JPS6320710B2

JPS6320710B2 -

Info

Publication number: JPS6320710B2
Application number: JP56200428A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Miura; Hiroyuki Naito
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1981-12-11
Filing date: 1981-12-11
Publication date: 1988-04-28
Also published as: JPS58101070A

Description

[Detailed description of the invention]

本発明は、インクジエツト記録装置に関する。第１図は同一出願人の出願に係る特願昭56−
8428号のインクジエツト記録装置を示す。同図に
おいて、導電性のノズル板２には空気吐出口１が
穿孔されており、ノズル板２と平行して壁３が配
置されており、かつ壁３には空気吐出口１に対向
してインク吐出口４が穿孔されている。ノズル板
２と壁３により生じる空気層７には周辺から空気
流が送られ、空気吐出口１より流出している。こ
の空気流の流れの方向は、空気吐出口１の近傍で
急激に変化しているため、インク吐出口４より空
気吐出口１に至る空間には、急激な圧力勾配の変
化が生じている。一方、インク吐出口４内のインクには、一定圧
力が印加されており、インクジエツト記録ヘツド
の非駆動時には、インク吐出口４の近傍の空気圧
力と、インク吐出口４内のインク圧力がほぼ等し
くインク吐出口４内のインクのメニスカスが静止
して保たれるように調整されている。信号源５はノズル板２とインク吐出口４内のイ
ンクとの間に電位差が生じるように、ノズル板２
およびインク吐出口４に連通した導電性のインク
供給管６に電気的に接続されている。信号源５に
より、ノズル板２とインク吐出口４内のインクに
電位差が生じると、この電位差による電界によ
り、インク吐出口４に生じるメニスカスが空気吐
出口１の方向に引き伸ばされる。インク吐出口４
から空気吐出口１に至る空間には、急激な圧力勾
配の変化が生じており、かつこの変化の程度は空
気吐出口１に近い程大であるため、前記インク吐
出口４に生じるインクのメニスカスは一定長さ以
上引き伸ばされるとこの圧力勾配の変化により引
きちぎられ空気吐出口１よりインク液滴となつて
飛翔する。以上の説明のごとく、第１図に示したインクジ
エツト記録ヘツドは静電力によつてインク吐出口
４に生じるインクのメニスカスを変化させ、この
メニスカス先端に生じる急激な圧力勾配の変化に
よつて、インク液滴を吐出させるものである。前記急激な圧力勾配の変化を生じせしめる構造
には、種々の構成があり、特願昭56−8428号に詳
細な説明がなされている。それらの中で性能や組
立工程等の点で好適と判断されるのは、第１図に
記載されているごとき構成のものであり、周囲の
環状溝に連通した薄い円形の空気層７を介して、
空気吐出口１の周囲より空気流が送られる構成の
ものである。インク吐出口４に生じるインクのメニスカス面
には、空気流の曲りによつて一定圧力P_Nが生じ
る。この一定圧力P_Nは、インク吐出口４近傍に
生じる圧力勾配の変化と密接な関係があり、同一
寸法構造においてはこの一定圧力P_Nが大きいほ
ど、圧力勾配の変化も大きい。後述するごとき、種々の寸法構造の検討により
得られる比較的圧力勾配の変化が有効に生じるイ
ンクジエツト記録ヘツドにおいても、この一定圧
力P_Nは約0.03Kg／cm²以上必要であることが、入念
な実験結果より得られた。この一定圧力P_Nが約
0.03Kg／cm²以下の場合には、空気流の曲りにより
生じる圧力勾配の変化が小さいため、十分なイン
ク液を引きちぎる力が働かず、静電力によつてイ
ンクのメニスカスが引き伸ばされたとしても、イ
ンク液滴として紙面まで飛翔し得ない。この一定圧力P_Nが0.03Kg／cm²の時には、空気吐
出口１より流出する空気流の流速が約40ｍ／ｓで
ある。空気吐出口１は一般に空気流による圧力損
失がほとんどない構造が設定されるため、この一
定圧力P_Nと空気吐出口１よりの空気流速は、ほ
ぼ１：１に対応する。したがつてこの一定圧力
P_Nが0.03Kg／cm²以上必要であることは、空気吐出
口１よりの空気流速が約40ｍ／ｓ以上必要である
ことと等価である。空気吐出口１の直径は、空気流が乱れることな
く、またインク液流の乱れがない形状が選ばれ
る。このような乱れは、空気流速が大きく、空気
吐出口１の直径が大である時に生じる。空気吐出
口１よりの空気流速は約40ｍ／ｓ以上必要である
が、さらに高速であれば、インク吐出口４近傍で
の圧力勾配がさらに急激となる。しかしながら、
約150ｍ／ｓ以上の空気流速となると、インク液
の速度が大きくなり、紙面に到着したインク液が
飛び散る等の欠点が生じたり、前記一定圧力P_N
も大となるため、インク吐出口４に生じるインク
のメニスカスを安定に保たせるためになされた圧
力バランスの状態が変動し易く、性能の安定性を
維持することが困難となる。したがつて、空気吐出口１より流出する空気流
速は、約40〜150ｍ／ｓの範囲にあることが望ま
しい。この範囲では、空気吐出口１の直径は約
250μｍ以下であるのが望ましく、約250μｍ以上
の値になると、空気流に乱れが生じたり空気流の
収束が悪く拡がりの大きな流れとなる。空気吐出口１の直径を規制する他の要因は、空
気流の曲りによる圧力勾配の変化を有効に生じさ
せる構造にある。空気流の曲りが生じる個所は、
インク吐出口４の近傍である方が良く、圧力勾配
の変化が、インク液の飛翔方向にのみ大きく、こ
の飛翔方向と直交する方向に小さい方が、インク
のメニスカスを引きちぎる力が有効に働く。空気流の曲りがインク吐出口４の近傍で生じる
ためには、空気吐出口１の直径を、インク吐出口
４の直径、インク吐出口４よりも流出する液滴の
大きさ、あるいはインク吐出口４に生じるインク
のメニスカスの大きさに近いものとする必要があ
る。但し、当然のことではあるが、インク液が空
気吐出口１に阻止されることなく、空気吐出口１
を通り抜けられるような寸法が考慮される。インク吐出口４の直径は、被記録物上で、用途
に適合したドツト径が得られるように設定され
る。しかしながら、第１図に示したようなインク
ジエツト記録装置では、インク吐出口４に生じる
インクのメニスカスの保持力が重要な要因とな
る。半径ｒのインク吐出口４、表面張力Ｔのイン
クにおいては、この保持力は、Ｔ／ｒに比例す
る。一般にインクの表面張力は、上限があり、通
常20〜50dyn／cmのものが多く、少なくとも
70dyn／cm以下である。したがつてこの保持力
は、インク吐出口４が小さい程、大となる。この
ような理由により、インク吐出口４に生じるイン
クのメニスカスが安定に保たれるべき保持力を得
るには、インク吐出口４の直径は約100μｍ以下
が望ましい。インク吐出口４の直径が約100μｍを越えると
インクのメニスカスの保持力が弱く、空気圧力の
変動や衝撃による圧力変動等に対して、インクの
メニスカスが敏感に応答するため、外乱に弱い不
安定なインクジエツト記録ヘツドとなる。空気層７は空気流が円滑に流れる寸法であり、
かつ、インク吐出口４近傍に生じる圧力勾配の変
化が大きくなる寸法が選択される。空気層７の厚
みは20〜30μｍ以上ないと空気流の流れが円滑に
ならない。それは、空気層７における流路抵抗が
増大することや異物あるいはインク液等の付着の
影響を受けやすいことに起因している。空気層７
での流路抵抗が増大するとインク吐出口４近傍の
空気圧力が低下し、圧力勾配の変化が小さくなる
という欠点も付随して生じる。また、インク吐出
口４近傍に生じる圧力勾配の変化が大であるため
には、空気流がインク吐出口４の近傍で曲りを生
じるような構造でなければならない。そのために
は、空気層７の厚みは小さい程良好である。通常
空気層７の厚みと空気吐出口１の比が約2.5以下
が好ましく、３以上になると、圧力勾配の変化が
小さくなり、インク液滴の吐出力が低下してしま
う。ノズル板２の厚みは、空気吐出口１の穿孔が容
易であること、インク液滴が容易に通過できるこ
と、あるいは、ノズル板２の剛性が十分であるこ
と等から決定され通常空気吐出口１の直径の1/2
〜５倍程度の寸法が選ばれる。以上詳細な説明のような理由により作製された
第４図のインクジエツト記録ヘツドの各部の寸法
の一例をあげると、第１表のようになる。 The present invention relates to an inkjet recording device. Figure 1 shows the patent application filed in 1983 by the same applicant.
The inkjet recording device of No. 8428 is shown. In the figure, a conductive nozzle plate 2 has an air outlet 1 perforated therein, a wall 3 is disposed parallel to the nozzle plate 2, and a wall 3 is provided with a wall 3 opposite to the air outlet 1. An ink discharge port 4 is perforated. An air flow is sent from the periphery to the air layer 7 created by the nozzle plate 2 and the wall 3, and flows out from the air outlet 1. Since the direction of the air flow changes rapidly near the air outlet 1, a rapid change in pressure gradient occurs in the space from the ink outlet 4 to the air outlet 1. On the other hand, a constant pressure is applied to the ink inside the ink ejection port 4, and when the inkjet recording head is not driven, the air pressure near the ink ejection port 4 and the ink pressure inside the ink ejection port 4 are approximately equal. Adjustment is made so that the meniscus of ink within the ink ejection port 4 is kept stationary. The signal source 5 connects the nozzle plate 2 so that a potential difference is generated between the nozzle plate 2 and the ink inside the ink ejection port 4.
It is electrically connected to a conductive ink supply pipe 6 communicating with the ink discharge port 4 . When a potential difference is generated between the nozzle plate 2 and the ink within the ink discharge port 4 by the signal source 5, a meniscus generated in the ink discharge port 4 is stretched in the direction of the air discharge port 1 due to an electric field caused by this potential difference. Ink discharge port 4
A rapid change in pressure gradient occurs in the space from the air outlet 1 to the air outlet 1, and the degree of this change is greater as the air approaches the air outlet 1. Therefore, the ink meniscus generated at the ink outlet 4 When it is stretched beyond a certain length, it is torn off by this change in pressure gradient and flies out of the air discharge port 1 as ink droplets. As explained above, the inkjet recording head shown in FIG. This is for ejecting droplets. There are various structures for producing the above-mentioned rapid change in pressure gradient, and detailed explanations are given in Japanese Patent Application No. 8428/1983. Among them, the one that is judged to be suitable in terms of performance, assembly process, etc. is the configuration shown in Figure 1. hand,
This configuration is such that an air flow is sent from around the air outlet 1. A constant pressure P _N is generated on the meniscus surface of the ink generated at the ink discharge port 4 due to the bending of the air flow. This constant pressure P _N is closely related to the change in the pressure gradient that occurs near the ink ejection port 4, and in a structure with the same dimensions, the larger the constant pressure P _N is, the larger the change in the pressure gradient is. As will be described later, even in an inkjet recording head in which relatively effective changes in pressure gradients can be obtained by examining various dimensional structures, this constant pressure P _N is required to be approximately 0.03 kg/cm ² or more. Obtained from experimental results. This constant pressure P _N is approximately
If it is 0.03Kg/ ^cm2 or less, the change in pressure gradient caused by the bending of the air flow is small, so there is not enough force to tear off the ink liquid, and even if the ink meniscus is stretched by electrostatic force, , cannot fly to the paper surface as ink droplets. When this constant pressure P _N is 0.03 Kg/cm ² , the flow velocity of the air flow flowing out from the air outlet 1 is about 40 m/s. Since the air discharge port 1 is generally designed to have a structure in which there is almost no pressure loss due to air flow, this constant pressure P _N and the air flow velocity from the air discharge port 1 correspond to approximately 1:1. Therefore this constant pressure
The fact that P _N is required to be 0.03 Kg/cm ² or more is equivalent to the fact that the air flow velocity from the air outlet 1 is required to be approximately 40 m/s or more. The diameter of the air discharge port 1 is selected so that the air flow is not disturbed and the ink liquid flow is not disturbed. Such turbulence occurs when the air flow velocity is high and the diameter of the air outlet 1 is large. The air flow velocity from the air outlet 1 is required to be approximately 40 m/s or more, but if the velocity is higher, the pressure gradient near the ink outlet 4 will become even steeper. however,
If the air flow velocity exceeds approximately 150 m/s, the velocity of the ink liquid will increase, causing problems such as the ink liquid arriving on the paper surface scattering, and the above-mentioned constant pressure P _N
As a result, the state of the pressure balance, which is established to keep the ink meniscus generated at the ink ejection port 4 stable, is likely to fluctuate, making it difficult to maintain stability in performance. Therefore, it is desirable that the air velocity flowing out from the air outlet 1 is in the range of about 40 to 150 m/s. In this range, the diameter of air outlet 1 is approximately
A value of 250 μm or less is desirable, and if the value is about 250 μm or more, turbulence occurs in the air flow, and the air flow becomes poorly converged, resulting in a wide-spread flow. Another factor regulating the diameter of the air outlet 1 is the structure that effectively produces a change in pressure gradient due to bending of the air flow. Where airflow bends,
It is better to be near the ink ejection port 4, and if the change in pressure gradient is large only in the ink liquid flying direction and small in the direction orthogonal to this flying direction, the force that tears off the ink meniscus works effectively. In order for the air flow to bend near the ink discharge port 4, the diameter of the air discharge port 1 must be determined by the diameter of the ink discharge port 4, the size of the droplet flowing out from the ink discharge port 4, or the diameter of the air discharge port 1. It is necessary to make the size of the ink meniscus close to that produced in 4. However, as a matter of course, the ink liquid is not blocked by the air outlet 1 and
Consider the dimensions that will allow it to pass through. The diameter of the ink ejection opening 4 is set so that a dot diameter suitable for the intended use can be obtained on the recording material. However, in the inkjet recording apparatus shown in FIG. 1, the retention force of the ink meniscus formed at the ink ejection opening 4 is an important factor. For ink discharge port 4 with radius r and ink with surface tension T, this holding force is proportional to T/r. In general, the surface tension of ink has an upper limit, usually 20 to 50 dyn/cm, and at least
It is 70dyn/cm or less. Therefore, this holding force becomes larger as the ink ejection port 4 becomes smaller. For this reason, in order to obtain a holding force that allows the ink meniscus generated at the ink ejection port 4 to be maintained stably, the diameter of the ink ejection port 4 is desirably about 100 μm or less. If the diameter of the ink ejection port 4 exceeds approximately 100 μm, the holding power of the ink meniscus is weak, and the ink meniscus responds sensitively to changes in air pressure or pressure due to shock, making it unstable and vulnerable to external disturbances. This makes it an excellent inkjet recording head. The air layer 7 has dimensions that allow air to flow smoothly,
In addition, the dimensions are selected such that the change in the pressure gradient generated near the ink ejection port 4 is large. Unless the thickness of the air layer 7 is 20 to 30 μm or more, the air flow will not flow smoothly. This is due to the increase in flow path resistance in the air layer 7 and the susceptibility to the adhesion of foreign matter or ink liquid. air layer 7
When the flow path resistance increases, the air pressure in the vicinity of the ink ejection port 4 decreases, resulting in a disadvantage that the change in pressure gradient becomes smaller. Furthermore, in order for the change in the pressure gradient that occurs near the ink ejection port 4 to be large, the structure must be such that the air flow is curved near the ink ejection port 4. For this purpose, the smaller the thickness of the air layer 7, the better. Usually, the ratio of the thickness of the air layer 7 to the air ejection opening 1 is preferably about 2.5 or less, and if it is more than 3, the change in pressure gradient becomes small and the ejection force of ink droplets decreases. The thickness of the nozzle plate 2 is determined based on factors such as ease of perforation of the air outlet 1, easy passage of ink droplets, or sufficient rigidity of the nozzle plate 2. 1/2 of the diameter
A size approximately 5 times larger is selected. Table 1 shows an example of the dimensions of each part of the inkjet recording head shown in FIG. 4, which was manufactured for the reasons detailed above.

【表】第１表で示されたインクジエツト記録ヘツドで
は、信号源５による電位差が約200V〜1KVの範
囲でインク液を飛翔させることができるものであ
り、静電力を利用した他の方式のインクジエツト
記録装置に比較して非常に低電圧で駆動が可能な
方式のインクジエツト記録ヘツドである。低電圧
駆動が可能な理由としては、(1)空気流の曲りによ
る急激な圧力勾配の変化がインク液滴の飛翔エネ
ルギー源となつていること。(2)ノズル板２とイン
ク吐出口４との距離が非常に狭く、低い電位差
で、大きな静電力が働くこと等が考えられる。今、第１図のインクジエツト記録ヘツドにおい
て空気流が空気吐出口１より流出していない場合
を想定すると、ノズル板２とインク吐出口４内に
電位差を印加した場合、インク吐出口４内のイン
クのメニスカスは、空気吐出口１近傍までは引き
伸ばされるが、それ以上引き伸ばされ、空気吐出
口１より飛翔するとはない。それは、空気吐出口
１とインク吐出口４の距離が非常に短いため、イ
ンク吐出口４内から引き伸ばされたインク液が空
気吐出口１を通過できる程度の速度を与えられな
いことに加えて、空気吐出口１をもし通過できた
としてもインク液が帯電するとによつて生じる、
逆方向の引き戻す力が働き、インク液が飛翔する
には至らないためである。さらに、空気流により
急激な圧力勾配の変化を生じさせるための構造
は、非常に小さな寸法構造によつて達成されるも
のであるため、空気層７や空気吐出口１にはイン
クの表面張力による毛細管現象のため、容易にイ
ンク吐出口４内のインクによつて充満されてしま
う。この充満されたインクは空気流の流れなくし
ては容易に解消できるものではなく、すなわち、
ノズル板２とインク吐出口４内のインクに印加さ
れる電位差のみではインク液の飛翔が当然困難で
ある。ノズル板２は、空気吐出口１を有するとともに
電位差を生じさせ、インク液を引き伸ばす、電極
の役割を兼ね添えている。特願昭56−35711号あ
るいは、特願昭56−35713号には、ノズル板２の
構成に関する発明が記載されており、電気的な絶
縁体と導電体によりノズル板２を作成する方法が
提示されている。第２図は、特願昭56−35711号に記載されてイ
ンクジエツト記録ヘツドの空気吐出口１およびイ
ンク吐出口４部分の拡大図である。第２図の構成は、絶縁基板８として約150μｍ
の厚みのガラスエポキシ積層板を使用し、約30μ
ｍの厚みの銅により電極９を形成した。これはい
わゆるフレキシブルプリント基板と呼ばれるもの
を応用したものであり、絶縁基板として、テフロ
ン、ポリエステル、ポリイミド等の樹脂を使用し
たものもすでに市販されている。本実施例ではガラスエポキシ積層板を用いたが
他の樹脂類を用いることも当然可能である。この
ようなフレキシブルプリント基板を用いた場合に
は、空気吐出口１の穿孔も簡単であり、エツチン
グ等の技術により、種々の形状の電極９が容易に
形成できるので、マルチノズル構造も簡単に実現
できる。ところが、このようなフレキシブルプリント基
板を利用したインクジエツト記録ヘツドでは、イ
ンク液の吐出量や適切な駆動電圧値に変動が生じ
る場合がある。これは、空気吐出口１より常時空
気流が流出しており、空気層７では0.03〜0.2
Kg／cm²の空気圧力となつており、絶縁基板８が変
位するためである。空気層７の厚みはおよそ30〜
400μｍが可能であるが、この厚みの変動は、許
容範囲が大なる設計において約80μｍ、許容範囲
が小なる設計において約5μｍあると、インク液
の吐出状態に影響を及ぼす。一般には、空気層７
の厚みの変動が約10〜30μｍ以上であると、空気
層７とくにインク吐出口４近傍の空気圧力の変動
が生じ、インク吐出口４に生じるインクのメニス
カスの形状変化が生じ、インク液の吐出状態が大
きく変化する。本発明は、以上のような困難と解
消するためになされたものである。以下本発明の一実施例を説明すると第２図の構
成のインクジエツト記録ヘツドにおいて、絶縁基
板８を厚さ約250μｍの石英ガラスとし、いわゆ
るネサ膜と呼ばれる酸化錫の薄膜により電極９を
形成したものである。石英ガラスは硬い物質であ
るので、空気吐出口１の穿孔が比較的難しいが超
音波加工、レーザ加工等で可能である。絶縁基板
８が本実施例のように石英ガラスのような硬い物
質の場合には、空気層７の厚みに変動がなく非常
に特性の安定したインクジエツト記録ヘツドが得
られる。石英ガラスの他に使用可能な硬度の高い
絶縁物としては、硬質ガラス等の他のガラス類、
セラミツク類等があり、もちろんこれらの物質を
使用しても良い。特にセラミツクの場合は、焼成
前にオリフイスを形成しておくことができ、空気
吐出口１の作製が容易であるという利点がある。ネサ膜は1μｍ弱の薄膜であるので、形状的な
制約をほとんど受けない。空気吐出口に設けられ
る電極の厚みは、均一な厚みであれば特にインク
の吐出特性に影響する要因は見当らないが、もし
均一性がなく空気吐出口の厚みにバラツキを与え
るようであれば、これが空気流の加速力や静電力
の強さのバラツキとなることがある。したがつ
て、ネサ膜のように薄い導電性膜はこの点ですぐ
れている。空気吐出口の厚みは一般に150μｍ〜
300μｍ程度のものが使用されるので、もし電極
の厚みが5μｍ以下程度のものであれば、電極自
体の厚みのバラツキを考慮する必要がほとんどな
くなる。また現在ではホトエツチング技術、マス
キング技術が非常に進歩しているため、あらゆる
電極構造が容易に形成できマルチノズル構造が簡
単に実現できる。ネサ膜の他にも蒸着、スパツタリング、メツキ
等によつて形成された白金、金、ニツケル、銅、
アルミニウム、クロム、銀、酸化チタン、その他
各種の金属合金等の導電性薄膜が使用可能であ
る。以上の説明のごとく、本発明はガラス類あるい
はセラミツク類に、空気吐出口を穿孔し導電性薄
膜による電極を設けたものであり、非常に安定し
た特性を有し、かつマルチノズル化が容易なイン
クジエツト記録装置を提供するものである。[Table] The inkjet recording head shown in Table 1 is capable of ejecting ink liquid when the potential difference caused by the signal source 5 is in the range of approximately 200V to 1KV. This is an inkjet recording head that can be driven at a much lower voltage than a recording device. The reasons why low-voltage driving is possible are: (1) The sudden change in pressure gradient caused by the bending of the airflow is the source of energy for the flight of ink droplets. (2) It is conceivable that the distance between the nozzle plate 2 and the ink ejection ports 4 is very narrow, and a large electrostatic force acts due to the low potential difference. Now, assuming that the air flow does not flow out from the air outlet 1 in the inkjet recording head shown in FIG. Although the meniscus is stretched to the vicinity of the air outlet 1, it is further stretched and does not fly beyond the air outlet 1. This is because the distance between the air outlet 1 and the ink outlet 4 is very short, so the ink liquid stretched from within the ink outlet 4 cannot be given enough speed to pass through the air outlet 1. Even if the air can pass through the air discharge port 1, the ink liquid will be charged.
This is because a pulling force in the opposite direction acts and the ink liquid does not fly. Furthermore, since the structure for causing a rapid change in pressure gradient due to air flow is achieved by a very small dimensional structure, the air layer 7 and the air outlet 1 are affected by the surface tension of the ink. Due to capillarity, the ink discharge port 4 is easily filled with ink. This filled ink cannot be easily cleared without air flow, i.e.
Naturally, it is difficult to cause the ink liquid to fly if there is only a potential difference applied to the ink within the nozzle plate 2 and the ink discharge ports 4. The nozzle plate 2 has an air discharge port 1 and also serves as an electrode that generates a potential difference and stretches the ink liquid. Japanese Patent Application No. 56-35711 or Japanese Patent Application No. 56-35713 describes an invention related to the structure of the nozzle plate 2, and presents a method for creating the nozzle plate 2 using an electrical insulator and a conductor. has been done. FIG. 2 is an enlarged view of the air discharge port 1 and ink discharge port 4 portion of the inkjet recording head described in Japanese Patent Application No. 56-35711. In the configuration shown in Figure 2, the insulating substrate 8 has a thickness of approximately 150 μm.
Using a glass epoxy laminate with a thickness of approximately 30μ
The electrode 9 was formed of copper with a thickness of m. This is an application of what is called a flexible printed circuit board, and those using resins such as Teflon, polyester, and polyimide as insulating substrates are already commercially available. Although a glass epoxy laminate was used in this example, it is of course possible to use other resins. When such a flexible printed circuit board is used, it is easy to make holes for the air outlet 1, and electrodes 9 of various shapes can be easily formed using techniques such as etching, so a multi-nozzle structure can be easily realized. can. However, in an inkjet recording head using such a flexible printed circuit board, variations may occur in the amount of ink ejected or in the appropriate driving voltage value. This is because the air flow is constantly flowing out from the air outlet 1, and the air flow in the air layer 7 is 0.03 to 0.2
This is because the air pressure is Kg/cm ² and the insulating substrate 8 is displaced. The thickness of the air layer 7 is approximately 30~
Although a thickness of 400 μm is possible, if this thickness variation is about 80 μm in a design with a large tolerance range and about 5 μm in a design with a small tolerance range, it will affect the ejection state of the ink liquid. Generally, air layer 7
If the variation in thickness is about 10 to 30 μm or more, the air pressure in the air layer 7, especially in the vicinity of the ink ejection port 4, will change, the shape of the ink meniscus formed at the ink ejection port 4 will change, and the ejection of ink liquid will be affected. The condition changes significantly. The present invention has been made to solve the above-mentioned difficulties. One embodiment of the present invention will be described below. In an inkjet recording head having the structure shown in FIG. 2, the insulating substrate 8 is made of quartz glass with a thickness of about 250 μm, and the electrodes 9 are formed of a thin film of tin oxide called a so-called NESA film. It is. Since quartz glass is a hard material, it is relatively difficult to make holes for the air outlet 1, but it is possible by ultrasonic machining, laser machining, etc. When the insulating substrate 8 is made of a hard material such as quartz glass as in this embodiment, the thickness of the air layer 7 does not vary and an inkjet recording head with extremely stable characteristics can be obtained. Insulators with high hardness that can be used in addition to quartz glass include other glasses such as hard glass,
There are ceramics and the like, and of course these substances may also be used. Particularly in the case of ceramic, there is an advantage that the orifice can be formed before firing, and the air discharge port 1 can be easily manufactured. Since the Nesa membrane is a thin film of less than 1 μm, it is hardly subject to any shape constraints. If the thickness of the electrode provided at the air outlet is uniform, there is no particular factor that affects the ink ejection characteristics, but if it is not uniform and causes variations in the thickness of the air outlet, This may cause variations in the acceleration force of the airflow and the strength of electrostatic force. Therefore, a thin conductive film like Nesa film is superior in this respect. The thickness of the air outlet is generally 150μm ~
Since a thickness of approximately 300 μm is used, if the thickness of the electrode is approximately 5 μm or less, there is almost no need to consider variations in the thickness of the electrode itself. In addition, photoetching technology and masking technology are now very advanced, so any electrode structure can be easily formed and a multi-nozzle structure can be easily realized. In addition to NESA film, platinum, gold, nickel, copper, etc. formed by vapor deposition, sputtering, plating, etc.
Conductive thin films such as aluminum, chromium, silver, titanium oxide, and various other metal alloys can be used. As explained above, the present invention is a glass or ceramic material in which an air outlet is perforated and an electrode made of a conductive thin film is provided.It has extremely stable characteristics and can be easily made into a multi-nozzle. This invention provides an inkjet recording device.

[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明の適用されるインクジエツト記
録装置の構成を示す断面側面図、第２図ａ，ｂは
それぞれ本発明によるインクジエツト記録装置の
ヘツド部の実施例における要部拡大断面側面図お
よび正面図である。１……空気吐出口、２……ノズル板、３……
壁、４……インク吐出口、５……信号源、６……
インク供給管、７……空気層、８……絶縁基板、
９……電極。 FIG. 1 is a sectional side view showing the configuration of an inkjet recording apparatus to which the present invention is applied, and FIGS. 2a and 2b are an enlarged sectional side view and a front view of essential parts of an embodiment of the head section of the inkjet recording apparatus according to the present invention, respectively. It is a diagram. 1... Air discharge port, 2... Nozzle plate, 3...
Wall, 4... Ink discharge port, 5... Signal source, 6...
Ink supply pipe, 7... air layer, 8... insulating substrate,
9...Electrode.

Claims

[Scope of Claims] 1. An air discharge port formed by perforating an insulating substrate made of hard glass or ceramic is provided coaxially facing the ink discharge port, and a member having the ink discharge port and the air discharge port are provided. An air stream having a constant flow velocity is ejected from the air outlet in a direction from the ink outlet to the air outlet through a thin layer-like gap formed by a member having an outlet. a first means for forming a space in which the pressure gradient changes such that the pressure decreases; and a conductive material formed on the insulating substrate so as to surround the air outlet and having a thickness smaller than the thickness of the insulating substrate. and a second means for selectively generating a potential difference between the thin film and the ink in the ink discharge port according to a signal, and the ink is generated in the ink discharge port by an attractive force caused by the potential difference of the second means. An inkjet characterized in that the meniscus of the inkjet is stretched and the accelerating force of the air flow generated in the space where the pressure gradient changes is applied by the first means to cause the ink in the ink discharge port to be discharged outward through the air discharge port. Recording device. 2. The inkjet recording device according to claim 1, wherein the conductive thin film is formed of a tin oxide thin film. 3. The inkjet recording device according to claim 1, wherein the conductive thin film is formed of a metal or alloy thin film.