will be described with reference to FIGS. After separating the opposing electrodes 12 and 13 so that signals can be applied independently, the individual electrodes 12
In advance, a voltage as shown at 26d in FIG. 10 is applied in advance to deform the diaphragm <1> so as to abut on the facing surface (FIG. 11).
(A)). When the recording signal is received in that state, if the voltage waveform 27a is applied to the individual electrode 13, the diaphragm <second> is deformed (FIG. 11B). , 26c, 27c (both waveforms drop in voltage at the same timing), the diaphragm <first> and the diaphragm <second> are caused by the elastic force of FIG. Then, the ink pressure in the pressure chamber 10 increases and ink droplets are ejected from the nozzle holes 5. After the ink droplets are ejected, the meniscus repeats residual vibration, but the residual vibration is canceled. At a certain timing, a voltage 26a for deforming the diaphragm <1> so as to contact the opposing surface is applied to the individual electrode 12 (FIG. 11A), and thereafter, this cycle is repeated every time a recording signal is received.

【0031】メニスカス制御に関する本方法は、圧力発
生源として圧電素子を使ったインクジェット式記録ヘッ
ドにおいて本出願人がすでに提案したものであり、また
前記従来例にも触れられているが、上述の本方法によれ
ば、まず信号26dの印加によって振動板<第2>に不
安定な影響を与えることなく振動板<第1>を確実に当
接でき、その状態で振動板<第2>のみ電圧27aによ
って変形させて吐出前のメニスカス位置を駆動周波数に
よらず一定化できる。インク滴吐出時の振動板の戻りも
前述の通り、両電圧波形を使えば自由度高く最適化でき
る。吐出後、個別電極12に印加する電圧のみでメニス
カスの残留振動を抑えることができ、不要なサテライト
ドロップの解消、且つメニスカスの早期減衰化が行うこ
とができるとともに、そのまま待機状態となって次の記
録信号に備えることができる。本実施例によれば吐出イ
ンク滴30ng、30KHzに達するような、安定した
吐出と高応答を実現できている。
The method relating to the meniscus control has already been proposed by the present applicant in an ink jet type recording head using a piezoelectric element as a pressure generating source. According to the method, first, the diaphragm <first> can be reliably brought into contact with the diaphragm <second> without instably affecting the diaphragm <second> by the application of the signal 26d, and in this state, only the diaphragm <second> receives The shape of the meniscus before the ejection can be made constant regardless of the driving frequency by being deformed by 27a. As described above, the return of the diaphragm at the time of ink droplet ejection can be optimized with a high degree of freedom by using both voltage waveforms. After the ejection, the residual vibration of the meniscus can be suppressed only by the voltage applied to the individual electrode 12, the unnecessary satellite drop can be eliminated, and the meniscus can be attenuated at an early stage. It can be prepared for a recording signal. According to this embodiment, stable ejection and high response can be achieved such that the ejection ink droplet reaches 30 ng and 30 KHz.

【0032】次に、休止中のノズル穴5内の局部的なイ
ンク粘度の上昇を抑えるための効果的な実施例について
図12、図13に基づいて説明する。
Next, an effective embodiment for suppressing a local increase in the ink viscosity in the nozzle hole 5 at rest will be described with reference to FIGS.

【0033】図12に示す電圧波形29を個別電極12
に印加すると、振動板<第1>が変形(図13
(b))、復帰(図13(a))を繰り返して、ノズル
穴内でメニスカスの微小な揺動を引き起こすことができ
る。尚、インク滴は吐出せずメニスカスの微小な揺動の
みを起こすよう、間隙量g1や振動板<第1>の面積、
電圧を最適に設定することは言うまでもない。
The voltage waveform 29 shown in FIG.
, The diaphragm <first> is deformed (FIG. 13).
By repeating (b)) and return (FIG. 13 (a)), a minute swing of the meniscus can be caused in the nozzle hole. In addition, the gap amount g1 and the area of the diaphragm <first> are set so that the ink droplets are not ejected and only a slight swing of the meniscus is caused.
It goes without saying that the voltage is optimally set.

【0034】記録のためのインク滴吐出を始める前に、
少なくとも1パルス、好ましくは10パルス以上の揺動
電圧波形29によってノズル穴内で上昇した高粘度イン
クを拡散せしめた後、振動板<第1>は変形した状態で
待機する(図13(b))。記録信号が入ると電圧信号
30が個別電極13に印加され、振動板<第2>が変形
し(図13(c))、その後電圧降下31c、30c
(ここでは両電圧降下は同タイミングとしているが、変
形速度を緩やかにするために31cを遅らせてもよい)
によって、振動板<第1>、振動板<第2>が復帰し、
圧力室10のインク圧力が高まって、ノズル穴5からイ
ンク滴が吐出する。その後、先の実施例同様メニスカス
の残留振動を打ち消す電圧31aを個別電極12に加え
て、図13(b)の待機状態となる。
Before starting ejection of ink droplets for recording,
After diffusing the high-viscosity ink that has risen in the nozzle hole by the oscillating voltage waveform 29 of at least one pulse, preferably 10 pulses or more, the diaphragm <1> stands by in a deformed state (FIG. 13B). . When the recording signal is input, the voltage signal 30 is applied to the individual electrode 13, and the diaphragm <second> is deformed (FIG. 13C), and then the voltage drops 31c and 30c
(Here, both voltage drops have the same timing, but 31c may be delayed in order to slow down the deformation speed.)
As a result, the diaphragm <first> and the diaphragm <second> return,
The ink pressure in the pressure chamber 10 increases, and ink droplets are ejected from the nozzle holes 5. Thereafter, the voltage 31a for canceling the residual vibration of the meniscus is applied to the individual electrode 12 as in the previous embodiment, and the standby state shown in FIG.

【0035】メニスカスの揺動に関する本方法は、圧力
発生源として圧電素子を使ったインクジェット式記録ヘ
ッドにおいてすでに提案されているが、本発明が扱うこ
の種のヘッドでは待機時は吐出には至らない、メニスカ
スの揺動のみを与えつつ、記録信号が入ると吐出させる
ことができるような制御が困難であった。しかし、上述
の本発明の記録ヘッドによれば、メニスカス揺動のため
の信号と吐出信号とを独立的に動作できる。振動板<第
2>が自由な状態で振動板<第1>を小さく変形させてメ
ニスカスの揺動を起こすとき、振動板がもつコンプライ
アンスが大きいので、振動板<第1>の変形はゆっくり
した動作であり、またインク圧力も上がらない。高濃度
なインクであっても粘度上昇を抑えることができ、且つ
粘度上昇を抑えた状態で必要な吐出を実施できる。
The method relating to the meniscus oscillation has already been proposed in an ink jet recording head using a piezoelectric element as a pressure source, but this type of head handled by the present invention does not lead to ejection during standby. However, it has been difficult to perform control so that ejection can be performed when a recording signal enters while giving only the swing of the meniscus. However, according to the above-described recording head of the present invention, the signal for meniscus oscillation and the ejection signal can be operated independently. Diaphragm <No.
When the diaphragm <1> is deformed small and the meniscus swings in the free state of <2>, the diaphragm <1> deforms slowly because the compliance of the diaphragm is large. Also, the ink pressure does not increase. Even if the ink has a high concentration, the increase in viscosity can be suppressed, and necessary ejection can be performed with the increase in viscosity suppressed.

【0036】図14は本発明によるインクジェット式記
録ヘッドの他の吐出動作の応用例であり、図は電圧波形
(上側は第1の個別電極に加わる電圧波形を、下側は第
2の個別電極に加わる電圧波形を表す)と対応する振動
板の変形状態を示したものである。電圧波形32(32
a、b、c)によって振動板<第1>が変形してメニス
カスに微小な揺動を与えた後、区間33bで振動板<第
1>は変形状態を保つ。波形34a、b、cおよび33
cで振動板<第2>が変形、振動板<第1、第2>が復
帰して大インク滴を吐出し、区間35bで再び振動板<
第1>は変形状態に戻り、波形36a、b、cでは振動
板<第2>が変形して小インク滴を吐出する。以後、記
録信号に応じて、波形32、33、35および34、3
6を選択的に印加しつつ、このサイクルを繰り返す。
FIG. 14 shows an application example of another ejection operation of the ink jet recording head according to the present invention. FIG. 14 shows a voltage waveform (an upper side shows a voltage waveform applied to the first individual electrode, and a lower side shows a voltage waveform applied to the second individual electrode). (Showing a voltage waveform applied to the diaphragm). Voltage waveform 32 (32
After the diaphragm <first> is deformed by a, b, c) to give a slight swing to the meniscus, the diaphragm <first> maintains the deformed state in the section 33b. Waveforms 34a, b, c and 33
In step c, the diaphragm <second> is deformed, and the diaphragm <first, second> returns to eject a large ink droplet, and again in section 35b, the diaphragm <
The first> returns to the deformed state, and in the waveforms 36a, b, and c, the diaphragm <second> deforms to discharge small ink droplets. Thereafter, the waveforms 32, 33, 35 and 34, 3
This cycle is repeated while 6 is selectively applied.

【0037】本方法は、印刷動作中、メニスカス微小振
動、小インク滴吐出、大インク滴吐出を記録信号に合わ
せて選択的に行うもので、1振動板に対して複数の個別
電極を設けることで実現できたものである。
This method selectively performs meniscus minute vibration, small ink droplet ejection, and large ink droplet ejection during a printing operation in accordance with a recording signal, and provides a plurality of individual electrodes for one diaphragm. It was realized in.

【0038】図15は本発明によるインクジェット式記
録ヘッドの対向基板4の他の実施例を示したもので、図
16(a)はその断面図である。個別電極42は各圧力
室で共通である。従って、電極42に電圧を印加すれば
列状に配置した各圧力室全ての振動板<第1>を変形さ
せることができる(図16(b))。電極42、13に前
述の図10、図12に示す電圧波形を印加すると、図1
1、図13と同様の動作を行うことができる。例えばメ
ニスカスの微小振動であれば各ノズル一斉に実施できる
ことになる。
FIG. 15 shows another embodiment of the counter substrate 4 of the ink jet recording head according to the present invention, and FIG. 16 (a) is a sectional view thereof. The individual electrode 42 is common to each pressure chamber. Therefore, if a voltage is applied to the electrode 42, the diaphragm <first> of all the pressure chambers arranged in a row can be deformed (FIG. 16 (b)). When the voltage waveforms shown in FIGS. 10 and 12 are applied to the electrodes 42 and 13,
1, the same operation as in FIG. 13 can be performed. For example, in the case of a minute vibration of the meniscus, it is possible to carry out all the nozzles simultaneously.

【0039】本構成によれば対向電極からの配線を省略
でき、且つ入力端子をも省略でき、電極に要する面積を
縮小できる。また駆動用集積回路のピン数削減や面積削
減にも効果的である。
According to this structure, the wiring from the counter electrode can be omitted, the input terminal can be omitted, and the area required for the electrode can be reduced. It is also effective in reducing the number of pins and the area of the driving integrated circuit.

【0040】図17は本発明のインクジェット式記録ヘ
ッドのさらに他の実施例を示すものであって、圧力室の
長手方向に沿ってカットしたときの断面図である。図1
8は対向する個別電極のパターンの平面図である。
FIG. 17 shows still another embodiment of the ink jet recording head of the present invention, and is a cross-sectional view when cut along the longitudinal direction of the pressure chamber. FIG.
8 is a plan view of the pattern of the individual electrodes facing each other.

【0041】圧力室長手方向中央部に第2の間隙量をと
り、その両側に第1の間隙量をとっている。振動板の変
形動作については上述同様である。振動板11のたわみ
形状に合うよう間隙量が対称的に配置されるため振動板
の応力を緩和できる。
A second gap is provided at the center in the longitudinal direction of the pressure chamber, and a first gap is provided on both sides thereof. The deformation operation of the diaphragm is the same as described above. Since the gap amount is symmetrically arranged so as to match the bending shape of the diaphragm 11, the stress of the diaphragm can be reduced.

【0042】図19は本発明のインクジェット記録ヘッ
ドのさらに他の実施例を示すもので、図19(a)は圧
力室長手方向に沿ってカットしたときの断面図を、図1
9(b)は圧力室の並び方向に沿ってカットしたときの
断面図を示す。対向基板4から振動板11方向へ突き出
た突起16があり、その突起先端面と振動板との間に第
1の間隙量g1を形成している。第1の間隙量g1は
0.1μm、第2の間隙量g2は0.2μm、突起高さ
は電極12面より0.1μmである。個別電極12、1
3に信号を印加できるようにした上で、個別電極12に
図8の24aに示すような電圧を印加して振動板<第1
>を対向面に当接するよう変形させることができる(図
20(a)、(b))。
FIG. 19 shows still another embodiment of the ink jet recording head of the present invention. FIG. 19 (a) is a sectional view taken along the longitudinal direction of the pressure chamber, and FIG.
FIG. 9B is a sectional view when cut along the direction in which the pressure chambers are arranged. There is a projection 16 protruding from the counter substrate 4 in the direction of the diaphragm 11, and a first gap amount g1 is formed between the tip surface of the projection and the diaphragm. The first gap g1 is 0.1 μm, the second gap g2 is 0.2 μm, and the projection height is 0.1 μm from the surface of the electrode 12. Individual electrodes 12, 1
3 and a voltage as shown at 24a in FIG.
> Can be deformed so as to abut on the facing surface (FIGS. 20A and 20B).

【0043】本実施例によれば振動板11と個別電極1
3、および個別電極12の距離は同じであって、最大変
形量を増加させる効果はない。しかし、先の実施例同様
振動板11の変形量を間隙量g1とg2に相当して2段
階にコントロールできる。また個別電極12、13の間
に段差を設ける必要がないので、対向基板4の対向面お
よび電極が形成しやすくなる。
According to this embodiment, the diaphragm 11 and the individual electrode 1
3 and the distance between the individual electrodes 12 are the same, and there is no effect of increasing the maximum deformation amount. However, as in the previous embodiment, the amount of deformation of the diaphragm 11 can be controlled in two stages corresponding to the gap amounts g1 and g2. Further, since there is no need to provide a step between the individual electrodes 12 and 13, the opposing surface of the opposing substrate 4 and the electrodes are easily formed.

【0044】図21は本発明のインクジェット記録ヘッ
ドのさらに他の実施例を示すもので、図21(a)は圧
力室長手方向に沿ってカットしたときの断面図を、図2
1(b)は圧力室の並び方向に沿ってカットしたときの
断面図を示す。振動板11から対向基板4方向へ突き出
た突起17があり、その突起面と対向面との間に第1の
間隙を形成している。第1の間隙量g1は0.1μm、
第2の間隙量g2は0.2μm、突起高さは振動板表面
から0.1μmである。個別電極12、13に信号を印
加できるようにした上で、個別電極12に図8の24a
に示すような電圧を印加して振動板<第1>を対向面に
当接するよう変形させることができる。
FIG. 21 shows still another embodiment of the ink jet recording head of the present invention. FIG. 21 (a) is a sectional view taken along the longitudinal direction of the pressure chamber, and FIG.
FIG. 1B is a cross-sectional view when cut along the direction in which the pressure chambers are arranged. There is a protrusion 17 protruding from the vibration plate 11 in the direction of the counter substrate 4, and forms a first gap between the protrusion surface and the counter surface. The first gap amount g1 is 0.1 μm,
The second gap g2 is 0.2 μm, and the height of the protrusion is 0.1 μm from the diaphragm surface. After the signal can be applied to the individual electrodes 12 and 13, the individual electrodes 12
By applying a voltage as shown in (1), the diaphragm <first> can be deformed so as to be in contact with the facing surface.

【0045】前述の実施例同様振動板11の変形量を間
隙量g1とg2に相当して2段階にコントロールでき
る。また個別電極12、13の間に段差を設ける必要が
ないので、対向基板4の対向面および電極が形成しやす
くなる。
As in the above-described embodiment, the amount of deformation of the diaphragm 11 can be controlled in two stages corresponding to the gap amounts g1 and g2. Further, since there is no need to provide a step between the individual electrodes 12 and 13, the opposing surface of the opposing substrate 4 and the electrodes are easily formed.

【0046】突起高さはわずか0.1μmであって、振
動板表面にスパッタ法にて膜付けを行い、エッチングに
よってパターニングすることで、突起を形成できる。
The height of the projection is only 0.1 μm, and the projection can be formed by forming a film on the surface of the diaphragm by sputtering and patterning the film by etching.

【0047】図22は本発明によるインクジェット式記
録ヘッドの他の実施例である。振動板11は圧力室10
側からボロンドープシリコン、シリコン酸化膜、個別電
極、絶縁膜から構成される積層体からなり、対向基板4
に形成した電極をコモン電極とし、コモン電極に対向す
るように個別電極52、53を振動板11に形成し、さ
らに電極52を各圧力室共通とした。対向基板4表面の
凹所28に第1、第2の間隙量を有するように段差を設
けるのは先の実施例と同様である。個別電極52、53
は酸化導電膜または金属膜を付けた後、フォトリソ技術
によってパターン化したもので、絶縁膜は酸化珪素をス
パッタしたものである。
FIG. 22 shows another embodiment of the ink jet recording head according to the present invention. The diaphragm 11 is a pressure chamber 10
The counter substrate 4 is composed of a laminate composed of boron-doped silicon, a silicon oxide film, individual electrodes, and an insulating film from the side.
The electrodes formed on the diaphragm 11 were formed as common electrodes, the individual electrodes 52 and 53 were formed on the diaphragm 11 so as to face the common electrodes, and the electrodes 52 were common to the pressure chambers. The step is provided in the recess 28 on the surface of the counter substrate 4 so as to have the first and second gap amounts as in the previous embodiment. Individual electrodes 52, 53
Is formed by applying a conductive oxide film or a metal film and then patterning by a photolithography technique, and the insulating film is formed by sputtering silicon oxide.

【0048】図23は本発明によるインクジェット式記
録ヘッドのさらに他の実施例の断面図で、振動板11に
個別電極52、53を設けるとともに、その表面に段差
を設けて第1の間隙量g1と第2の間隙量g2を形成し
たものである。構成および動作についてはこれまでの説
明から理解できる通りである。
FIG. 23 is a sectional view of still another embodiment of the ink jet recording head according to the present invention, in which individual electrodes 52 and 53 are provided on the diaphragm 11 and a step is provided on the surface thereof to form a first gap g1. And a second gap amount g2. The configuration and operation can be understood from the above description.

【0049】以上、本発明について実施例に沿って詳細
に説明した。インク滴吐出の基本原理および製造方法に
ついては前記した特許公開広報にも記載されており、不
明な個所は補足できる。
The present invention has been described in detail with reference to the embodiments. The basic principle and manufacturing method of ink droplet ejection are also described in the above-mentioned patent publication, and any unknown points can be supplemented.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上、説明したように本発明において
は、複数のノズル穴と該ノズル穴の各々に連通した圧力
室と、該圧力室の壁面に設けられた振動板と、該振動板
に所定の距離を有して対向する対向電極を備え、該振動
板と該対向電極の間に電圧を印加して前記振動板を変形
させて、前記ノズル穴からインク滴を吐出させるインク
ジェットヘッドにおいて、前記振動板に対して少なくと
も第1の間隙量と該第1の間隙量より大きい第2の間隙量
等を有して対向し、前記振動板の変形時該振動板が当接
し得る対向面を備え、且つ前記第1および第2の間隙量に
対応して独立した第1、第2の個別電極を設けたので、個
別電極に印加する電圧波形に追随させた形で、分割した
個々の振動板の変形を独立的に制御することができる。
その結果メニスカスを高い自由度でコントロールできる
ようになる。また小インク滴の吐出や粘度上昇の防止な
どにおいても、より高度且つ確実な動作が可能となっ
た。
As described above, according to the present invention, a plurality of nozzle holes, a pressure chamber communicating with each of the nozzle holes, a diaphragm provided on the wall surface of the pressure chamber, An inkjet head comprising a counter electrode facing at a predetermined distance, applying a voltage between the diaphragm and the counter electrode to deform the diaphragm, and ejecting ink droplets from the nozzle holes. An opposing surface that can face the diaphragm with at least a first gap amount and a second gap amount larger than the first gap amount, and that the diaphragm can abut when the diaphragm is deformed. Since the first and second individual electrodes are provided independently of each other in accordance with the first and second gap amounts, the divided individual vibrations are made to follow the voltage waveform applied to the individual electrodes. The deformation of the plate can be controlled independently.
As a result, the meniscus can be controlled with a high degree of freedom. In addition, more sophisticated and reliable operation has been made possible in ejecting small ink droplets and preventing an increase in viscosity.

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

【図1】本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施
例を示す外観斜視図である。
FIG. 1 is an external perspective view showing one embodiment of an ink jet recording head of the present invention.

【図2】本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施
例を示す分解斜視図である。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing one embodiment of the ink jet recording head of the present invention.

【図3】図2の実施例の圧力室長手方向に沿ってカット
したときの断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the embodiment of FIG. 2 cut along the longitudinal direction of the pressure chamber.

【図4】図2の実施例の圧力室並び方向に沿ってカット
したときの断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the embodiment of FIG. 2 when cut along the direction in which the pressure chambers are arranged.

【図5】図2の実施例の対向電極のパターンの一実施例
を示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing one embodiment of a pattern of a counter electrode in the embodiment of FIG. 2;

【図6】本発明のインクジェット式記録ヘッドの振動板
の変形動作の一実施例の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory view of an embodiment of the deformation operation of the diaphragm of the ink jet recording head of the present invention.

【図7】本発明のインクジェット式記録ヘッドに印加す
る電圧波形の一実施例である。
FIG. 7 is an example of a voltage waveform applied to the ink jet recording head of the present invention.

【図8】本発明のインクジェット式記録ヘッドに印加す
る電圧波形の他の実施例である。
FIG. 8 is another embodiment of a voltage waveform applied to the ink jet recording head of the present invention.

【図9】図8の電圧波形に基づく振動板の変形動作の説
明図である。
9 is an explanatory diagram of a deformation operation of the diaphragm based on the voltage waveform of FIG.

【図10】本発明のインクジェット式記録ヘッドに印加
する電圧波形の他の実施例である。
FIG. 10 is another example of the voltage waveform applied to the ink jet recording head of the present invention.

【図11】図10の電圧波形に基づく振動板の変形動作
の説明図である。
11 is an explanatory diagram of a deformation operation of the diaphragm based on the voltage waveform of FIG.

【図12】本発明のインクジェット式記録ヘッドに印加
する電圧波形の他の実施例である。
FIG. 12 is another embodiment of the voltage waveform applied to the ink jet recording head of the present invention.

【図13】図12の電圧波形に基づく振動板の変形動作
の説明図である。
13 is an explanatory diagram of a deformation operation of the diaphragm based on the voltage waveform of FIG.

【図14】本発明のインクジェット式記録ヘッドに印加
する電圧波形と振動板変形動作の他の実施例である。
FIG. 14 shows another embodiment of the voltage waveform applied to the ink jet recording head and the diaphragm deformation operation of the present invention.

【図15】本発明のインクジェット式記録ヘッドの他の
一実施例を示す図である。
FIG. 15 is a view showing another embodiment of the ink jet recording head of the present invention.

【図16】図15の実施例の圧力室長手方向に沿ってカ
ットしたときの断面図である。
16 is a cross-sectional view of the embodiment of FIG. 15 when cut along the longitudinal direction of the pressure chamber.

【図17】本発明のインクジェット式記録ヘッドの他の
一実施例を示す図である。
FIG. 17 is a view showing another embodiment of the ink jet recording head of the present invention.

【図18】図17の実施例の個別電極の平面図である。18 is a plan view of the individual electrode of the embodiment of FIG.

【図19】本発明のインクジェット式記録ヘッドの他の
一実施例を示す図である。
FIG. 19 is a view showing another embodiment of the ink jet recording head of the present invention.

【図20】図19の実施例の断面図である。FIG. 20 is a sectional view of the embodiment of FIG. 19;

【図21】本発明のインクジェット式記録ヘッドの他の
一実施例を示す断面図である。
FIG. 21 is a sectional view showing another embodiment of the ink jet recording head of the present invention.

【図22】本発明のインクジェット式記録ヘッドの他の
一実施例を示す分解斜視図である。
FIG. 22 is an exploded perspective view showing another embodiment of the ink jet recording head of the present invention.

【図23】本発明のインクジェット式記録ヘッドの他の
一実施例を示す断面図である。
FIG. 23 is a sectional view showing another embodiment of the ink jet recording head of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 ノズルプレート 3 流路形成基板 4 対向基板 5 ノズル穴 6 フレキシブルケーブル 7 ケース 9 インク室 10 圧力室 11 振動板 12 第1の個別電極 13 第2の個別電極 16 対向基板に形成した凸部 17 振動板に形成した凸部 19 絶縁膜 23 電圧波形 24 第1の電極に印加される電圧波形 25 第2の電極に印加される電圧波形 52 振動板上の個別電極 53 振動板上の個別電極 2 Nozzle plate 3 Flow path forming substrate 4 Counter substrate 5 Nozzle hole 6 Flexible cable 7 Case 9 Ink chamber 10 Pressure chamber 11 Vibration plate 12 First individual electrode 13 Second individual electrode 16 Convex portion formed on opposing substrate 17 Vibration Projection formed on plate 19 Insulating film 23 Voltage waveform 24 Voltage waveform applied to first electrode 25 Voltage waveform applied to second electrode 52 Individual electrode on diaphragm 53 Individual electrode on diaphragm

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のノズル穴と該ノズル穴の各々に連
通した圧力室と、該圧力室の壁面に設けられた振動板
と、該振動板に所定の距離を有して対向する対向電極を
備え、該振動板と該対向電極の間に電圧を印加して前記
振動板を変形させて、前記ノズル穴からインク滴を吐出
させるインクジェットヘッドにおいて、前記振動板に対
して少なくとも第1の間隙量と該第1の間隙量より大きい
第2の間隙量を有して対向し、前記振動板の変形時該振
動板が当接し得る少なくとも第1、第2の対向面と、前記
第1および第2の間隙量に対応して設けた互いに独立した
第1、第2の個別電極を備えたことを特徴とするインクジ
ェット式記録ヘッド。
1. A plurality of nozzle holes, a pressure chamber communicating with each of the nozzle holes, a vibration plate provided on a wall surface of the pressure chamber, and a counter electrode facing the vibration plate at a predetermined distance. An inkjet head that applies a voltage between the diaphragm and the counter electrode to deform the diaphragm and eject ink droplets from the nozzle holes, wherein at least a first gap is provided with respect to the diaphragm. At least a first and a second opposing surface that the diaphragm can contact when the diaphragm is deformed, and the first and the second surfaces are opposed to each other with a second gap amount larger than the first gap amount. An ink jet recording head comprising: first and second individual electrodes independent of each other provided corresponding to a second gap amount.
【請求項2】 前記第1および第2の個別電極が前記対向
電極に形成されてなる請求項1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 said first and second individual electrodes are formed on said counter electrode.
【請求項3】 前記第1および第2の個別電極は前記対向
電極に対して絶縁物を介して対向し、前記振動板表面に
積層形成された電極からなる請求項1記載のインクジェ
ット式記録ヘッド。
3. The ink jet recording head according to claim 1, wherein said first and second individual electrodes are opposed to said counter electrode via an insulator, and are electrodes laminated on a surface of said diaphragm. .
【請求項4】 前記第1の間隙量と第2の間隙量を形成
するように前記振動板の厚さを階段状とした請求項1記
載のインクジェット式記録ヘッド。
4. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the thickness of the diaphragm is stepped so as to form the first gap amount and the second gap amount.
【請求項5】 前記対向電極から前記振動板方向へ突き
出た第1の対向面を備え、該第1の対向面と振動板との間
に第1の間隙量を形成した請求項1記載のインクジェッ
ト式記録ヘッド。
5. The device according to claim 1, further comprising: a first opposing surface protruding from the opposing electrode in the direction of the diaphragm, wherein a first gap is formed between the first opposing surface and the diaphragm. Ink jet recording head.
【請求項6】 前記振動板から前記対向電極方向へ突き
出た突出面を振動板に有し、該突出面と前記第1の対向
面との間に第1の間隙量を形成した請求項1記載のイン
クジェット式記録ヘッド。
6. The diaphragm has a protruding surface projecting from the diaphragm in the direction of the counter electrode, and a first gap is formed between the protruding surface and the first facing surface. The ink jet recording head according to the above.
【請求項7】 圧力室長手方向の中央部に第2の間隙量
が配置され、その両側に前記第1の間隙量が配置された
請求項1記載のインクジェット式記録ヘッド。
7. The ink jet recording head according to claim 1, wherein a second gap amount is arranged at a central portion in the longitudinal direction of the pressure chamber, and the first gap amount is arranged on both sides thereof.
【請求項8】 前記第1の間隙量に対応した前記個別電
極は各圧力室で共通である請求項1記載のインクジェッ
ト式記録ヘッド。
8. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the individual electrodes corresponding to the first gap amount are common to each pressure chamber.
【請求項9】 前記第1の個別電極に電圧を印加する前
記第1の間隙量部の振動板の変形、前記第2の個別電極
に電圧を印加する前記第2の間隙量部の振動板の変形、
前記第1および第2の個別電極に電圧を印加する第1お
よび第2の間隙量部の振動板の変形をタイミング上独立
して動作させることができる請求項1から8記載のイン
クジェット式記録ヘッド。
9. A deformation of the diaphragm of the first gap portion for applying a voltage to the first individual electrode, and a diaphragm of the second gap portion for applying a voltage to the second individual electrode. Deformation,
9. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the deformation of the diaphragm in the first and second gap portions for applying a voltage to the first and second individual electrodes can be operated independently in timing. .
【請求項10】 前記第1の個別電極に電圧を印加して
前記第1の間隙量部の振動板を予め変形させた状態で、
前記第2の個別電極に電圧を印加および解除して前記第
2の間隙量部の振動板を変形させてインク滴を吐出させ
る請求項1から8記載のインクジェット式記録ヘッド。
10. A state in which a voltage is applied to said first individual electrode to deform said diaphragm of said first gap portion in advance,
A voltage is applied to and released from the second individual electrode,
9. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the diaphragm at the gap portion is deformed to discharge ink droplets.
【請求項11】 前記第2の個別電極への電圧印加がな
い状態で、前記第1の個別電極への電圧の印加および解
除により、前記第1の間隙量部の振動板を変形させてイ
ンク滴を吐出しない程度にノズル開口のメニスカスを揺
動させる請求項1から8記載のインクジェット式記録ヘ
ッド。
11. In a state in which no voltage is applied to the second individual electrode, by applying and releasing a voltage to the first individual electrode, the diaphragm in the first gap amount portion is deformed to form an ink. 9. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the meniscus of the nozzle opening is swung so as not to eject a droplet.
【請求項12】 前記第1の個別電極に電圧を印加して
前記第1の間隙量部の振動板を予め変形させた状態で、
前記第2の個別電極に電圧を印加して前記第2の間隙量
部の振動板を変形させ、次いで前記第1、第2の個別電極
の電圧解除により第1、第2の間隙量部の振動板の変形
を解除してインク滴を吐出させ、次に前記第1の個別電
極のみに電圧を印加して第1の間隙量部の振動板を変形
させる、一連のサイクルを繰り返してインク滴吐出を行
う請求項1から8記載のインクジェット式記録ヘッド。
12. A state in which a voltage is applied to the first individual electrode to deform the diaphragm of the first gap portion in advance,
A voltage is applied to the second individual electrode to deform the diaphragm of the second gap, and then the voltage of the first and second gaps is released by releasing the voltage of the first and second individual electrodes. The deformation of the diaphragm is released and ink droplets are ejected, and then a voltage is applied only to the first individual electrode to deform the diaphragm of the first gap portion. 9. The ink jet recording head according to claim 1, which performs ejection.
【請求項13】 前記第1の間隙量は第2の間隙量から第
1の間隙量を差し引いた値より大きい請求項1記載のイ
ンクジェット式記録ヘッド。
13. The first gap amount is the second gap amount from the second gap amount.
2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the value is larger than a value obtained by subtracting the gap amount of 1.
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