JPH0957966A - Ink jet head and ink jet recording apparatus - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink jet head and an ink jet recording apparatus that eliminates pixel depletion and makes it possible to increase apparent density, prevent offset and economize the use of ink, by making up a pixel of a plurality of dots. SOLUTION: An ink jet head has a substrate 1 comprising a plurality of ink supply passages each of which includes a nozzle 4 for ejecting ink, a pressure generating portion 6 communicating with the nozzle 4, and an ink supply passage 7 communicating with the pressure generating portion, and an ink supply portion 8 communicating with the plurality of ink passages. The substrate 1 is formed of an anisotropic crystalline material, and two or more of the nozzles 4 are provided by anisotropic etching.

Description

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

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はインク・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 inkjet head and an inkjet 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, and the use of inexpensive plain paper with a high degree of freedom of ink. Among them, the so-called ink-on-demand method, which discharges ink droplets only when recording is necessary, is currently the mainstream because it does not require 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
クジェット記録方法には例えば特公平４−４８６２６号
公報に開示されているインクジェット記録方法がある。
この記録方法は、複数のインク液滴を互いに位置を所定
量ずらして重ねうちすることによって１画素を記録する
ものであった。As a conventional ink-on-demand ink jet recording method, for example, there is an ink jet recording method disclosed in Japanese Patent Publication No. 4-48626.
In this recording method, a plurality of ink droplets are displaced from each other by a predetermined amount and overlapped with each other to record one pixel.

【０００４】更には、特開昭６１−１０４６１号公報に
開示されているインクジェットプリンタがある。このプ
リンタは、インクを用紙に対して直角方向より用紙送り
方向に傾斜させて吐出させ、ドットを用紙送り方向に長
軸を有する楕円形状にしたものであった。Further, there is an ink jet printer disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-10461. In this printer, ink was ejected while being inclined from the direction perpendicular to the paper in the paper feed direction, and the dots were formed into an elliptical shape having a major axis in the paper feed direction.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】印字濃度を高くして鮮
明な記録を得るには、複数のドットで１画素を記録する
必要があるが、上述の特公平４−４８６２６号公報に開
示されているインクジェット記録方法では、複数のイン
ク滴を互いに位置を所定量ずらして重ね打ちすることに
よって１画素を記録するため、紙送りピッチを細かくし
たり、吐出ピッチを細かくしたりする必要があり、プリ
ント時間が長くなるという課題を有していた。In order to increase the print density and obtain clear recording, it is necessary to record one pixel with a plurality of dots, which is disclosed in Japanese Patent Publication No. 4-48626. In the inkjet recording method described above, one pixel is recorded by overlapping and ejecting a plurality of ink droplets at positions that are offset from each other by a predetermined amount, so it is necessary to reduce the paper feed pitch or the ejection pitch. There was a problem that the time became long.

【０００６】また、印字濃度を劣化させることなくプリ
ント時間を短縮して記録する方法として、上述の特開昭
６１−１０４６１号公報に開示されているインクジェッ
トプリンタがあるが、この記録方法では、１つのドット
で１画素を構成するため、ノズルつまりが発生した場合
には印刷物の画素抜けや、誤読の原因にとなる等の課題
を有していた。Further, as a method for recording while shortening the printing time without deteriorating the print density, there is the ink jet printer disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 61-10461. Since one dot is composed of one dot, there is a problem that when a nozzle is clogged, it may cause a pixel omission in a printed matter or cause misreading.

【０００７】また、ガラス等の等方性材料を用いてノズ
ルを形成する場合はエッチング時のエッチング比が安定
せず、容易に且つ、精度良くノズルを形成してインクジ
ェットヘッドを製造することが困難であるといった課題
を有していた。Further, when the nozzle is formed by using an isotropic material such as glass, the etching ratio during etching is not stable, and it is difficult to easily and accurately form the nozzle to manufacture an ink jet head. There was a problem that was.

【０００８】本発明は、このような課題を解決するため
になされたものであり、重ね打ちしないで複数ドットで
１画素を構成することにより、高速で印字品質の良く、
画素抜けがなくて信頼性の高いインクジェットヘッド及
びインクジェット記録装置を提供することを目的とす
る。The present invention has been made in order to solve such a problem, and by constructing one pixel with a plurality of dots without overprinting, high speed and good printing quality can be achieved.
It is an object of the present invention to provide an inkjet head and an inkjet recording device that have high reliability without missing pixels.

【０００９】更に、容易に製造可能であり、安価で、寸
法精度や品質の高いインクジェットヘッド及びインクジ
ェット記録装置を得ることを目的とする。Another object of the present invention is to obtain an ink jet head and an ink jet recording apparatus which can be manufactured easily, are inexpensive, and have high dimensional accuracy and quality.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
ヘッドは、インクが吐出するノズルと、該ノズルに連通
する圧力発生部と、該圧力発生部に連通するインク供給
路とからなる複数のインク流路と、前記複数のインク流
路に連通するインク供給部とが設けてなる基板を有する
インクジェットヘッドにおいて、前記基板が異方性結晶
材料よりなり、前記圧力発生部の１つに、前記ノズルが
異方性エッチングにより双数あるいは複数設けてなるこ
とを特徴とする。An ink jet head of the present invention comprises a plurality of ink streams each comprising a nozzle for ejecting ink, a pressure generating section communicating with the nozzle, and an ink supply path communicating with the pressure generating section. In an inkjet head having a substrate provided with a channel and an ink supply unit that communicates with the plurality of ink flow paths, the substrate is made of an anisotropic crystal material, and the nozzle is provided in one of the pressure generating units. It is characterized in that a plurality of or a plurality of them are provided by anisotropic etching.

【００１１】また、前記双数あるいは複数のノズルから
インクが吐出し、複数ドットで１画素を構成することを
特徴とする。Further, the invention is characterized in that ink is ejected from the twin or plural nozzles, and a plurality of dots constitutes one pixel.

【００１２】更に、前記インク流路の圧力発生部の好ま
しい形態としては、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電極とからなり、前記振
動板と前記電極間に電気パルスを印加し、前記振動板を
静電気力により変形させて前記ノズルからインク液滴を
吐出するか、流路の一部に設けられた振動板と、該振動
板に固着された圧電素子とからなり、前記圧電素子に電
気パルスを印加し、前記振動板を変形させて前記ノズル
からインク液滴を吐出するか、流路の一部に設けられた
発熱素子からなり、前記発熱素子に電気パルスを印加
し、前記流路内に発生する気化圧力により前記ノズルか
らインク液滴を吐出する形態が挙げられる。 また、前
記基板の異方性結晶材料の好ましい形態は単結晶シリコ
ンである。Further, as a preferable mode of the pressure generating portion of the ink flow path, a vibrating plate provided in a part of the flow path,
An electrode provided to face the vibrating plate, and an electric pulse is applied between the vibrating plate and the electrode to deform the vibrating plate by an electrostatic force to eject ink droplets from the nozzle; A vibrating plate provided in a part of the flow path and a piezoelectric element fixed to the vibrating plate are applied, and an electric pulse is applied to the piezoelectric element to deform the vibrating plate to eject ink droplets from the nozzle. There is a mode in which an ink droplet is discharged or consists of a heating element provided in a part of the flow path, an electric pulse is applied to the heating element, and ink droplets are discharged from the nozzle by vaporizing pressure generated in the flow path. To be The preferred form of the anisotropic crystal material of the substrate is single crystal silicon.

【００１３】更に、本発明のインクジェット記録装置
は、前述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。Further, the ink jet recording apparatus of the present invention has the above-mentioned 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. Characterize.

【００１４】[0014]

【作用】本発明によれば１つの圧力発生部から双数ある
いは複数のノズルが連通されているため、各ノズルから
吐出したインク滴はそれぞれのドットを形成する。各ド
ットは所定量の間隔を有しているため、これらのドット
が合わさって１つの画素を形成する。これにより、少な
いインク吐出量で見た目の濃度アップ、インクの節約、
裏映りのない印刷物が得られるようになる。According to the present invention, since a single or a plurality of nozzles are communicated from one pressure generating portion, the ink droplets ejected from each nozzle form each dot. Since each dot has a predetermined amount of space, these dots are combined to form one pixel. As a result, it is possible to increase the apparent density with a small ink discharge amount, save ink,
A printed matter without show-through can be obtained.

【００１５】更に、画素抜けに対する信頼性はノズル数
のべき乗に比例するので、画素抜けのない信頼性の高い
インクジェットヘッドを得られるようになる。Furthermore, since the reliability against pixel omission is proportional to the power of the number of nozzles, it is possible to obtain a highly reliable ink jet head without pixel omission.

【００１６】[0016]

【発明の実施の形態】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
けたノズルから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は組み立てられたインクジェットヘッド全体
の斜視図、図３は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 cross sectional view. The present embodiment shows an example of the edge eject type in which ink droplets are ejected from the nozzles provided at the end of the substrate, but a face eject type in which ink droplets are ejected from the nozzles provided at the upper surface of the substrate is also used. Good. 2 is a perspective view of the entire assembled inkjet head, and FIG. 3 is a cross-sectional side view of an ink flow path portion of the inkjet head. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【００１７】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 the present embodiment has a laminated structure in which three substrates 1, 2, 3 having the structure described in detail below are laminated and joined.

【００１８】中間の第１の基板１は、シリコン基板であ
り、基板１の表面に一端より平行に等間隔で形成され、
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
たインク供給路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インク供給部８を構成すること
になる凹部１４と、１つの凹部１２に双数あるいは複数
のノズル４を構成するように形成された双数のノズル溝
１１を有する。The intermediate first substrate 1 is a silicon substrate, and is formed on the surface of the substrate 1 in parallel from one end at equal intervals.
For the ink inflow port that will form the recess 12 that will form the discharge chamber 6 that is the pressure generating unit whose bottom wall is the diaphragm 5, and the ink supply path 7 that is provided at the rear of the recess 12. The fine groove 13 and the concave portion 14 that forms the ink supplying portion 8 that is the ink supplying portion for supplying the ink to the respective ejection chambers 6, and the single concave portion 12 includes the twin or a plurality of nozzles 4. The nozzle grooves 11 are formed in this way.

【００１９】本実施例においては、振動板５とこれに対
向して配置される電極との対向間隔、即ちギャップ部１
６の長さＧ（図３参照、以下「ギャップ長」と記す。）
が、凹部１５の深さと電極の厚さとの差になるように、
間隔保持手段を第２の基板２に形成した振動室用の凹部
１５により構成している。また、別の例として凹部の形
成は第１の基板１の下面でもよい。ここでは、凹部１５
の深さをエッチングにより０．３μｍとしている。な
お、双数のノズル溝１１の間隔は０．１００ｍｍで、ピ
ッチは０．５０９ｍｍであり、その幅は４５μｍであ
る。In this embodiment, the distance between the vibrating plate 5 and the electrodes arranged to face the vibrating plate 5, that is, the gap portion 1
A length G of 6 (see FIG. 3, hereinafter referred to as “gap length”).
So that there is a difference between the depth of the recess 15 and the thickness of the electrode,
The space holding means is composed of the vibration chamber recess 15 formed in the second substrate 2. Further, as another example, the concave portion may be formed on the lower surface of the first substrate 1. Here, the recess 15
The depth is set to 0.3 μm by etching. The interval between the twin nozzle grooves 11 is 0.100 mm, the pitch is 0.509 mm, and the width thereof is 45 μm.

【００２０】また、第１の基板１への共通電極１７の付
与については、半導体及び電極である金属の材料による
仕事関数の大小が重要であり、本実施例では共通電極材
料にはチタンを下付けとし白金、またはクロムを下付け
とし金を使用しているが、本実施例に限定されるもので
はなく、基板１がＰ型半導体の場合は仕事関数が共通電
極材料の方が大きくなるものであれば何でもよく、Ｎ形
半導体の場合は仕事関数が共通電極材料の方が小さくな
るような材料であれば何でもよい。Regarding the provision of the common electrode 17 to the first substrate 1, it is important that the work function of the metal material of the semiconductor and the electrode is large or small. In this embodiment, titanium is used as the common electrode material. Although platinum or chromium is used as an undercoat and gold is used as the undercoat, the invention is not limited to this embodiment, and when the substrate 1 is a P-type semiconductor, the work function of the common electrode material is larger than that of the common electrode material. Any material can be used as long as it is an N-type semiconductor, and any material can be used as long as the work function of the common electrode material is smaller than that of the common electrode material.

【００２１】第１の基板１の下面に接合される下側の第
２の基板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の下部に電極を装着するため振動室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の接合によって振動室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、ＩＴ
Ｏ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。Borosilicate glass is used for the lower second substrate which is bonded to the lower surface of the first substrate 1.
In the lower part of the vibrating plate 5, there is provided a recess 15 which constitutes the vibrating chamber 9 for mounting the electrode. The vibration chamber 9 is formed by bonding the second substrate 2, and the IT is provided at each position corresponding to the vibration plate 5 on the second substrate 2.
An O conductive film is sputtered by 0.1 μm, and an ITO pattern is formed in the same shape as the vibration plate 5 to form the individual electrode 21. The individual electrode 21 has a lead portion 22 and a terminal portion 23.

【００２２】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
４、吐出室６、インク供給路７及びインク供給部８が構
成される。本実施例においては、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。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 4, the ejection chamber 6, the ink supply path 7, and the ink supply unit 8 are formed. In this embodiment, the connection pipe 32 is connected, and is connected to an ink tank (not shown) via the tube 33.

【００２３】次に、第１の基板１と第２の基板２を温度
３００〜５００℃、電圧５００〜１０００Ｖの印加で陽
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、図３のようにインクジェットヘッドを組み立て
る。陽極の接合後に、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ギャップ長さＧは、凹部１
５の深さと個別電極２１の厚さとの差であり、本実施例
では０．２μｍとしてある。更に基板１の振動板５の表
面には熱酸化により酸化シリコン膜が形成されており、
個別電極２１と振動板５が接触しても短絡破壊しないよ
う構成されている。絶縁膜としての熱酸化膜は厚すぎる
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
はこの熱酸化膜の厚さを０．１３μｍとしている。Next, the first substrate 1 and the second substrate 2 are anodically bonded by applying a temperature of 300 to 500 ° C. and a voltage of 500 to 1000 V, and under the same conditions, the first substrate 1 and the third substrate 3 And the ink jet head is assembled as shown in FIG. After joining the anode, the gap length G formed between the diaphragm 5 and the individual electrode 21 on the second substrate 2 is equal to the recess 1
5 and the thickness of the individual electrode 21, which is 0.2 μm in this embodiment. Further, a silicon oxide film is formed on the surface of the diaphragm 5 of the substrate 1 by thermal oxidation,
Even if the individual electrode 21 and the diaphragm 5 come into contact with each other, the short circuit does not occur. If the thermal oxide film as the insulating film is too thick, it causes a weak electric field. On the other hand, if it is too thin, dielectric breakdown is likely to occur due to repeated electric field stress. In this embodiment, the thickness of this thermal oxide film is 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第１の基板１の内部に
供給され、インク供給部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、図３に示されるよう
に、インクジェットヘッド１０の駆動時にノズル４より
インク液滴１０４となって吐出され、記録紙１０５に着
弾する。着弾したインク液滴１０４は記録紙１０５の横
方向に浸透し、ドットを形成する。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) and fills the ink supply unit 8, the ejection chamber 6 and the like. Then, as shown in FIG. 3, the ink in the ejection chamber 6 is ejected as ink droplets 104 from the nozzles 4 when the ink jet head 10 is driven, and lands on the recording paper 105. The landed ink droplets 104 permeate in the lateral direction of the recording paper 105 to form dots.

【００２５】上述の本実施例における寸法構成例のよう
に、ノズル４の間隔を０．１００ｍｍとしているので着
弾した位置から横方向に浸透して形成された２つのドッ
トは重なり合い、広い面積を有した１つの画素が形成さ
れる。見た目の濃度は１画素の面積に比例するので、少
ないインク吐出量で鮮明度の高い印刷物が得られる。更
に、少ないインク吐出量で印字可能であるので、インク
の節約、裏映りのない印刷物を得ることが可能である。As in the above-described dimensional configuration example of the present embodiment, since the interval between the nozzles 4 is 0.100 mm, two dots formed by penetrating laterally from the landing position overlap and have a large area. One pixel is formed. Since the apparent density is proportional to the area of one pixel, a printed material with high definition can be obtained with a small ink discharge amount. Furthermore, since printing can be performed with a small ink ejection amount, it is possible to save ink and obtain a printed matter without show-through.

【００２６】更に、画素抜けに対する信頼性はノズル数
のべき乗に比例するので、画素抜けのない信頼性の高い
インクジェットヘッドが得られるようになる。Furthermore, since the reliability against pixel omission is proportional to the power of the number of nozzles, a highly reliable ink jet head without pixel omission can be obtained.

【００２７】本実施例において、ノズルを双数としてい
るが３ノズル、４ノズル等２つ以上のノズル数であれば
よい。１画素を構成するドット数はノズル数によって決
まるので、画素抜けに対する信頼性は更に増加する。In this embodiment, the number of nozzles is double, but it is sufficient if the number of nozzles is two or more, such as three nozzles and four nozzles. Since the number of dots forming one pixel is determined by the number of nozzles, the reliability against missing pixels is further increased.

【００２８】図４は基板１の部分詳細平面拡大図であ
る。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（１００）面のエ
ッチング速度が（１１１）面に比較して約４０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及び凹部１４を形成している。この内ノズル溝１
１及び細溝１３はそれぞれエッチング速度が遅い（１１
１）面からなるＶ字状の溝となっている。即ち、ノズル
溝１１及び細溝１３の断面形状を三角形に構成してあ
る。ノズル溝１１は２本の流路を並列構成してありその
間隔は１００μｍその幅は４５μｍ、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及び細溝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。FIG. 4 is a partially detailed enlarged plan view of the substrate 1. The substrate 1 of the inkjet 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 the present embodiment, the fact that the etching rate of the single crystal silicon (100) surface is about 40 times or more faster than that of the (111) surface is used to form the nozzle groove 11, the recess 12, the narrow groove 13 and the recess 14 described above. Is forming. This nozzle groove 1
1 and the narrow groove 13 have a low etching rate (11
1) It is a V-shaped groove formed by the surface. That is, the cross-sectional shapes of the nozzle groove 11 and the narrow groove 13 are triangular. The nozzle groove 11 has two passages arranged in parallel with an interval of 100 μm and a width of 45 μm, and the narrow groove 13 has three 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 etching time.

【００２９】これらノズル溝１１及び細溝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。The nozzle groove 11 and the thin groove 13 are regions in the ink flow path which are sensitive to characteristics such as the amount and speed of the ejected ink, and are required to have the highest processing accuracy. 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.

【００３０】図５、図６及び図７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. 5, 6 and 7 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.

【００３１】図５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. 5, 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.

【００３２】図６は電圧の印加により個別電極２１に吸
引された振動板５によりインク供給部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. 6 shows a state in which ink is supplied from the ink supply section 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.

【００３３】図７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方向にインク供給路７を通過してインク供給部
８に排出される。As shown in FIG. 7, when the timing at which the ink is sufficiently supplied is selected, the application of voltage 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.
No. 4 is discharged from the nozzle 4. At the same time, the ink in the ejection chamber 6 passes through the ink supply path 7 in the direction of arrow C and is discharged to the ink supply unit 8.

【００３４】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５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. 5 is resumed, so that the next ink can be ejected.

【００３５】上述の駆動では駆動力として静電気力によ
る動作を例に説明したが、駆動力としては静電気力の他
に、電磁気力でも圧電素子による力でも発熱抵抗体によ
る気化圧力によるものでもよい。静電気力を利用する構
成であれば構成が簡単であり、エネルギーの効率が良
く、製造し易いといった利点を有する。また、上述の駆
動方法は、流路の応答を利用する方法であるが、待機状
態で常にインクを吸引しており、インク吐出を行う際に
のみ振動板を開放する駆動方法でもよい。例に示した流
路の応答を利用する方法であれば、吐出インク量を多く
し、吐出インク量の周波数特性が優れた駆動が可能であ
る。何れにしても駆動力や駆動方法が異なっても本発明
による作用・効果は同様である。In the above-mentioned driving, the operation by the electrostatic force as the driving force has been described as an example, but the driving force may be electromagnetic force, force by the piezoelectric element, or vaporization pressure by the heating resistor in addition to electrostatic force. The structure using electrostatic force has advantages that the structure is simple, the energy efficiency is high, and the manufacturing is easy. Further, the above-mentioned driving method is a method of utilizing the response of the flow path, but it may be a driving method in which the ink is always sucked in the standby state and the diaphragm is opened only when the ink is ejected. With the method of utilizing the response of the flow path shown in the example, it is possible to increase the amount of ejected ink and perform driving with excellent frequency characteristics of the ejected ink amount. In any case, the operation and effect of the present invention are the same even if the driving force and the driving method are different.

【００３６】図８は図４におけるノズル４の矢視Ａ方向
の拡大図である。また、図９は凹溝１２側からみたノズ
ル溝１１のエッチング後の斜視拡大図である。ノズル４
はエッチングにてノズル溝１１を形成し、基板１、基板
２、基板３を接合後、切断加工により開口して形成され
る。従って開口形状はＳｉ単結晶の２つの（１１１）面
と接合面である（１００）面からなる三角形となる。こ
のように、ノズルの形成速度、即ちエッチング速度が比
較的遅い結晶面で且つ、同一な直行する結晶面を用いて
ノズルを構成することにより、即ち三角形形状にてノズ
ルを構成することにより、容易に且つ高精度なノズルを
得ることが可能となる。FIG. 8 is an enlarged view of the nozzle 4 in FIG. 4 in the direction of arrow A. Further, FIG. 9 is a perspective enlarged view of the nozzle groove 11 after etching as viewed from the concave groove 12 side. Nozzle 4
Is formed by forming the nozzle groove 11 by etching, joining the substrate 1, the substrate 2, and the substrate 3 and then opening by cutting. Therefore, the shape of the opening is a triangle composed of two (111) planes of the Si single crystal and a (100) plane which is a bonding surface. In this way, it is easy to configure the nozzle by using the crystal planes having a relatively low nozzle formation rate, that is, the etching rate, and the same orthogonal crystal planes, that is, by configuring the nozzle in a triangular shape. In addition, a highly accurate nozzle can be obtained.

【００３７】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、異方性エッチングが可能な材料であれば何
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し、水晶や、ゲル
マニウム等は高い純度の結晶を得ることができ更に高精
度の加工が可能である。In this embodiment, single crystal silicon is used for the substrate 1, but any material capable of anisotropic etching such as germanium or single crystal silicon oxide (quartz) may be used. Single-crystal silicon is a material that can be easily obtained as a semiconductor material in the industry, and quartz, germanium, and the like can obtain crystals of high purity and can be processed with higher precision.

【００３８】また、本実施例では圧力発生手段として静
電吸引力を用いたが、圧力発生手段として圧電素子、電
磁力変換素子や発熱抵抗体素子等どの様な加圧素子若し
くは圧力発生素子を用いてもよく、本発明の作用・効果
として同一のものが得られる。圧力発生手段として静電
吸引力を用いることにより、ギャップ量の選定に寄って
は大きな圧力を得ることが可能であり、かつ、ヘッドの
構成を簡素化することが可能である。静電吸引力を用い
るようにすれば本発明の特徴を最大限に応用することが
でき、上述の様に構成部材を少なくして、品質のよいイ
ンクジェットヘッドを容易に且つ大量に製造することが
できる。In the present embodiment, the electrostatic attraction force is used as the pressure generating means, but any pressure element or pressure generating element such as a piezoelectric element, an electromagnetic force converting element or a heating resistor element may be used as the pressure generating means. They may be used, and the same effects and advantages of the present invention can be obtained. By using the electrostatic attraction force as the pressure generating means, it is possible to obtain a large pressure depending on the selection of the gap amount, and it is possible to simplify the configuration of the head. If the electrostatic attraction is used, the features of the present invention can be applied to the maximum extent, and as described above, the number of constituent members can be reduced and a good quality inkjet head can be manufactured easily and in large quantities. it can.

【００３９】図１０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. 10 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.

【００４０】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 that sucks ink through the cap 304 and the waste ink collection tube 308 and discharges the ink when performing a recovery operation when the ink jet head 10 is defectively ejected or refilling the ink. It has a function of collecting in the ink reservoir 305.

【００４１】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し、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）に適用しても所望の
効果が得られることは言うまでもない。In this embodiment, only the ink jet head 10 is arranged on the carriage 302, but the present invention is not limited to this, and the ink tank may be arranged on the carriage. It is needless to say that the desired effect can be obtained even if the ink tank is integrated with the head, that is, a so-called disposable type (a type in which the entire ink jet head is replaced when the ink in the ink tank becomes empty).

【００４２】[0042]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、画素
抜けに対する信頼性がノズル数のべき乗で向上し、信頼
性の高いインクジェットヘッドを得ることができる。As described above, according to the present invention, the reliability of missing pixels is improved by the power of the number of nozzles, and a highly reliable ink jet head can be obtained.

【００４３】更には、複数のドットで１画素を構成する
ため、見た目の濃度アップ、裏映りの防止及びインクの
節約が可能である。Furthermore, since one pixel is composed of a plurality of dots, it is possible to increase the apparent density, prevent show-through, and save ink.

【００４４】又、更に、容易に製造可能であり、安価
で、寸法精度や品質の高いインクジェットヘッドが得ら
れるといった効果を有する。Further, there is an effect that an ink jet head which can be easily manufactured, is inexpensive, and has high dimensional accuracy and high quality can be obtained.

【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基板
の平面部分拡大図。FIG. 4 is a partially enlarged plan view of a substrate 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断面
側面図。FIG. 5 is a sectional side view of the inkjet head according to the embodiment of the present invention.

【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フィ
ルターの開孔部拡大図。FIG. 8 is an enlarged view of the opening portion of the filter 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基板
フィルター部の部分斜視図。FIG. 9 is a partial perspective view of the substrate filter portion 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を搭
載したプリンタの概要図。FIG. 10 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 ５・・・振動板 ６・・・吐出室（圧力発生部） ７・・・インク供給路 ８・・・インク供給部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate 4 ... Nozzle 5 ... Vibration plate 6 ... Discharge chamber (pressure generation part) 7 ... Ink supply path 8 ... Ink supply part

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 インクが吐出するノズルと、該ノズルに
連通する圧力発生部と、該圧力発生部に連通するインク
供給路とからなる複数のインク流路と、前記複数のイン
ク流路に連通するインク供給部とが設けてなる基板を有
するインクジェットヘッドにおいて、前記基板が異方性
結晶材料よりなり、前記圧力発生部の１つに、前記ノズ
ルが異方性エッチングにより双数あるいは複数設けてな
ることを特徴とするインクジェットヘッド。1. A plurality of ink flow paths including a nozzle for ejecting ink, a pressure generating section communicating with the nozzle, and an ink supply path communicating with the pressure generating section, and communicating with the plurality of ink flow paths. In an inkjet head having a substrate provided with an ink supply unit, the substrate is made of an anisotropic crystal material, and one or more of the nozzles are provided by anisotropic etching in the pressure generating unit. Inkjet head characterized in that 【請求項２】 前記双数あるいは複数のノズルからイン
クが吐出し、複数ドットで１画素を構成することを特徴
とするインクジェットヘッド。2. An ink jet head characterized in that ink is ejected from said twin or plural nozzles, and a plurality of dots constitutes one pixel. 【請求項３】 前記インク流路の圧力発生部が流路の一
部に設けられた振動板と、該振動板に対向して設けられ
た電極とからなり、前記振動板と前記電極間に電気パル
スを印加し、前記振動板を静電気力により変形させて前
記ノズルからインク液滴を吐出す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 pressure generating portion of the ink flow path comprises a vibration plate provided in a part of the flow path and an electrode provided so as to face the vibration plate, and between the vibration plate and the electrode. The inkjet head according to claim 1, wherein an electric pulse is applied to deform the vibrating plate by an electrostatic force to eject ink droplets from the nozzle. 【請求項４】 前記インク流路の圧力発生部が流路の一
部に設けられた振動板と、該振動板に固着された圧電素
子とからなり、前記圧電素子に電気パルスを印加し、前
記振動板を変形させて前記ノズルからインク液滴を吐出
す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 pressure generating portion of the ink flow path is composed of a vibration plate provided in a part of the flow path and a piezoelectric element fixed to the vibration plate, and an electric pulse is applied to the piezoelectric element, The inkjet head according to claim 1, wherein the vibration plate is deformed to eject ink droplets from the nozzle. 【請求項５】 前記インク流路の圧力発生部が流路の一
部に設けられた発熱素子からなり、前記発熱素子に電気
パルスを印加し、前記流路内に発生する気化圧力により
前記ノズルからインク液滴を吐出す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。5. The nozzle for generating pressure of the ink flow path comprises a heating element provided in a part of the flow path, the electric pulse is applied to the heating element, and the vaporization pressure generated in the flow path causes the nozzle to flow. The ink jet head according to claim 1, wherein ink droplets are ejected from the ink jet head. 【請求項６】 前記基板の異方性結晶材料が単結晶シリ
コンであ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。6. The ink jet head according to claim 1, wherein the anisotropic crystal material of the substrate is single crystal silicon. 【請求項７】 前記ノズルの開口断面形状が三角形であ
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。7. The ink jet head according to claim 1, wherein the nozzle has a triangular opening cross-sectional shape. 【請求項８】 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。8. 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.