JPH02289351A - 記録ヘッド及び記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 伎４立互 本発明は、インクジェットの記録ヘッドに関し。

例えば、流体素子、ポンプ、バルブ等に適用されるもの
である。

従」６支術− 第６図及び第７図は、従来の加圧オンデマンドマルチヘ
ッドの構成図で、第６図は断面図、第７図はその上面図
を示すものである。図中、２１は上板、２２は電歪振動
子、２３はインク供給路、２４はインク供給側流路、２
５はインク加圧液室、２６は基板、２７は流路、２８は
ノズル、２９は共通液室、３０はインク供給孔である。

この加圧オンデマンドマルチヘッドは、＃ｉ電歪振動子
より液室を加圧してノズルよりインクを噴出するもので
ある。

また、特開昭６３−３０７９５９公号報は、静電力によ
り梁をたわませてノズルをふさぎ、いわゆるバルブを楕
成し、昇華性染料のガス流を出したりふさいだりして制
御を行っているものである。

また、液室内に弾性可動部を設け、この弾性可動部に第
１電極を配し、液室の内壁に設けられた第２１１極との
間に電圧を印加して、弾性可動部を変形させてノズルよ
り液滴を噴出するものも提案されている。しかしながら
、従来の電歪振動子を使ったマルチヘッドではインクの
噴出力を得る爲にある程度の大きさの電歪振動子が必要
であり、この外商密度化には適さないものであった。ま
た。

静電力をカンチレバーに作用させ、そのカンチレバーの
変位によって液室内のインクをノズルより噴出させるも
のは、駆動力がやや不足し、高電圧を必要としたり、カ
ンチレバーの面積を大きくしたり電極間ギャップを小さ
くしたりする必要があった。高電圧にすれば電源コスト
があがり、スイッチングする駆動回路もコスト高となる
。また。

カンチレバーの面積を大きくとればそれだけ高密度化が
できなくなる。さらに、電極ギャップを小さくすると、
電極間の絶縁破壊が発生しやすくなるとともに、ギャッ
プ維持の爲の構成、加工が難しくなるなどの不具合が発
生する。また、インクそのものの比誘電率を大きく上げ
ることは、インクの特性上困難であることも明白である
。

このように、従来の静電力による駆動力は非常に小さく
、所定の駆動力を得る爲にコスト、高密・変化、加工の
難しさなどを犠牲にして行っていた。

ｍ−咋 本発明は、上述のごとき欠点を解決するためになされた
もので、高密度化を図り、駆動力を増大して十分な噴出
力をもつこと、また、熱により誘電率の急変する物質を
第１．第２電極間に封入し、第１．第２電極間には常時
直流バイアス電圧を印加し、個別電極の近傍を加熱する
ことにより、誘電率を急上昇させて直流バイアス電圧を
パルス的に使用可能とし、加熱パルスの低叶動電圧の使
用で大幅な価格低トを実現するようにしたインクシェツ
トの記録ヘッドを提供することを目的としてなされたも
のである。

週−一コ又 本発明は、上記目的を達成するために、（１）記録体と
、該記録体の流路を構成する流路構成体の一部又は全部
が振動部材である第１の′正極と５該流路外に該第１の
電極に対応して設けられた第２の電極とから成り、前記
第１の電極と前記第２の電極に電圧を印加して、前記振
動部材を変位させ、該流路の容積化により、該記録体に
移動二不ルギーを与えて記録媒体に付着させ記録するこ
と。

更には、（２）前記第１電極と、前記第２の電極の間に
比誘電率を持つ物質を充満させたこと、更には、（３）
第１．第２電極間に熱により比誘率変化の大きい材料を
封入し、前記第１．第２電極間の静電力によりインク吐
出すること、更には、（４）第１．第２電極間に熱によ
り比誘電率変化の大きい材料を封入すると共に、第１．
第２電極間の静電力と第１．第２電極と第３電極間の静
電力によりインク吐出することを特徴としたものである
。以下、本発明の実施例に基づいて説明する。

第１図は、本発明による記録ヘッドの一実施例を説明す
るための構成図で、第２図は第１図の長手方向の断面図
である。図中、１は側壁、２は天板、３は振動板、４は
個別電極、５は共通電極。

６は基板、７は流路、８は強誘゛市性液晶、９は大％開
放口、１０は共通液室、１２は電源、１３は噴出口、１
４はギャップ、１５は紙である。

インクの流路７を構成する側壁１及び振動板３は、エツ
チングやフォトリソグラフィー等によりシリコンで作ら
れている。又、流路７の上部は天板２でふさがれている
。流路７の一端はインクの噴出口１３となっており。他
方は天板で構成される共通液室１０となっている。共通
液室１０には、インクタンク（図示せず）よりインクが
供給される。振動板３の裏側（流路側でない而）には個
別電極４が配置され、各々絶縁性を保っている。又、個
別電極４に対向する位置に適宜なキャップ１４を保って
、共通電極５が基板６上に配置され、′電源１２と接続
されている。個別電極４と共通電極５とにはさまれたギ
ャップ１４には１強誘電性液晶８が充満され、大気開放
口９により大気開放となっている。なお、大気開放口は
なるべく大きく。

又、１ケ所だけでなはく、多数おいているのが好ましい
。

このような構成のインフジエラ１〜記録ヘソ１−におい
て、個別電極４と共通電極５との間に電圧が印加される
と静電力により振動板３がたわみ、流路７の容積が大き
くなりインクが共通液室より供給される。ここで、印加
電圧を切ると、たわんでいた振動板３が元に戻り、流路
７内のインクを加圧する。インクは加圧されたエネルギ
ーにより、噴出口１３によりインク滴として飛び出し、
紙１５に付着して記録される。ギャップ１４内の強誘電
性液晶８は流動性がある爲、振動板３のタワミに追従す
る。しかしながら、この強誘電性液晶８は振動板３に発
生するｌ原動力にとっては負荷となる爲、なるべ（少な
くなるように構成することが望ましい。又、個別電極相
互の強誘電性液晶８の動きによる干渉をなくす爲、第３
図に示す仕切板１１を付けて各電極を仕切るようにした
方が良いことはいうまでもない。本発明の実施例は、強
誘電性液晶を電極間に介在させたものであるが、これに
とられれず適宜選択した材料を介在させ得ることはもち
ろん有益である。

第４図、及び第５図は１本発明の他の実施例を示すもの
で、第４図は正面図、第５図は側面図を示し、１６はノ
ズルプレート、１７はインク供給路である。この実施例
では、噴出口１３が振動板３の変位方向に位置する爲に
噴射効率が良い。

次に、第１図に基づいて説明した本発明の実施例を改良
した他の実施例について説明する。すなわち、第１図に
おいて、個別電極４と共通電極５の間の印加電圧パルス
１２（第１図では直流となっているがこの場合はパルス
が適当）で振動板３を変位させるが、振動板３は側壁１
と一体的又は接着等により接合されており、振動板３は
周辺固定の条件に等しく十分な振動変位を得るには印加
電圧パルスの波高値を大きくする必要があり開動回路の
コスト・が高くなる。　第８図は、平行平板に働く静電
引力を説明する図である。２枚の電極間に働く静電引力
Ｐａは次式となる。

ここで■は印加電圧、ｄは電極間距離、εは誘電率であ
り、その誘電率εは次式で示される。

＊ ε＝ε、ε　　　　　（２） ここでε、は真空の誘電率、ε　は比誘電率である。従
って電界強度Ｅ　（＝Ｖ／ｄ）が一定の時は比誘電率の
大きい材料程静電引力は大きくなる。

第９図は、比ｖＩ誘電率温度変化を示す図である。

この様な温度変化により比誘電率の急する物質としては
５例えばニトロベンゼン（比誘電率は３４）にチタン酸
バリウム（比誘電率は１６０００）を混合してゼリー状
にしたものが用いられ、ＴＩＩ＝２５℃からＴ、＝　１
２０℃の温度変化により比誘電率変化は２００〜５００
程度が得られる。また各種の強誘電性液晶を用いると比
誘電率変化は数百から数千となる。

第１０図は、本発明のさらに他の実施例を示すもので、
図中、３１は発熱体、３２は上板、３３は流路、３４は
ノズル、３５は発熱体駆動パルス。

３６は電源、３７は下板、３８は誘電材料、３９は第２
電極、４０は第１電極、４１はスペーサ、４２は振動部
材である。

上板３２と振動部材４２によりノズル３４（点線で示す
）に対応した流路３３が形成される。振動部材４２と下
板３７間には温度変化により比誘電率の急変する誘電材
料３８が封入され、２つの電極１，２が配置されている
。２つの電極間には静電圧が印加されており、前記（１
）式の静電引力が働くが（２）式での比誘電率が小さい
ため静電引力は小さく、振動部材４２の流路部の壁はわ
ずかな変位あるいは変位しない。振動部材４２には各流
路に対応して発熱体３１が設けられている。

発熱体駆動パルスの印加により発熱体近傍の：ＪＩ電材
料は急速に加熱され、第９図に示すように比誘電率が急
激に上昇する。このため前記（１）式の静電引力は増加
し、流路３３に対応した振動部材４２は変位して流路容
積が拡大する。発熱体駆動パルス３５を切ると振動部４
２の復帰により流路内の圧力を上昇させてノズル３４よ
りインクを吐出する。

第１１図は、さらに他の実施例を示すものである。振動
部材の変位原理は第１０図のものと同じである。第１．
第２電極間の電位差＋ｖ１と第３電極の電位−■、とに
より流路中のインクにはｖ１＋　Ｖ　ｘの電位差があり
、インクにはクーロン力が働いてノズル先端でメニスカ
スを形成している。

発熱体への電圧パルス印加時の光路容積の増加により、
インクは一度ノズル内へ引き込まれるが、流路容積減少
時にはノズルより吐出する。この時電位差Ｖ　ｔ　＋　
Ｖ　ｚによる静電力（クーロン力）によりインク滴速度
が加速されて高速かつ安定なインク吐出が実現できる。

抜−一末 以上の説明から明らかなように、本発明によると、駆動
の発生部を流路内ではなく流路外に構成した爲、インク
の特性（例えば、比誘電率、絶縁性等）を考慮しなくて
も良い。すなわち、インクは画質第１優先でその諸特性
を決定でき、装置側の特性に左右されなくなった。これ
は画像品質上この上もない効果である。また、静電力を
向上させる爲に用いられる比誘電率の高いものとしては
。

すなわちグリセリンが、４２．’５．サンニレツクＭＤ
（三洋化成工業（株）商品名）が７７．５である。さら
に大きい匪動力を必要とする時、最も好都合のものは、
強誘電性物質といえる。このうちでも特に強誘電性液晶
は比誘電率４０００〜６０００を超えるものもあり、さ
らに流動体であることも本発明の実施には好条件といえ
る。この様な強誘電性液晶を電極間に介在させることに
より、その比誘電率に見合った高い迂区動力を得ること
ができる。

又、このような構成にすることにより、昧勅発生部は電
極パターンを作るだけで良く、例えば従来例のマルチヘ
ッドに必要な電歪振動子などが不必要であり、高質積比
が可能となった。さらに低電圧暉動が可能で低価格化が
可能となり、また高速、安定なインク吐出が可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による記録ヘットの一実施例を説明す
るための構成図、第２図は、第１図の長手方向の断面図
、第３図は、電極間に仕切板を設けた場合の構成図、第
４図、及び第５図は、本発明の他の実施例を示す図、第
６図、及び第７図は、従来の加圧オンデマントマルチへ
ｙ　ｌ’の構成図。 第８図は、平行平板間に働く静電引力を説明するための
図、第９図は、比誘電率の温度変化を示す図、第１０図
及び第１１図は、本発明のさらに他の実施例を示す図で
ある。 ■・・・側壁、２・・・天板、３・・・振動板、４・・
・個別ｍ極、５・・・共通電極、６・・基板、７・・・
流路、８・・・強誘電性液晶、９・・・大気開放口、１
ｏ・・・共通液室、１１・・・仕切板、１２・・電源、
１３・・・噴出口、１４・・・ギャップ、１５・・・紙
。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、記録体と、該記録体の流路を構成する流路構成体の
   一部又は全部が振動部材である第１の電極と、該流路外
   に該第１の電極に対応して設けられた第２の電極とから
   成り、前記第１の電極と前記第２の電極に電圧を印加し
   て、前記振動部材を変位させ、該流路の容積化により、
   該記録体に移動エネルギーを与えて記録媒体に付着させ
   記録することを特徴とする記録ヘッド。 ２、前記第１電極と、前記第２の電極の間に比誘電率を
   持つ物質を充満させたことを特徴とする請求項１記載の
   記録ヘッド。