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JP3376720B2 - Ink jet head and ink jet recording apparatus - Google Patents

Ink jet head and ink jet recording apparatus

Info

Publication number
JP3376720B2
JP3376720B2 JP26401594A JP26401594A JP3376720B2 JP 3376720 B2 JP3376720 B2 JP 3376720B2 JP 26401594 A JP26401594 A JP 26401594A JP 26401594 A JP26401594 A JP 26401594A JP 3376720 B2 JP3376720 B2 JP 3376720B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
ink jet
common electrode
electrode
jet head
Prior art date
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Application number
JP26401594A
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Japanese (ja)
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Inventor
正寛 藤井
忠明 羽片
恵一 向山
重男 野島
博幸 丸山
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP26401594A priority Critical patent/JP3376720B2/en
Publication of JPH08118626A publication Critical patent/JPH08118626A/en
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Publication of JP3376720B2 publication Critical patent/JP3376720B2/en
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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)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はインク・オン・デマンド
方式のインクジェットヘッド及びインクジェット記録装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink-on-demand type ink jet head and ink jet recording apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェットプリンタは、記録時の騒
音が極めて小さいこと、高速印字が可能であること、イ
ンクの自由度が高く安価な普通紙を使用できることなど
多くの利点を有する。この中でも記録の必要な時にのみ
インク液滴を吐出する、いわゆるインク・オン・デマン
ド方式が、記録に不要なインク液滴の回収を必要としな
いため、現在主流となっている。
2. Description of the Related Art Ink jet printers have many advantages such as extremely low noise during recording, high-speed printing capability, and the availability of inexpensive plain paper with a high degree of freedom in ink. Of these, the so-called ink-on-demand method, which ejects ink droplets only when recording is necessary, is currently mainstream because it does not require the collection of ink droplets unnecessary for recording.

【0003】従来のインク・オン・デマンド方式のイン
クジェットヘッドには例えば特開平2−289351が
あった。これは第1の電極と対抗する第2の電極間に粘
弾性を有する強誘電体を挿入し、第1の電極と第2の電
極に電圧を印加して駆動しインク滴を吐出させるもので
あった。
A conventional ink-on-demand type ink jet head is, for example, JP-A-2-289351. This is to insert a viscoelastic ferroelectric between the first electrode and the second electrode and apply a voltage to the first electrode and the second electrode to drive them to eject ink droplets. there were.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術では駆動すると、第1の電極と第2の電極間に挿入
された物質の分極等により残留電荷が物質中に生じてし
まい、強誘電体が帯電してインクをノズルより吐出する
に十分な駆動力が得られなくなり、安定した印刷品位を
保てなくなってしまい、ついには印刷不能となって、ヘ
ッドの寿命が短いといった課題を有していた。
However, in the prior art, when driven, residual charges are generated in the substance due to polarization of the substance inserted between the first electrode and the second electrode, and the ferroelectric substance. However, there is a problem in that a sufficient driving force for discharging the ink from the nozzles cannot be obtained, stable print quality cannot be maintained, printing is finally disabled, and the life of the head is short. It was

【0005】また、高速で駆動しようとすると挿入物質
の粘弾性のため、振動板が駆動信号に追従せず、応答不
良を起こしてしまい、高速で駆動できず、印刷装置の印
刷速度を上げられないといった課題を有していた。
Further, when it is attempted to drive at a high speed, the viscoelasticity of the insertion material causes the diaphragm to not follow the drive signal, resulting in a poor response, which makes it impossible to drive at a high speed, thus increasing the printing speed of the printing apparatus. It had the problem of not having it.

【0006】本発明の目的はこの様な従来の技術の課題
を解決し、安定した吐出が得られ、印刷品位が良好で、
寿命が長く、応答性に優れ、高速印刷が可能なインクジ
ェットヘッドを提供することにある。
The object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, to obtain stable ejection, and to obtain good print quality.
An object of the present invention is to provide an inkjet head having a long life, excellent responsiveness, and capable of high-speed printing.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明に係るインクジェ
ットヘッドは、ノズルと、該ノズルに連通するインク流
路と、該流路の一部に設けられた振動板と、該振動板に
対向して設けられた個別電極と、前記振動板と前記個別
電極間に設けられた絶縁体層と、前記振動板と前記個別
電極間に設けられた気体層と、前記振動板の表面に前記
個別電極に対向して付設された共通電極とを有し、前記
個別電極と前記共通電極の間に駆動電圧を印加し、前記
振動板を静電気力により変形させ、前記ノズルからイン
ク液滴を吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記
共通電極を形成する材料の抵抗率が6×10-4Ωcm以
下であり、前記個別電極を形成する材料が、抵抗率が2
〜6×10 -4 Ωcmに調整されたITOであることを特
徴とする。
An ink jet head according to the present invention includes a nozzle, an ink flow path communicating with the nozzle, a vibration plate provided in a part of the flow path, and a vibration plate facing the vibration plate. An individual electrode provided on the diaphragm, an insulator layer provided between the diaphragm and the individual electrode, a gas layer provided between the diaphragm and the individual electrode, and the individual electrode on the surface of the diaphragm. An ink jet having a common electrode attached to face the common electrode, applying a drive voltage between the individual electrode and the common electrode, deforming the vibrating plate by an electrostatic force, and ejecting ink droplets from the nozzle. in the head, the
The material forming the common electrode has a resistivity of 6 × 10 −4 Ωcm or less, and the material forming the individual electrode has a resistivity of 2 or less.
It is characterized in that it is ITO adjusted to ˜6 × 10 −4 Ωcm .

【0008】また、本発明に係るインクジェットヘッド
は、前記共通電極が白金層よりなることを特徴とする。
Further, the ink jet head according to the present invention is characterized in that the common electrode is made of a platinum layer.

【0009】更に、本発明に係るインクジェットヘッド
は、前記絶縁体層が第1の絶縁体層と第2の絶縁体層か
らなり、該第1の絶縁体層は前記個別電極の表面に付設
され、該第2の絶縁体層は前記共通電極の表面に付設さ
れてなることを特徴とする。更にまた、前記共通電極が
イオン注入された半導体層よりなることを特徴とする。
Further, in the ink jet head according to the present invention, the insulator layer is composed of a first insulator layer and a second insulator layer, and the first insulator layer is attached to the surface of the individual electrode. The second insulator layer is attached to the surface of the common electrode. Furthermore, the common electrode is formed of an ion-implanted semiconductor layer.

【0010】加えて、本発明に係るインクジェット記録
装置は、前記インクジェットヘッドと、インクを貯留す
るインクタンクと、前記インクジェットヘッドのインク
供給部と前記インクタンクとを連通するインク供給部材
とを有することを特徴とする。
In addition, the ink jet recording apparatus according to the present invention has the ink jet head, an ink tank for storing ink, and an ink supply member for connecting the ink supply section of the ink jet head and the ink tank. Is characterized by.

【0011】[0011]

【作用】本発明のインクジェットヘッドの共通電極と個
別電極にヘッド駆動のための駆動電圧を印加すると電荷
が共通電極と個別電極に瞬時にして蓄積され、静電圧力
のため振動板が個別電極側に気体層中の気体を排除しな
がら撓む。駆動電圧が高い場合、振動板は気体層が消滅
するまで撓む。駆動電圧の印加を止めて各々の電極を同
電位にすると、蓄積されていた電荷は各々の電極を介し
て瞬時に消滅し、振動板の復元力により振動板はインク
流路のインクを排除しながら復元する。排除されたイン
クの一部はノズルよりインク滴として吐出し、紙面に着
弾して画素を形成し、この繰り返し制御により印刷が行
われる。
When a driving voltage for driving the head is applied to the common electrode and the individual electrodes of the ink jet head of the present invention, electric charges are instantaneously accumulated in the common electrode and the individual electrodes, and the vibrating plate is placed on the individual electrode side due to electrostatic pressure. It flexes while eliminating the gas in the gas layer. When the drive voltage is high, the diaphragm flexes until the gas layer disappears. When the application of drive voltage is stopped and each electrode is set to the same potential, the accumulated charge disappears instantly through each electrode, and the restoring force of the diaphragm causes the diaphragm to eliminate ink in the ink flow path. While restoring. A part of the removed ink is ejected as an ink droplet from the nozzle and lands on the paper surface to form a pixel, and printing is performed by this repeated control.

【0012】[0012]

【実施例】図1は本発明の一実施例におけるインクジェ
ットヘッドの分解斜視図であり、一部断面図で示してあ
る。本実施例はインク液滴を基板の端部に設けたノズル
孔か吐出させるエッジイジェクトタイプの例を示すもの
であるが、基板の上面部に設けたノズル孔からインク液
滴を吐出させるフェイスイジェクトタイプでもよい。図
2は本発明の一実施例におけるインクジェットヘッドの
組み立てられたインクジェットヘッド全体の斜視図であ
る。図3は本発明の一実施例におけるインクジェットヘ
ッドのインク流路部の断面側面図である。以下図に従
い、本発明の実施例について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an exploded perspective view of an ink jet head in one embodiment of the present invention, which is a partial sectional view. Although this embodiment shows an example of an edge eject type in which ink droplets are ejected from a nozzle hole provided at the end of the substrate, a face eject ejecting ink droplets from the nozzle hole provided in the upper surface of the substrate. You can type. FIG. 2 is a perspective view of an assembled inkjet head of an inkjet head according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional side view of an ink flow path portion of an inkjet head according to an embodiment of the present invention. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】本実施例のインクジェットヘッド10は次
に詳述する構造を持つ3枚の基板1、2、3を重ねて接
合した積層構造となっている。
The ink jet head 10 of this embodiment has a laminated structure in which three substrates 1, 2, 3 having the structure described in detail below are stacked and joined.

【0014】中間の第1の基板1は、シリコン基板であ
り、複数のノズル孔4を構成するように、基板1の表面
に一端より平行に等間隔で形成された複数のノズル溝1
1と、各々のノズル溝11に連通し、底壁を振動板5と
する圧力発生部である吐出室6を構成することになる凹
部12と、凹部12の後部に設けられたオリフィス7を
構成することになるインク流入口のための細溝13と、
各々の吐出室6にインクを供給するためインク供給部で
あるリザーバ8を構成することになる凹部14とを有す
る。
The intermediate first substrate 1 is a silicon substrate, and a plurality of nozzle grooves 1 are formed on the surface of the substrate 1 in parallel with one end at equal intervals so as to form a plurality of nozzle holes 4.
1, a concave portion 12 communicating with each nozzle groove 11 and constituting a discharge chamber 6 which is a pressure generating portion having a diaphragm 5 as a bottom wall, and an orifice 7 provided at the rear portion of the concave portion 12. A narrow groove 13 for the ink inlet, which is to be
Each of the discharge chambers 6 has a concave portion 14 which constitutes a reservoir 8 which is an ink supply portion for supplying ink.

【0015】本発明の実施例に示すインクジェットヘッ
ドの基板1は単結晶シリコンを異方性エッチングにて形
成されている。異方性エッチングとはエッチング速度が
エッチング方向により異なることを利用してなされるエ
ッチングである。本実施例では単結晶シリコン(10
0)面のエッチング速度が(111)面に比較して約4
0倍以上速いことを利用して、前述のノズル溝11、凹
部12、細溝13、凹部14を形成している。この内ノ
ズル溝11、細溝13はそれぞれエッチング速度が遅い
(111)面からなるV字状の溝となっている。即ち、
ノズル溝11、細溝13の断面形状を三角形に構成して
ある。ノズル溝11の幅は60μm、細溝13は3本の
流路を並列に構成してありその幅は55μmである。ま
た、凹部12及び14は底面が(100)面で側面が
(111)面からなる台形状の溝となっている。凹部1
2及び14の溝深さはエッチング時間を調整することに
より決められる。一方V字状の溝となっているノズル溝
11、細溝13はエッチング速度の遅い(111)面の
みからなるのでその深さはエッチング時間に寄らず溝幅
のみにより決まる。
The substrate 1 of the ink jet head shown in the embodiment of the present invention is formed by anisotropically etching single crystal silicon. Anisotropic etching is etching performed by utilizing the fact that the etching rate differs depending on the etching direction. In this embodiment, single crystal silicon (10
The etching rate of the (0) plane is about 4 compared to the (111) plane.
The nozzle groove 11, the recess 12, the narrow groove 13, and the recess 14 are formed by utilizing the fact that they are 0 times faster. Each of the inner nozzle groove 11 and the narrow groove 13 is a V-shaped groove composed of a (111) surface with a slow etching rate. That is,
The nozzle groove 11 and the narrow groove 13 are formed in a triangular sectional shape. The nozzle groove 11 has a width of 60 μm, and the thin groove 13 has three flow passages arranged in parallel and has a width of 55 μm. Further, the recesses 12 and 14 are trapezoidal grooves having a bottom surface of (100) plane and side surfaces of (111) plane. Recess 1
The groove depths of 2 and 14 are determined by adjusting the etching time. On the other hand, since the nozzle groove 11 and the thin groove 13, which are V-shaped grooves, are composed of only the (111) surface having a slow etching rate, the depth thereof is determined only by the groove width regardless of the etching time.

【0016】これらノズル溝11、細溝13はインク流
路の内で吐出インクの量や速度等の特性に対して敏感な
部位であり、最も高い加工精度が要求される。本発明の
実施例では、これらの高い加工精度が要求される部位を
エッチング速度が遅い面を用いて構成し、異方性エッチ
ングにより加工することにより、一度に異なる寸法の流
路を高精度で得ることを可能にしている。従って、基板
1の材料として単結晶材料、特に単結晶Siを適用する
ことにより高い寸法精度を有する基板1を容易に得るこ
とが可能である。
The nozzle groove 11 and the thin groove 13 are regions in the ink flow passage that are sensitive to characteristics such as the amount and speed of ejected ink, and the highest processing accuracy is required. In the embodiment of the present invention, these high processing precision required parts are formed by using the surface having a slow etching rate, and by anisotropic etching, flow paths of different dimensions can be processed with high accuracy. Makes it possible to get. Therefore, it is possible to easily obtain the substrate 1 having high dimensional accuracy by applying the single crystal material, particularly the single crystal Si, as the material of the substrate 1.

【0017】図1において、18は共通電極であり、1
7は共通電極18の電極取り出し口であるところの共通
電極接点部である。共通電極18は第1の基板1の流路
溝側とは反対の面全体若しくは振動板5の部分に対応す
る部分に金属をスパッタにより付設されており、共通電
極接点部17に連通して形成され、導通が確保されてい
る。本実施例では共通電極18を基板1の流路溝形成側
の反対側全面に形成したが、振動板5の部分に対応する
部分のみに形成して共通電極接点部17に連通させても
よい。この場合は共通電極材料が貴金属である場合にそ
の節約に効果がある。
In FIG. 1, 18 is a common electrode,
Reference numeral 7 denotes a common electrode contact portion which is an electrode outlet of the common electrode 18. The common electrode 18 is formed by sputtering metal on the entire surface of the first substrate 1 opposite to the flow path groove side or the portion corresponding to the portion of the diaphragm 5, and is formed in communication with the common electrode contact portion 17. Therefore, continuity is secured. In this embodiment, the common electrode 18 is formed on the entire surface of the substrate 1 opposite to the side where the flow channel is formed, but it may be formed only on the portion corresponding to the portion of the diaphragm 5 and communicated with the common electrode contact portion 17. . In this case, when the common electrode material is a noble metal, it is effective in saving the precious metal.

【0018】共通電極18と共通電極接点部17は基板
1を両面からエッチングして設けられた貫通穴に両面か
ら電極材料をスパッタして付設して導通を確保してい
る。この様に共通電極接点部17を設けることにより、
特に製造上の工程を増加させることなく、容易にヘッド
外部との結線が可能とする部位を構成することができる
ため、インクジェットヘッドの配線を付設し易いという
効果を容易な製造方法にて生み出す効果有する。
The common electrode 18 and the common electrode contact portion 17 are provided with through-holes formed by etching the substrate 1 from both sides by sputtering the electrode material from both sides to ensure continuity. By providing the common electrode contact portion 17 in this way,
In particular, since it is possible to configure a portion that can be easily connected to the outside of the head without increasing the number of manufacturing steps, it is easy to attach the wiring of the inkjet head. Have.

【0019】第1の基板1の下面に接合される下側の第
2の基板2にはホウ珪酸系ガラスを使用し、第1の基板
1の振動板5の下部に振動板5に対向して個別電極を装
着するため気体層9を構成することになる凹部15が設
けられている。この第2の基板2の接合によって気体層
9を構成するとともに、第2の基板2上の振動板5に対
応する各々の位置に、ITO導電膜を0.1μmスパッ
タし、振動板5とほぼ同じ形状にITOパターンを形成
して個別電極21としている。個別電極21はリード部
22及び端子部23を持つ。更に、第2の基板上の個別
電極の端子部23以外の表面に酸化膜(SiO2)を
0.13μmスパッタし、絶縁層19を形成している。
Borosilicate glass is used for the lower second substrate 2 which is bonded to the lower surface of the first substrate 1, and the lower substrate 2 of the first substrate 1 faces the diaphragm 5 under the diaphragm 5. There is provided a recess 15 which will form the gas layer 9 for mounting the individual electrodes. The gas layer 9 is formed by the bonding of the second substrate 2, and an ITO conductive film is sputtered by 0.1 μm at each position corresponding to the vibration plate 5 on the second substrate 2, so that the vibration layer 5 is almost formed. An ITO pattern is formed in the same shape as the individual electrode 21. The individual electrode 21 has a lead portion 22 and a terminal portion 23. Further, an oxide film (SiO2) of 0.13 μm is sputtered on the surface of the individual electrode other than the terminal portion 23 of the second substrate to form the insulating layer 19.

【0020】第1の基板1の上面に接合される上側の第
3の基板3は、第2の基板2と同じくホウ珪酸ガラスを
用いている。この第3の基板3の接合によって、ノズル
孔4、吐出室6、オリフィス7、及びリザーバ8が構成
される。
The upper third substrate 3 bonded to the upper surface of the first substrate 1 is made of borosilicate glass, like the second substrate 2. By joining the third substrate 3, the nozzle hole 4, the discharge chamber 6, the orifice 7, and the reservoir 8 are formed.

【0021】基板1の材料としてはガラスやセラミクス
等、基板1上に形成する流路寸法と基板1の平坦度及び
表面粗さが確保できる材料であればどのようなものでも
よい。基板1の材料としてガラスを用いる場合には流路
の形成は等方性エッチエッチングにて行うのが好都合で
あり比較的寸法精度を確保しやすい。
As the material of the substrate 1, any material such as glass or ceramics can be used as long as the dimensions of the flow path formed on the substrate 1 and the flatness and surface roughness of the substrate 1 can be secured. When glass is used as the material of the substrate 1, it is convenient to form the channel by isotropic etch etching, and it is relatively easy to secure dimensional accuracy.

【0022】インクジェットヘッド10のリザーバ8の
開口部には接続パイプ32が接続され、チューブ33を
介して図示しないインクタンクに接続されている。
A connection pipe 32 is connected to the opening of the reservoir 8 of the ink jet head 10 and is connected to an ink tank (not shown) via a tube 33.

【0023】次に、第1の基板1と第2の基板2を温度
340℃、電圧800〜900Vを印加して陽極接合
し、また同条件で第1の基板1と第3の基板3を接合
し、インクジェットヘッドを組み立てる。陽極接合の後
に、振動板5と第2の基板2上の個別電極21との間に
形成される気体層9の厚みは、本実施例では0.2μm
としてある。絶縁層19は駆動時に気体層9が排除され
て消失しても個別電極21と振動板5が接触しないよう
に構成されている。絶縁層としてのとしての酸化膜は厚
すぎると電界が弱くなる原因となる一方、薄過ぎると繰
り返し電界ストレスにより絶縁破壊しやすくなる。本実
施例ではこの酸化膜の厚さを0.09〜0.13μmと
している。
Next, the first substrate 1 and the second substrate 2 are anodically bonded by applying a voltage of 800 to 900 V at a temperature of 340 ° C., and the first substrate 1 and the third substrate 3 are bonded under the same conditions. Join and assemble the inkjet head. After the anodic bonding, the thickness of the gas layer 9 formed between the vibration plate 5 and the individual electrode 21 on the second substrate 2 is 0.2 μm in this embodiment.
There is. The insulating layer 19 is configured so that the individual electrode 21 and the diaphragm 5 do not come into contact with each other even if the gas layer 9 is eliminated and disappears during driving. If the oxide film as the insulating layer is too thick, it causes a weak electric field, while if it is too thin, dielectric breakdown tends to occur due to repeated electric field stress. In this embodiment, the thickness of this oxide film is 0.09 to 0.13 μm.

【0024】図2に説明されるようにインクジェットヘ
ッドを組み立てた後は、共通電極17と個別電極21の
端子部23間にFPC49により駆動回路40を接続
し、インクジェットプリンタを構成する。インク103
は、図示しないインクタンクよりインク供給部材を経て
第1の基板1の内部に供給され、リザーバ8、吐出室6
等を満たしている。そして、吐出室6のインクは、イン
クジェットヘッド10の駆動時にノズル孔4よりインク
液滴104となって吐出され、記録紙105に印刷され
る。
After the ink jet head is assembled as shown in FIG. 2, the drive circuit 40 is connected between the common electrode 17 and the terminal portion 23 of the individual electrode 21 by the FPC 49 to form the ink jet printer. Ink 103
Is supplied to the inside of the first substrate 1 from an ink tank (not shown) through an ink supply member, and the reservoir 8 and the discharge chamber 6
And so on. Then, the ink in the ejection chamber 6 is ejected as ink droplets 104 from the nozzle holes 4 when the inkjet head 10 is driven, and is printed on the recording paper 105.

【0025】本発明のインクジェットヘッドの駆動部で
あるアクチュエータ部は振動板5、共通電極18、空気
層9、絶縁体層19、個別電極21より構成される。
The actuator section, which is the drive section of the ink jet head of the present invention, comprises a diaphragm 5, a common electrode 18, an air layer 9, an insulator layer 19, and an individual electrode 21.

【0026】ここで、以下に、本発明における、共通電
極及17,18及び個別電極21の材料について述べ
る。
The materials of the common electrodes 17, 17 and the individual electrode 21 in the present invention will be described below.

【0027】本発明において、共通電極及17,18及
び個別電極21の材料として最も重要なことは、アクチ
ュエータ内の残留電荷を全て排除可能な材質であること
であり、電気抵抗率ρが6×10-4Ωcm以下であるこ
とである。
In the present invention, the most important material for the common electrodes 17, 18 and the individual electrode 21 is a material that can eliminate all the residual charges in the actuator, and the electrical resistivity ρ is 6 ×. It is 10 −4 Ωcm or less.

【0028】発明者らの研究によれば、試作したインク
ジェットヘッド内のアクチュエータ内に電荷が残留せ
ず、連続的に安定した良好なインク吐出が可能であった
共通電極及び個別電極の材質は電気抵抗率ρが6×10
-4Ωcm以下のものであった。個別電極及び共通電極材
質として抵抗率ρが6×10-4Ωcmを越えると、イン
クジェットヘッドのアクチュエータのコンデンサとして
の電気的な特性である損失値が上昇してアクチュエータ
駆動時の電荷の充電と放電が速やかに行われず、インク
ジェットヘッドの応答性が損なわれて高い駆動周波数で
のインク吐出が行われなくなってしまった。更に、応答
性が損なわれるばかりでなく、電圧の印加・解除による
駆動の繰り返しにより、絶縁層内に材料の分極や可動イ
オンの移動などにより残留した電荷を十分に排出できな
くなってしまい、駆動数が増加するに従い絶縁層が帯電
してついにはアクチュエータとして機能しなくなってし
まった。その結果、個別電極及び共通電極材質として抵
抗率ρが6×10-4Ωcmを越えると、アクチュエータ
寿命が短いといった課題を有していることが分かった。
According to the research conducted by the inventors, no charge remains in the actuator in the prototype ink jet head, and continuous stable and good ink ejection is possible. Resistivity ρ is 6 × 10
-4 Ωcm or less. When the resistivity ρ exceeds 6 × 10 −4 Ωcm as the material of the individual electrode and the common electrode, the loss value, which is the electrical characteristic as the capacitor of the actuator of the inkjet head, increases and the charge and discharge of the electric charge when the actuator is driven. However, the responsiveness of the inkjet head is impaired, and the ink cannot be ejected at a high driving frequency. Furthermore, not only the responsiveness is impaired, but due to repeated driving by applying and releasing a voltage, it is not possible to fully discharge the residual charge due to polarization of the material and movement of mobile ions in the insulating layer, and the number of driving As the value increases, the insulating layer becomes charged and finally it does not function as an actuator. As a result, it has been found that when the resistivity ρ exceeds 6 × 10 −4 Ωcm as the material of the individual electrodes and the common electrode, there is a problem that the life of the actuator is short.

【0029】上記の課題に対して、本発明において、共
通電極18及び個別電極21の材料として、電気抵抗率
ρが6×10-4Ωcm以下である材料を適用することと
した。
To solve the above problems, in the present invention, as the material of the common electrode 18 and the individual electrode 21, a material having an electric resistivity ρ of 6 × 10 −4 Ωcm or less is applied.

【0030】故に、本発明においては電気抵抗率ρが6
×10-4Ωcm以下である材料であれば共通電極及び個
別電極材料として何でも良い。
Therefore, in the present invention, the electrical resistivity ρ is 6
Any material may be used for the common electrode and the individual electrode as long as the material has a density of 10 −4 Ωcm or less.

【0031】共通電極接点部17と共通電極18及び個
別電極21の材料としては、密着性の観点よりNi(ニ
ッケル)、Al(アルミニウム)、Cr(クロム)、T
i(チタン)、Sn(錫)等の金属が適している。
As materials for the common electrode contact portion 17, the common electrode 18, and the individual electrode 21, Ni (nickel), Al (aluminum), Cr (chrome), and T are used in terms of adhesion.
Metals such as i (titanium) and Sn (tin) are suitable.

【0032】また、導電性の観点からは、Au(金)、
Ag(銀)、Cu(銅)、Pt(白金)等の金属が適し
ている。更に接点材料の観点からはAu、Pt、洋白が
適している。
From the viewpoint of conductivity, Au (gold),
Metals such as Ag (silver), Cu (copper), Pt (platinum) are suitable. Further, Au, Pt, and nickel silver are suitable from the viewpoint of the contact material.

【0033】更に、耐熱性と対衝撃性の両面からはIT
O(酸化インジュウム・スズ)等の酸化物半導体が適し
ている。
Further, in terms of both heat resistance and impact resistance, IT
Oxide semiconductors such as O (indium tin oxide) are suitable.

【0034】特に、Ptは融点が1174℃と高く、耐
食性にも優れ、電気抵抗率も1.06×10-5Ωcmと
良導体であり、加えて熱導伝度も0.168cal/c
m/秒/℃と熱を効率よく逃がすために熱応力にも強
い。この様にPtは本発明のインクジェトヘッドの電極
材料として様々な利点を有しているため、ヘッドのアク
チュエータ部と接点を兼ねた共通電極部の材料として、
また、個別電極の材料として最適である。このため特
に、本実施例ではPtを共通電極接点部17及び共通電
極18の共通電極の材料として用いている。
In particular, Pt has a high melting point of 1174 ° C., is excellent in corrosion resistance, has a good electrical conductivity of 1.06 × 10 −5 Ωcm, and has a heat conductivity of 0.168 cal / c.
Highly resistant to thermal stress because heat is efficiently released at m / sec / ° C. As described above, Pt has various advantages as an electrode material for the ink jet head of the present invention, and therefore, as a material for the common electrode section that also serves as the actuator section and the contact point of the head,
It is also the most suitable material for the individual electrodes. For this reason, Pt is particularly used as the material of the common electrode of the common electrode contact portion 17 and the common electrode 18 in this embodiment.

【0035】この他、CrやTi等の下地材料をスパッ
タした後、Ptを付設する2層構造とすることによって
振動板5共通電極接点部17及び共通電極18を基板と
の密着性が向上するという効果を得ることができる。
In addition, the adhesion of the diaphragm 5 common electrode contact portion 17 and the common electrode 18 to the substrate is improved by forming a two-layer structure in which Pt is additionally provided after sputtering a base material such as Cr or Ti. The effect can be obtained.

【0036】本実施例において、個別電極21の材料と
してITOを用いたのは、ITOの耐熱性の良さ、耐衝
撃性の良さに加えて、抵抗率を安定して低くすることが
できる透明な材料であることによる。ITOの適用によ
り、アクチュエータ内部を観察可能とし、アクチュエー
タ内部を検査可能とする特別な効果を狙ったためであ
る。ITOの抵抗率は、ITO中の酸素濃度を調整し
て、2〜6×10-4Ωcmとしている。
In the present embodiment, ITO is used as the material of the individual electrode 21 in addition to the excellent heat resistance and impact resistance of ITO, and the transparent electrode which can stably lower the resistivity. It depends on the material. This is because the application of ITO makes it possible to observe the inside of the actuator and to inspect the inside of the actuator for a special effect. The resistivity of ITO is 2 to 6 × 10 −4 Ωcm by adjusting the oxygen concentration in ITO.

【0037】次に本発明のインクジェットヘッドのアク
チュエータ部の作用について以下に述べる。
Next, the operation of the actuator portion of the ink jet head of the present invention will be described below.

【0038】図4はインクジェットヘッド10の駆動部
分の断面拡大図である。本発明の一実施例のインクジェ
ットヘッドの構造は図面上より、カバーガラス3、圧力
室6を含む流路が形成された基板1、基板1の振動板
5、Ptをスパッタして形成した薄膜層よりなる共通電
極18、基板2のエッチングにより設けられた空隙によ
る形成される気体層9、酸化シリコンをスパッタして形
成した絶縁体層19、ITO透明導電膜よりなる個別電
極21を積層したものとなっている。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the driving portion of the ink jet head 10. As shown in the drawing, the structure of an inkjet head according to an embodiment of the present invention is a thin film layer formed by sputtering a substrate 1 in which a flow path including a cover glass 3 and a pressure chamber 6 is formed, a diaphragm 5 of the substrate 1, and Pt. A common electrode 18, a gas layer 9 formed by a gap provided by etching the substrate 2, an insulator layer 19 formed by sputtering silicon oxide, and an individual electrode 21 made of an ITO transparent conductive film are laminated. Has become.

【0039】気体層9には乾燥空気が気密封止により封
入されていて、空気層を形成している。気体層9は空気
の他に窒素やアルゴンガス、キセノンガス、クリプトン
ガス等の比較的安定した気体を封入する事により構成さ
れる。窒素等は比較的入手しやすい気体として、アルゴ
ンガス等の不活性ガスは酸化等の化学は反応を起こさせ
ずアクチュエータ内を安定に保つための気体として用い
るとよい。
Dry air is hermetically sealed in the gas layer 9 to form an air layer. The gas layer 9 is configured by enclosing a relatively stable gas such as nitrogen, argon gas, xenon gas, krypton gas, etc. in addition to air. Nitrogen or the like is preferably used as a gas that is relatively easily available, and inert gas such as argon gas is preferably used as a gas for keeping the inside of the actuator stable without causing chemical reaction such as oxidation.

【0040】インクジェットヘッドのアクチュエータ部
をこの様に構成することによって、第1に振動板5は気
体層9の中を高速に振動する事が可能となる。第2に本
構成により、駆動時の電荷は低抵抗率の金属より構成さ
れた共通電極18とITOである個別電極21の中を自
由に移動する事が可能であり、抵抗も少ない。また、強
誘電体を用いていないため、電極部とアクチュエータ内
に電荷が残留することもない。電荷の蓄積と排出は容易
に且つ速やかに行われるようになる。
By constructing the actuator portion of the ink jet head in this way, first, the diaphragm 5 can vibrate in the gas layer 9 at high speed. Secondly, according to this configuration, the electric charge during driving can freely move between the common electrode 18 made of a metal having a low resistivity and the individual electrode 21 made of ITO, and the resistance is small. Moreover, since no ferroelectric substance is used, no electric charge remains in the electrode portion and the actuator. Accumulation and discharge of charges can be performed easily and quickly.

【0041】図5は作動時のインクジェットヘッド10
の駆動部分の断面拡大図である。個別電極21に対して
共通電極18に(+)電位を与える。即ち駆動電圧を印
加する。この時正電荷が共通電極18に蓄積され、逆に
負電荷が個別電極21に蓄積される。共通電極18は振
動板5と一体となって個別電極21に吸引され、絶縁層
19に当接する。絶縁層19が介在するため、共通電極
18と個別電極21は短絡する事はなく、絶縁は保たれ
る。
FIG. 5 shows the ink jet head 10 in operation.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a driving part of A (+) potential is applied to the common electrode 18 with respect to the individual electrode 21. That is, the drive voltage is applied. At this time, positive charges are accumulated in the common electrode 18, and conversely, negative charges are accumulated in the individual electrode 21. The common electrode 18 is attracted to the individual electrode 21 together with the diaphragm 5 and contacts the insulating layer 19. Since the insulating layer 19 is interposed, the common electrode 18 and the individual electrode 21 do not short-circuit and the insulation is maintained.

【0042】図5に示される状態より電圧の印加を止
め、共通電極18と個別電極21を同電位に保つと、電
荷は速やかに消失して振動板5は図4に示す状態に復元
される。
When the voltage application is stopped from the state shown in FIG. 5 and the common electrode 18 and the individual electrode 21 are kept at the same potential, the charges are quickly lost and the diaphragm 5 is restored to the state shown in FIG. .

【0043】図6、図7及び図8はそれぞれ本発明の実
施例におけるインクジェットヘッドの側断面図を示して
いる。これらの図により本発明のインクジェットヘッド
の動作の一例を以下に説明する。
FIGS. 6, 7 and 8 are side sectional views of the ink jet head in the embodiment of the present invention. An example of the operation of the inkjet head of the present invention will be described below with reference to these drawings.

【0044】図6において、インクジェットヘッドは、
インク流路中にはインクが充填されており、インクの吐
出を行う際の待機状態にある。待機状態から、振動板5
と個別電極21に電圧を印加して電位差を生じさせる
と、振動板5と個別電極21に静電吸引力が作用して、
振動板5は個別電極21に吸引される。
In FIG. 6, the ink jet head is
The ink flow path is filled with ink and is in a standby state when ejecting ink. From the standby state, the diaphragm 5
When a voltage is applied to the individual electrode 21 to generate a potential difference, an electrostatic attraction force acts on the diaphragm 5 and the individual electrode 21,
The diaphragm 5 is attracted to the individual electrode 21.

【0045】図7は電圧の印加により個別電極21に吸
引された振動板5によりリザーバ8から吐出室6へ矢印
B方向にインクが供給されている状態を示している。
FIG. 7 shows a state in which ink is supplied from the reservoir 8 to the ejection chamber 6 in the direction of arrow B by the vibrating plate 5 attracted to the individual electrodes 21 by applying a voltage.

【0046】図8に示すように、インクが十分供給され
たタイミングを選んで、電圧の印加を止め、振動板5と
個別電極21を導電位にすると、振動板5は電界の力か
ら開放されて自らの復原力により吐出室6側に復元す
る。この時吐出室6に発生した圧力によりインク滴10
4はノズル孔4より吐出する。と同時に吐出室6のイン
クは矢印C方向にオリフィス7を通過してリザーバ8に
排出される。
As shown in FIG. 8, when the timing at which the ink is sufficiently supplied is selected, the voltage application is stopped, and the diaphragm 5 and the individual electrode 21 are made conductive, the diaphragm 5 is released from the force of the electric field. Restores to the discharge chamber 6 side by its own restoring force. At this time, the ink drop 10 is generated by the pressure generated in the discharge chamber 6.
4 is discharged from the nozzle hole 4. At the same time, the ink in the ejection chamber 6 passes through the orifice 7 in the direction of arrow C and is discharged to the reservoir 8.

【0047】この後インク流路内のインクの振動が流路
抵抗により減衰して収束し、再び図6に示す待機状態と
なり、次のインクの吐出が可能な状態となる。
After that, the vibration of the ink in the ink flow path is attenuated and converged by the flow path resistance, and the standby state shown in FIG. 6 is resumed, so that the next ink can be ejected.

【0048】以下に本発明によるインクジェットヘッド
のアクチュエータ部の別の構成実施例について説明す
る。
Another embodiment of the actuator section of the ink jet head according to the present invention will be described below.

【0049】図9は本発明のインクジェットヘッドのア
クチュエータ部の別の実施例のアクチュエータ部の断面
拡大図である。前述の実施例では絶縁層19の形成を基
板2上の個別電極21上に形成した後、基板1と基板2
を接合してアクチュエータを形成していたが、図9にお
いて、絶縁層19は基板1の共通電極17上に形成した
後、基板1と基板2を接合してアクチュエータを形成し
て構成している。絶縁層19は振動板5上の共通電極1
8上に構成され、駆動時には絶縁層19も振動板5と同
様な動きをすることになる。このようにインクジェット
ヘッドのアクチュエータ部を構成すると、前述の実施例
の本発明の構成・作用・効果に加えて、更にこの場合、
製造時の絶縁層19の構成範囲が基板1の共通電極18
の表面全域でも良くなるため、製造が容易になるという
更なる効果を有する。また、絶縁層19をその材質を酸
化シリコンとして共通電極18上にスパッタにより構成
すると、酸化シリコンを主成分とするほう珪酸ガラスよ
りなる基板2との陽極接合がより容易になる。
FIG. 9 is an enlarged sectional view of an actuator portion of another embodiment of the actuator portion of the ink jet head of the present invention. In the above-described embodiment, after the insulating layer 19 is formed on the individual electrode 21 on the substrate 2, the substrate 1 and the substrate 2 are formed.
Although the actuator is formed by bonding the above, in FIG. 9, the insulating layer 19 is formed on the common electrode 17 of the substrate 1, and then the substrate 1 and the substrate 2 are bonded to form the actuator. . The insulating layer 19 is the common electrode 1 on the diaphragm 5.
8 and the insulating layer 19 also moves in the same manner as the diaphragm 5 during driving. When the actuator portion of the inkjet head is configured as described above, in addition to the configuration, action and effect of the present invention of the above-described embodiment, in this case,
The configuration range of the insulating layer 19 at the time of manufacturing is the common electrode 18 of the substrate 1.
Since it is improved over the entire surface of, the manufacturing process becomes easier. If the insulating layer 19 is made of silicon oxide on the common electrode 18 by sputtering, anodic bonding with the substrate 2 made of borosilicate glass containing silicon oxide as a main component becomes easier.

【0050】また、本実施例では絶縁層19の材料とし
て酸化シリコンを提供しているが、電気的に高い絶縁性
と耐熱性を有している材料であり、共通電極または個別
電極との密着性が優れた材料であれば何でもよい。絶縁
層19の材料として酸化シリコンを用いれば基板1、2
及び3の材料と比較的同一な材料であるため、製造上で
生ずる内部応力を緩和することが可能である。また、絶
縁層19の材料として酸化シリコンの代わりに窒化シリ
コンや酸化マグネシュウムを用いた場合、更に耐熱性が
向上するという特有の効果を有する。
Further, although silicon oxide is provided as the material of the insulating layer 19 in the present embodiment, it is a material having high electrical insulation and heat resistance, and adheres to the common electrode or the individual electrode. Any material having excellent properties may be used. If silicon oxide is used as the material of the insulating layer 19, the substrates 1, 2
Since the material is relatively the same as the materials of 3 and 3, it is possible to relieve the internal stress generated during manufacturing. In addition, when silicon nitride or magnesium oxide is used as the material of the insulating layer 19 instead of silicon oxide, there is a unique effect that the heat resistance is further improved.

【0051】図10は、本発明のインクジェットヘッド
のアクチュエータ部の更に別の実施例のアクチュエータ
部の断面拡大図である。本図において191は個別電極
21の共通電極18側の表面に付設された第1の絶縁体
層であるところの酸化シリコン絶縁膜1である。また、
192は共通電極18の個別電極21側の表面に付設さ
れた第2の絶縁体層であるところの酸化シリコン絶縁膜
2である。
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of an actuator portion of yet another embodiment of the actuator portion of the ink jet head of the present invention. In the figure, 191 is a silicon oxide insulating film 1 which is a first insulating layer attached to the surface of the individual electrode 21 on the common electrode 18 side. Also,
Reference numeral 192 denotes a silicon oxide insulating film 2 which is a second insulating layer attached to the surface of the common electrode 18 on the individual electrode 21 side.

【0052】本実施例において、絶縁膜1及び絶縁膜2
の膜厚の総和は0.09〜0.15μmとしている。こ
れは、絶縁層としてのとしての酸化膜は厚すぎると電界
が弱くなる原因となる一方、薄過ぎると繰り返し電界ス
トレスにより絶縁破壊しやすくなるためである。
In this embodiment, the insulating film 1 and the insulating film 2
The total film thickness is set to 0.09 to 0.15 μm. This is because if the oxide film as the insulating layer is too thick, the electric field becomes weak, while if it is too thin, dielectric breakdown is likely to occur due to repeated electric field stress.

【0053】本実施例においては、共通電極18と個別
電極21に電圧を印加して振動板5を吸引してアクチュ
エータを動作させた時には、共通電極18と個別電極2
1はいずれも直接当接することはない。この場合、アク
チュエータ動作時には絶縁膜1と絶縁膜2が直接当接す
る。
In this embodiment, when a voltage is applied to the common electrode 18 and the individual electrode 21 to attract the diaphragm 5 to operate the actuator, the common electrode 18 and the individual electrode 2 are operated.
Neither 1 directly abuts. In this case, the insulating film 1 and the insulating film 2 directly contact each other when the actuator is operating.

【0054】図10に示す様に絶縁体層を第1の絶縁体
と第2の絶縁体に分け、共通電極18と個別電極21の
各々の電極表面に付設することにより、共通電極18及
び個別電極21の各々の電極は何れも衝突や繰り返しス
トレス等による劣化や損傷がないため、インクジェット
ヘッドとして更に耐絶縁性と耐久性が向上し、長寿命な
インクジェットヘッドを得ることが可能となる。
As shown in FIG. 10, the insulator layer is divided into a first insulator and a second insulator, and the common electrode 18 and the individual electrode 21 are attached to the respective electrode surfaces, so that the common electrode 18 and the individual electrode 21 are separated from each other. Since each of the electrodes 21 is not deteriorated or damaged due to collision or repeated stress, the insulation resistance and durability of the inkjet head are further improved, and a long-life inkjet head can be obtained.

【0055】図11は、本発明のインクジェットヘッド
のアクチュエータ部のまた更に別の実施例のアクチュエ
ータ部の断面拡大図である。51はP型シリコンよりな
る振動板5のアクチュエータ側表面にボロン(B+)を
イオン注入し、拡散したBドープ層であり、共通電極で
ある。19はBドープ層51の表面のシリコンを酸化し
て形成された酸化シリコン膜であり、絶縁体層である。
Bドープ層51の厚みは1〜5μmであり、Bドープ層
51には約5×1020個/ccのBがシリコン中に拡散
して分布している。Bドープ層51の抵抗率はこれによ
り約1×10-4Ωcmとなっている。
FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of an actuator portion of an actuator portion of an ink jet head of the present invention according to still another embodiment. Reference numeral 51 denotes a common electrode, which is a B-doped layer in which boron (B + ) is ion-implanted and diffused into the actuator-side surface of the diaphragm 5 made of P-type silicon. Reference numeral 19 is a silicon oxide film formed by oxidizing silicon on the surface of the B-doped layer 51, which is an insulator layer.
The B-doped layer 51 has a thickness of 1 to 5 μm, and about 5 × 10 20 B / cc of B is diffused and distributed in silicon in the B-doped layer 51. As a result, the resistivity of the B-doped layer 51 is about 1 × 10 −4 Ωcm.

【0056】このため、前述の実施例と同様に本発明の
効果を得ることができる。また、本実施例では、共通電
極として別途金属等を付設することなく振動板5に低抵
抗のBドープ層51を共通電極として形成することが可
能であり、更にBドープ層51の酸化により絶縁体層1
9も形成することが可能であるため、一連のプロセスに
より、振動板5、共通電極としてのBドープ層51、絶
縁体層19を得ることができ、インクジェットヘッドの
製造をより容易にすることが可能である。
Therefore, the effects of the present invention can be obtained as in the above-described embodiment. In addition, in the present embodiment, it is possible to form the low-resistance B-doped layer 51 as the common electrode on the diaphragm 5 without additionally providing a metal or the like as the common electrode, and further insulating the B-doped layer 51 by oxidation. Body layer 1
Since 9 can also be formed, the diaphragm 5, the B-doped layer 51 as the common electrode, and the insulator layer 19 can be obtained by a series of processes, and the manufacturing of the inkjet head can be facilitated. It is possible.

【0057】基板1の材料がP型の半導体である場合に
は注入するイオンとしてはBやアルミニウムを、N型の
半導体である場合にはリンや砒素を注入イオンとして用
いる。
When the material of the substrate 1 is a P-type semiconductor, B and aluminum are used as implanted ions, and when it is an N-type semiconductor, phosphorus and arsenic are used as implanted ions.

【0058】本実施例において、Bドープ層51はBド
ープ剤を振動板5の表面に塗布後、焼成・拡散後、表面
に生成したB2O3及びSiB6を除去して形成されてい
る。
In this embodiment, the B-doped layer 51 is formed by applying the B-doping agent on the surface of the diaphragm 5, firing and diffusing it, and removing B2O3 and SiB6 generated on the surface.

【0059】本実施例において、基板1に単結晶シリコ
ンを用いているがゲルマニウムや単結晶酸化シリコン
(水晶)等、異方性エッチングを行う場合には、何れの
材料でもよい。単結晶シリコンは半導体材料として産業
上容易に手にすることができる材料であることより本発
明の適用には好都合である。
In this embodiment, single crystal silicon is used for the substrate 1, but any material such as germanium or single crystal silicon oxide (quartz) may be used when anisotropic etching is performed. Single crystal silicon is a material that can be easily obtained industrially as a semiconductor material, and is therefore convenient for application of the present invention.

【0060】図12は上述のインクジェットヘッド10
を搭載した本発明のインクジェット記録装置の一実施例
を示す概要図である。300は記録紙105を搬送する
プラテン、301は内部にインクを貯蔵するインクタン
クであり、インク供給チューブ306を介してインクジ
ェットヘッド10にインクを供給する。302はキャリ
ッジであり、インクジェットヘッド10を記録紙105
の搬送方向と直行する方向に移動させる。キャリッジ3
02を移動させながら、駆動回路40により適時インク
ジェットヘッド10よりインク104を吐出させること
により、記録紙105に任意の文字や画像を印刷するこ
とができる。
FIG. 12 shows the ink jet head 10 described above.
FIG. 3 is a schematic view showing an embodiment of an inkjet recording apparatus of the present invention equipped with the. A platen 300 conveys the recording paper 105, and an ink tank 301 stores ink therein, and supplies ink to the inkjet head 10 via an ink supply tube 306. Reference numeral 302 denotes a carriage, which connects the inkjet head 10 to the recording paper 105.
Move in the direction perpendicular to the transport direction of. Carriage 3
It is possible to print arbitrary characters or images on the recording paper 105 by ejecting the ink 104 from the inkjet head 10 at appropriate times by moving the driving circuit 40 while moving 02.

【0061】303はポンプであり、インクジェットヘ
ッド10のインク吐出不良時の回復動作を行ったり、イ
ンクの詰め替えを行う等の場合、キャップ304、廃イ
ンク回収チューブ308を介してインクを吸引し、排イ
ンク溜305に回収する機能を果たしている。
Reference numeral 303 denotes a pump, which sucks the ink through the cap 304 and the waste ink recovery tube 308 and discharges the ink when the recovery operation is performed when the ink jet head 10 is not properly ejected or the ink is refilled. It has a function of collecting in the ink reservoir 305.

【0062】本発明のインクジェット記録装置ではイン
クジェットヘッド10に前述した構成を適用しているた
め、耐久性に優れている。その結果、本発明のインクジ
ェットヘッドを用いてパーマネントタイプ(インクジェ
ットヘッドを印刷装置に固定して、装置全体が寿命に達
するまでヘッドを交換しない型)のインクジェット記録
装置が可能となる。
In the ink jet recording apparatus of the present invention, since the ink jet head 10 has the above-mentioned constitution, it is excellent in durability. As a result, it becomes possible to use the inkjet head of the present invention to make a permanent type inkjet recording apparatus (type in which the inkjet head is fixed to the printing apparatus and the head is not replaced until the entire apparatus reaches the end of its life).

【0063】パーマネントタイプのインクジェットヘッ
ドはヘッドの交換が不要であり、印刷装置の使用者は消
費したインクを補充するだけでよいのでたいへん便利で
ある。
The permanent type ink jet head does not require replacement of the head, and the user of the printing apparatus is very convenient because he only needs to replenish the consumed ink.

【0064】また、本実施例では、インクジェットヘッ
ド10のみをキャリッジ302に配設したものを示す
が、これに限定されるものでものはなく、インクタンク
はキャリッジ上に配設されてもよい。
In this embodiment, only the ink jet head 10 is provided on the carriage 302, but the present invention is not limited to this, and the ink tank may be provided on the carriage.

【0065】図13は上述のインクジェットヘッド10
を搭載した本発明のインクジェット記録装置の他の実施
例を示す概要図である。401はインクジェットヘッド
10と、インクタンクと、インクジェットヘッド10と
インクタンクを連通するインク供給部材とを一体に有し
ているヘッドユニットである。ヘッドユニット401は
キャリッジ302に装着されて、記録紙105の搬送方
向と直行する方向に移動させる。キャリッジ302を移
動させながら、適時インクジェットヘッド10よりイン
ク104を吐出させることにより、記録紙105に任意
の文字や画像を印刷することができる。ヘッドユニット
401はインクタンクをヘッドと一体に構成したいわゆ
るディスポーザブルタイプ(インクタンクのインクが空
になった時点でインクジェットヘッドごと交換するタイ
プ)である。
FIG. 13 shows the ink jet head 10 described above.
FIG. 8 is a schematic view showing another embodiment of the ink jet recording apparatus of the present invention in which is mounted. A head unit 401 integrally includes the inkjet head 10, an ink tank, and an ink supply member that connects the inkjet head 10 and the ink tank. The head unit 401 is mounted on the carriage 302 and moved in a direction orthogonal to the conveyance direction of the recording paper 105. By arbitrarily ejecting the ink 104 from the inkjet head 10 while moving the carriage 302, it is possible to print arbitrary characters or images on the recording paper 105. The head unit 401 is a so-called disposable type in which the ink tank is integrated with the head (a type in which the inkjet head is replaced when the ink in the ink tank becomes empty).

【0066】ディスポーザブルタイプのヘッドでは吸引
ポンプや回収されたインクを貯留する機構や部材が不要
であり、記録装置全体を容易に且つ小さく構成すること
が可能である。
The disposable type head does not require a suction pump or a mechanism or member for storing the recovered ink, and the entire recording apparatus can be easily and small-sized.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、駆動
により残留電荷が生じないため、常にインクをノズルよ
り吐出するに十分な駆動力が得られ、安定したインク吐
出が可能である。その結果安定した印刷品位が確保で
き、ヘッドとしての寿命が長いといった効果を有する。
As described above, according to the present invention, since residual electric charge is not generated by driving, sufficient driving force for constantly ejecting ink from the nozzle can be obtained, and stable ink ejection is possible. As a result, stable printing quality can be secured, and the head has a long service life.

【0068】更に、本発明によれば良好な印刷品位と印
刷の信頼性を有するインクジェットヘッドを提供するこ
とが可能である。
Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide an ink jet head having good printing quality and printing reliability.

【0069】また、高速で駆動が可能であり、振動板が
駆動信号に追従して、良好な応答が得られ、高速で駆動
でき、印刷速度の速い印刷装置が実現可能であるといっ
た効果を有してる。
Further, there is an effect that it can be driven at high speed, the diaphragm follows the drive signal, a good response is obtained, it can be driven at high speed, and a printing apparatus with high printing speed can be realized. I'm doing it.

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

【図1】本発明の実施例のインクジェットヘッドの分解
斜視図。
FIG. 1 is an exploded perspective view of an inkjet head according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例のインクジェットヘッドの斜視
図。
FIG. 2 is a perspective view of an inkjet head according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例のインクジェットヘッドの断面
側面図。
FIG. 3 is a sectional side view of an inkjet head according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例のインクジェットヘッドの断面
拡大図。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of an inkjet head according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例のインクジェットヘッドの動作
時の断面拡大図。
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the inkjet head according to the embodiment of the present invention during operation.

【図6】本発明の実施例のインクジェットヘッドの断面
側面図。
FIG. 6 is a sectional side view of an inkjet head according to an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例のインクジェットヘッドの断面
側面図。
FIG. 7 is a sectional side view of the inkjet head according to the embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例のインクジェットヘッドの断面
側面図。
FIG. 8 is a sectional side view of the inkjet head according to the embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施例のインクジェットヘッドの断面
拡大図。
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the inkjet head according to the embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施例のインクジェットヘッドの断
面拡大図。
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the inkjet head according to the embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施例のインクジェットヘッドの断
面拡大図。
FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of the inkjet head according to the embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施例のインクジェットヘッドを搭
載したプリンタの概要図。
FIG. 12 is a schematic diagram of a printer equipped with an inkjet head according to an embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施例のインクジェットヘッドを搭
載したプリンタの概要図。
FIG. 13 is a schematic diagram of a printer equipped with an inkjet head according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・基板 4・・・ノズル孔 5・・・振動板 6・・・吐出室(圧力発生部) 7・・・オリフィス(インク供給路) 8・・・リザーバ(インク供給部) 9・・・空気層 18・・・共通電極 19・・・絶縁層 1 ... Substrate 4 ... Nozzle hole 5: Vibration plate 6 ... Discharge chamber (pressure generator) 7 ... Orifice (ink supply path) 8 ... Reservoir (ink supply unit) 9 ... Air layer 18 ... Common electrode 19 ... Insulating layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野島 重男 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイ コーエプソン株式会社内 (72)発明者 丸山 博幸 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイ コーエプソン株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−71882(JP,A) 特開 平6−55732(JP,A) 特開 平5−50601(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/045 B41J 2/055 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Shigeo Nojima 3-3-5 Yamato, Suwa, Nagano Seiko Epson Corporation (72) Inventor Hiroyuki Maruyama 3-3-5 Yamato, Suwa, Nagano Prefecture Sei (56) References JP-A-6-71882 (JP, A) JP-A-6-55732 (JP, A) JP-A-5-50601 (JP, A) (58) Fields investigated (58) Int.Cl. 7 , DB name) B41J 2/045 B41J 2/055

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ノズルと、該ノズルに連通するインク流
路と、該流路の一部に設けられた振動板と、該振動板に
対向して設けられた個別電極と、前記振動板と前記個別
電極間に設けられた絶縁体層と、前記振動板と前記個別
電極間に設けられた気体層と、前記振動板の表面に前記
個別電極に対向して付設された共通電極とを有し、前記
個別電極と前記共通電極の間に駆動電圧を印加し、前記
振動板を静電気力により変形させ、前記ノズルからイン
ク液滴を吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記共通電極 を形成する材料の抵抗率が6×10-4Ωc
m以下であり、前記個別電極を形成する材料が、抵抗率が2〜6×10
-4 Ωcmに調整されたITOである ことを特徴とするイ
ンクジェットヘッド。
1. A nozzle, an ink flow path communicating with the nozzle, a vibration plate provided in a part of the flow path, an individual electrode provided opposite to the vibration plate, and the vibration plate. An insulator layer provided between the individual electrodes, a gas layer provided between the diaphragm and the individual electrodes, and a common electrode attached to the surface of the diaphragm so as to face the individual electrodes. In the inkjet head that applies a driving voltage between the individual electrode and the common electrode to deform the diaphragm by electrostatic force and ejects ink droplets from the nozzle, the resistance of the material forming the common electrode Rate is 6 × 10 -4 Ωc
m or less, and the material forming the individual electrode has a resistivity of 2 to 6 × 10
An inkjet head characterized by being ITO adjusted to -4 Ωcm .
【請求項2】 前記共通電極が白金層よりなることを特
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 the common electrode comprises a platinum layer.
【請求項3】 前記絶縁体層が第1の絶縁体層と第2の
絶縁体層からなり、該第1の絶縁体層は前記個別電極の
表面に付設され、該第2の絶縁体層は前記共通電極の表
面に付設されてな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。
3. The insulator layer comprises a first insulator layer and a second insulator layer, the first insulator layer being attached to the surface of the individual electrode, and the second insulator layer. The ink jet head according to claim 1, wherein is attached to the surface of the common electrode.
【請求項4】 前記共通電極がイオン注入された半導体
層よりな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。
4. The ink jet head according to claim 1, wherein the common electrode is made of an ion-implanted semiconductor layer.
【請求項5】 請求項1記載のインクジェットヘッド
と、インクを貯留するインクタンクと、前記インクジェ
ットヘッドのインク供給部と前記インクタンクとを連通
するインク供給部材とを有することを特徴とするインク
ジェット記録装置。
5. An ink jet recording comprising the ink jet head according to claim 1, an ink tank for storing ink, and an ink supply member for communicating the ink supply unit of the ink jet head with the ink tank. apparatus.
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