JP2000185401A - Liquid jet apparatus and its manufacture, liquid jet method, and manufacture of piezoelectric actuator - Google Patents

Liquid jet apparatus and its manufacture, liquid jet method, and manufacture of piezoelectric actuator

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JP2000185401A
JP2000185401A JP28884299A JP28884299A JP2000185401A JP 2000185401 A JP2000185401 A JP 2000185401A JP 28884299 A JP28884299 A JP 28884299A JP 28884299 A JP28884299 A JP 28884299A JP 2000185401 A JP2000185401 A JP 2000185401A
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JP
Japan
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liquid
liquid pressurizing
pressurizing member
ejecting apparatus
liquid ejecting
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JP28884299A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihiko Nanba
昭彦 南波
Yuko Okano
祐幸 岡野
Atsushi Komatsu
敦 小松
Yoshihiro Tomita
佳宏 冨田
Osamu Kawasaki
修 川▲さき▼
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve an energy-using efficiency and drive an actuator to move large. SOLUTION: The apparatus includes a liquid pressure chamber 109 having one or a plurality of opening parts W, a liquid jet opening 110 set to part of the liquid pressure chamber 109, a liquid-pressuring member 103 arranged adjacent to the liquid pressure chamber 109 and a liquid channel 108 arranged adjacent to the liquid pressure chamber 109. A peripheral edge part of the opening part W among the opening parts W which is present at a position opposite to the liquid-pressuring member 103, and the liquid-pressuring member 103 are spaced by a predetermined distance when the liquid-pressuring member 103 drives or also when the member does not drive. A liquid supplied from the liquid channel 108 to the liquid pressure chamber 109 is pressured by driving the liquid-pressuring member 103, so that the liquid is jetted from the liquid jet opening 110.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンタなどに使用される液体噴射装置等に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid ejecting apparatus used for an ink jet printer or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年,カラー印刷を低価格で実現できる
プリンタとして,インクジェットプリンタの普及が急速
に進んでいる.このインクジェットプリンタの性能を決
めるのがインクの噴射装置であり,微細な液体粒子を間
欠的に噴射する液体噴射装置である。
2. Description of the Related Art In recent years, ink-jet printers have rapidly spread as printers capable of realizing color printing at low cost. What determines the performance of the ink jet printer is an ink ejection device, which is a liquid ejection device that intermittently ejects fine liquid particles.

【0003】ここで、従来の液体噴射装置として、代表
的なインクジェットプリンタ用のインク噴射装置を例に
説明する。インクジェットプリンタ用のインク噴射装置
は、熱式と圧電式の大きく2種類に分類することができ
る。
Here, as a conventional liquid ejecting apparatus, an ink ejecting apparatus for a typical ink jet printer will be described as an example. Ink jet devices for inkjet printers can be broadly classified into two types: thermal type and piezoelectric type.

【0004】代表的な熱式の噴射原理について図24を
参照しながら説明する。図24はインク噴射装置を構成
するインク噴射素子の断面図である。基板801と基板
802の間に挟まれた空間にインク加圧室803が設け
られており、インク加圧室803の間にヒーター804
が設けられている。インクは毛細管現象や外部からの吸
引動作により、インク噴射素子の外部に設けられたイン
ク貯蔵部(図示なし)から供給され、インク流路806
を通って、インク加圧室803に供給される。この状態
で、ヒーター804に電流を流すと、インクが突沸し、
気泡が発生する。この気泡の成長により、インク加圧室
803内の圧力を上昇させ、インクをインク噴射口80
6から噴射する。実際のインク噴射装置は、以上説明し
たインク噴射素子が複数連なった構造となっている。
A typical principle of thermal injection will be described with reference to FIG. FIG. 24 is a cross-sectional view of an ink ejecting element constituting the ink ejecting apparatus. An ink pressurizing chamber 803 is provided in a space between the substrate 801 and the substrate 802, and a heater 804 is provided between the ink pressurizing chambers 803.
Is provided. The ink is supplied from an ink storage unit (not shown) provided outside the ink ejection element by a capillary action or an external suction operation, and is supplied to the ink flow path 806.
Is supplied to the ink pressurizing chamber 803. In this state, when a current is supplied to the heater 804, the ink is bumped,
Bubbles are generated. Due to the growth of the bubbles, the pressure in the ink pressurizing chamber 803 is increased, and the ink is ejected from the ink ejection port 80.
Inject from 6. An actual ink ejecting apparatus has a structure in which a plurality of the above-described ink ejecting elements are connected.

【0005】次に、代表的な圧電式のインクジェットプ
リンタ用インク噴射装置の例を、インク噴射素子の断面
図である図25を参照しながら説明する。図25で81
3は圧電作用により駆動する圧電アクチュエータであ
り、例えば、2枚の圧電体で構成されるバイモルフ素
子、或いは、圧電体と振動板で構成されるユニモルフ素
子などである。818はインク流路で、819はインク
加圧室、820はインクの噴射口である。また圧電アク
チュエータ813の破線部は、圧電アクチュエータの変
形を模式的表したものである。インクは当初、毛細管現
象や外部からの吸引動作により、インク噴射素子の外部
に設けられたインク貯蔵部(図示なし)から供給され、
インク流路818を通って、インク加圧室819に供給
される。インク流路818、インク加圧室819がイン
クの満たされた状態で、圧電アクチュエータ813を破
線のように変形させると、インク加圧室819内の圧力
が上昇し、インクの噴射口820からインクが噴射され
る。実際のインク噴射装置は高速印刷のため、以上説明
した素子が複数一列に並んだ構造となっている。
Next, an example of a typical piezoelectric type ink jetting device for an ink jet printer will be described with reference to FIG. 25 which is a sectional view of an ink jetting element. 25 in FIG.
Reference numeral 3 denotes a piezoelectric actuator driven by a piezoelectric action, such as a bimorph element composed of two piezoelectric bodies or a unimorph element composed of a piezoelectric body and a diaphragm. Reference numeral 818 denotes an ink flow path, 819 denotes an ink pressurizing chamber, and 820 denotes an ink ejection port. The broken line portion of the piezoelectric actuator 813 schematically represents the deformation of the piezoelectric actuator. The ink is initially supplied from an ink storage unit (not shown) provided outside the ink ejection element by a capillary action or an external suction operation.
The ink is supplied to the ink pressurizing chamber 819 through the ink flow path 818. When the piezoelectric actuator 813 is deformed as indicated by a broken line in a state where the ink flow path 818 and the ink pressurizing chamber 819 are filled with ink, the pressure in the ink pressurizing chamber 819 increases, and the ink is ejected from the ink ejection port 820. Is injected. An actual ink ejecting apparatus has a structure in which a plurality of the elements described above are arranged in a line for high-speed printing.

【0006】近年、より高精彩な色表現ができ、かつ安
価なインクジェットプリンタへの要望が高まっている
が、以上のような液体噴射装置を用いたインクジェット
プリンタによるカラー印刷をより精彩に行うためには、
単位画素(ピクセル)あたりの階調数を増やすこと、つ
まり、多階調印刷を実現することが必要となってきてい
る。
In recent years, there has been an increasing demand for an inexpensive inkjet printer capable of expressing colors in higher definition and inexpensive. Is
It has become necessary to increase the number of gradations per unit pixel (pixel), that is, to realize multi-gradation printing.

【0007】このような多階調印刷を実現する方法につ
いて以下に説明する。
The method for realizing such multi-tone printing will be described below.

【0008】まず第1に、面積変調方式による方法が挙
げられる。この方法は、複数のドットを重なりなく打っ
て、濃淡を表現するための単位画素(ピクセル)を形成
し、単位画素当たりのインクの占める割合を変えること
で階調表現を行うものである。
First, there is a method based on an area modulation method. In this method, a plurality of dots are struck without overlapping to form a unit pixel (pixel) for expressing light and shade, and gradation is expressed by changing the ratio of ink per unit pixel.

【0009】第2に、ドットの重ね打ちによる方法が挙
げられる。この方法は、同一の場所に、複数回インクを
噴射し、単位画素の大きさを変えて、階調表現を行う方
法である。
Second, there is a method in which dots are overprinted. This method is a method in which ink is ejected to the same place a plurality of times and the size of a unit pixel is changed to perform gradation expression.

【0010】第3に、濃度変調方式による方法が挙げら
れる。この方法は、色素濃度の異なる複数のインクを用
いて階調表現を行う方法である。
Third, there is a method based on a density modulation method. This method is a method of expressing gradation using a plurality of inks having different dye concentrations.

【0011】第4に、ドット変調方式による方法が挙げ
られる。この方法は、同一の噴射口から異なった大きさ
のインク滴を吐出させる方式であり、1回の噴射でドッ
トの大きさを変えることが可能である。
Fourth, there is a method using a dot modulation method. In this method, ink droplets of different sizes are ejected from the same ejection port, and the dot size can be changed by one ejection.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
多階調印刷を実現する方法には、各々以下のような課題
がある。
However, the methods for realizing the multi-tone printing have the following problems.

【0013】まず第1に、面積変調方式の課題について
説明する。面積変調方式では、記録するドットを間引い
て濃淡を表現するため、濃淡を表現するために必要な単
位画素のサイズが大きくなり、実質的な記録密度を下げ
ることになる。従って、多階調な濃淡表現をしようとす
ると、低濃度部分において、ざらつきの目立つ印刷にな
る。この記録密度の低下を軽減するためには、単位画素
のサイズを極力小さくする、つまりは、最小ドット径を
より小さくすることが必要となる。最小ドット径を小さ
くするために、小さなインク滴を吐出するには、噴射口
径を小さくするか、或いは、吐出方法を工夫する必要が
ある。しかしながら、従来のインクジェットヘッドの噴
射口径は20〜30ミクロン程度まで小さくなってお
り、これ以上に小径の噴射口を開けることは、より困難
な製造工程を必要とし、しかもより多数の噴射口を設け
なくてはならず、製造コストの増大を招く。また、小径
噴射口ではインク中に混入したゴミなどによるインクの
目づまりや吐出不良が起こる、といった製品上の信頼性
の低下を引き起こすことになる。また、仮に、前記の課
題を解決し、小さなドット径のインク滴を噴射させるこ
とができたとしても、・印刷速度が低下するという課題
が発生する。これは、同じ面積を塗りつぶすためには、
より多くのインク滴を吐出させなければならないために
発生する課題であり、この課題を解決するには、(1)吐
出の繰り返し時間を短くする(インク噴射装置の高速駆
動)、(2)素子数(噴射口数)を増やす、等の工夫が必
要となる。前者(1)は、熱式のインク噴射装置の場合、
熱伝達時間の律速により困難である。圧電式のインク噴
射装置の場合、熱式と比較して、高速駆動ができる可能
性はあるが、液体の圧電アクチュエータに対する追従性
等により、限界がある。また、後者(2)は、装置の複雑
化、製造上の歩留まりの悪化といった問題を引き起こ
し、コストの上昇を招く。
First, the problem of the area modulation method will be described. In the area modulation method, since the density is expressed by thinning out the dots to be recorded, the size of a unit pixel required to express the density increases, and the actual recording density decreases. Therefore, when trying to express multiple shades of light and shade, the printing becomes conspicuous in the low density portion. In order to reduce the decrease in the recording density, it is necessary to reduce the size of the unit pixel as much as possible, that is, to reduce the minimum dot diameter. In order to discharge a small ink droplet in order to reduce the minimum dot diameter, it is necessary to reduce the ejection port diameter or to devise a discharge method. However, the ejection diameter of the conventional ink jet head has been reduced to about 20 to 30 microns, and opening an ejection port of a smaller diameter requires a more difficult manufacturing process, and furthermore, providing a larger number of ejection ports. Inevitably, which leads to an increase in manufacturing costs. In addition, the small-diameter ejection port causes a drop in product reliability such as ink clogging and ejection failure due to dust mixed into the ink. Further, even if the above-mentioned problem is solved and an ink droplet having a small dot diameter can be ejected, a problem that the printing speed is reduced occurs. This means that to fill the same area,
This problem occurs because more ink droplets must be ejected. To solve this problem, (1) shorten the repetition time of ejection (high-speed driving of the ink ejection device), It is necessary to take measures such as increasing the number (the number of injection ports). The former (1) is for a thermal ink jet device,
Difficult due to rate-limiting of heat transfer time. In the case of the piezoelectric type ink ejecting apparatus, there is a possibility that high-speed driving can be performed as compared with the thermal type, but there is a limit due to the ability of the liquid to follow the piezoelectric actuator. In addition, the latter (2) causes problems such as an increase in the complexity of the device and a decrease in manufacturing yield, and causes an increase in cost.

【0014】第2に、ドットの重ね打ちによる方法の課
題であるが、これは、単位画素内に単位画素よりも小さ
な多数のドットを打ち出さなくてはならないので、概ね
面積変調方式における課題と同様の課題が発生する。更
に、加えて同一箇所に集中的に液体が着弾するため、粒
状化現象が発生しやすく、ざらつき感のある印刷になり
やすい。
Secondly, there is a problem of the method of dot overprinting, which is almost the same as the problem in the area modulation method because a large number of dots smaller than the unit pixel must be formed within the unit pixel. Issues arise. In addition, since the liquid intensively lands on the same location, the granulation phenomenon is likely to occur, and the printing tends to be rough.

【0015】第3に、濃度変調方式の課題について説明
する。濃度変調方式では、異なった色素濃度のインクを
複数個装備する必要があり、装置が複雑化、大型化した
り、コストが増大したりするといった課題はが発生す
る。また、インクの種類の増加に伴って、実質的に使用
できる素子数も減り(素子数/インクの種類)、印刷速
度が低下するといった課題が発生する。
Third, the problem of the density modulation method will be described. In the density modulation method, it is necessary to equip a plurality of inks with different dye densities, which causes problems such as an increase in complexity and size of the apparatus and an increase in cost. Further, as the number of types of ink increases, the number of elements that can be used substantially decreases (number of elements / type of ink), and a problem such as a decrease in printing speed occurs.

【0016】第4に、ドット変調方式の課題について説
明する。ドット変調方式は、一回に噴射される噴射量を
直接変えることによりドット径の変調を行うため、前記
した3種の変調方式における課題は大幅に軽減される。
例えば、単位画素を1ドットで構成するため、単位画素
サイズの増大を招かずに濃淡表現を行うことができる。
また、単位画素に多数のドットを打つ必要がないため、
噴射口数を増やす必要がなく高速に印刷を行うことがで
きる。
Fourth, the problem of the dot modulation method will be described. In the dot modulation method, the dot diameter is modulated by directly changing the ejection amount to be ejected at a time, so that the problems in the above three types of modulation methods are greatly reduced.
For example, since a unit pixel is composed of one dot, it is possible to perform shading expression without increasing the unit pixel size.
Also, since it is not necessary to hit many dots on a unit pixel,
High-speed printing can be performed without the need to increase the number of injection ports.

【0017】以上、従来の多階調印刷を実現する手法の
中で、第4のドット変調方式が最も優れている。
As described above, the fourth dot modulation method is the most excellent among the conventional methods for realizing multi-tone printing.

【0018】しかしながら、従来のインク噴射装置にお
いて、ドット変調方式はその実現自体、つまり、同一の
液体噴射装置から異なった径の液滴を噴射し、ドット変
調すること自体が非常に困難である。
However, in the conventional ink ejecting apparatus, it is very difficult to realize the dot modulation method itself, that is, to eject dots of different diameters from the same liquid ejecting apparatus and perform dot modulation itself.

【0019】従来の熱式のインク噴射装置では、突沸現
象を用いてインクを噴射しているため、制御が極めて難
しく、これを用いたプリンタでは、インクを噴射する
か、噴射しないかの二値制御である。従って、通常、面
積変調方式、或いは、濃度変調方式、或いは、両者を組
み合わせることにより濃淡表現を行っており、前記した
ような課題がある。
In a conventional thermal ink jet apparatus, since the ink is jetted using the bumping phenomenon, it is extremely difficult to control the ink jet printer. Control. Therefore, in general, shading is expressed by an area modulation method, a density modulation method, or a combination of the two, and there is a problem as described above.

【0020】従来の圧電式では、熱式と異なり、圧電ア
クチュエータの変位量を制御することで、噴射するイン
クの量をある程度制御することは可能である。しかしな
がら、現状では、階調数2〜6程度、変調幅は2程度と
不十分である。但し、変調幅とは、最小のインク噴射量
(体積)と最大のインク噴射量(体積)との比として定
義する。本来なら、記録されたドット径の比で定義する
べきであるが、ドット径はインク、及び、紙の物性によ
り大きく変化するため、前記のように定義した。従っ
て、従来の圧電式でも、階調表現を行うのに、通常、面
積変調方式、或いは、濃度変調方式、或いは、両者を組
み合わせることにより濃淡表現を行っており、前記した
ような課題がある。
In the conventional piezoelectric type, unlike the thermal type, it is possible to control the amount of ejected ink to some extent by controlling the amount of displacement of the piezoelectric actuator. However, at present, the number of gradations is about 2 to 6 and the modulation width is about 2 which is insufficient. However, the modulation width is defined as the ratio between the minimum ink ejection amount (volume) and the maximum ink ejection amount (volume). Originally, it should be defined by the ratio of the recorded dot diameters. However, since the dot diameter greatly changes depending on the physical properties of ink and paper, it is defined as described above. Therefore, even in the conventional piezoelectric method, in order to perform the gradation expression, the area modulation method, the density modulation method, or a combination of the two methods is used to perform the gradation expression, and thus the above-described problem occurs.

【0021】圧電式の液体噴射装置で、ドット変調を実
現する際の条件、並びに、現状での課題について更に詳
細に説明する。
The conditions for realizing dot modulation in the piezoelectric liquid ejecting apparatus and the current problems will be described in more detail.

【0022】ドット変調を実現するには、まず、第1に
噴射する液体に供給できるエネルギー量の幅を大きくす
る必要がある。これは、噴射する液滴の量により必要な
エネルギー量が異なるため、変調の幅を大きくとるため
に要求される条件である。通常、その上限値で律速され
るが、装置に供給できるエネルギー量には、限りがある
ため、装置のエネルギー利用効率を高くする必要があ
る。第2に、大きい液滴を噴射するために、圧電アクチ
ュエータの変位量を大きくとれる構成とすることが必要
である(大変位特性)。比較的大きい液滴の噴射におい
ては、圧電アクチュエータの変位量が大きいほど液滴径
も大きくなる。つまり、変位量をパラメータとして液滴
径の変調が行える。第3に、小さい液滴を噴射するた
め、圧電アクチュエータの変位量を小さくしつつ、極め
て短時間に液体加圧室の圧力を低圧から高圧に変化させ
る必要がある(圧力の応答特性)。この場合、液体加圧
室内における圧力変化の速度をパラメータとして液滴の
変調が行える。第4に、前記した圧電アクチュエータの
変位量、及び、液体加圧室内における圧力変化の速度を
正確に制御する必要がある(制御性)。
In order to realize dot modulation, first, it is necessary to increase the width of the amount of energy that can be supplied to the liquid to be ejected. This is a condition required to increase the modulation width because the required energy amount varies depending on the amount of droplets to be ejected. Normally, the rate is limited by the upper limit, but the amount of energy that can be supplied to the device is limited, so that it is necessary to increase the energy use efficiency of the device. Secondly, in order to eject large droplets, it is necessary to adopt a configuration in which the amount of displacement of the piezoelectric actuator can be made large (large displacement characteristics). In the ejection of a relatively large droplet, the larger the displacement of the piezoelectric actuator, the larger the droplet diameter. That is, the droplet diameter can be modulated using the displacement amount as a parameter. Third, in order to eject small droplets, it is necessary to change the pressure of the liquid pressurizing chamber from low pressure to high pressure in a very short time while reducing the displacement of the piezoelectric actuator (pressure response characteristic). In this case, droplet modulation can be performed using the speed of pressure change in the liquid pressurization chamber as a parameter. Fourth, it is necessary to accurately control the displacement amount of the piezoelectric actuator and the speed of the pressure change in the liquid pressurization chamber (controllability).

【0023】従来の圧電式の液体噴射装置では、以上の
条件を満足することが困難である。図25を用いて、更
に、説明する。圧電アクチュエータ813が下側に変位
していくと(破線状態)、インク加圧室819内の圧力
が上昇する。これに伴い、圧電アクチュエータ813は
インク加圧室819内のインクから反力を受けることに
なり、圧電アクチュエータ813の変位量は、インク等
の負荷がない場合の変位量と比べ、極端に小さくなる。
It is difficult for the conventional piezoelectric liquid ejecting apparatus to satisfy the above conditions. This will be further described with reference to FIG. When the piezoelectric actuator 813 is displaced downward (in a broken line), the pressure in the ink pressurizing chamber 819 increases. Accordingly, the piezoelectric actuator 813 receives a reaction force from the ink in the ink pressurizing chamber 819, and the displacement amount of the piezoelectric actuator 813 is extremely smaller than the displacement amount when there is no load such as ink. .

【0024】圧電アクチュエータ813が下側に変位す
ると(破線状態)、インク加圧室819内の圧力が上昇
するが、同時に、インク流路818内の圧力も上昇す
る。ここで、圧電アクチュエータ813が変位すること
によってインクに作用した仕事量、つまり、インクに供
給された仕事量のうち、インク加圧室819の圧力上昇
に使用されるのは半分以下である。残りのエネルギー
は、インク流路818の圧力上昇や損失によって消費さ
れる。これは、インク流路815とインク加圧室818
の境界付近の形状を工夫すること(例えば、逆流防止弁
をつける)である程度改善されるが、根本的な解決には
ならず、せいぜいエネルギーの利用効率を10〜20%
程度上げるにとどまっている。また、圧電アクチュエー
タ811は通常、インク加圧室内の気密を保つため、四
方がインク加圧室818に固定されているため、原理的
に変位量は小さい。更に、変位量が小さいことを補っ
て、インクの噴射量を大きくしようとした場合、圧電ア
クチュエータ811の変位方向を法線方向とするインク
加圧室818の断面積を大きくする必要があるが、これ
により、インク室内でのエネルギーの損失が大きくなっ
たり、前記した反力が更に大きくなるといった課題も発
生する。以上説明した理由により、現状の圧電式の液体
噴射装置では、階調数2〜6、変調幅8程度となってい
る。
When the piezoelectric actuator 813 is displaced downward (in a broken line), the pressure in the ink pressurizing chamber 819 increases, but at the same time, the pressure in the ink flow path 818 also increases. Here, less than half of the work that has acted on the ink due to the displacement of the piezoelectric actuator 813, that is, the work that has been supplied to the ink, is used to increase the pressure of the ink pressurizing chamber 819. The remaining energy is consumed by the pressure rise and loss of the ink flow path 818. This is because the ink flow path 815 and the ink pressurizing chamber 818
Though some improvement can be achieved by devising the shape near the boundary of (e.g., attaching a check valve), it does not solve the fundamental problem, and the energy use efficiency is 10-20% at most.
It is only raised about. In addition, the piezoelectric actuator 811 is generally fixed to the ink pressurizing chamber 818 on all four sides in order to maintain airtightness in the ink pressurizing chamber, so that the displacement amount is small in principle. Further, if it is attempted to increase the ink ejection amount to compensate for the small displacement amount, it is necessary to increase the cross-sectional area of the ink pressurizing chamber 818 whose normal direction is the displacement direction of the piezoelectric actuator 811. As a result, problems such as an increase in energy loss in the ink chamber and an increase in the above-described reaction force also occur. For the reasons described above, in the current piezoelectric liquid ejecting apparatus, the number of gradations is about 2 to 6, and the modulation width is about 8.

【0025】ところで、エネルギー利用効率は現状のま
まで、変調幅を大きくする手法として、印加電圧の振幅
値の可変幅を大きくとる、つまり、最大印加電圧値を大
きくするということが考えられるが、これには、以下の
ような課題が発生する。第1に、現状の圧電アクチュエ
ータでは耐電圧が十分ではないため、素子寿命が低下し
たり、素子が破壊してしまったりする。また、素子が破
損すると通常圧電アクチュエータは電気的にショートの
状態となり、安全性にも問題が生じる。第2に、圧電体
は駆動電圧印加方向に分極処理されていることが多く、
高電圧を印加することで、分極の一部、或いは全部が失
われ、特性が劣化したり、極端な場合、圧電特性そのも
のが失われる。また、分極の消失は素子寿命の劣化にも
つながる。第3に、ホームユースを考えた場合、印加電
圧を上げること自体に、安全性、経済性に問題が生じ
る。第4に、周辺の回路素子が複雑化、大型化してしま
いコストが増大する。以上の課題により、印加電圧を上
げるということは実用上好ましくない。
As a technique for increasing the modulation width while keeping the energy utilization efficiency as it is, it is conceivable to increase the variable width of the amplitude value of the applied voltage, that is, to increase the maximum applied voltage value. This causes the following problems. First, current piezoelectric actuators do not have a sufficient withstand voltage, so that the life of the element is shortened or the element is destroyed. In addition, when the element is damaged, the piezoelectric actuator is normally in an electrically short-circuited state, which causes a problem in safety. Second, the piezoelectric body is often polarized in the driving voltage application direction,
By applying a high voltage, part or all of the polarization is lost, and the characteristics are degraded. In extreme cases, the piezoelectric characteristics themselves are lost. Further, the disappearance of the polarization leads to a deterioration of the life of the element. Third, when considering home use, raising the applied voltage itself poses problems in safety and economy. Fourth, peripheral circuit elements become complicated and large, resulting in an increase in cost. Due to the above problems, it is not practically preferable to increase the applied voltage.

【0026】本発明の液体噴射装置、及び、噴射方法
は、以上説明した課題を解決するものであり、液体噴射
装置のエネルギー利用効率を改善し、あるいは、アクチ
ュエータを大変位に駆動できるようにし、あるいはま
た、加圧室内における圧力の変化速度を大きくすること
を目的とする。
The liquid ejecting apparatus and the ejecting method according to the present invention solve the above-mentioned problems, and improve the energy use efficiency of the liquid ejecting apparatus or drive the actuator to a large displacement. Alternatively, another object of the present invention is to increase the rate of change of the pressure in the pressurized chamber.

【0027】[0027]

【課題を解決する手段】本発明は、一個又は複数個の開
口部を有する液体加圧室と、前記液体加圧室の一部に設
けられた液体噴射口と、前記液体加圧室に隣接して配置
された液体加圧部材と、前記液体加圧室に隣接して配置
された液体流路とを備え、前記開口部の内、前記液体加
圧部材に対向する位置に存在する開口部の周縁部と、前
記液体加圧部材とが、前記液体加圧部材が駆動している
時、或いは、非駆動時においても、所定の大きさの間隙
をもって離隔して配置されており、前記液体加圧部材を
駆動することにより、前記液体流路から前記液体加圧室
に供給された液体を加圧することで、前記液体噴射口か
ら液体を噴射することを特徴とする液体噴射装置であ
る。
According to the present invention, there is provided a liquid pressurizing chamber having one or a plurality of openings, a liquid ejection port provided in a part of the liquid pressurizing chamber, and a liquid ejecting chamber provided adjacent to the liquid pressurizing chamber. And a liquid flow path disposed adjacent to the liquid pressurizing chamber, and an opening located at a position facing the liquid pressing member among the openings. And the liquid pressurizing member is spaced apart from the liquid pressurizing member by a predetermined size when the liquid pressurizing member is driven or not driven, and the liquid pressurizing member is The liquid ejecting apparatus is characterized in that a liquid supplied from the liquid passage to the liquid pressurizing chamber is pressurized by driving a pressurizing member to eject the liquid from the liquid ejecting port.

【0028】また、本発明は、一個又は複数個の開口部
を有する液体加圧室と、前記液体加圧室の一部に設けら
れた液体噴射口と、前記液体加圧室に隣接して配置され
た液体加圧部材と、前記液体加圧室に隣接して配置され
た液体流路とを備えた液体噴射装置の液体噴射方法にお
いて、前記開口部の内、前記液体加圧部材に対向する位
置に存在する開口部の周縁部と、前記液体加圧部材と
が、前記液体加圧部材が駆動している時、或いは、非駆
動時においても、所定の大きさの間隙をもって離隔して
配置されており前記液体加圧部材を駆動することによ
り、その液体加圧部材を、前記液体加圧部材と前記開口
部の周縁部との隙間を変化させる方向に変位させること
で、前記液体加圧室内の液体を加圧し液体を前記液体噴
射口より噴射することを特徴とする液体噴射方法であ
る。
Further, according to the present invention, there is provided a liquid pressurizing chamber having one or a plurality of openings, a liquid ejecting port provided in a part of the liquid pressurizing chamber, and a liquid pressurizing chamber adjacent to the liquid pressurizing chamber. In a liquid ejecting method for a liquid ejecting apparatus, comprising a liquid pressurizing member disposed and a liquid flow path disposed adjacent to the liquid pressurizing chamber, the liquid ejecting device faces the liquid pressurizing member among the openings. And the liquid pressurizing member, when the liquid pressurizing member is driven, or even when not driven, is separated by a gap of a predetermined size. By driving the liquid pressurizing member that is disposed, the liquid pressurizing member is displaced in a direction that changes a gap between the liquid pressurizing member and the peripheral portion of the opening, thereby providing the liquid pressurizing member. Pressurizing the liquid in the pressure chamber and injecting the liquid from the liquid injection port A liquid ejecting method characterized.

【0029】また、本発明は、両端、或いは、片端を固
定する、振動板と圧電基板で構成されるユニモルフ型の
圧電アクチュエータの製造方法において、前記振動板を
所定の形状に加工した後に、前記圧電基板と接着する工
程と、前記圧電基板を所定の厚みに研磨する工程と、前
記振動板を保護基材として、前記振動板部分と交差して
いない圧電基板部分を微細粒子を吹き付けて除去する工
程とを備えたことを特徴とする圧電アクチュエータの製
造方法である。
Further, the present invention provides a method of manufacturing a unimorph type piezoelectric actuator comprising a diaphragm and a piezoelectric substrate for fixing both ends or one end, wherein the diaphragm is processed into a predetermined shape, Bonding the piezoelectric substrate to a piezoelectric substrate, polishing the piezoelectric substrate to a predetermined thickness, and removing the piezoelectric substrate portion that does not intersect with the diaphragm portion by spraying fine particles with the diaphragm as a protective base material. And a method for manufacturing a piezoelectric actuator.

【0030】また、本発明は、液体加圧室と液体加圧部
材とが所定の大きさの間隙を介して離れており、前記液
体加圧室と前記液体加圧部材との間隔を制御することに
よって液体を噴射させる液体噴射装置の製造方法であっ
て、前記液体加圧部材を構成する主たる基板と、前記液
体加圧室を構成する主たる基板を重ね合わせる工程と、
少なくとも前記液体加圧部材を構成する主たる基板と前
記液体加圧室を構成する主たる基板を、バネ材、或い
は、ねじ材等の部材によって、接着剤を用いずに固定す
る工程を備えたことを特徴とする液体噴射装置の製造方
法である。
Further, according to the present invention, the liquid pressurizing chamber is separated from the liquid pressurizing member via a gap of a predetermined size, and the distance between the liquid pressurizing chamber and the liquid pressurizing member is controlled. A method for manufacturing a liquid ejecting apparatus that ejects a liquid by means of superposing a main substrate constituting the liquid pressurizing member and a main substrate constituting the liquid pressurizing chamber,
A step of fixing at least a main substrate constituting the liquid pressurizing member and a main substrate constituting the liquid pressurizing chamber by a member such as a spring material or a screw material without using an adhesive. It is a method for manufacturing a liquid ejecting apparatus characterized by the following.

【0031】以上の本発明によって、変調幅の広いドッ
ト変調を可能とし、多階調でより精彩なカラー印刷を実
現する。
According to the present invention described above, dot modulation with a wide modulation width is enabled, and more precise color printing with multiple gradations is realized.

【0032】また、本発明の液体噴射装置の製造方法に
よれば、変調幅の広い液体噴射装置を低コストで、容易
に製造することが可能となる。
Further, according to the method of manufacturing a liquid ejecting apparatus of the present invention, a liquid ejecting apparatus having a wide modulation width can be easily manufactured at low cost.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】(実施の形態1)本発明の液体噴
射装置、及び、液体噴射方法における第1の実施の形態
について、図1、及び、図2を参照しながら説明する。
図1(a)は本実施の形態における液体噴射装置の一素
子断面図であり、図1(b)の直線イーロの断面図であ
る。図1(b)は本実施の形態における液体噴射装置の
一部を表す上面図で、図中には、液体噴射装置のうち3
つの液体噴射素子が示されている。但し、液体噴射素子
とは、図1(b)の2点鎖線A−B−C−Dで囲まれた
部分であり、液体噴射装置はこのような液体噴射素子が
複数連なった装置である。図2は液体噴射装置の斜視図
である。なお、この液体噴射素子は単体でも十分機能
し、単一の液体噴射素子で液体噴射装置とすることもで
きる。図1、及び、図2で、101は圧電セラミック基
板である。102は振動板で、例えば、ステンレス製の
振動板である。103は圧電基板101、及び、振動板
102から構成されるユニモルフ型の圧電アクチュエー
タである。但し、図中には示されていないが、圧電セラ
ミック基板101上には、励振用電極が圧電セラミック
基板101のほぼ全面にわたって設けられている。10
5は液体流路108、及び、液体加圧室109を主とし
て形成している液室形成用基板で、例えば、ステンレス
製の基板である。106は噴射口110を形成している
噴射口形成用基板で、例えば、エレクトロフォーミング
により形成されたニッケル製の基板である。107はア
クチュエータ103を保持するための保持用基板で、例
えば、ステンレス製の基板である。108は前記したよ
うに液体流路で、通常、その一部、或いは、全部が液体
により満たされている。また、液体流路は液体加圧室1
09の左右に配置されている。109は前記したように
液体加圧室で、通常、その大部分は液体により満たされ
ている。110は液体噴射口である。111は液体加圧
室隔壁部分112と圧電アクチュエータ103との間の
間隙を示している。114は研磨ストッパ用基板であ
り、例えば、ステンレス製の基板である。なお、本発明
の開口部は、本実施の形態の場合、液体加圧室109の
上方の窓Wと、下方の噴射口110の二つである。な
お、さらに、アクチュエータ103に対向して配置され
ていない開口部として別の開口部が液体加圧室109に
設けられていてもよいが、その場合は、アクチュエータ
103が加圧変形する際の加圧作用を妨害しない程度に
小さいことが必要である。
(First Embodiment) A first embodiment of a liquid ejecting apparatus and a liquid ejecting method according to the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG.
FIG. 1A is a cross-sectional view of one element of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment, and is a cross-sectional view of a straight line of FIG. 1B. FIG. 1B is a top view illustrating a part of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment.
Two liquid ejection elements are shown. However, the liquid ejecting element is a portion surrounded by a two-dot chain line ABCD in FIG. 1B, and the liquid ejecting apparatus is an apparatus in which a plurality of such liquid ejecting elements are connected. FIG. 2 is a perspective view of the liquid ejecting apparatus. It should be noted that the liquid ejecting element alone functions sufficiently, and a single liquid ejecting element can be used as a liquid ejecting apparatus. 1 and 2, reference numeral 101 denotes a piezoelectric ceramic substrate. Reference numeral 102 denotes a diaphragm, for example, a diaphragm made of stainless steel. Reference numeral 103 denotes a unimorph type piezoelectric actuator including a piezoelectric substrate 101 and a vibration plate 102. However, although not shown in the figure, on the piezoelectric ceramic substrate 101, excitation electrodes are provided over substantially the entire surface of the piezoelectric ceramic substrate 101. 10
Reference numeral 5 denotes a liquid chamber forming substrate which mainly forms the liquid flow path 108 and the liquid pressurizing chamber 109, for example, a stainless steel substrate. Reference numeral 106 denotes an ejection port forming substrate forming the ejection port 110, which is, for example, a nickel substrate formed by electroforming. A holding substrate 107 for holding the actuator 103 is, for example, a stainless steel substrate. Reference numeral 108 denotes a liquid flow path, as described above, which is usually partially or entirely filled with liquid. Also, the liquid flow path is the liquid pressurizing chamber 1
09 to the left and right. Reference numeral 109 denotes a liquid pressurizing chamber, as described above, which is usually mostly filled with liquid. 110 is a liquid ejection port. Reference numeral 111 denotes a gap between the liquid pressurizing chamber partition portion 112 and the piezoelectric actuator 103. Reference numeral 114 denotes a polishing stopper substrate, for example, a stainless steel substrate. In the case of the present embodiment, two openings of the present invention are a window W above the liquid pressurizing chamber 109 and a jet port 110 below. In addition, another opening may be provided in the liquid pressurizing chamber 109 as an opening that is not arranged so as to face the actuator 103. In this case, however, an additional force may be applied when the actuator 103 is deformed under pressure. It must be small enough not to interfere with the pressure action.

【0034】次に、本実施の形態における液体噴射装置
の構造、及び、寸法について説明する。圧電基板101
と振動板102は接着剤により、接着されている。圧電
基板101は厚み20μm、長さ2.0mm、幅200
μmである。振動板102のアクチュエータ部の寸法
は、厚み70μmで、長さ、及び、幅は圧電基板101
と同様である。また、隣接する液体噴射素子の間隔は7
9μm程度としており、1インチの幅あたり90個の素
子が並ぶようになっている。圧電アクチュエータ103
はその両端で保持用基板107に固定されており、両端
支持のユニモルフアクチュエータとなっている。液体流
路108は長さ8mmで、深さは200μmである。ま
た、液体加圧室109は内側の寸法が長さ1.9mm、
幅140μm、深さが400μmである。液体加圧室隔
壁部分112は上面から見た外形の形状が長さ2.0m
m、幅200μmである。噴射口形成用基板106は厚
み30μmで、噴射口110の開口径は30μmであ
る。また、液室形成用基板105、及び、噴射口形成用
基板106は接着剤により接着されている。また、間隙
111の間隔g、つまり、圧電アクチュエータ103と
液体加圧室隔壁部分112との距離は圧電アクチュエー
タ103に電圧を印加していない状態で10μm程度に
なっている。また、研磨ストッパ用基板114は厚み3
0μmとなっている。ただし、以上説明した寸法は例示
であり、他の寸法でもかまわない。また、このことは他
の実施の形態2〜19でも同様である。
Next, the structure and dimensions of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment will be described. Piezoelectric substrate 101
The diaphragm 102 is bonded with an adhesive. The piezoelectric substrate 101 has a thickness of 20 μm, a length of 2.0 mm, and a width of 200 μm.
μm. The dimensions of the actuator section of the vibration plate 102 are 70 μm in thickness, and the length and width thereof are
Is the same as The distance between adjacent liquid ejecting elements is 7
The width is about 9 μm, and 90 elements are arranged in one inch width. Piezoelectric actuator 103
Are fixed to the holding substrate 107 at both ends to form a unimorph actuator supported at both ends. The liquid channel 108 has a length of 8 mm and a depth of 200 μm. The liquid pressurizing chamber 109 has an inner dimension of 1.9 mm in length,
The width is 140 μm and the depth is 400 μm. The liquid pressurizing chamber partition portion 112 has an outer shape of 2.0 m in length when viewed from above.
m, width 200 μm. The ejection port forming substrate 106 has a thickness of 30 μm, and the opening diameter of the ejection port 110 is 30 μm. The liquid chamber forming substrate 105 and the ejection port forming substrate 106 are adhered by an adhesive. The distance g between the gaps 111, that is, the distance between the piezoelectric actuator 103 and the liquid pressurizing chamber partition 112 is about 10 μm when no voltage is applied to the piezoelectric actuator 103. The polishing stopper substrate 114 has a thickness of 3
It is 0 μm. However, the dimensions described above are examples, and other dimensions may be used. The same applies to the other embodiments 2 to 19.

【0035】また、図が煩雑になるため、図中に明示し
ていないが、各液体噴射素子の上面の電極は、ワイヤー
ボンディングにより保持用基板107上にあらかじめ設
けられている電極引き出し用パッドへ引き出されてい
る。
Although not explicitly shown in the figure, the electrode on the upper surface of each liquid ejecting element is connected to an electrode lead-out pad provided in advance on the holding substrate 107 by wire bonding. Have been withdrawn.

【0036】次に、本実施の形態における液体噴射装置
の製造方法について図3、及び、図4を用いて説明す
る。最初に、各基板の上面図である図3(a)から
(f)を用いて、各部品の製造方法を順に説明する。ス
テンレス基板を機械的な切削加工により、図に示すよう
な形状に加工し、保持用基板107とする(図3
(a))。次に、厚み200μmの圧電セラミック基板
をダイシング・ソーにより外形切断し圧電基板101と
する(図3(b))。次に、ステンレス基板をエッチン
グによりくり抜き加工し、振動板102とする(図3
(c))。ステンレス基板をエッチングによりくり抜き
加工し、研磨ストッパとして用いるためのステンレス製
基板114とする(図3(d))。但し、研磨ストッパ
用基板114は、最終的に所望する圧電基板101の厚
みと同じ厚みとする。例えば、本実施の形態では、最終
の圧電基板101の厚みは、20μmであるので、研磨
ストッパ用基板114の厚みはあらかじめ20μmとし
ている。ステンレス基板をハーフエッチングし、液体流
路108を形成し、更に、レーザー加工により液体加圧
室109を形成し、液室形成用基板105とする(図3
(e))。エレクトロフォーミングにより、噴射口形成
用基板106を形成する(図3(f))。
Next, a method of manufacturing the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, a method of manufacturing each component will be described in order with reference to FIGS. The stainless substrate is machined into a shape as shown in the figure by mechanical cutting to obtain a holding substrate 107 (FIG. 3).
(A)). Next, the outer shape of the piezoelectric ceramic substrate having a thickness of 200 μm is cut by a dicing saw to obtain a piezoelectric substrate 101 (FIG. 3B). Next, the stainless steel substrate is hollowed out by etching to form the diaphragm 102 (FIG. 3).
(C)). The stainless steel substrate is hollowed out by etching to obtain a stainless steel substrate 114 to be used as a polishing stopper (FIG. 3D). However, the polishing stopper substrate 114 has the same thickness as the finally desired thickness of the piezoelectric substrate 101. For example, in the present embodiment, since the final thickness of the piezoelectric substrate 101 is 20 μm, the thickness of the polishing stopper substrate 114 is 20 μm in advance. A liquid passage 108 is formed by half-etching the stainless steel substrate, and a liquid pressurizing chamber 109 is formed by laser processing to obtain a liquid chamber forming substrate 105 (FIG. 3).
(E)). The injection port forming substrate 106 is formed by electroforming (FIG. 3F).

【0037】次に、図4を用いて、圧電アクチュエータ
103の製造方法について説明する。図4で(a)、
(b)、(e)は上面図、(c)、(d)は各々
(a),(b)の断面図を表す。初めに、圧電基板10
1、振動板102、研磨ストッパ用基板114を接着剤
により図4(a)、(c)に示すように固着する。図4
(c)で圧電基板101と研磨ストッパ用基板114の
間隔は25μm程度となっている。
Next, a method of manufacturing the piezoelectric actuator 103 will be described with reference to FIG. In FIG. 4, (a),
(B) and (e) are top views, and (c) and (d) are cross-sectional views of (a) and (b), respectively. First, the piezoelectric substrate 10
1. The vibration plate 102 and the polishing stopper substrate 114 are fixed by an adhesive as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (c). FIG.
In (c), the distance between the piezoelectric substrate 101 and the polishing stopper substrate 114 is about 25 μm.

【0038】次に、圧電基板101を厚み20μmに研
磨する(図4(b)、(d))。この時、あらかじめ研
磨ストッパ用基板114の厚みを20μmとしていたた
め、圧電基板101の厚みが20μmとなった時点で、
圧電基板101はほとんど研磨されなくなる。これは、
ステンレス製の研磨ストッパ用基板114の研磨スピー
ドが圧電基板101の研磨スピードよりも十分に遅いた
めであり、研磨ストッパ用基板114は圧電基板101
の研磨を停止させる役割を果たしている。次に、圧電基
板101のうち、振動板102と重なっていない部分を
除去する工程を行う。基板を図4(d)の下側から、微
細砥粒を噴射し、図4(e)の形状に圧電基板101の
みを加工する。この方法は、一般に、サンドブラストと
呼ばれる手法で、振動板102は圧電基板101を加工
する際のマスクの役割をしている。この加工法でも、振
動板102が圧電基板101よりも加工スピードが小さ
いことを利用している。
Next, the piezoelectric substrate 101 is polished to a thickness of 20 μm (FIGS. 4B and 4D). At this time, since the thickness of the polishing stopper substrate 114 was previously set to 20 μm, when the thickness of the piezoelectric substrate 101 became 20 μm,
The piezoelectric substrate 101 is hardly polished. this is,
This is because the polishing speed of the polishing stopper substrate 114 made of stainless steel is sufficiently lower than the polishing speed of the piezoelectric substrate 101.
It plays a role in stopping polishing. Next, a step of removing a portion of the piezoelectric substrate 101 that does not overlap with the vibration plate 102 is performed. The substrate is sprayed with fine abrasive grains from the lower side of FIG. 4D to process only the piezoelectric substrate 101 into the shape of FIG. 4E. This method is generally called a sand blast, and the vibration plate 102 plays a role of a mask when processing the piezoelectric substrate 101. This processing method also utilizes the fact that the processing speed of the diaphragm 102 is lower than that of the piezoelectric substrate 101.

【0039】最後に、各基板を接着し、組み立てること
で本実施の形態の液体噴射装置が完成する。
Finally, the liquid ejecting apparatus of the present embodiment is completed by bonding and assembling the substrates.

【0040】次に、本実施の形態における液体噴射装置
の噴射方法について説明する。初めに、圧電アクチュエ
ータ103の動作原理を説明する。説明は図17を用い
て行う。図17で(a)から(c)は圧電基板単体での
動作を示す図で、(d)〜(f)は圧電アクチュエータ
503の動作を示す図である。基本的には、圧電アクチ
ュエータ103と圧電アクチュエータの503の動作原
理は同じである。図17で501は圧電基板、520a
は圧電基板に設けられた上面電極、520bは下面電極
である。また、502は振動板で、例えば、金属などの
導体である。503はユニモルフ型の圧電アクチュエー
タである。初めに、圧電基板501の動作について説明
する。圧電基板501は厚み方向にパルス電界が加わ
る、つまり、上面電極520aと下面電極520bの間
に電圧を印加すると、長さ方向(横方向)に伸縮する特
性を持つ。例えば、マイナス電界が加わると、図17
(b)のように圧電基板501は縮み、プラス電界が加
わると、図17(c)のように圧電基板501は伸びる
といった特性を持つ。このような特性を持つ圧電体基板
にプラスとマイナスの電界を交互に加えることによって
圧電基板の伸縮動作を得ることができる。このような動
作の形態を長さ振動姿態という。次に、圧電アクチュエ
ータ503について説明する。図17(d)で上面電極
520aと振動板502にパルス電圧を加えると、マイ
ナス電界が加わった場合には、圧電基板501は縮もう
とするが、振動板502は状態を保持しようとし、結果
として、図17(f)のように下に凸の形状に圧電アク
チュエータ503は撓む。逆に、プラス電界が加わった
場合には、圧電基板501は伸びようとするが、振動板
502は状態を保持しようとし、結果として、図17
(e)のように上に凸の形状に圧電アクチュエータ50
3は撓む。このように、プラスとマイナスの電界を交互
に加えることによって圧電アクチュエータ503の屈曲
動作を得ることができる。このような動作の形態を屈曲
振動姿態という。なお、以上の説明では、振動板502
を導体としたが、絶縁体や半導体などの基板を振動板と
して用いても良く、その場合には、例えば、図18のよ
うな構造とする。図18では圧電基板501の下側に下
面電極520bを設け、振動板512と接着している。
動作は前記した屈曲振動姿態と同様である。
Next, the injection method of the liquid injection device according to the present embodiment will be described. First, the operation principle of the piezoelectric actuator 103 will be described. The description will be made with reference to FIG. 17A to 17C are diagrams illustrating the operation of the piezoelectric substrate alone, and FIGS. 17D to 17F are diagrams illustrating the operation of the piezoelectric actuator 503. Basically, the operating principles of the piezoelectric actuator 103 and the piezoelectric actuator 503 are the same. In FIG. 17, reference numeral 501 denotes a piezoelectric substrate and 520a.
Denotes an upper electrode provided on the piezoelectric substrate, and 520b denotes a lower electrode. A diaphragm 502 is a conductor such as a metal, for example. Reference numeral 503 denotes a unimorph type piezoelectric actuator. First, the operation of the piezoelectric substrate 501 will be described. The piezoelectric substrate 501 has such a characteristic that a pulse electric field is applied in the thickness direction, that is, when a voltage is applied between the upper electrode 520a and the lower electrode 520b, the piezoelectric substrate 501 expands and contracts in the length direction (lateral direction). For example, when a negative electric field is applied, FIG.
As shown in FIG. 17B, the piezoelectric substrate 501 contracts, and when a positive electric field is applied, the piezoelectric substrate 501 expands as shown in FIG. 17C. By alternately applying a positive and a negative electric field to the piezoelectric substrate having such characteristics, the expansion and contraction operation of the piezoelectric substrate can be obtained. Such a mode of operation is called a length vibration mode. Next, the piezoelectric actuator 503 will be described. In FIG. 17D, when a pulse voltage is applied to the upper surface electrode 520a and the diaphragm 502, when a negative electric field is applied, the piezoelectric substrate 501 tries to shrink, but the diaphragm 502 tries to hold the state. As shown in FIG. 17F, the piezoelectric actuator 503 bends in a downwardly convex shape. Conversely, when a positive electric field is applied, the piezoelectric substrate 501 tries to expand, but the diaphragm 502 tries to maintain the state. As a result, FIG.
The piezoelectric actuator 50 has a convex shape as shown in FIG.
3 bends. Thus, the bending operation of the piezoelectric actuator 503 can be obtained by alternately applying the plus and minus electric fields. Such a mode of operation is called a bending vibration mode. In the above description, the diaphragm 502
Was used as a conductor, but a substrate such as an insulator or a semiconductor may be used as the diaphragm, in which case, for example, a structure as shown in FIG. In FIG. 18, a lower surface electrode 520 b is provided below the piezoelectric substrate 501 and is bonded to the vibration plate 512.
The operation is the same as that of the bending vibration mode described above.

【0041】次に、液体噴射方法について図21を参照
しながら説明する。図21で(a)は電圧を印加してい
ない状態での液体噴射素子の断面図で、図21(b)は
電圧を印加し、圧電アクチュエータ103が変位し、液
体噴射口110から液体が噴射する際の液体噴射素子の
断面図で、図21(c)は圧電アクチュエータ103が
液体加圧室隔壁部分112に最接近した際の液体加圧室
109部の拡大図である。以下説明する。液体噴射装置
の液体タンク(図中には示されていない)から各素子の
液体流路108に供給された液体は毛細管現象、或い
は、各室間の圧力差により間隙111を通って液体加圧
室109に供給される(図21(a))。圧力差の発生
は、圧電アクチュエータ103を動作させること、或い
は、液体噴射口110から吸引することなどによって行
われる。圧電アクチュエータ103が液体加圧室隔壁部
分112側(下側)に屈曲変位すると、間隙111の間
隔gが初期の値よりも小さくなる。この時、液体の粘
性、隔壁材料の物性により差はあるが、概ねgの値が1
0〜2μm程度となると、間隙111に充填されている
液体の粘性により、液体加圧室109は液体流路108
と実質的に遮断された状態となる(図21(c))。こ
の時、間隙111は液体が充填された状態となってお
り、この薄い液体層が液体加圧室109から液体流路1
08への圧力の漏洩を防ぐ圧力壁の役割を果たしてい
る。つまり、液体加圧室109は液体流路108と実質
的に遮断されているため、液体流路108への圧力の漏
れはほとんどなく、液体加圧室109内の圧力のみが上
昇する。以上の作用によって、液体噴射口110から液
体が噴射される(図21(b))。噴射後は、液体加圧
室109内の圧力が降下するとともに、圧電アクチュエ
ータ103が上側に変位し、液体流路108から液体が
再度供給される。液体供給の主たる要因は、前記した液
体流路108、及び、液体加圧室109の圧力差である
ことは当然のことながら、加えて毛細管現象による効果
もある。また、以上説明した現象は、別の見方もでき
る。間隔gが小さい状態では、圧電アクチュエータ10
3が実質的に液体加圧室隔壁部分112に全周支持され
た状態となっている。つまり、本発明の構造、噴射方法
を用いれば、仮想的に、アクチュエータを変位の大きく
とれる両端支持にしたり、圧力上昇を助長する全周支持
にしたりする構造とすることが可能である。
Next, the liquid ejecting method will be described with reference to FIG. 21A is a cross-sectional view of the liquid ejecting element in a state where no voltage is applied, and FIG. 21B is a state in which a voltage is applied, the piezoelectric actuator 103 is displaced, and the liquid is ejected from the liquid ejecting port 110. FIG. 21C is an enlarged view of the liquid pressurizing chamber 109 when the piezoelectric actuator 103 comes closest to the liquid pressurizing chamber partition 112. This will be described below. The liquid supplied to the liquid flow path 108 of each element from the liquid tank (not shown in the figure) of the liquid ejecting apparatus is liquid pressurized through the gap 111 due to capillary action or a pressure difference between the chambers. It is supplied to the chamber 109 (FIG. 21A). The pressure difference is generated by operating the piezoelectric actuator 103 or sucking the liquid from the liquid ejection port 110. When the piezoelectric actuator 103 is bent and displaced toward the liquid pressure chamber partition wall portion 112 side (downward), the gap g of the gap 111 becomes smaller than the initial value. At this time, although there is a difference depending on the viscosity of the liquid and the physical properties of the partition wall material, the value of g
When the thickness is about 0 to 2 μm, the liquid pressurizing chamber 109 becomes a liquid flow path 108 due to the viscosity of the liquid filled in the gap 111.
Is substantially shut off (FIG. 21 (c)). At this time, the gap 111 is in a state of being filled with liquid, and this thin liquid layer is transferred from the liquid pressurizing chamber 109 to the liquid flow path 1.
It acts as a pressure wall to prevent pressure leakage into the 08. That is, since the liquid pressurizing chamber 109 is substantially isolated from the liquid flow path 108, there is almost no pressure leakage to the liquid flow path 108, and only the pressure in the liquid pressurizing chamber 109 increases. By the above operation, the liquid is ejected from the liquid ejection port 110 (FIG. 21B). After the ejection, the pressure in the liquid pressurizing chamber 109 decreases, the piezoelectric actuator 103 is displaced upward, and the liquid is supplied again from the liquid flow path 108. The main factor of the liquid supply is, of course, the pressure difference between the liquid flow path 108 and the liquid pressurizing chamber 109, and in addition, there is an effect due to the capillary phenomenon. In addition, the phenomenon described above can be viewed in another way. When the distance g is small, the piezoelectric actuator 10
3 is substantially supported by the liquid pressurizing chamber partition portion 112 all around. That is, by using the structure and the injection method of the present invention, it is possible to virtually adopt a structure in which the actuator is supported at both ends where large displacement can be obtained, or is supported around the entire circumference to promote a pressure rise.

【0042】以上説明した本実施の形態の液体噴射装置
を用いると、制御可能な階調数は6〜10値となり、従
来の圧電式、及び、後に述べる比較例に比べ、大きくな
った。
When the liquid ejecting apparatus of the present embodiment described above is used, the number of controllable gradations is 6 to 10 values, which is larger than the conventional piezoelectric type and a comparative example described later.

【0043】次に、以上説明した本実施の形態における
液体噴射装置の構造、及び、噴射方法についての特徴、
及び、効果について説明する。本実施の形態における液
体噴射装置の構造上の特徴は、圧電アクチュエータ10
3と液体加圧室109が所定の間隙をもって分離してお
り、圧電アクチュエータ103の支持は、液体加圧室1
09の内壁を構成する隔壁以外の部分で固定されている
という点である。また、圧電アクチュエータ103によ
って、液体加圧室109内をあらかじめ密閉状態とする
必要がないため、支持方法を通常用いられている四方を
支持する全周支持ではなく、変位の大きくとれる両端支
持とすることが可能であるということである。また、本
実施の形態における液体噴射装置の噴射方法についての
特徴は、間隙111の間隔gが小さくなると、間隙11
1に充填された液体が圧力壁のように働き、液体加圧室
109が液体流路108と実質的に遮断された状態とな
り、液体加圧室109のみ高圧状態とし、液体の噴射を
行うという点である。ここで、従来技術で説明した従来
型の液体噴射装置と異なり、液体流路108内での圧力
上昇は液体加圧室109での圧力上昇と比較して無視で
きるほど小さく、圧電アクチュエータ103が行った仕
事量は、そのほとんどが液体加圧室109の圧力上昇に
使用される。つまり、従来の圧電式に比べ、エネルギー
の利用効率が高くなる。
Next, the structure of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment described above, and the features of the ejecting method,
The effect will be described. The structural feature of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment is that the piezoelectric actuator 10
3 and the liquid pressurizing chamber 109 are separated by a predetermined gap, and the piezoelectric actuator 103 is supported by the liquid pressurizing chamber 1.
09 is fixed at a portion other than the partition wall that forms the inner wall of the cell. In addition, since the piezoelectric actuator 103 does not need to previously seal the inside of the liquid pressurizing chamber 109, the supporting method is not the full-circumferential support that normally supports the four sides, but the both-end support that can take a large displacement. That is possible. Further, the feature of the ejection method of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment is that when the gap g of the gap 111 becomes smaller, the gap 11 becomes smaller.
The liquid filled in 1 acts like a pressure wall, the liquid pressurizing chamber 109 is substantially shut off from the liquid flow path 108, only the liquid pressurizing chamber 109 is in a high pressure state, and the liquid is injected. Is a point. Here, unlike the conventional liquid ejecting apparatus described in the related art, the pressure increase in the liquid flow path 108 is negligibly small as compared with the pressure increase in the liquid pressurizing chamber 109, and the piezoelectric actuator 103 performs the operation. Most of the work is used for increasing the pressure of the liquid pressurizing chamber 109. That is, the energy use efficiency is higher than that of the conventional piezoelectric type.

【0044】以上のような特徴により、得られる効果に
ついて説明する。噴射される液滴の量は、圧電アクチュ
エータにより押される体積量、いわゆる体積減少量ΔV
が大きいほど多くなる。体積減少量ΔVは、圧電アクチ
ュエータの変位ξと、液体加圧室の断面積S1の積であ
るから、変位ξが大きくできる(大変位特性)、つまり
は、変位ξの可変幅が大きくとれる方が、液滴の量も幅
広く変えられ、結果として、変調幅も広くとれる。変調
幅が大きいほど、階調数を多くできる。
The effects obtained by the above features will be described. The amount of the ejected droplet is the volume amount pressed by the piezoelectric actuator, that is, the so-called volume reduction amount ΔV.
The larger the value, the more. Since the volume reduction amount ΔV is the product of the displacement ξ of the piezoelectric actuator and the cross-sectional area S1 of the liquid pressurizing chamber, the displacement で き る can be increased (large displacement characteristic), that is, the variable width of the displacement 方 can be increased. However, the amount of droplets can be changed widely, and as a result, the modulation width can be widened. As the modulation width is larger, the number of gradations can be increased.

【0045】また、液体加圧室109が高圧状態になる
とき、液体加圧室109と液体流路108は遮断された
状態となるため、液体加圧室109内の液体の液体流路
108への逆流が少ない、つまり、液体流路108への
圧力の漏洩が少ない。従って、エネルギー利用効率が上
がり、変調の幅が大きくとれる。また、同様の理由によ
り、圧電アクチュエータ103の剛性が比較的小さいに
も関わらず、液体加圧室109における低圧状態から高
圧状態の切り替わりの速度を速くすることが可能とな
る。つまり、圧力の応答特性を良くすることが可能とな
り、小さい液滴の噴射も可能となり、変調の幅は更に広
がる。更に、噴射後の液体流路108、及び、液体加圧
室109の圧力差が大きいこと、間隙111が狭く毛細
管現象による効果が大きいことなどの理由により、噴射
後の液体加圧室109への液体の供給能力が高くなり、
圧電アクチュエータ103を高速駆動しても液の供給が
十分に追いつき、高速印刷が可能となること、気泡が混
入した場合でも、液体噴射を行っているうちに脱泡が可
能となることなどの効果もある。なお、本実施の形態に
おける液体噴射装置は多階調印刷用として用いない場合
でも、エネルギー利用効率が高いという特徴から、液体
噴射装置の消費電力を低くすることができるという効果
もある。
When the liquid pressurizing chamber 109 is in a high pressure state, the liquid pressurizing chamber 109 and the liquid flow path 108 are in a shut off state. Is small, that is, leakage of pressure to the liquid flow path 108 is small. Therefore, the energy utilization efficiency is increased, and the modulation width can be increased. For the same reason, it is possible to increase the speed of switching from the low pressure state to the high pressure state in the liquid pressurizing chamber 109 even though the rigidity of the piezoelectric actuator 103 is relatively small. In other words, it is possible to improve the pressure response characteristics, and it is also possible to eject small droplets, thereby further widening the modulation range. Further, due to a large pressure difference between the liquid flow path 108 after the ejection and the liquid pressurizing chamber 109, a large gap 111 and a large effect due to the capillary phenomenon, etc. Liquid supply capacity is increased,
Even if the piezoelectric actuator 103 is driven at a high speed, the supply of the liquid sufficiently catches up, and high-speed printing can be performed. Even when bubbles are mixed in, the bubbles can be removed while the liquid is being ejected. There is also. Note that, even when the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment is not used for multi-tone printing, there is also an effect that the power consumption of the liquid ejecting apparatus can be reduced due to its high energy use efficiency.

【0046】なお、液体流路108内には液体が完全に
充填されている必要はなく、要は、表面張力、及び、前
記した圧力差の作用により、液体加圧室109へ液体が
供給される程度満たされていればよい。 (実施の形態2)本発明の液体噴射装置における第2の
実施の形態について図26を用いて説明する。また、本
発明の液体噴射装置は実施の形態1と一部重複している
ので、実施の形態1との相違点のみ説明することとす
る。
The liquid does not need to be completely filled in the liquid flow path 108. In short, the liquid is supplied to the liquid pressurizing chamber 109 by the action of surface tension and the above-mentioned pressure difference. It is only necessary that it be satisfied to some extent. (Embodiment 2) A second embodiment of the liquid ejecting apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. Further, since the liquid ejecting apparatus of the present invention partially overlaps with the first embodiment, only the differences from the first embodiment will be described.

【0047】本実施の形態における液体噴射装置の構造
は、実施の形態1と異なり、圧電アクチュエータ103
と液体加圧室隔壁部分112の間に樹脂シート104が
挿入されている点である。樹脂シート104は、厚み、
10μm程度である。本実施の形態の噴射方法は、概略
実施の形態1と同様であるので、その相違点について説
明する。圧電アクチュエータ103が下側に屈曲変位す
ると、圧電アクチュエータ103に比べ十分に剛性の小
さい樹脂フィルム104が上側に変形し、液体流路10
8においては、体積変化はほとんど起こらない。従っ
て、圧力上昇は非常に小さい。なお、挿入する樹脂シー
ト104は、圧電アクチュエータ103に比べ、十分曲
げ剛性の小さいものを使用すれば、樹脂シート104の
挿入による圧電アクチュエータ103の変位量の低下や
エネルギー利用効率の低下、或いは、圧力応答特性の悪
化といったことを最小限に押さえることが可能である。
The structure of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment is different from that of the first embodiment,
The point is that the resin sheet 104 is inserted between the liquid pressurizing chamber partition part 112 and the liquid pressurizing chamber partition part 112. The resin sheet 104 has a thickness,
It is about 10 μm. Since the injection method of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, the differences will be described. When the piezoelectric actuator 103 is bent downward, the resin film 104 having sufficiently low rigidity as compared with the piezoelectric actuator 103 is deformed upward, and the liquid flow path 10
In 8, the volume change hardly occurs. Therefore, the pressure rise is very small. If the resin sheet 104 to be inserted has a sufficiently small bending rigidity as compared with the piezoelectric actuator 103, the displacement amount of the piezoelectric actuator 103 due to the insertion of the resin sheet 104, the energy use efficiency decreases, or the pressure increases. It is possible to minimize deterioration of the response characteristics.

【0048】以上説明した本発明の液体噴射装置を用い
ると、隣接する液体噴射装置の間隙から液体が流出する
ことを防止することが可能となり、液体が流出し、圧電
アクチュエータ103の上面電極と下面電極である振動
板の間のインピーダンスが低下したり、流出した液体に
より、圧電基板101が変質したりするといった不具合
がなくなるという効果がある。 (実施の形態3)本発明の液体噴射装置における第3の
実施の形態について、説明する。本実施の形態は、実施
の形態1と一部重複しているため、図1を用いて、実施
の形態1との差異について特に説明する。本実施の形態
では、実施の形態1とは、圧電アクチュエータ103、
及び、液体加圧室109の寸法、と液体噴射素子の配列
間隔が異なる。更に、詳細に説明すると、圧電アクチュ
エータ103は長さ1.5mm、幅100μmである。
また、隣接する素子の間隔は41μm程度としており、
1インチの幅あたり180個の素子が並ぶようになって
いる。液体加圧室109は内側の寸法が長さ1.4m
m、幅60μm、深さが400μmである。液体加圧室
隔壁部分112は上面から見た外形の形状が長さ1.0
mm、幅100μmである。
When the liquid ejecting apparatus according to the present invention described above is used, it is possible to prevent the liquid from flowing out from the gap between the adjacent liquid ejecting apparatuses, so that the liquid flows out and the upper electrode and the lower electrode of the piezoelectric actuator 103 can be prevented. This has the effect of eliminating the problem that the impedance between the diaphragms serving as the electrodes is reduced and the liquid that has flowed out causes the piezoelectric substrate 101 to be deteriorated. (Embodiment 3) A third embodiment of the liquid ejecting apparatus according to the present invention will be described. Since the present embodiment partially overlaps with Embodiment 1, differences from Embodiment 1 will be particularly described with reference to FIG. In the present embodiment, the first embodiment is different from the first embodiment in that the piezoelectric actuator 103,
Also, the size of the liquid pressurizing chamber 109 and the arrangement interval of the liquid ejecting elements are different. More specifically, the piezoelectric actuator 103 has a length of 1.5 mm and a width of 100 μm.
The distance between adjacent elements is about 41 μm,
180 elements are arranged in one inch width. The inside of the liquid pressurizing chamber 109 has a length of 1.4 m.
m, width 60 μm, and depth 400 μm. The liquid pressurizing chamber partition portion 112 has an outer shape having a length of 1.0 when viewed from above.
mm and a width of 100 μm.

【0049】本実施の形態における液体噴射装置の噴射
方法、及び、特徴は実施の形態1と概略同様である。
The ejection method and features of the liquid ejection apparatus according to the present embodiment are substantially the same as those of the first embodiment.

【0050】本実施の形態をとることで、階調数は4値
と従来の圧電式の液体噴射装置と同等であるが、狭ピッ
チで液体噴射素子が配置されており、印刷速度の低下を
抑制しながら高解像度印刷が実現できる。また、階調表
現したときのドットの再現性も高く、その制御も容易で
ある。この理由について更に説明する。噴射される液滴
径は体積減少量ΔVの関数となる(ΔVが大きいほど液
滴径は大きくなる)。ΔVは前記したように、圧電アク
チュエータの変位ξと液体加圧室の断面積S1との積で
ある。本実施の形態では、従来技術の液体噴射装置と同
等の変調幅をとるため、断面積S1が小さい分を変位ξ
の可変幅を大きくすることで、補っている。つまり、階
調を一つ上げる際の変位ξの上げ幅も大きくなる。その
結果、従来型の液体噴射装置と比較して、変位ξを微少
に制御する必要がなく、かつ、変位ξの所望値からの変
動に対するドット径への影響も少なくなるため、制御性
の高い液体噴射装置を実現できる。
By adopting this embodiment, the number of gradations is four, which is equivalent to that of the conventional piezoelectric liquid ejecting apparatus. However, since the liquid ejecting elements are arranged at a narrow pitch, it is possible to reduce the printing speed. High-resolution printing can be realized while suppressing. Further, the reproducibility of the dots when expressing the gradation is high, and the control thereof is easy. The reason will be further described. The diameter of the ejected droplet is a function of the volume reduction amount ΔV (the larger the ΔV, the larger the droplet diameter). As described above, ΔV is the product of the displacement ξ of the piezoelectric actuator and the cross-sectional area S1 of the liquid pressurizing chamber. In the present embodiment, in order to obtain a modulation width equivalent to that of the liquid ejecting apparatus of the related art, the displacement ξ
Is compensated by increasing the variable width of. That is, the increase width of the displacement ξ when increasing the gradation by one becomes large. As a result, compared to the conventional liquid ejecting apparatus, there is no need to finely control the displacement ξ, and the influence of the variation of the displacement 変 動 from the desired value on the dot diameter is reduced, so that the controllability is high. A liquid ejecting apparatus can be realized.

【0051】なお、ドットの再現性が高い、制御が容易
ということは、本実施の形態に限ったものではなく、従
来技術で説明した従来型の圧電式インク噴射装置と比較
した場合、他の実施の形態においても同様のことが当て
はまる。要は、変位ξの可変幅が大きいものであればよ
い。 (実施の形態4)本発明の液体噴射装置における第4の
実施の形態について、図5を参照しながら説明する。図
5で(a)は断面図、(b)は上面図である。また、図
5(c)は液体加圧室109付近の拡大図で、図6は液
体噴射装置の斜視図である。図5で、101〜112、
及び、114の符号は、本実施の形態における説明の中
で明記した以外は、実施の形態1と概略同様の意味であ
る。
The high dot reproducibility and the easy control are not limited to the present embodiment, but are different from the conventional piezoelectric ink ejecting apparatus described in the prior art. The same applies to the embodiments. In short, it is sufficient that the variable width of the displacement ξ is large. Embodiment 4 A fourth embodiment of the liquid ejecting apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. 5A is a sectional view, and FIG. 5B is a top view. FIG. 5C is an enlarged view of the vicinity of the liquid pressurizing chamber 109, and FIG. 6 is a perspective view of the liquid ejecting apparatus. In FIG. 5, 101 to 112,
Reference numerals 114 and 114 have substantially the same meanings as those in the first embodiment, except for those specified in the description of the present embodiment.

【0052】本実施の形態における液体噴射装置の構
造、及び、寸法について説明する。圧電基板101は厚
み20μm、長さ2mm、幅200μmで、振動板10
2のアクチュエータ部分は、厚み40μm、長さ2m
m、幅200μmであり、互いに接着剤により接着さ
れ、圧電アクチュエータ103を形成している。隣接す
る素子の間隔は79μm程度で、1インチの幅あたり9
0個の素子が配置されている。樹脂シート104は、厚
み5μm程度で、振動板102、及び、液室形成用基板
105と接着剤、及び、圧着により接着されている。液
体流路108は長さ2mmで、深さは200μmであ
る。また、液体加圧室109は内径140μmφで深さ
が400μmであり、液体加圧室隔壁部分112は上面
から見た形状が外形200μm、内径140μmのドー
ナツ型となっている。噴射口形成用基板106は厚み4
0μmで、噴射口110の開口径は40μmである。ま
た、液室形成用基板105、及び、噴射口形成用基板1
06は接着剤により接着されている。また、間隙111
の間隔g、つまり、樹脂シート104と液体加圧室隔壁
部分112との距離は圧電アクチュエータ103に電圧
を印加していない状態で10μm程度になっている。ま
た、研磨ストッパ用基板114は圧電基板101と同じ
厚み20μmとなっている。
The structure and dimensions of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment will be described. The piezoelectric substrate 101 has a thickness of 20 μm, a length of 2 mm, and a width of 200 μm.
The actuator part of No. 2 has a thickness of 40 μm and a length of 2 m
m, and a width of 200 μm, and are bonded to each other with an adhesive to form a piezoelectric actuator 103. The distance between adjacent elements is about 79 μm, and 9
Zero elements are arranged. The resin sheet 104 has a thickness of about 5 μm and is bonded to the vibration plate 102 and the liquid chamber forming substrate 105 by an adhesive and pressure bonding. The liquid channel 108 has a length of 2 mm and a depth of 200 μm. The liquid pressurizing chamber 109 has an inner diameter of 140 μmφ and a depth of 400 μm, and the liquid pressurizing chamber partition 112 has a donut shape with an outer shape of 200 μm and an inner diameter of 140 μm when viewed from the top. The ejection port forming substrate 106 has a thickness of 4
At 0 μm, the opening diameter of the injection port 110 is 40 μm. Further, the liquid chamber forming substrate 105 and the injection port forming substrate 1
Reference numeral 06 is adhered by an adhesive. Also, the gap 111
, That is, the distance between the resin sheet 104 and the partitioning wall portion 112 of the liquid pressurizing chamber is about 10 μm when no voltage is applied to the piezoelectric actuator 103. The polishing stopper substrate 114 has the same thickness as the piezoelectric substrate 101 of 20 μm.

【0053】本実施の形態における液体噴射装置の製造
方法は概略実施の形態1と同じである。
The manufacturing method of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment.

【0054】本実施の形態における液体噴射装置の噴射
方法は概略実施の形態1、及び、2を組み合わせたもの
と同様である。圧電アクチュエータ103の動作原理、
及び、液体流路108、及び、液体加圧室109への液
体の供給方法は実施の形態1と同様である。
The ejection method of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment is substantially the same as the combination of the first and second embodiments. Operating principle of the piezoelectric actuator 103,
The method of supplying the liquid to the liquid flow path 108 and the liquid pressurizing chamber 109 is the same as in the first embodiment.

【0055】以上説明した本実施の形態の液体噴射装置
を用いると、変調幅は100以上、制御可能な階調数は
32値以上となり、従来の圧電式、及び、比較例、及
び、実施の形態1と比べ、飛躍的に大きくなった。
When the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment described above is used, the modulation width becomes 100 or more, and the number of controllable gradations becomes 32 or more. Compared to the first embodiment, the size was dramatically increased.

【0056】本実施の形態における液体噴射装置の特徴
は、実施の形態1、及び、実施の形態2で説明した特徴
に加えて、圧電アクチュエータ103の変位方向を法線
方向とする圧電アクチュエータ103の面積が、圧電ア
クチュエータ103の変位方向を法線方向とする液体加
圧室109の断面積よりも大きいということである。実
施の形態1においては、圧電アクチュエータ103の面
積と液体加圧室109の断面積がほぼ同じ大きさであっ
たため、圧電アクチュエータ103の変位も本実施の形
態の液体噴射装置に比べると小さい。これに対し、本実
施の形態の液体噴射装置では、液体加圧室109におけ
る圧力上昇は大きいが、液体加圧室109の断面積が小
さいため、圧力を断面積で面積積分した値である反力は
実施の形態1、或いは、実施の形態2と比較して小さく
なる。また、実施の形態1、及び、2と同様の理由によ
り、液体流路108内の圧力上昇は小さいため、液体流
路108内で圧電アクチュエータ103の変位を阻害す
る液体から受ける反力は小さくなる。
The features of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment are the same as those described in the first and second embodiments, and in addition to the features described in the first and second embodiments, the displacement direction of the piezoelectric actuator 103 is the normal direction. That is, the area is larger than the cross-sectional area of the liquid pressurizing chamber 109 whose normal direction is the displacement direction of the piezoelectric actuator 103. In the first embodiment, since the area of the piezoelectric actuator 103 and the cross-sectional area of the liquid pressurizing chamber 109 are substantially the same, the displacement of the piezoelectric actuator 103 is smaller than that of the liquid ejecting apparatus of the present embodiment. On the other hand, in the liquid ejecting apparatus of the present embodiment, although the pressure increase in the liquid pressurizing chamber 109 is large, the cross-sectional area of the liquid pressurizing chamber 109 is small. The force is smaller than in the first embodiment or the second embodiment. Further, for the same reason as in the first and second embodiments, since the pressure rise in the liquid flow path 108 is small, the reaction force received from the liquid that inhibits the displacement of the piezoelectric actuator 103 in the liquid flow path 108 becomes small. .

【0057】以上説明した特徴により、以下のような効
果がある。大きい面積のアクチュエータによってアクチ
ュエータよりも小さい断面積の加圧室の中にのみ高い圧
力を発生させることでアクチュエータの発生するエネル
ギーを加圧室に集中させて、実施の形態1に比べ、更に
エネルギー効率を高くすることができ、変位特性、圧力
の応答特性も向上し、変調幅、及び、階調数は飛躍的に
向上する。また、実施の形態1で述べた理由で、高速印
刷、低消費電力、脱泡が容易といった効果も実施の形態
1の液体噴射装置よりも更にいっそう大きくなる。な
お、本実施の形態では、液体流路108内には液体が完
全に充填されている必要はなく、液体加圧室109へ液
体が供給される程度満たされていればよい。むしろ、液
体が完全に満たされているのではなく、図5(c)に示
すように、液体の充填されていない領域があった方が、
エネルギー利用効率は上昇する。このような液体が充填
されていない領域には、例えば気体等の弾性率が低く圧
縮性の高いものが混入していることが好ましい。また、
液体流路108の壁である液室形成用基板105の一部
が、容易に変形する剛性の低い材質、或いは、構造であ
れば同じくエネルギー効率の上昇効果は得られる。以上
の効果は、圧電アクチュエータ103が、液体流路10
8内の液体から受ける反力が大幅に軽減されることに起
因するものである。
The following effects can be obtained from the features described above. By generating a high pressure only in the pressurized chamber having a smaller cross-sectional area than the actuator by the actuator having a large area, the energy generated by the actuator is concentrated in the pressurized chamber, and the energy efficiency is further improved as compared with the first embodiment. Can be increased, the displacement characteristics and the pressure response characteristics are improved, and the modulation width and the number of gradations are dramatically improved. Further, for the reasons described in the first embodiment, effects such as high-speed printing, low power consumption, and easy defoaming are further enhanced as compared with the liquid ejecting apparatus of the first embodiment. In the present embodiment, the liquid does not need to be completely filled in the liquid flow path 108, but only needs to be filled to the extent that the liquid is supplied to the liquid pressurizing chamber 109. Rather, instead of being completely filled with liquid, as shown in FIG. 5C, there is a region where liquid is not filled,
Energy use efficiency increases. It is preferable that, for example, a gas or the like having a low elastic modulus and a high compressibility is mixed in the region not filled with the liquid. Also,
If a part of the liquid chamber forming substrate 105, which is the wall of the liquid flow path 108, is easily deformed and has a low rigidity or a structure, the effect of increasing energy efficiency can be obtained. The above effect is obtained when the piezoelectric actuator 103 is
This is due to the fact that the reaction force received from the liquid in 8 is greatly reduced.

【0058】なお、本実施の形態では、液体噴射装置の
姿勢を任意に使用することを前提として、圧電アクチュ
エータ103と液体加圧室隔壁部分112の間に樹脂シ
ート104を介した構造として液体の流出を防いだが、
アクチュエータを上にして、液体噴射装置を固定して使
用するなら、樹脂シート104は必ずしも必要ではな
く、むしろ除去することで、圧電アクチュエータ103
が、液体流路108内の液体から受ける反力が大幅に軽
減され、エネルギー利用効率、変位特性、圧力の応答特
性は更に向上する。 (実施の形態5)本発明の液体噴射装置における第5の
実施の形態について図7を用いて説明する。図7で
(a)は断面図、(b)は上面図である。図5で、10
1〜112、及び、114の符号は、本実施の形態にお
ける説明の中で明記した以外は、実施の形態1と概略同
様の意味である。また、本実施の形態における液体噴射
装置の構造、及び、寸法については実施の形態4と一部
重複しているので、特に異なる点のみを説明する。本実
施の形態の液体噴射装置では、圧電アクチュエータ10
3の支持端近傍において、振動板102に、圧電アクチ
ュエータ103の長手方向に50μm程度の長さで、深
さ30μm程度の溝130が設けられている(図7)。
In this embodiment, it is assumed that the posture of the liquid ejecting apparatus is arbitrarily used, and the structure of the liquid actuator is interposed between the piezoelectric actuator 103 and the partitioning portion 112 of the liquid pressurizing chamber. Preventing the spill,
If the liquid ejecting apparatus is fixed and used with the actuator facing upward, the resin sheet 104 is not always necessary, but rather the resin sheet 104 can be removed to obtain the piezoelectric actuator 103.
However, the reaction force received from the liquid in the liquid flow path 108 is greatly reduced, and the energy use efficiency, displacement characteristics, and pressure response characteristics are further improved. (Fifth Embodiment) A fifth embodiment of the liquid ejecting apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. 7A is a cross-sectional view, and FIG. 7B is a top view. In FIG. 5, 10
The reference numerals 1 to 112 and 114 have substantially the same meanings as those of the first embodiment, except for those specified in the description of the present embodiment. In addition, the structure and dimensions of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment partially overlap those of the fourth embodiment, and therefore only the differences will be described. In the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment, the piezoelectric actuator 10
A groove 130 having a length of about 50 μm and a depth of about 30 μm in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator 103 is provided in the vibration plate 102 in the vicinity of the support end 3 (FIG. 7).

【0059】本実施の形態における液体噴射装置の液体
噴射方法は実施の形態4と概略同じである。また、製造
方法についても、振動板102にあらかじめ所定の溝加
工を施しておけば、実施の形態1、或いは、実施の形態
4と概略同じである。
The liquid ejecting method of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment is substantially the same as that of the fourth embodiment. Also, the manufacturing method is substantially the same as that of the first embodiment or the fourth embodiment if a predetermined groove is formed on the diaphragm 102 in advance.

【0060】本実施の形態における液体噴射装置の特
徴、及び、効果について説明する。本実施の形態では、
圧電アクチュエータ103が支持端近傍において、圧電
アクチュエータ103のほかの部分と比べ、低剛性とな
っているという点である。これにより、圧電アクチュエ
ータ103は擬似的に回転支持となり、更に、変位量が
増える。本実施の形態では、実施の形態4と比べ、同一
印加電圧で、約1.5〜2倍程度変位量が増加した。以
上説明したことにより、大変位特性が向上し、大きい液
滴の噴射が容易なる。大きい液滴の噴射により単位時間
当たりの噴射量が増えることなり、実質的に印刷の速度
が向上することになる。従って、多階調印刷の能力を損
なうことなく、高速印刷が実現できる。 (実施の形態6)本発明の液体噴射装置における第6の
実施の形態について図9を用いて説明する。図9で
(a)は断面図、(b)は上面図である。図9で、10
1〜112、及び、114の符号は、本実施の形態にお
ける説明の中で明記した以外は、実施の形態1と概略同
様の意味である。
The features and effects of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment will be described. In the present embodiment,
The point is that the piezoelectric actuator 103 has lower rigidity in the vicinity of the support end as compared with other parts of the piezoelectric actuator 103. As a result, the piezoelectric actuator 103 is quasi-rotatively supported, and the displacement is further increased. In the present embodiment, the displacement amount is increased by about 1.5 to 2 times at the same applied voltage as compared with the fourth embodiment. As described above, large displacement characteristics are improved, and ejection of large droplets is facilitated. The ejection of large droplets increases the ejection amount per unit time, and substantially improves the printing speed. Therefore, high-speed printing can be realized without impairing the performance of multi-tone printing. (Embodiment 6) A sixth embodiment of the liquid ejecting apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. 9A is a sectional view, and FIG. 9B is a top view. In FIG. 9, 10
The reference numerals 1 to 112 and 114 have substantially the same meanings as those of the first embodiment, except for those specified in the description of the present embodiment.

【0061】本実施の形態における液体噴射装置の構
造、及び、寸法について説明する。圧電基板101は厚
み10μm、長さ2mm、幅100μmで、振動板10
2のアクチュエータ部分は、厚み20μm、長さ2m
m、幅100μmであり、互いに接着剤により接着さ
れ、圧電アクチュエータ103を形成している。隣接す
る素子の間隔は40μm程度で、1インチの幅あたり1
80個の素子が配置されている。樹脂シート104は、
厚み5μm程度で、振動板102、及び、液室形成用基
板105と接着剤、及び、圧着により接着されている。
液体流路108は長さ2mmで、深さは200μmであ
る。また、液体加圧室109は長さ300μm、幅50
μm、深さ400μmであり、液体加圧室隔壁部分11
2は上面から見た形状が、外形が長さ360μmで幅9
0μm、内径については、当然のことながら液体加圧室
109の寸法と同じである。噴射口形成用基板106は
厚み40μmで、噴射口110の開口径は40μmであ
る。また、間隙111の間隔g、つまり、樹脂シート1
04と液体加圧室隔壁部分112との距離は圧電アクチ
ュエータ103に電圧を印加していない状態で10μm
程度になっている。また、研磨ストッパ用基板114は
圧電基板101と同じ厚み10μmとなっている。
The structure and dimensions of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment will be described. The piezoelectric substrate 101 has a thickness of 10 μm, a length of 2 mm, and a width of 100 μm.
The actuator part of No. 2 has a thickness of 20 μm and a length of 2 m
m and a width of 100 μm, and are bonded to each other with an adhesive to form the piezoelectric actuator 103. The distance between adjacent elements is about 40 μm, and 1
Eighty elements are arranged. The resin sheet 104
It has a thickness of about 5 μm, and is adhered to the vibration plate 102 and the liquid chamber forming substrate 105 by an adhesive and pressure bonding.
The liquid channel 108 has a length of 2 mm and a depth of 200 μm. The liquid pressurizing chamber 109 has a length of 300 μm and a width of 50 μm.
μm and a depth of 400 μm.
2 has a shape as viewed from the top, an outer shape of 360 μm in length and a width of 9
The dimensions of 0 μm and the inner diameter are, of course, the same as the dimensions of the liquid pressurizing chamber 109. The ejection port forming substrate 106 has a thickness of 40 μm, and the opening diameter of the ejection port 110 is 40 μm. Further, the interval g of the gap 111, that is, the resin sheet 1
04 and the liquid pressurizing chamber partition 112 are 10 μm in a state where no voltage is applied to the piezoelectric actuator 103.
It is about. The polishing stopper substrate 114 has the same thickness as the piezoelectric substrate 101 of 10 μm.

【0062】本実施の液体噴射装置における製造方法、
及び、噴射方法は実施の形態4と概略同じである。
The manufacturing method in the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment,
And the injection method is substantially the same as in the fourth embodiment.

【0063】本実施の形態における液体噴射装置の特
徴、及び、効果は、実施の形態4で説明したものに加
え、以下の様なことがある。液体加圧室109の断面形
状(図9(b))が、幅方向を短辺とする長方形になっ
ており、液体加圧室109の占有する幅が90μmと実
施の形態4に比べ、半分以下となっている。従って、圧
電アクチュエータ103の幅を小さくすると、液体噴射
素子を狭ピッチに配列することが可能となり、高速印
刷、高解像度印刷が実現できる。
The features and effects of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment include the following in addition to those described in the fourth embodiment. The cross-sectional shape of the liquid pressurizing chamber 109 (FIG. 9B) is a rectangle having a short side in the width direction, and the width occupied by the liquid pressurizing chamber 109 is 90 μm, which is half that in the fourth embodiment. It is as follows. Therefore, when the width of the piezoelectric actuator 103 is reduced, the liquid ejecting elements can be arranged at a narrow pitch, and high-speed printing and high-resolution printing can be realized.

【0064】なお、本実施の形態では、実施の形態4と
比べ、圧電アクチュエータ103の面積S2と、圧電ア
クチュエータ103の変位方向を法線方向とする液体加
圧室109の断面積S1の比S2/S1が小さくなる。従っ
て、エネルギー利用効率などの多階調印刷に要求される
能力は、実施の形態4と比較して低下することとなる。
液体噴射装置の寸法設計は、要求する能力、つまり、多
階調印刷能力、高速印刷能力、高解像度印刷能力のいず
れに重点を置くかで決定すればよい。 (実施の形態7)本発明の液体噴射装置における第7の
実施の形態について図8を用いて説明する。図8で
(a)は断面図、(b)は上面図である。図8で、10
1〜112、及び、114の符号は、本実施の形態にお
ける説明の中で明記した以外は、実施の形態1と概略同
様の意味である。
In the present embodiment, as compared with the fourth embodiment, the ratio S2 of the area S2 of the piezoelectric actuator 103 and the cross-sectional area S1 of the liquid pressurizing chamber 109 whose normal direction is the displacement direction of the piezoelectric actuator 103 is shown. / S1 becomes smaller. Therefore, the capability required for multi-tone printing, such as energy use efficiency, is reduced as compared with the fourth embodiment.
The dimensional design of the liquid ejecting apparatus may be determined depending on the required capability, that is, which one of multi-gradation printing capability, high-speed printing capability, and high-resolution printing capability is emphasized. (Seventh Embodiment) A seventh embodiment of the liquid ejecting apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. 8A is a sectional view, and FIG. 8B is a top view. In FIG. 8, 10
The reference numerals 1 to 112 and 114 have substantially the same meanings as those of the first embodiment, except for those specified in the description of the present embodiment.

【0065】本実施の形態における液体噴射装置の構
造、及び、寸法について説明する。圧電基板101は厚
み20μm、長さ1.5mm、幅200μmで、振動板
102のアクチュエータ部分は、厚み40μm、長さ
1.5mm、幅200μmであり、互いに接着剤により
接着され、圧電アクチュエータ103を形成している。
隣接する素子の間隔は79μm程度で、1インチの幅あ
たり90個の素子が配置されている。樹脂シート104
は、厚み5μm程度でる。液体流路108は長さ2mm
で、深さは200μmである。また、液体加圧室109
は長さ200μm、幅120μm、深さが400μmで
あり、液体加圧室隔壁部分112は上面から見た形状が
外形の形状が長さ260μm、幅190μmとなってい
る。その他の部分については、実施の形態4と概略同じ
である。
The structure and dimensions of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment will be described. The piezoelectric substrate 101 has a thickness of 20 μm, a length of 1.5 mm, and a width of 200 μm, and the actuator portion of the vibration plate 102 has a thickness of 40 μm, a length of 1.5 mm, and a width of 200 μm. Has formed.
The spacing between adjacent elements is about 79 μm, and 90 elements are arranged per inch width. Resin sheet 104
Has a thickness of about 5 μm. The liquid channel 108 has a length of 2 mm
And the depth is 200 μm. Further, the liquid pressurizing chamber 109
Has a length of 200 μm, a width of 120 μm, and a depth of 400 μm, and the liquid pressurizing chamber partition part 112 has an outer shape of 260 μm in length and 190 μm in width when viewed from above. Other parts are substantially the same as in the fourth embodiment.

【0066】本実施の形態における液体噴射装置の製造
方法、及び、噴射方法は実施の形態4と概略同じであ
る。
The manufacturing method and the injection method of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment are substantially the same as those of the fourth embodiment.

【0067】本実施の形態における液体噴射装置の特徴
は、圧電アクチュエータ103の支持方法が変位の大き
くとれる片端支持であること、及び、液体加圧室109
の断面積が実施の形態4に比べ大きいということであ
る。これにより、大変位特性の向上、及び、体積減少量
ΔVの向上という効果が得られ、大きい液滴径の噴射が
更に容易に実現できる。従って、高速印刷が実現でき
る。 (実施の形態8)本発明の液体噴射装置における第8の
実施の形態について説明する。本実施の形態では、一部
実施の形態4と重複するが、図5、及び、図6におい
て、101は単結晶圧電基板で、例えば、単結晶ニオブ
酸リチウム基板であるという点が異なる。
The liquid ejecting apparatus according to the present embodiment is characterized in that the piezoelectric actuator 103 is supported at one end by a large displacement and the liquid pressurizing chamber 109 is supported.
Is larger than that of the fourth embodiment. As a result, the effect of improving the large displacement characteristics and the amount of volume reduction ΔV is obtained, and the ejection of a large droplet diameter can be more easily realized. Therefore, high-speed printing can be realized. (Eighth Embodiment) An eighth embodiment of the liquid ejecting apparatus according to the present invention will be described. This embodiment partially overlaps with Embodiment 4, but differs in that in FIGS. 5 and 6, reference numeral 101 denotes a single-crystal piezoelectric substrate, for example, a single-crystal lithium niobate substrate.

【0068】本実施の形態における液体噴射装置の特
徴、及び、効果について説明する。本実施の形態におけ
る液体噴射装置の特徴は、圧電アクチュエータ103を
構成する圧電体として、圧電単結晶材料を用いているこ
とである。図23は本実施の形態の圧電単結晶基板によ
り構成した圧電アクチュエータ、及び、圧電セラミック
材料により構成した圧電アクチュエータの相対駆動電圧
値と規格化変位の関係を、電圧印加履歴を含めて示した
図である。図のように、圧電セラミック材料により構成
した圧電セラミックアクチュエータでは、駆動電圧値の
印加履歴によって、同一の駆動電圧値であっても、素子
の変位量が異なるという現象(材料特性によるヒステリ
シス)が起こる。但し、図中の矢印は電圧の印加履歴の
方向を示すものである。以上のヒステリシスは、圧電セ
ラミック材料の分極状態が印加電圧によって変化し、圧
電特性が変化するために起こる現象である。このような
材料特性によるヒステリシスを有する圧電材料で、圧電
駆動素子を構成すると、駆動電圧値により素子の変位量
を細かく制御するということが困難になり、つまりは、
液体の噴射量を細かく制御することが困難となる。ま
た、このような材料特性によるヒステリシスは、印加電
圧値が高いほど発生しやすく圧電セラミック材料を用い
た圧電アクチュエータの印加電圧値をあまり高く設定で
きない要因となっている。更に、圧電単結晶は、一般
に、圧電セラミック材料に比べ弾性定数が高い、言い換
えれば、同じ形状のものなら剛性が高くなって、高周波
の追従性がよい、液体の反力に抗しやすい等の効果もあ
る。
The features and effects of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment will be described. A feature of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment is that a piezoelectric single crystal material is used as a piezoelectric body constituting the piezoelectric actuator 103. FIG. 23 is a diagram showing a relationship between a relative drive voltage value and a normalized displacement of a piezoelectric actuator constituted by a piezoelectric single crystal substrate of the present embodiment and a piezoelectric actuator constituted by a piezoelectric ceramic material, including a voltage application history. It is. As shown in the figure, in the piezoelectric ceramic actuator made of the piezoelectric ceramic material, a phenomenon (hysteresis due to material characteristics) occurs in which the displacement amount of the element is different even at the same drive voltage value depending on the application history of the drive voltage value. . However, the arrow in the figure indicates the direction of the voltage application history. The above-mentioned hysteresis is a phenomenon that occurs because the polarization state of the piezoelectric ceramic material changes according to the applied voltage, and the piezoelectric characteristics change. When a piezoelectric driving element is formed from a piezoelectric material having hysteresis due to such material characteristics, it becomes difficult to finely control the amount of displacement of the element by a driving voltage value.
It becomes difficult to finely control the injection amount of the liquid. In addition, such hysteresis due to material characteristics is more likely to occur as the applied voltage value is higher, which is a factor that makes it impossible to set the applied voltage value of a piezoelectric actuator using a piezoelectric ceramic material so high. Furthermore, a piezoelectric single crystal generally has a higher elastic constant than a piezoelectric ceramic material. In other words, the same single-crystal structure has higher rigidity, has better followability of high frequency, and is more resistant to liquid reaction force. There is also an effect.

【0069】以上説明したように、本実施の形態を用い
れば、小さい階調幅でも、細かい単位で階調を制御する
ことが可能となり、多階調の印刷を実現できる。さらに
は、高速印刷も実現できる。 (実施の形態9)本発明の液体噴射装置における第9の
実施の形態について説明する。本実施の形態では、一部
実施の形態4と重複するが、101は単結晶圧電基板
で、例えば、単結晶ニオブ酸リチウム基板であり、10
2は、単結晶シリコンからなる振動板であり、単結晶圧
電基板101、及び、単結晶シリコン振動板102は直
接接合により固着しているという点が異なる。
As described above, by using this embodiment, it is possible to control the gradation in small units even with a small gradation width, and it is possible to realize multi-gradation printing. Furthermore, high-speed printing can be realized. (Embodiment 9) A ninth embodiment of the liquid ejecting apparatus according to the present invention will be described. Although the present embodiment partially overlaps with Embodiment 4, reference numeral 101 denotes a single crystal piezoelectric substrate, for example, a single crystal lithium niobate substrate;
Reference numeral 2 denotes a diaphragm made of single-crystal silicon, which is different in that the single-crystal piezoelectric substrate 101 and the single-crystal silicon diaphragm 102 are fixed by direct bonding.

【0070】ここで、直接接合について更に説明する。
直接接合は、例えば、以下のような工程で実現される。 (ステップa)基板の重ね合わせる面を鏡面仕上げす
る。 (ステップb)基板を洗浄し、基板表面を親水化処理す
る。すると、基板表面に水酸基が、付着される(図22
(a))。 (ステップc)基板を重ね合わせる。すると、一方の面
の水酸基が他方の面の水酸基と水素結合する(図22
(b))。 (ステップd)熱処理を行う。すると、水分子が排出さ
れ、原子間接合が達成される(図22(c))。
Here, the direct joining will be further described.
The direct joining is realized, for example, by the following steps. (Step a) The surface to be overlapped of the substrates is mirror-finished. (Step b) The substrate is washed, and the surface of the substrate is subjected to a hydrophilic treatment. Then, a hydroxyl group is attached to the substrate surface (FIG. 22).
(A)). (Step c) Overlay the substrates. Then, the hydroxyl groups on one surface are hydrogen-bonded with the hydroxyl groups on the other surface (FIG. 22).
(B)). (Step d) Heat treatment is performed. Then, water molecules are discharged, and interatomic bonding is achieved (FIG. 22C).

【0071】以上の工程で、基板は直接接合される。ま
た、直接接合の接合の形態には、概ね次の3種類が存在
する。
In the above steps, the substrates are directly bonded. In addition, there are generally the following three types of direct bonding.

【0072】(イ)水素結合による固着状態 接合前の
工程において意図的に基板表面に付着させた水酸基、或
いは、微量に残った水分子等の水素結合により固着した
接合状態である。
(A) Bonding state by hydrogen bonding This is a bonding state in which a hydroxyl group intentionally attached to the substrate surface in a process before bonding or a small amount of residual water molecules is bonded by hydrogen bonding.

【0073】(ロ)原子間接合による固着状態 原子間
接合による固着とは、基板表面を構成している原子同士
が、接着剤などの基板表面を構成する原子以外からなる
中間接着層を介すことなく、直接に接合されている状態
を意味する。例えば、シリコン基板同士の接合でのシロ
キサン接合(Si−O−Si)が原子間接合にあたり、
共有結合やイオン結合は原子間接合である。
(B) The state of fixation by interatomic bonding The fixation by interatomic junction means that the atoms constituting the substrate surface are bonded via an intermediate adhesive layer made of a material other than the atoms constituting the substrate surface, such as an adhesive. Without direct connection. For example, a siloxane bond (Si-O-Si) in bonding silicon substrates corresponds to an atomic bond,
Covalent and ionic bonds are interatomic junctions.

【0074】(ハ)水素結合及び、原子間接合の共存し
た固着状態 以上の接合状態は、主に、熱処理温度によって変わり、
高温で熱処理を施すことによって、接合形態は、(イ)
(ハ)(ロ)の順に変化していき、接合強度も順に大き
くなっていく。
(C) Bonding state in which hydrogen bonds and interatomic junctions coexist The bonding state described above mainly depends on the heat treatment temperature.
By performing heat treatment at a high temperature, the bonding form becomes (a)
(C) The order changes in (b), and the bonding strength also increases in order.

【0075】このような直接接合は原子レベルで固着し
ているため、経年変化がほとんどない安定な接合を実現
することができる。
Since such a direct junction is fixed at the atomic level, a stable junction with little aging can be realized.

【0076】本実施の形態の液体噴射装置が実施の形態
4、及び、10と異なるのは、第1に圧電単結晶基板1
01とシリコン単結晶振動板102とが直接接合により
固着している点で、第2に、振動板として、弾性定数の
高い、つまり、同一形状であれば、剛性が高いシリコン
基板を用いている点である。まず、第1の相違点による
本発明の特徴、及び、効果を述べる前に、実施の形態4
のような圧電基板101と振動板102を接着剤で接着
し、圧電アクチュエータ103を構成した場合の課題に
ついて説明する。
The liquid ejecting apparatus of the present embodiment is different from Embodiments 4 and 10 in that
Secondly, a silicon substrate having a high elastic constant, that is, a silicon substrate having a high rigidity if the same shape is used, is used as the vibration plate in that the silicon substrate 01 and the silicon single crystal vibration plate 102 are directly bonded to each other. Is a point. First, before describing the features and effects of the present invention based on the first difference, Embodiment 4 will be described.
A problem in the case where the piezoelectric actuator 103 is formed by bonding the piezoelectric substrate 101 and the vibration plate 102 with an adhesive will be described.

【0077】このような場合、接着剤の影響により、変
位−駆動電圧特性にヒステリシスが発生する。このヒス
テリシスは、実施の形態8で説明した材料によるヒステ
リシスとその発生機構が異なる。その主な原因はとして
は、以下のことがあげられる。セラミック材料バイモル
フ素子に電圧を加えると、素子は屈曲の方向に変形する
(変位が大きくなる)し、同時に接着剤も変形する。し
かしながら、接着剤は圧電基板101や振動板102と
比較して、大幅に剛性が小さいため、圧電基板101、
振動板102が反対側に屈曲変位しようとしても、すぐ
には追随できず、結果的に圧電アクチュエータ103の
屈曲変位を妨げてします。これは、変位量が大きい、つ
まり、印加する駆動電圧値が大きい場合や、変位の繰り
返し周期が短い、つまり、圧電アクチュエータ103を
高速駆動した場合に顕著に発生する。 以上説明した接
着剤によるヒステリシスが発生すると、実施の形態8で
説明した課題と同様の課題が出現することになる。
In such a case, hysteresis occurs in the displacement-drive voltage characteristics due to the influence of the adhesive. This hysteresis is different from the hysteresis caused by the material described in the eighth embodiment in the generation mechanism. The main causes are as follows. When a voltage is applied to the ceramic material bimorph element, the element deforms in the direction of bending (the displacement increases), and at the same time, the adhesive also deforms. However, since the adhesive has a significantly lower rigidity than the piezoelectric substrate 101 and the vibration plate 102,
Even if the diaphragm 102 attempts to bend and displace to the opposite side, it cannot immediately follow, and as a result, the bending displacement of the piezoelectric actuator 103 is prevented. This remarkably occurs when the displacement amount is large, that is, when the applied drive voltage value is large, or when the displacement repetition cycle is short, that is, when the piezoelectric actuator 103 is driven at high speed. When the hysteresis due to the adhesive described above occurs, the same problem as the problem described in the eighth embodiment appears.

【0078】本実施の形態における第1の相違点である
圧電単結晶基板101とシリコン単結晶振動板102と
が原子レベルの直接接合により固着していることによっ
て、前記の接着剤によるヒステリシスの課題はことごと
く解決し、実施の形態8よりも更に、小さい階調幅で
も、細かい単位で階調を制御することが可能となり、多
階調の印刷を実現できる。また、第2の相違点である振
動板として、剛性が高いシリコン基板を用いることによ
って、実施の形態8よりも更に高速な印刷が可能とな
る。 (実施の形態10)本発明の液体噴射装置における第1
0の実施の形態について図5、及び、図9を用いて説明
する。本実施の形態における液体噴射装置の構造、及
び、寸法は液体加圧室109を除いて、概略実施の形態
4と同じである。本実施の形態では、液体加圧室109
が図9のような長方形の形状となっており、液体加圧室
隔壁部分112を含んだ液体加圧室109の外形は長さ
方向が400μmで、幅方向が200μmとなってい
る。
The first difference in the present embodiment, that is, the problem of hysteresis caused by the adhesive, is that the piezoelectric single crystal substrate 101 and the silicon single crystal vibrating plate 102 are fixed by direct bonding at the atomic level. The present invention can solve all problems, and it is possible to control the gradation in fine units even with a smaller gradation width than in the eighth embodiment, so that multi-gradation printing can be realized. Further, by using a silicon substrate having high rigidity as the diaphragm, which is the second difference, printing at a higher speed than in the eighth embodiment can be performed. (Embodiment 10) The first embodiment of the liquid ejecting apparatus according to the present invention.
Embodiment 0 will be described with reference to FIG. 5 and FIG. The structure and dimensions of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment are substantially the same as those of the fourth embodiment except for the liquid pressurizing chamber 109. In the present embodiment, the liquid pressurizing chamber 109
The liquid pressurizing chamber 109 including the liquid pressurizing chamber partition part 112 has an outer shape of 400 μm in the length direction and 200 μm in the width direction.

【0079】本実施の形態における液体噴射装置を用い
ることで、制御可能な階調数は16値となる。また、液
体加圧室隔壁部分112を含んだ液体加圧室109の外
形を600μm、800μm、1mmとした場合の制御
可能な階調数は、12値程度、10〜12値、8〜10
値となり、16値以上の階調数を得るには、本実施の形
態の液体噴射装置の構造とすることが必要となる。階調
数を増やすには、最小噴射液滴量と最大噴射液滴量の幅
である変調幅を増やすことが必要であり、変調幅を増や
すには、装置のエネルギー利用効率を上昇させることが
必要である。実施の形態4でも説明したように、圧電ア
クチュエータ103の面積S2を、圧電アクチュエータ
103の変位方向を法線方向とする液体加圧室109の
断面積S1よりも大きくすることで、エネルギー利用効
率の上昇は達成できるが、高画質なカラー印刷を実現す
る上で、十分な階調数である16値の階調数を実現する
には、本実施の形態のようにS2/S1>5以上に面積
比を設定すればよい。
By using the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment, the number of controllable gradations becomes 16 values. Further, when the outer shape of the liquid pressurizing chamber 109 including the liquid pressurizing chamber partition wall portion 112 is 600 μm, 800 μm, and 1 mm, the number of controllable gradations is about 12 values, 10 to 12 values, and 8 to 10 values.
In order to obtain the number of gradations of 16 values or more, it is necessary to adopt the structure of the liquid ejecting apparatus of the present embodiment. In order to increase the number of gradations, it is necessary to increase the modulation width, which is the width between the minimum ejection droplet amount and the maximum ejection droplet amount, and to increase the modulation width, it is necessary to increase the energy use efficiency of the device. is necessary. As described in the fourth embodiment, by setting the area S2 of the piezoelectric actuator 103 to be larger than the cross-sectional area S1 of the liquid pressurizing chamber 109 whose normal direction is the displacement direction of the piezoelectric actuator 103, the energy use efficiency is improved. Although an increase can be achieved, in order to realize a 16-level gradation number, which is a sufficient gradation number for realizing high-quality color printing, S2 / S1> 5 or more as in the present embodiment. What is necessary is just to set an area ratio.

【0080】本実施の液体噴射装置の特徴は、S2/S
1>5となるように面積比を設定することであり、これ
により16値以上の階調数を得ることが可能となり、多
階調印刷が実現できる。 (実施の形態11)本発明の液体噴射装置における第1
1の実施の形態について図10を用いて説明する。本実
施の形態の寸法は概略実施の形態4と同じであるため、
特に大きく異なる部分についてのみ説明する。振動板1
02は中央部以外の厚みは、40μmで、中央部には、
直径200μmの円柱状の突起116があり、突起11
6の高さは100μm程度となっている。また、液体流
路108は深さは120μm程度である。
The feature of the liquid ejecting apparatus of this embodiment is that S2 / S
This is to set the area ratio so that 1> 5, whereby it is possible to obtain 16 or more gradation levels, and to realize multi-gradation printing. (Embodiment 11) The first embodiment of the liquid ejecting apparatus according to the present invention.
One embodiment will be described with reference to FIG. Since the dimensions of the present embodiment are substantially the same as those of the fourth embodiment,
In particular, only the parts that are significantly different will be described. Diaphragm 1
02 has a thickness other than the central portion of 40 μm,
There is a columnar protrusion 116 having a diameter of 200 μm, and the protrusion 11
The height of 6 is about 100 μm. Further, the depth of the liquid flow path 108 is about 120 μm.

【0081】本実施の形態における液体噴射装置の液体
噴射方法は実施の形態4と概略同じである。本実施の形
態の特徴は、実施の形態4と異なり、振動板102の中
央部に突起があり、この部分の剛性が高くなっているこ
と、及び、液体加圧室隔壁部分112がないことであ
る。中央部の剛性を高めることで液体加圧室109から
の反力に対する圧電アクチュエータ103の変形が小さ
くなり液体加圧室109を圧力的に密閉する効果は更に
高まる。従って、圧力の応答特性が向上する。また、液
体加圧室隔壁部分112をなくすことで、液体加圧室1
09部分をエッチング等の加工で容易に形成することが
できるようになり、コストを低下させることができる。 (実施の形態12)本発明の液体噴射装置における第1
2の実施の形態について図11、及び、図19を用いて
説明する。本実施の形態の寸法は概略実施の形態4と同
じであるため、特に大きく異なる部分についてのみ説明
する。
The liquid ejecting method of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment is substantially the same as that of the fourth embodiment. The features of the present embodiment are different from those of the fourth embodiment in that a projection is provided at the center of the diaphragm 102, the rigidity of this portion is increased, and the liquid pressurizing chamber partition portion 112 is not provided. is there. By increasing the rigidity of the central portion, the deformation of the piezoelectric actuator 103 with respect to the reaction force from the liquid pressurizing chamber 109 is reduced, and the effect of sealing the liquid pressurizing chamber 109 with pressure is further enhanced. Therefore, pressure response characteristics are improved. Also, by eliminating the liquid pressurizing chamber partition 112, the liquid pressurizing chamber 1
The portion 09 can be easily formed by processing such as etching, and the cost can be reduced. (Embodiment 12) A first embodiment of the liquid ejecting apparatus according to the present invention.
The second embodiment will be described with reference to FIG. 11 and FIG. Since the dimensions of the present embodiment are substantially the same as those of the fourth embodiment, only the parts that are particularly significantly different will be described.

【0082】本実施の形態では、実施の形態4における
圧電アクチュエータ103が積層型アクチュエータ20
1に置き換わっている。積層型アクチュエータ201の
構造、及び、動作原理について図19を用いて説明す
る。図19において、(a)は積層型アクチュエータ2
01の斜視図で、実施の形態1で説明した長さ振動姿態
をとる圧電基板を複数枚重ねた構造となっている。
(b)は上面図、(c)は正面図で破線は電極620a
−620b間にプラスの電圧を印加した際における積層
型アクチュエータ201の変形の様子である。(d)も
正面図で、破線は同様にマイナスの電圧を印加した際の
変形の様子である。実際には、積層型アクチュエータ2
01は上部、つまり、上面図(b)の上側部分を保持用
基板107によって固定されているため、上側の
(c)、及び、(d)で上側には変形せず、その分下側
が多く変形する。このような長さ振動姿態をとる積層型
アクチュエータは実施の形態1で説明した屈曲振動姿態
の圧電アクチュエータに比べ、曲げ剛性が格段に高い。
In the present embodiment, the piezoelectric actuator 103 of the fourth embodiment is
Replaced by 1. The structure and operation principle of the multilayer actuator 201 will be described with reference to FIG. In FIG. 19, (a) shows the multilayer actuator 2
A perspective view of FIG. 01 has a structure in which a plurality of piezoelectric substrates having the length vibration mode described in the first embodiment are stacked.
(B) is a top view, (c) is a front view, and a broken line is an electrode 620a.
This is a state of deformation of the multilayer actuator 201 when a positive voltage is applied between −620b. (D) is also a front view, and a broken line similarly shows a state of deformation when a negative voltage is applied. Actually, the laminated actuator 2
The upper part 01, that is, the upper part of the top view (b) is fixed by the holding substrate 107, so that the upper part (c) and (d) is not deformed upward, and the lower part is more. Deform. The multilayer actuator having such a length vibration mode has much higher bending rigidity than the piezoelectric actuator having the bending vibration mode described in the first embodiment.

【0083】このように、積層型にする理由について説
明する。一枚あたりの圧電基板の厚みを薄くすること
で、圧電体に加わる電界を大きくすること、また、薄く
なり剛性が下がった分積層することで剛性を高めアクチ
ュエータの発生力を高くするということである。
The reason why the stacked type is used will be described. By reducing the thickness of one piezoelectric substrate, the electric field applied to the piezoelectric body is increased, and by reducing the thickness and increasing the rigidity, the rigidity is increased and the force generated by the actuator is increased. is there.

【0084】本実施の液体噴射装置の噴射方法は、概略
実施の形態4と同様である。
The injection method of the liquid injection apparatus of the present embodiment is substantially the same as that of the fourth embodiment.

【0085】本実施の液体噴射装置の特徴は、実施の形
態4で液体加圧手段として用いていた圧電アクチュエー
タ103を積層型アクチュエータ201としたことであ
る。積層型アクチュエータ201は圧電アクチュエータ
103に比べ、発生変位は小さいが、剛性が高いため、
圧力応答特性に優れ、かつ、高周波特性に優れる。従っ
て、比較的小さい液滴を噴射させるのに適している。
The feature of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment is that the piezoelectric actuator 103 used as the liquid pressurizing means in the fourth embodiment is replaced with a multilayer actuator 201. The multilayer actuator 201 generates less displacement than the piezoelectric actuator 103, but has high rigidity.
Excellent pressure response characteristics and high frequency characteristics. Therefore, it is suitable for ejecting relatively small droplets.

【0086】以上の特徴により、多階調印刷が可能とな
ることはもちろんであるが、更に、小径の液体の噴射が
可能となり、高解像度印刷も可能となる。 (実施の形態13)本発明の液体噴射装置における第1
3の実施の形態について図13を用いて説明する。本実
施の形態の寸法は概略実施の形態4と同じであるため、
特に大きく異なる部分についてのみ説明する。
With the above features, multi-gradation printing is of course possible, but further, a small diameter liquid can be ejected, and high resolution printing can be performed. (Embodiment 13) The first embodiment of the liquid ejecting apparatus according to the present invention.
The third embodiment will be described with reference to FIG. Since the dimensions of the present embodiment are substantially the same as those of the fourth embodiment,
In particular, only the parts that are significantly different will be described.

【0087】本実施の形態では、実施の形態4における
圧電アクチュエータ103がバイモルフ型圧電単結晶ア
クチュエータ403に置き換わっている。バイモルフ型
圧電単結晶アクチュエータ403の構造について図13
を用いて説明する。単結晶ニオブ酸リチウム基板40
1、402は各々厚み25μmである。また、単結晶ニ
オブ酸リチウム基板401、及び、402は基板の厚み
方向に対して、図16(a)に示すように、反対方向に
分極されている。通常、単結晶ニオブ酸リチウムは結晶
のZ軸方向、つまり、c軸方向に分極している。単結晶
ニオブ酸リチウム基板401、402は図16(c)に
示すように、x軸を回転軸としてy軸を140度回転さ
せて新たにy’軸とし、同時にz軸も140度回転させ
てz’軸とした時、y’軸を法線方向とするように、切
断された基板である。つまり、単結晶ニオブ酸リチウム
基板401、402は図16(d)に示すように切断さ
れた基板である。この基板401、402を表裏反対に
なるように貼り合わせると図16(a)に示したような
分極方向を持つ基板となる。また、図16(b)に示す
ように、分極方向を完全な逆方向ではなくて、80度の
開きになるように切断し、貼り合わせても良い。
In the present embodiment, the piezoelectric actuator 103 in the fourth embodiment is replaced with a bimorph type piezoelectric single crystal actuator 403. FIG. 13 shows the structure of the bimorph type piezoelectric single crystal actuator 403.
This will be described with reference to FIG. Single crystal lithium niobate substrate 40
Reference numerals 1 and 402 each have a thickness of 25 μm. In addition, the single crystal lithium niobate substrates 401 and 402 are polarized in opposite directions to the thickness direction of the substrates as shown in FIG. Normally, single crystal lithium niobate is polarized in the Z-axis direction of the crystal, that is, in the c-axis direction. As shown in FIG. 16C, the single-crystal lithium niobate substrates 401 and 402 are obtained by rotating the y-axis 140 degrees with the x-axis as the rotation axis and newly setting the y-axis, and simultaneously rotating the z-axis 140 degrees. The substrate is cut so that the y 'axis is the normal direction when the z' axis is set. In other words, the single-crystal lithium niobate substrates 401 and 402 are cut substrates as shown in FIG. When the substrates 401 and 402 are attached to each other so as to be turned upside down, a substrate having a polarization direction as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 16B, the polarization directions may be cut and bonded so that the polarization directions are not completely reversed but open at an angle of 80 degrees.

【0088】本実施の形態では、ニオブ酸リチウム基板
401、及び、402は、所定の方位に分極しているイ
ンゴットから、前記したカット角度で切断された後、実
施の形態9で説明した工程により直接接合され、更に、
上下面に電極が形成される。また、ニオブ酸リチウム基
板401、及び、402は基板の板厚方向にパルス電圧
が印加されると、基板の長手方向に伸縮するという特性
をもつため、分極反転して貼り合わせることにより、ニ
オブ酸リチウム基板401が伸びの変位を持つ場合に
は、ニオブ酸リチウム基板402は縮みの変位を持つこ
とになり、屈曲振動姿態をとるバイモルフ型圧電単結晶
アクチュエータ403を構成することができる。
In the present embodiment, the lithium niobate substrates 401 and 402 are cut from the ingot polarized in a predetermined direction at the above-described cut angle, and then are cut by the steps described in the ninth embodiment. Directly joined,
Electrodes are formed on the upper and lower surfaces. Further, the lithium niobate substrates 401 and 402 have the property of expanding and contracting in the longitudinal direction of the substrate when a pulse voltage is applied in the thickness direction of the substrate. When the lithium substrate 401 has a displacement of elongation, the lithium niobate substrate 402 has a displacement of contraction, so that a bimorph type piezoelectric single crystal actuator 403 having a bending vibration mode can be formed.

【0089】本実施の形態の液体噴射装置は、以上説明
したバイモルフ型圧電単結晶アクチュエータ403を厚
み3μmの振動板102に接着した構造となっており、
その他の部分は概略実施の形態4と同じである。但し、
振動板102は必ずしも必要ではなく、本実施の形態で
は、接着の際に振動板102とバイモルフ型圧電単結晶
アクチュエータ403の裏面電極との導通をとり、振動
板102を共通電極とするために用いているだけであ
る。また、図中には、表記していないが、ニオブ酸リチ
ウム基板401の上面、つまり、ニオブ酸リチウム基板
402と反対側の面には電極が設けられており、更に、
その電極は、外部に引き出されている。
The liquid ejecting apparatus according to the present embodiment has a structure in which the bimorph-type piezoelectric single crystal actuator 403 described above is bonded to the diaphragm 102 having a thickness of 3 μm.
Other parts are substantially the same as in the fourth embodiment. However,
The vibration plate 102 is not necessarily required, and in this embodiment, the vibration plate 102 is used to establish conduction between the vibration plate 102 and the back electrode of the bimorph type piezoelectric single crystal actuator 403 during bonding, and to use the vibration plate 102 as a common electrode. It is just that. Although not shown in the drawing, an electrode is provided on the upper surface of the lithium niobate substrate 401, that is, on the surface on the opposite side to the lithium niobate substrate 402.
The electrode is drawn out.

【0090】本実施の液体噴射装置の噴射方法は、概略
実施の形態4と同様である。
The injection method of the liquid injection apparatus of the present embodiment is substantially the same as that of the fourth embodiment.

【0091】本実施の液体噴射装置の特徴は、実施の形
態4で液体加圧手段として用いていた圧電アクチュエー
タ103をバイモルフ型圧電単結晶アクチュエータ40
3としたことである。これにより、実施の形態9で説明
した効果に加え、更に、以下の効果がある。第1に、低
電界で大きな変位量を得ることができ、アクチュエータ
の耐電圧を向上させることができる。第2に、熱膨張が
同じ材料であるため、直接接合の工程を簡易化できコス
トが低くなる。 (実施の形態14)本発明の液体噴射装置における第1
4の実施の形態について図5、及び、図12、及び、図
14を用いて説明する。本実施の形態は、例えば、実施
の形態1、或いは、実施の形態4で説明した構造、或い
は、後述する実施の形態20で説明する構造の液体噴射
装置の液体噴射方法に関するものであり、ドット変調を
行う際の液体噴射方法について詳細に説明するものであ
る。図12は液体加圧室109近傍を拡大した図で、
(a)は電圧を印加していないとき、(b)は電圧印加
時で圧電アクチュエータ103が液体加圧室隔壁部分1
12に最接近したときの図である。但し、樹脂シート1
04は省略しており、実際には、初期間隔g0は樹脂シ
ート104の最下部と液体加圧室隔壁部分112の最上
部の距離である。最小間隔gminについても同様であ
る。図14は圧電アクチュエータ103の実変位量ξr
と噴射液滴量の関係を示した図である。
The liquid ejecting apparatus according to the present embodiment is characterized in that the piezoelectric actuator 103 used as the liquid pressurizing means in the fourth embodiment is replaced with a bimorph type piezoelectric single crystal actuator 40.
That is, 3. Thus, in addition to the effects described in the ninth embodiment, the following effects are further obtained. First, a large displacement can be obtained with a low electric field, and the withstand voltage of the actuator can be improved. Second, since the materials have the same thermal expansion, the process of direct bonding can be simplified and the cost can be reduced. (Embodiment 14) The first embodiment of the liquid ejecting apparatus according to the present invention.
The fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 5, 12, and 14. FIG. This embodiment relates to, for example, a liquid ejecting method of a liquid ejecting apparatus having a structure described in Embodiment 1 or Embodiment 4 or a structure described in Embodiment 20 described later. The liquid ejecting method for performing the modulation will be described in detail. FIG. 12 is an enlarged view of the vicinity of the liquid pressurizing chamber 109.
(A) is when voltage is not applied, (b) is when voltage is applied and the piezoelectric actuator 103 is in the liquid pressure chamber partition part 1.
FIG. 12 is a diagram when the closest approach is made to FIG. However, resin sheet 1
04 is omitted, and the initial interval g0 is actually the distance between the lowermost portion of the resin sheet 104 and the uppermost portion of the liquid pressure chamber partition wall portion 112. The same applies to the minimum interval gmin. FIG. 14 shows the actual displacement Δr of the piezoelectric actuator 103.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between the amount of ejected droplet and the amount of ejected droplet.

【0092】本実施の形態における液体噴射装置の構造
は実施の形態4と同様である。
The structure of the liquid ejecting apparatus according to this embodiment is the same as that of the fourth embodiment.

【0093】本実施の形態における液体噴射装置の噴射
方法は基本的には、実施の形態1、及び、実施の形態4
で述べた噴射方法を前提とするものである。圧電アクチ
ュエータ103の変位量ξrを変えることにより、紙面
上に噴射される液滴量を制御している。例えば、本実施
の形態の噴射方法において、電圧を制御することにより
ξrを変化させると、8〜16値のドット変調が可能と
なる。ここで、同一の入力電圧値であれば、±2%の範
囲内で噴射液滴量を再現性良く制御することが可能とな
る。また、印加電圧を同じとしても、初期間隔g0を変
えることでも、実変位ξrを変えることができ、8〜1
6値のドット変調が可能となり,ドット再現性も±2%
の範囲内に収まる。なお、g0を変える方法としては、
後述する実施の形態?等を用いればよい。また、印加電
圧、および、初期間隔g0の両方を組み合わせて変える
ことで、16〜32値のドット変調が可能となり、ドッ
ト再現性も±2%の範囲内に収まる。
The injection method of the liquid injection device according to the present embodiment is basically the same as the first and fourth embodiments.
This is based on the injection method described above. By changing the amount of displacement Δr of the piezoelectric actuator 103, the amount of droplets ejected on the paper is controlled. For example, in the ejection method of the present embodiment, when Δr is changed by controlling the voltage, dot modulation of 8 to 16 values can be performed. Here, with the same input voltage value, it is possible to control the ejected droplet amount with good reproducibility within a range of ± 2%. Further, even if the applied voltage is the same, the actual displacement Δr can be changed by changing the initial interval g0.
Six-level dot modulation is possible, and dot reproducibility is ± 2%
Within the range. In addition, as a method of changing g0,
Embodiment described later? Etc. may be used. Further, by changing both the applied voltage and the initial interval g0 in combination, dot modulation of 16 to 32 values becomes possible, and the dot reproducibility falls within the range of ± 2%.

【0094】本実施の形態における液体噴射方法の特徴
は、実変位量を制御し、液体加圧室109内の圧力を制
御し、記録される噴射液滴量を制御するということであ
る。このような特徴により、噴射液滴量の制御を入力電
圧値を変えるという簡便な方法で、かつ、正確に、か
つ、再現性良く行うことが可能となるという効果を有す
ることになる。
The feature of the liquid ejecting method according to the present embodiment is that the actual displacement amount is controlled, the pressure in the liquid pressurizing chamber 109 is controlled, and the recorded ejected droplet amount is controlled. With such a feature, there is an effect that the control of the ejection droplet amount can be performed accurately and with good reproducibility by a simple method of changing the input voltage value.

【0095】ここで、アクチュエータ103の変位量に
関して説明を加えておく。初期間隔g0が、圧電アクチ
ュエータ103の最大変位量ξmaxに比べ、十分大き
いときは、液体加圧室109(液体加圧室隔壁部分11
2部分も含む、以下同様)から圧電アクチュエータ10
3が受ける反力は比較的小さくほぼ一定の値となる。こ
の状態を自由状態と定義する。自由状態では、同一の駆
動波形を加えると、g0に関係なく圧電アクチュエータ
103の変位量はほぼ同じ値となる。しかしながら、初
期間隔g0が、最大変位量ξmaxに近い値の場合に
は、液体加圧室隔壁部分112に接近するにつれ、液体
加圧室109から受ける反力は大きくなり、やがては反
力に負けて、圧電体は静止してしまう。この状態を律速
状態と定義する。律速状態において、電圧を印加する前
の初期の位置からの圧電アクチュエータ103の変位量
を実変位量ξrとし、同じ電圧を自由状態で印加した時
の変位量をξfとすると、ξf−ξr分の変位量が液体
加圧室109から受ける反力により減少したことにな
る。減少した変位量をξlとすると、ξl=ξf−ξr
である。このξlを無効変位量と定義する。ξlは初期
間隔g0を変化させることで、変えることができる、つ
まり、ξrもg0により変わることになり、g0によ
り、噴射液滴量の大きさを変化させることが可能とな
る。無効変位量と噴射液滴量の関係を示すと、図14
(b)のようになる。 (実施の形態15)本発明の液体噴射装置における第1
5の実施の形態について図15を用いて説明する。本実
施の形態は実施の形態14で説明した液体噴射方法を更
に有効にするものであり、ドット変調を行う際の液体噴
射方法について詳細に説明するものである。
Here, the displacement of the actuator 103 will be described. When the initial interval g0 is sufficiently larger than the maximum displacement amount Δmax of the piezoelectric actuator 103, the liquid pressurizing chamber 109 (the liquid pressurizing chamber partition portion 11)
The same applies to the following).
The reaction force received by 3 is relatively small and has a substantially constant value. This state is defined as a free state. In the free state, when the same drive waveform is applied, the displacement amount of the piezoelectric actuator 103 has substantially the same value regardless of g0. However, when the initial interval g0 is a value close to the maximum displacement amount ξmax, the reaction force received from the liquid pressurizing chamber 109 increases as approaching the liquid pressurizing chamber partition portion 112, and eventually loses the reaction force. Therefore, the piezoelectric body comes to rest. This state is defined as a rate limiting state. In the rate-determining state, if the displacement of the piezoelectric actuator 103 from the initial position before the voltage is applied is the actual displacement Δr, and the displacement when the same voltage is applied in the free state is Δf, then Δf−Δr This means that the displacement amount has decreased due to the reaction force received from the liquid pressurizing chamber 109. Assuming that the reduced displacement amount is ξl, ξl = ξf-ξr
It is. This Δl is defined as an invalid displacement amount. ξ1 can be changed by changing the initial interval g0, that is, ξr also changes with g0, and g0 can change the size of the ejected droplet amount. FIG. 14 shows the relationship between the invalid displacement amount and the ejected droplet amount.
(B). (Embodiment 15) The first embodiment of the liquid ejecting apparatus according to the present invention.
The fifth embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment makes the liquid ejection method described in the fourteenth embodiment more effective, and describes in detail the liquid ejection method when performing dot modulation.

【0096】本実施の形態の液体噴射方法は、圧電アク
チュエータ103が間隔gが小さくなる方向に変位を開
始してから、圧電アクチュエータ103が液体加圧室隔
壁部分112に最接近するまでの時間を変化させる、つ
まり、圧電アクチュエータ103の動作速度を変化させ
る。これにより、液体加圧室109内の圧力を変化させ
て、噴射する液体の量を制御する。図15に本実施の形
態の噴射方法による実変位量ξr、アクチュエータ動作
速度υ、噴射液滴量の関係を示す。
In the liquid ejecting method according to the present embodiment, the time from when the piezoelectric actuator 103 starts to be displaced in the direction in which the distance g becomes smaller until the piezoelectric actuator 103 comes closest to the liquid pressurizing chamber partition portion 112 is determined. That is, the operating speed of the piezoelectric actuator 103 is changed. Thus, the pressure in the liquid pressurizing chamber 109 is changed to control the amount of the liquid to be ejected. FIG. 15 shows the relationship between the actual displacement amount Δr, the actuator operation speed に よ る, and the ejected droplet amount according to the ejection method of the present embodiment.

【0097】この方法により、図15に示すように、実
施の形態14で説明した方法に比べ、小さい噴射液滴量
をうることでき、結果として、変調の幅が広がり、制御
可能な階調数も増える。例えば、実施の形態4で説明し
た構造の液体噴射装置を用いた場合、本実施の形態の液
体噴射方法によって、32値以上の階調数を得ることが
でき、また、同一の入力電圧波形であれば、±2%の範
囲内で噴射液滴量を再現性良く制御することが可能とな
る。
According to this method, as shown in FIG. 15, compared with the method described in the fourteenth embodiment, it is possible to obtain a smaller amount of ejected liquid droplets. Also increase. For example, when the liquid ejecting apparatus having the structure described in the fourth embodiment is used, the liquid ejecting method according to the present embodiment can obtain 32 or more gradation levels, and has the same input voltage waveform. If it is, it becomes possible to control the ejected droplet amount within a range of ± 2% with good reproducibility.

【0098】以上説明した液体噴射方法の特徴により、
圧電アクチュエータ103の実変位量ξr、及び、動作
速度υを変えることで、変調幅を大幅に向上させること
を可能とし、より多階調の印刷を実現することができる
という効果を有する。
According to the characteristics of the liquid ejecting method described above,
By changing the actual displacement amount {r and the operating speed} of the piezoelectric actuator 103, the modulation width can be greatly improved, and there is an effect that multi-gradation printing can be realized.

【0099】なお、本実施の形態の噴射方法における無
効変位量ξlと噴射液滴量の関係は図15(b)に示す
ようになる。図中の破線は、実施の形態14で説明した
噴射方法を用いた場合であり、変調幅が向上する。
The relationship between the invalid displacement amount Δl and the ejected droplet amount in the ejecting method of the present embodiment is as shown in FIG. The broken line in the figure indicates the case where the injection method described in Embodiment 14 is used, and the modulation width is improved.

【0100】なお、本実施の形態の噴射方法では、実変
位量ξr、及び、アクチュエータ動作速度υを共に可変
としたが、当然のことながら、アクチュエータ動作速度
υのみを変化させてもドット変調は可能である。図15
(c)にその様子を示す。横軸は動作速度υ、縦軸は液
体噴射量である。 (実施の形態16)本発明の液体噴射装置における第1
6の実施の形態について、図12、及び図14を用いて
説明する。本実施の形態は実施の形態4、或いは、実施
の形態1で説明した構造の液体噴射装置の液体噴射方法
に関するものであり、高いエネルギー利用効率を得るた
めの液体噴射方法に関するものである。
In the ejection method of the present embodiment, both the actual displacement amount {r} and the actuator operation speed 可 変 are variable. However, it is needless to say that dot modulation does not occur even if only the actuator operation speed 変 化 is changed. It is possible. FIG.
(C) shows the situation. The horizontal axis represents the operating speed υ, and the vertical axis represents the liquid injection amount. (Embodiment 16) The first embodiment of the liquid ejecting apparatus according to the present invention.
The sixth embodiment will be described with reference to FIG. 12 and FIG. This embodiment relates to a liquid ejecting method of the liquid ejecting apparatus having the structure described in Embodiment 4 or Embodiment 1, and relates to a liquid ejecting method for obtaining high energy use efficiency.

【0101】本実施の形態における液体噴射装置の構造
は実施の形態4と同様である。
The structure of the liquid ejecting apparatus according to this embodiment is the same as that of the fourth embodiment.

【0102】本実施の形態の液体噴射方法について説明
する。実施の形態1、或いは、実施の形態4で説明した
ように、液体が液体噴射口110から噴射される直前に
おいて、液体加圧室109における圧力は最大となる。
この時、間隔gはgminとなる。エネルギー利用効率
を高めるためには、液体流路108の圧力は、圧電アク
チュエータ103の変位状態に関わらず一定で、圧力上
昇は液体加圧室109においてのみ起こるというのが理
想的である。本実施の形態では、少なくとも、液体加圧
室109と液体流路108の圧力の比は5倍以上とし、
8値以上の階調数を実現した。ここで、液体加圧室10
9の圧力P2、液体流路108の圧力P1とすると、P
2/P1>5の条件が必要である。また、圧力を面積で
積分した値である圧電アクチュエータが受ける反力は、
液体加圧室109における反力A2、液体流路108に
おける反力A1とすると、A2/A1>1/2であるこ
とが好ましい。
The liquid ejecting method according to the present embodiment will be described. As described in the first embodiment or the fourth embodiment, immediately before the liquid is ejected from the liquid ejection port 110, the pressure in the liquid pressurizing chamber 109 becomes maximum.
At this time, the interval g becomes gmin. In order to increase the energy utilization efficiency, it is ideal that the pressure in the liquid flow path 108 is constant irrespective of the displacement state of the piezoelectric actuator 103 and the pressure rise occurs only in the liquid pressurizing chamber 109. In the present embodiment, at least the pressure ratio between the liquid pressurizing chamber 109 and the liquid flow path 108 is set to 5 times or more,
Eight or more gradation levels have been realized. Here, the liquid pressurizing chamber 10
9 and the pressure P1 of the liquid flow path 108, P
The condition of 2 / P1> 5 is required. Also, the reaction force received by the piezoelectric actuator, which is the value obtained by integrating the pressure with the area, is
If the reaction force A2 in the liquid pressurizing chamber 109 and the reaction force A1 in the liquid flow path 108 are satisfied, it is preferable that A2 / A1> 1/2.

【0103】本実施の形態における液体噴射方法の特徴
は、液体加圧室109の圧力を液体流路108の圧力よ
りも5倍以上大きくすることである。これにより、エネ
ルギー利用効率が高くなり、8値以上の階調数を実現で
き、多階調印刷が可能となる。なお、十分高画質なカラ
ー印刷を可能とするためには、好ましくは、16値以上
の階調数を要するが、実施の形態14、或いは、実施の
形態15と組み合わせることで、32値以上の階調数を
実現できる。
A feature of the liquid ejecting method according to the present embodiment is that the pressure of the liquid pressurizing chamber 109 is set to be at least five times higher than the pressure of the liquid flow path 108. As a result, the energy use efficiency is increased, the number of gradations of eight or more values can be realized, and multi-gradation printing can be performed. Note that, in order to enable color printing with sufficiently high image quality, it is preferable that the number of gradations is 16 or more. However, in combination with Embodiment 14 or Embodiment 15, the number of gradations is 32 or more. The number of gradations can be realized.

【0104】なお、本実施の形態では、P2/P1>5
としたが、それ以下の比であっても、通常の圧電式の液
体噴射装置と比較して、エネルギー利用効率は高い。例
えば、P2/P1>2の条件下で液体噴射を行えば、比
較例よりもエネルギー利用効率は高くなる。 (実施の形態17)本発明の液体噴射装置における第1
7の実施の形態について図12及び図27を用いて説明
する。本実施の形態は実施の形態4、或いは、実施の形
態1で説明した構造の液体噴射装置の液体噴射方法に関
するものである。
In the present embodiment, P2 / P1> 5
However, even if the ratio is lower than that, the energy use efficiency is higher than that of a normal piezoelectric liquid ejecting apparatus. For example, if liquid ejection is performed under the condition of P2 / P1> 2, the energy use efficiency will be higher than in the comparative example. (Embodiment 17) The first embodiment of the liquid ejecting apparatus according to the present invention.
The seventh embodiment will be described with reference to FIGS. This embodiment relates to a liquid ejecting method of the liquid ejecting apparatus having the structure described in Embodiment 4 or Embodiment 1.

【0105】実施の形態14で説明したように、初期間
隔g0は液体噴射特性を決める重要なパラメータであ
る。例えば、初期間隔g0が素子間で異なると、同一の
電圧値を加えてもドットの径が異なるといった課題も発
生する。また、製造した液体噴射装置が設計したg0か
らずれることにより、液体噴射装置の予定した性能が得
られないといった課題も発生する。製造上の精度を向上
させることで課題は解決されるが、製造コストが高くな
るという不具合も発生する。
As described in the fourteenth embodiment, the initial interval g0 is an important parameter that determines the liquid ejection characteristics. For example, if the initial interval g0 is different between the elements, there arises a problem that the dot diameter is different even when the same voltage value is applied. In addition, there arises a problem that a predetermined performance of the liquid ejecting apparatus cannot be obtained because the manufactured liquid ejecting apparatus deviates from the designed g0. The problem can be solved by improving the manufacturing accuracy, but there is also a problem that the manufacturing cost is increased.

【0106】本実施の形態の液体噴射方法を行うための
液体噴射装置の構造について説明する。図27で、14
0は保持用基板107上に設けられた溝で、141は圧
電アクチュエータ103側の保持用基板107を変形さ
せるために設けられた電磁式のアクチュエータである。
また、保持用基板107は図27(b)のように、溝1
40から圧電アクチュエータ103側の部分が液体噴射
素子ごとに切り離された形状に加工されている。
The structure of the liquid ejecting apparatus for performing the liquid ejecting method according to the present embodiment will be described. In FIG.
Reference numeral 0 denotes a groove provided on the holding substrate 107, and 141 denotes an electromagnetic actuator provided for deforming the holding substrate 107 on the piezoelectric actuator 103 side.
Also, as shown in FIG. 27B, the holding substrate 107 is
The portion on the side of the piezoelectric actuator 103 from 40 is processed into a shape separated for each liquid ejecting element.

【0107】次に、本実施の形態の液体噴射方法につい
て説明する。電磁式アクチュエータ141を変形させる
と、圧電アクチュエータ103が電磁式アクチュエータ
141の変形量に応じて、変形する。つまり、g0が変
化することになる。このようにg0が所定の大きさにな
るよう電磁式アクチュエータ141を変形させ、更に、
圧電アクチュエータ103を加圧駆動、減圧駆動させる
ための所定の駆動電圧を加え、液体を噴射させる。な
お、電磁式アクチュエータ141による圧電アクチュエ
ータ103の変形は、圧電アクチュエータ103を加圧
駆動、減圧駆動するための駆動電圧を印加する前に行っ
ても良いし、駆動電圧を印加している最中に行っても良
い。
Next, the liquid ejecting method according to the present embodiment will be described. When the electromagnetic actuator 141 is deformed, the piezoelectric actuator 103 is deformed according to the amount of deformation of the electromagnetic actuator 141. That is, g0 changes. Thus, the electromagnetic actuator 141 is deformed so that g0 becomes a predetermined size, and further,
A predetermined drive voltage for driving the piezoelectric actuator 103 to pressurize and depressurize is applied to eject the liquid. Note that the deformation of the piezoelectric actuator 103 by the electromagnetic actuator 141 may be performed before applying a drive voltage for driving the piezoelectric actuator 103 to pressurize or depressurize it, or during the application of the drive voltage. You may go.

【0108】以上説明した液体噴射方法により、実質的
な初期間隔g0の素子間のばらつきや、所望量からの偏
差をなくすことが可能となり、以下のような効果があ
る。第1に、間隔gの制御を正確に行うことが可能とな
り、噴射液滴量の再現性を高くすることが可能となり、
より精細な多階調印刷が実現できる。第2に、製造上の
要求精度が緩和され、製造コストを低く押さえることが
可能となる。
According to the above-described liquid ejecting method, it is possible to eliminate a substantial variation in the initial interval g0 between elements and a deviation from a desired amount, and the following effects are obtained. First, it is possible to accurately control the interval g, and it is possible to increase the reproducibility of the ejected droplet amount,
More detailed multi-tone printing can be realized. Second, the required accuracy in manufacturing is eased, and manufacturing costs can be kept low.

【0109】なお、保持用基板107の変形には、本実
施の形態で用いた電磁式アクチュエータの他に、圧電ア
クチュエータやその他のアクチュエータを用いても良
い。要は保持用基板107を所望量だけ変形させること
のできる部材であれば良い。 (実施の形態18)本発明の液体噴射装置における第1
8の実施の形態について説明する。本実施の形態は実施
の形態4、或いは、実施の形態1で説明した構造の液体
噴射装置の液体噴射方法に関するものである。
The holding substrate 107 may be deformed by using a piezoelectric actuator or another actuator in addition to the electromagnetic actuator used in the present embodiment. In short, any member can be used as long as it can deform the holding substrate 107 by a desired amount. (Embodiment 18) A first embodiment of the liquid ejecting apparatus according to the present invention.
An eighth embodiment will be described. This embodiment relates to a liquid ejecting method of the liquid ejecting apparatus having the structure described in Embodiment 4 or Embodiment 1.

【0110】実施の形態14,及び、実施の形態17で
説明したように、初期間隔g0は液体噴射特性を決める
重要なパラメータであり、μmオーダでの調整が必要と
なる。
As described in the fourteenth and seventeenth embodiments, the initial interval g0 is an important parameter for determining the liquid ejection characteristics, and needs to be adjusted on the order of μm.

【0111】本実施の形態の液体噴射方法では、圧電ア
クチュエータ103の加圧駆動、減圧駆動を行うための
駆動電圧に加え、初期間隔g0を制御するために、直流
電圧を前記の駆動電圧に重畳させて、圧電アクチュエー
タ103の駆動を行う。これにより、実質的な初期間隔
g0の素子間のばらつきや、所望量からの偏差をなくす
ことが可能となる。以上説明した特徴により、実施の形
態17で説明した同様の効果があるが、加えて、以下の
ような効果がある。第1に、圧電アクチュエータ103
を直接的に変形、つまり、直流電圧により変位させるこ
とで実質的なg0の制御を行っているため間隔gの制御
を更に正確に行うことが可能となり、噴射液滴量の再現
性を更に高くすることが可能となり、より精細な多階調
印刷が実現できる。第2に、保持用基板107の複雑な
加工やg0を制御するための新たなアクチュエータが必
要なく、製造コストを低く押さえることが可能となる。
In the liquid jetting method of the present embodiment, in addition to the driving voltage for performing the pressurizing drive and the depressurizing drive of the piezoelectric actuator 103, a DC voltage is superimposed on the driving voltage for controlling the initial interval g0. Then, the piezoelectric actuator 103 is driven. As a result, it is possible to eliminate a substantial variation between elements of the initial interval g0 and a deviation from a desired amount. The features described above have the same effects as those described in the seventeenth embodiment, but additionally have the following effects. First, the piezoelectric actuator 103
Is directly deformed, that is, the displacement g is controlled by the DC voltage, so that the substantial control of g0 is performed. Therefore, the control of the interval g can be performed more accurately, and the reproducibility of the ejected droplet amount is further improved. And more precise multi-tone printing can be realized. Secondly, there is no need for complicated processing of the holding substrate 107 or a new actuator for controlling g0, so that the manufacturing cost can be kept low.

【0112】なお、重畳させるバイアス電圧は、常時圧
電アクチュエータ103に印加しておく必要はなく、少
なくとも圧電アクチュエータ103の加圧動作時に印加
しておけばよい。また、バイアス電圧の印加時間は、圧
電アクチュエータ103が元の状態に戻らない程度の時
間に制限する必要がある。
The bias voltage to be superimposed need not always be applied to the piezoelectric actuator 103, but may be applied at least when the piezoelectric actuator 103 is being pressed. Further, the application time of the bias voltage needs to be limited to a time that does not return the piezoelectric actuator 103 to the original state.

【0113】なお、直流バイアスの印加機構としては、
各素子の圧電アクチュエータ103の上面電極につなが
る引き出し電極部に抵抗体を印刷により設け、レーザー
トリミングにより抵抗値を変えることで、各素子に加わ
るバイアス値を容易に変えることが可能である。また、
印加する電圧波形を半導体メモリ上に記憶させておいて
もよい。 (実施の形態19)本発明における第19の実施の形態
の製造方法について説明する。説明は図3、及び、図4
を用いて行う。実施の形態1と同様の方法で、図4に示
すように、圧電アクチュエータ103を作成する。次
に、図3の各部材を重ね合わせ、あらかじめ設けておい
たネジ穴にネジを挿入し、各部材を固定する。
The DC bias application mechanism is as follows.
It is possible to easily change the bias value applied to each element by providing a resistor on the extraction electrode portion connected to the upper surface electrode of the piezoelectric actuator 103 of each element by printing and changing the resistance value by laser trimming. Also,
The applied voltage waveform may be stored on a semiconductor memory. (Embodiment 19) A manufacturing method according to a nineteenth embodiment of the present invention will be described. The explanation is shown in FIG. 3 and FIG.
This is performed using In the same manner as in the first embodiment, a piezoelectric actuator 103 is formed as shown in FIG. Next, the members shown in FIG. 3 are overlapped, and a screw is inserted into a screw hole provided in advance to fix each member.

【0114】なお、以上の説明した製造方法の特徴は、
部材の固定に接着剤を用いないという点である。例え
ば、実施の形態1、或いは、実施の形態4のような構造
の液体噴射装置の場合、圧電アクチュエータ103(実
際には樹脂シート104)と液体加圧室隔壁部分112
の初期間隔g0が液体噴射特性を左右する非常に重要な
パラメータとなるが、接着剤を用いて、部材の固定を行
うことで、g0の制御が困難となったり、g0の素子間
のばらつきが大きくなったりする。これは、接着剤の厚
みばらつきや接着後のそりなどに起因するものである。
接着後のそりは、例えば、基材の熱膨張率差などによっ
て生じる。本実施の形態の製造方法を用いることで、前
記の課題は解決される。従って、g0の調整が不要で、
かつ、素子間の特性ばらつきも少ない液体噴射装置が製
造可能となる。
The features of the manufacturing method described above are as follows.
The point is that no adhesive is used for fixing the members. For example, in the case of the liquid ejecting apparatus having the structure as in the first embodiment or the fourth embodiment, the piezoelectric actuator 103 (actually, the resin sheet 104) and the liquid pressurizing chamber partition 112
Is an extremely important parameter that affects the liquid ejection characteristics. However, by fixing the member using an adhesive, it becomes difficult to control g0, and variations between elements of g0 can be reduced. It gets bigger. This is due to variations in the thickness of the adhesive, warpage after bonding, and the like.
The warpage after bonding is caused by, for example, a difference in thermal expansion coefficient between the substrates. The above problem is solved by using the manufacturing method of the present embodiment. Therefore, there is no need to adjust g0,
In addition, it becomes possible to manufacture a liquid ejecting apparatus in which characteristics variation between elements is small.

【0115】次に、本発明の液体噴射装置に関連する第
1の例について、図28、及び、図29を参照しながら
説明する。図28(a)は本例における液体噴射装置の
一素子の断面図であり、図28(b)は本例における液
体噴射装置の一部を表す上面図で、図中には、液体噴射
装置のうち2つの液体噴射素子が示されている。図29
は液体噴射装置の斜視図である。実際の液体噴射装置は
液体噴射素子が複数連なった形態をとっている。図中の
符号の意味は前記した実施の形態中で説明した符号と同
様である。但し、113は低剛性層で、例えば、液体流
路108、圧電アクチュエータ103と比べ弾性率の小
さな樹脂層である。
Next, a first example relating to the liquid ejecting apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. 28 and 29. FIG. 28A is a cross-sectional view of one element of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment, and FIG. 28B is a top view illustrating a part of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment. Are shown. FIG.
FIG. 3 is a perspective view of a liquid ejecting apparatus. An actual liquid ejecting apparatus has a form in which a plurality of liquid ejecting elements are connected. The meanings of the reference numerals in the figure are the same as those described in the above-described embodiment. However, reference numeral 113 denotes a low rigidity layer, for example, a resin layer having a smaller elastic modulus than the liquid flow path 108 and the piezoelectric actuator 103.

【0116】次に、本例における液体噴射装置の構造、
及び、寸法について説明する。圧電基板101と振動板
102は接着剤により、接着されている。圧電基板10
1は厚み45μm、長さ2.5mm、幅200μmであ
る。振動板102のアクチュエータ部は、厚み105μ
mで、長さ、幅は圧電基板101と等しい。また、隣接
する液体噴射素子の間隔は実施の形態1と同様である。
圧電アクチュエータ103はその両端で保持用基板10
7によって支持されているのに加え、低剛性層113を
介して液体加圧室隔壁部分112の上面でも支持されて
いる。
Next, the structure of the liquid ejecting apparatus according to this embodiment will be described.
The dimensions will be described. The piezoelectric substrate 101 and the vibration plate 102 are bonded with an adhesive. Piezoelectric substrate 10
1 has a thickness of 45 μm, a length of 2.5 mm, and a width of 200 μm. The actuator section of the diaphragm 102 has a thickness of 105 μm.
m, the length and width are equal to those of the piezoelectric substrate 101. The distance between adjacent liquid ejecting elements is the same as in the first embodiment.
The piezoelectric actuator 103 has a holding substrate 10 at both ends.
7 and also supported on the upper surface of the liquid pressure chamber partition 112 via the low rigidity layer 113.

【0117】低剛性層113は厚み30μmの樹脂層
で、その弾性率は圧電アクチュエータ103或いは液室
形成用基板105を構成する材質と比較して、1/10
以下である。通常低剛性層113の弾性率は、圧電アク
チュエータ103の弾性率に対して、1/5以下の値を
とるが、好ましくは、1/10以下の値がよい。液体流
路108は長さ2.5mmで、深さは200μmであ
る。また、液体加圧室109の内側寸法は断面が140
μmφ、深さが400μmである。液体加圧室隔壁部分
112の上面から寸法は、外径が200μmφで、内径
が140μmφである。噴射口形成用基板106は厚み
30μmで、噴射口110の開口径は30μmである。
また、液室形成用基板105及び、噴射口形成用基板1
06は接着剤により接着されている。
The low-rigid layer 113 is a resin layer having a thickness of 30 μm, and its elastic modulus is 1/10 of the material constituting the piezoelectric actuator 103 or the liquid chamber forming substrate 105.
It is as follows. Normally, the elastic modulus of the low-rigid layer 113 takes a value of 1/5 or less with respect to the elastic modulus of the piezoelectric actuator 103, and preferably a value of 1/10 or less. The liquid channel 108 has a length of 2.5 mm and a depth of 200 μm. The inner dimensions of the liquid pressurizing chamber 109 are 140
μmφ and a depth of 400 μm. The dimensions from the upper surface of the liquid pressurizing chamber partition portion 112 are such that the outer diameter is 200 μmφ and the inner diameter is 140 μmφ. The ejection port forming substrate 106 has a thickness of 30 μm, and the opening diameter of the ejection port 110 is 30 μm.
Further, the liquid chamber forming substrate 105 and the ejection port forming substrate 1
Reference numeral 06 is adhered by an adhesive.

【0118】本例における液体噴射装置は、図が煩雑に
なるため、図中に明示していないが、各液体噴射素子の
上面の電極は、ワイヤーボンディングにより保持用基板
107上にあらかじめ設けられている電極引き出し用パ
ッドへ引き出されている。
The liquid ejecting apparatus in this example is not explicitly shown in the drawing because the drawing is complicated, but the electrodes on the upper surface of each liquid ejecting element are provided in advance on the holding substrate 107 by wire bonding. To the pad for extracting the electrode.

【0119】本例における液体噴射装置の製造方法は、
概略実施の形態1と同様であるが、加圧室隔壁部分11
2部分に低剛性の樹脂を塗布する工程が加わる。
The manufacturing method of the liquid ejecting apparatus according to this embodiment is as follows.
Schematically the same as the first embodiment, except that the pressure chamber partition portion 11
A step of applying a low-rigidity resin to the two portions is added.

【0120】本例の液体噴射方法は、実施の形態1、及
び、実施の形態4と概略同じであるが、以下の点が異な
る。圧電アクチュエータ103が下側に屈曲変位する
と、低剛性層113が縮みの変形を起こし、液体加圧室
109内の圧力が上昇し、液体噴射口110から液体が
噴射される。低剛性層113により、圧電アクチュエー
タ103と液体加圧室隔壁部分112の一部が接着され
ているため、実施の形態4に比べ、同一形状、同一印加
電圧の場合、圧電アクチュエータ103の変位量は小さ
くなるが、液体加圧室109から液体流路108への圧
力漏洩も小さくなる。
The liquid jetting method of this example is substantially the same as in the first and fourth embodiments, but differs in the following points. When the piezoelectric actuator 103 is bent downward, the low-rigid layer 113 contracts and deforms, the pressure in the liquid pressurizing chamber 109 increases, and the liquid is ejected from the liquid ejection port 110. Since the piezoelectric actuator 103 and a part of the liquid pressure chamber partition wall portion 112 are adhered to each other by the low rigidity layer 113, the displacement of the piezoelectric actuator 103 is smaller than that of the fourth embodiment when the same shape and the same applied voltage are applied. Although the pressure is reduced, the pressure leakage from the liquid pressurizing chamber 109 to the liquid channel 108 is also reduced.

【0121】以上説明した本例の液体噴射装置を用いる
と、制御可能な階調数は4〜8値となり、従来の圧電式
に比べ、大きくなった。また、実施の形態4に比べ、最
小の噴射液滴量が小さくなった。
When the above-described liquid ejecting apparatus of this embodiment is used, the number of controllable gradations is 4 to 8, which is larger than that of the conventional piezoelectric type. Further, the minimum ejected droplet amount was smaller than in the fourth embodiment.

【0122】次に、本例における液体噴射装置の特徴、
及び、効果について説明する。本例における液体噴射装
置の特徴は、第1に、圧電アクチュエータ103の面積
が、液体加圧室109の断面積(図1(b)における液
体加圧室109の面積)よりも大きいということであ
り、第2に、液体加圧室109内に圧力を集中させる構
造となっていることである。第1の特徴に起因して、実
施の形態4と同様の効果が得られるが、更に、加えて、
第2の効果により、小さい液滴を噴射することが更に有
利になる。
Next, the features of the liquid ejecting apparatus according to the present embodiment will be described.
The effect will be described. The feature of the liquid ejecting apparatus in this example is, first, that the area of the piezoelectric actuator 103 is larger than the cross-sectional area of the liquid pressurizing chamber 109 (the area of the liquid pressurizing chamber 109 in FIG. 1B). Second, the pressure is concentrated in the liquid pressurizing chamber 109. Due to the first feature, the same effect as in the fourth embodiment can be obtained, but in addition,
The second effect makes it even more advantageous to eject small droplets.

【0123】なお、本例では円筒形状をしている低剛性
属113が一部欠けて、そこから液体が加圧室109へ
流れ込んでいるが、この低剛性属113を完全な円筒と
し、欠けをなくす代わりに、液体加圧室隔壁部112の
側面に孔(開口部)を形成し、そこから液体が加圧室1
09内へ流れ込むようにしてもよい。
In this example, the low-rigidity element 113 having a cylindrical shape is partially missing, and the liquid flows into the pressurizing chamber 109 from there. Instead, a hole (opening) is formed in the side surface of the liquid pressurizing chamber partition 112, from which the liquid flows into the pressurizing chamber 1.
09 may flow.

【0124】なお、前記した液体流入用の欠けた部分
は、本実施の形態では1箇所であったが、複数箇所であ
っても良い。
In the present embodiment, the missing portion for liquid inflow is one, but a plurality of portions may be provided.

【0125】次に、本発明の液体噴射装置に関連する第
2の例について図30を用いて説明する。図30で
(a)は断面図、(b)は上面図である。また、本発明
の液体噴射装置は実施の形態20の構造に、実施の形態
2で説明した樹脂シート104を挿入した構造となって
いる。
Next, a second example relating to the liquid ejecting apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. 30A is a sectional view, and FIG. 30B is a top view. Further, the liquid ejecting apparatus of the present invention has a structure in which the resin sheet 104 described in the second embodiment is inserted into the structure of the twentieth embodiment.

【0126】本例における噴射方法は、概略前記第1の
例、及び、実施の形態2を組み合わせたものである。
The injection method in this embodiment is a combination of the first embodiment and the second embodiment.

【0127】以上説明した本例の液体噴射装置を用いる
と、第1の例、及び、実施の形態2で説明した効果が得
られる。
When the liquid ejecting apparatus of the present embodiment described above is used, the effects described in the first example and the second embodiment can be obtained.

【0128】次に、本発明の液体噴射装置に関連する第
3の例について図31を用いて説明する。本例では、第
1の例と異なり、液体加圧手段として、電磁アクチュエ
ータを用いている。
Next, a third example relating to the liquid ejecting apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. In this example, unlike the first example, an electromagnetic actuator is used as the liquid pressurizing means.

【0129】次に、本例における液体噴射装置の構造、
及び、寸法について説明する。電磁アクチュエータ40
1とステンレス基板402は接着剤により接着されてい
る。ステンレス基板402の厚みは2μmである。ステ
ンレス基板402は低剛性層113を介して液体加圧室
隔壁部分112の、液供給口115以外の部分と固着し
ている。低剛性層113の厚み、剛性は実施の形態1と
同様である。電磁アクチュエータ401の長さは5mm
で、液体加圧室109は外形が縦200μm、横600
μm、内径が縦140μm、横500μm深さ400μ
mとなっている。液体流路108は長さ5.5mmで、
深さは200μmである。噴射口形成用基板106は厚
み80μmで、噴射口110の開口径は90μmであ
る。また、液室形成用基板105、及び、噴射口形成用
基板106は接着剤により接着されている。
Next, the structure of the liquid ejecting apparatus according to this embodiment will be described.
The dimensions will be described. Electromagnetic actuator 40
1 and the stainless steel substrate 402 are bonded by an adhesive. The thickness of the stainless steel substrate 402 is 2 μm. The stainless steel substrate 402 is fixed to a portion other than the liquid supply port 115 of the liquid pressurizing chamber partition portion 112 via the low rigidity layer 113. The thickness and rigidity of the low rigidity layer 113 are the same as in the first embodiment. The length of the electromagnetic actuator 401 is 5 mm
The liquid pressurizing chamber 109 has an outer shape of 200 μm in length and 600 μm in width.
μm, inner diameter 140μm, width 500μm, depth 400μ
m. The liquid flow path 108 is 5.5 mm long,
The depth is 200 μm. The ejection port forming substrate 106 has a thickness of 80 μm, and the opening diameter of the ejection port 110 is 90 μm. The liquid chamber forming substrate 105 and the ejection port forming substrate 106 are adhered by an adhesive.

【0130】本例における液体噴射装置の噴射方法は、
加圧手段が異なるだけで、第1の例と基本的に同じであ
る。
The ejection method of the liquid ejection device in this embodiment is as follows.
This is basically the same as the first example except that the pressing means is different.

【0131】本例における液体噴射装置の特徴は、液体
加圧手段を、圧電アクチュエータに比べ強い加圧力、及
び、大きい変位が得られる電磁アクチュエータ401と
したことである。
The feature of the liquid ejecting apparatus according to this embodiment is that the liquid pressurizing means is an electromagnetic actuator 401 capable of obtaining a larger pressing force and a larger displacement than a piezoelectric actuator.

【0132】以上説明したことにより、本例では、第1
の例で述べた効果に加え、電磁アクチュエータが大きな
変位量を得られることから、大きな液滴を噴射するのに
非常に有利であるという効果がある。 (実施の形態20)本発明の液体噴射装置における第2
0の実施の形態について図32を用いて説明する。本実
施の形態は、例えば、実施の形態1、或いは、実施の形
態4、或いは、第1の例で説明する構造の液体噴射装置
の液体噴射方法に関するものであり、実施の形態4で説
明した液体噴射装置を用いた場合におけるドット変調を
行う際の液体噴射方法について詳細に説明するものであ
る。図32は液体加圧室109近傍を拡大した図で、
(a)はアクチュエータが動作状態にない初期位置にあ
るとき、(b)は圧電アクチュエータ103が液体加圧
室隔壁部分112に対して、離れる方向に変位したとき
の図で、(c)は圧電アクチュエータ103が液体加圧
室隔壁部分112に最接近したときの図である。但し、
樹脂シート104は省略しており、実際には、初期間隔
g0は樹脂シート104の最下部と液体加圧室隔壁部分
112の最上部の距離である。最小間隔g1、或いは、
g2についても同様である。また、図32(b)、或い
は、図32(c)のように、圧電アクチュエータ103
が変位している状態では、実際は、ある曲率を持って圧
電アクチュエータ103は変形しているが、図中では、
示していない。
As described above, in the present example, the first
In addition to the effects described in the above example, since the electromagnetic actuator can obtain a large displacement amount, there is an effect that it is very advantageous to eject a large droplet. (Embodiment 20) A second embodiment of the liquid ejecting apparatus according to the present invention.
Embodiment 0 will be described with reference to FIG. The present embodiment relates to, for example, the liquid ejecting method of the liquid ejecting apparatus having the structure described in the first embodiment, the fourth embodiment, or the first example, and has been described in the fourth embodiment. A detailed description will be given of a liquid ejecting method when performing dot modulation using a liquid ejecting apparatus. FIG. 32 is an enlarged view of the vicinity of the liquid pressurizing chamber 109.
(A) is a diagram when the actuator is at an initial position where it is not in an operating state, (b) is a diagram when the piezoelectric actuator 103 is displaced in a direction away from the liquid pressure chamber partition wall portion 112, and (c) is a diagram when the piezoelectric FIG. 6 is a diagram when the actuator 103 comes closest to the liquid pressurizing chamber partition portion 112. However,
The resin sheet 104 is omitted, and the initial interval g0 is actually the distance between the lowermost part of the resin sheet 104 and the uppermost part of the liquid pressurizing chamber partition part 112. Minimum spacing g1, or
The same applies to g2. Also, as shown in FIG. 32B or FIG.
Is displaced, the piezoelectric actuator 103 is actually deformed with a certain curvature.
Not shown.

【0133】以下に、本発明の液体噴射方法について、
詳細に説明する。初期状態で、圧電アクチュエータ10
3は、初期間隔g0で所定の位置にある(図32
(a))。次に、圧電アクチュエータ103を液体加圧
室隔壁部分112に対して、離れる方向に変位させる
(図32(b)、間隔g=g1)。この時、液体流路1
08から液体加圧室109に液体が流入する。更に、圧
電アクチュエータ103を液体加圧室隔壁部分112に
近づく向きに変位させると、液体加圧室109内の圧力
は徐々に上昇し、圧電アクチュエータ103と液体加圧
室隔壁部分112が最接近した状態(図32(c)、間
隔g=g2)付近で、最大となる。この状態、或いは、
この前後で、液体が液体噴射口110から噴射される。
ここで、当然のことながら、g1>g0>g2である。
Hereinafter, the liquid ejecting method of the present invention will be described.
This will be described in detail. In the initial state, the piezoelectric actuator 10
3 is at a predetermined position at an initial interval g0 (FIG. 32).
(A)). Next, the piezoelectric actuator 103 is displaced in a direction away from the liquid pressure chamber partition wall portion 112 (FIG. 32B, interval g = g1). At this time, the liquid flow path 1
From 08, the liquid flows into the liquid pressurizing chamber 109. Further, when the piezoelectric actuator 103 is displaced in a direction approaching the liquid pressurizing chamber partition 112, the pressure in the liquid pressurizing chamber 109 gradually increases, and the piezoelectric actuator 103 and the liquid pressurizing chamber partition 112 approach the closest. It becomes maximum near the state (FIG. 32 (c), interval g = g2). In this state, or
Before and after this, the liquid is ejected from the liquid ejection port 110.
Here, it is natural that g1>g0> g2.

【0134】本発明の液体噴射方法の特徴は、噴射前
に、圧電アクチュエータ103を液体加圧室隔壁部分1
12に対して、離れる方向に変位させることである。こ
の特徴により、以下のような効果がある。まず、第1
に、気泡などが混入していたり、高速動作時に、液供給
が間に合わない場合でも、液体加圧室内により円滑に液
体を供給することが可能となる。第2に、圧電アクチュ
エータ103の実変位量を実効的に向上させることが可
能となり、変調幅が広がる。第3に、圧力の変化幅が大
きくなり、変調幅が広がる。図32(b)では、図32
(a)の状態よりも、液体加圧室109内における圧力
は小さくなるためである。例えば、実施の形態14、或
いは、実施の形態15に本実施の形態の噴射方法を付加
することで、変調幅は1.2〜1.5倍向上した。
A feature of the liquid ejecting method according to the present invention is that the piezoelectric actuator 103 is connected to the liquid pressurizing chamber partition portion 1 before ejecting.
12 is to be displaced in the direction away from it. This feature has the following effects. First, first
Even when bubbles or the like are mixed in or when the liquid supply cannot be performed in time during high-speed operation, the liquid can be supplied more smoothly into the liquid pressurized chamber. Second, the actual displacement of the piezoelectric actuator 103 can be effectively improved, and the modulation width is widened. Third, the width of change in pressure increases, and the modulation width increases. In FIG. 32B, FIG.
This is because the pressure in the liquid pressurizing chamber 109 is lower than in the state of FIG. For example, by adding the injection method of the present embodiment to the fourteenth embodiment or the fifteenth embodiment, the modulation width is improved by 1.2 to 1.5 times.

【0135】以上説明したように、本実施の形態の液体
噴射方法を用いることで、変調幅が広がり、より精細な
多階調印刷が可能となり、かつ、高速印刷も可能とな
る。 (実施の形態21)本発明の液体噴射装置における第2
1の実施の形態について図33を用いて説明する。図3
3(a)、(b)、(c)は各々、噴射動作時における
実施の形態20で説明した状態と概略同じである。本実
施の形態の液体噴射方法は、圧電アクチュエータ103
を液体加圧室隔壁部分112と離れる方向に一旦変位さ
せるという点(g0<g1)で実施の形態20と同様で
あるが、g0≒g2と言う点が異なる。これにより、圧
電アクチュエータ103の実変位ξrを小さくしつつ、
かつ、液体加圧室109内の圧力を急激に変化させるこ
とが可能となり、非常に小さな液滴を噴射させることが
可能となる。
As described above, by using the liquid ejecting method of the present embodiment, the modulation width is widened, and more precise multi-tone printing is possible, and high-speed printing is also possible. (Embodiment 21) A second embodiment of the liquid ejecting apparatus according to the present invention.
One embodiment will be described with reference to FIG. FIG.
3 (a), (b), and (c) are substantially the same as the states described in the twentieth embodiment during the injection operation. The liquid ejecting method according to the present embodiment uses the piezoelectric actuator 103
Is temporarily displaced in a direction away from the liquid pressurizing chamber partition portion 112 (g0 <g1), but is different in that g0 ≒ g2. Thereby, while reducing the actual displacement Δr of the piezoelectric actuator 103,
In addition, the pressure in the liquid pressurizing chamber 109 can be rapidly changed, and a very small droplet can be ejected.

【0136】なお、本実施の形態において、g0≒g2
としたが、実際は、圧電アクチュエータ103の慣性に
より若干g0の方がg2よりも大きくなる。この度合い
は、圧電アクチュエータ103の駆動速度、形状等によ
り変化するが、概略、(g0−g2)の値は、実変位量
ξrの20%程度以下である。
In this embodiment, g0 ≒ g2
However, g0 is actually slightly larger than g2 due to the inertia of the piezoelectric actuator 103. This degree varies depending on the driving speed, shape, and the like of the piezoelectric actuator 103, but roughly, the value of (g0-g2) is about 20% or less of the actual displacement Δr.

【0137】なお、以上説明した実施の形態1〜19に
おいては、振動板102として、主にステンレス基板を
用いたが、他の金属基板を用いても同様の効果が得られ
る。また、金属基板を用いない場合でも、圧電基板10
1と振動板102の間に導電性の材料を介すことによ
り、同様の効果が得られる構造とすることができる。
In Embodiments 1 to 19 described above, a stainless steel substrate is mainly used as diaphragm 102, but the same effect can be obtained by using another metal substrate. Further, even when the metal substrate is not used, the piezoelectric substrate 10
By interposing a conductive material between the diaphragm 1 and the diaphragm 102, it is possible to obtain a structure in which a similar effect can be obtained.

【0138】なお、以上説明した実施の形態1〜11、
及び13〜19では、液体加圧部材として、屈曲振動姿
態の圧電アクチュエータであるユニモルフアクチュエー
タ、バイモルフアクチュエータを用いたが、バイモルフ
アクチュエータを複数個、積み重ねた構造のマルチモル
フアクチュエータを用いても良い。これにより、同様の
外形であれば、得られる変位量は更に増し、更に良好な
大変位特性を得ることが可能となる。
It should be noted that the first to eleventh embodiments described above,
And 13 to 19, as the liquid pressurizing member, a unimorph actuator or a bimorph actuator that is a piezoelectric actuator in a bending vibration mode is used, but a multimorph actuator having a structure in which a plurality of bimorph actuators are stacked may be used. As a result, if the outer shape is the same, the amount of displacement obtained is further increased, and it is possible to obtain more favorable large displacement characteristics.

【0139】また、以上説明した実施の形態1〜実施の
形態19、及び、実施の形態20〜実施の形態21で
は、液体加圧部材として圧電アクチュエータを用いた
が、電磁力を用いたアクチュエータなど他の駆動原理で
駆動するアクチュエータを用いても同様の効果が得られ
る。
In the first to nineteenth embodiments and the twentieth to twenty-first embodiments described above, the piezoelectric actuator is used as the liquid pressurizing member. The same effect can be obtained by using an actuator driven by another driving principle.

【0140】なお、以上説明した実施の形態1〜実施の
形態21では、液体噴射素子が複数連なった液体噴射装
置であったが、液体噴射素子の数はこれに限定されるも
のではなく、少なくとも1つあれば、同様の効果が得ら
れる。
In the above-described first to twenty-first embodiments, the liquid ejecting apparatus has a plurality of liquid ejecting elements. However, the number of liquid ejecting elements is not limited to this. If there is one, the same effect can be obtained.

【0141】また、以上説明した実施の形態8、及び、
実施の形態9、及び、実施の形態13において、単結晶
圧電体として単結晶ニオブ酸リチウムを用いたが、タン
タル酸リチウム、ニオブ酸カリウムなどの単結晶材料を
用いてもカット角度を選択することにより同様の効果が
得られる。また、ニオブ酸リチウムのカット角度も14
0°yカットに限定されるものではなく、希望する特性
によって、別のカット角度を用いても同様の効果は得ら
れる。 (比較例)本発明の形態における液体噴射装置との比較
例について、図20を用いて説明する。
In the eighth embodiment described above,
In the ninth embodiment and the thirteenth embodiment, single crystal lithium niobate is used as the single crystal piezoelectric body, but the cut angle may be selected even when a single crystal material such as lithium tantalate or potassium niobate is used. Thus, a similar effect can be obtained. Also, the cut angle of lithium niobate was 14
The present invention is not limited to the 0 ° y-cut, and similar effects can be obtained by using another cut angle depending on desired characteristics. Comparative Example A comparative example with the liquid ejecting apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0142】本比較例は、通常の圧電式の液体噴射装置
についての特性を検証したものである。図20で701
は圧電基板で、厚み、長さは実施の形態4及び実施の形
態10における圧電基板101と同様である。また圧電
基板701は実施の形態4及び実施の形態10における
圧電基板101と異なり、幅方向で隣接する素子ごとに
分離されておらず、圧電基板701の全周で保持されて
いる。つまり、その両端で固定されていることは当然で
あるが、図20(b)における斜線部においても下側の
基板に固定されている。また、振動板702のアクチュ
エータ部分も、厚み、長さは振動板102と等しく、圧
電基板701、及び、振動板702は互いに接着剤によ
り接着され、圧電アクチュエータ703を形成してい
る。隣接する素子の間隔は79μm程度で、これも実施
の形態4及び実施の形態10における液体噴射装置と同
じである。液体加圧室709は長さ2mmで、深さは2
00μmである。噴射口710の開口部も実施の形態4
及び実施の形態10における噴射口110と同じ寸法で
ある。
This comparative example verifies the characteristics of a normal piezoelectric liquid ejecting apparatus. 701 in FIG.
Denotes a piezoelectric substrate, and the thickness and length are the same as those of the piezoelectric substrate 101 in the fourth and tenth embodiments. Also, unlike the piezoelectric substrate 101 in the fourth and tenth embodiments, the piezoelectric substrate 701 is not separated for each element adjacent in the width direction and is held around the entire circumference of the piezoelectric substrate 701. In other words, it is natural that both ends are fixed, but the hatched portion in FIG. 20B is also fixed to the lower substrate. Also, the actuator portion of the vibration plate 702 has the same thickness and length as the vibration plate 102, and the piezoelectric substrate 701 and the vibration plate 702 are bonded to each other with an adhesive to form a piezoelectric actuator 703. The distance between adjacent elements is about 79 μm, which is also the same as in the liquid ejecting apparatuses according to the fourth and tenth embodiments. The liquid pressurizing chamber 709 has a length of 2 mm and a depth of 2 mm.
00 μm. Embodiment 4 also has the opening of the injection port 710.
And, it has the same size as the injection port 110 in the tenth embodiment.

【0143】本比較例では、加圧室709の断面積と圧
電アクチュエータ703の面積が等しい。また、本比較
例では、圧電アクチュエータ703は加圧室709を構
成する隔壁719と固定されている。
In this comparative example, the sectional area of the pressure chamber 709 is equal to the area of the piezoelectric actuator 703. Further, in this comparative example, the piezoelectric actuator 703 is fixed to the partition 719 forming the pressurizing chamber 709.

【0144】次に、本比較例の液体噴射装置を用いて、
液体の噴射実験を行ったところ、制御可能な階調数は2
〜4値程度であった。但し、印加する電圧の振幅値の上
限をVmaxとした。
Next, using the liquid ejecting apparatus of this comparative example,
A liquid injection experiment showed that the number of controllable gradations was 2
44 values. However, the upper limit of the amplitude value of the applied voltage was set to Vmax.

【0145】[0145]

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明の液体噴射装置の構造、及び、噴射方法を用いる
ことで、エネルギー利用効率が上昇し、液体加圧部材を
大変位に動作させることができ、液体加圧室内の圧力の
応答特性を向上させることができ、更には、良好な制御
性を有する装置を提供することが可能となる。以上のこ
とから、幅広い大きさの液滴を正確に噴射することが可
能となり、変調幅、階調数とも大きくなる。従って、多
階調な印刷を実現できる。
As is apparent from the above description,
By using the structure of the liquid ejecting apparatus and the ejecting method of the present invention, the energy use efficiency is increased, the liquid pressurizing member can be operated with a large displacement, and the response characteristic of the pressure in the liquid pressurizing chamber is improved. And a device having good controllability can be provided. From the above, it is possible to accurately eject a wide range of droplets, and both the modulation width and the number of gradations increase. Therefore, multi-tone printing can be realized.

【0146】また、本実施の形態における液体噴射装置
の製造方法を用いることで、安価で、高性能な液体噴射
装置を提供することも可能である。以上説明したよう
に、本発明は、可動部材を動作させることにより液体を
加圧し、その圧力を利用して液体を噴射する液体噴射装
置、及び、液体噴射方法、及び、液体噴射装置の製造方
法に関するものである。また、当然のことながら、液体
噴射装置を構成する液体噴射素子単体、或いは、液体噴
射装置に周辺部材を含めた液体噴射セットもその範疇に
入る。
Further, by using the method of manufacturing a liquid ejecting apparatus according to the present embodiment, it is possible to provide an inexpensive and high-performance liquid ejecting apparatus. As described above, the present invention provides a liquid ejecting apparatus that pressurizes a liquid by operating a movable member and ejects the liquid using the pressure, a liquid ejecting method, and a method of manufacturing the liquid ejecting apparatus. It is about. Further, as a matter of course, a single liquid ejecting element constituting the liquid ejecting apparatus, or a liquid ejecting set including a peripheral member in the liquid ejecting apparatus is also included in the category.

【0147】本発明は、一般のインクジェットプリンタ
のみならず、ファクシミリ、ワードプロセッサ、レジス
ター等の印刷機器を備えた機器と組み合わせて用いても
よい。また、工業製品への刻印や描画、薬液の塗布など、
製造ラインで用いる装置としても適用できる。また、本
発明の被記録媒体は、紙のみならず、金属、ガラス、樹
脂、陶器、木材、布、皮革などとしてもよい。
The present invention may be used in combination with not only a general ink jet printer but also a device having a printing device such as a facsimile, a word processor, a register and the like. In addition, engraving and drawing on industrial products, application of chemicals, etc.
It can be applied as an apparatus used in a production line. The recording medium of the present invention is not limited to paper, but may be metal, glass, resin, pottery, wood, cloth, leather, or the like.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態における液体噴射装
置を示す図
FIG. 1 is a diagram showing a liquid ejecting apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態における液体噴射装
置を示す図
FIG. 2 is a diagram showing a liquid ejecting apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態における液体噴射装
置の製造方法を示す図
FIG. 3 is a diagram illustrating a method of manufacturing the liquid ejecting apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施の形態における液体噴射装
置の製造方法を示す図
FIG. 4 is a diagram illustrating a method of manufacturing the liquid ejecting apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4の実施の形態における液体噴射装
置を示す図
FIG. 5 is a diagram illustrating a liquid ejecting apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施の形態における液体噴射装
置を示す図
FIG. 6 is a diagram illustrating a liquid ejecting apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第5の実施の形態における液体噴射装
置を示す図
FIG. 7 is a diagram illustrating a liquid ejecting apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第7の実施の形態における液体噴射装
置を示す図
FIG. 8 is a diagram showing a liquid ejecting apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第6の実施の形態における液体噴射装
置を示す図
FIG. 9 is a diagram illustrating a liquid ejecting apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第11の実施の形態における液体噴
射装置を示す図
FIG. 10 is a diagram showing a liquid ejecting apparatus according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第12の実施の形態における液体噴
射装置を示す図
FIG. 11 is a diagram showing a liquid ejecting apparatus according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図12】液体噴射装置の様子を示す図FIG. 12 is a diagram illustrating a state of a liquid ejecting apparatus.

【図13】本発明の第13の実施の形態における液体噴
射装置を示す図
FIG. 13 is a diagram showing a liquid ejecting apparatus according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【図14】仮想変位量と噴射液滴量の関係を示す図FIG. 14 is a diagram showing a relationship between a virtual displacement amount and an ejected droplet amount.

【図15】アクチュエータの駆動速度を変化させた場合
の仮想変位量と噴射液滴量の関係を示す図
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the virtual displacement amount and the ejected droplet amount when the driving speed of the actuator is changed.

【図16】圧電単結晶の構造を示す図FIG. 16 shows a structure of a piezoelectric single crystal.

【図17】ユニモルフ型の圧電アクチュエータの動作原
理を示す図
FIG. 17 is a diagram showing the operating principle of a unimorph type piezoelectric actuator.

【図18】ユニモルフ型の圧電アクチュエータの別の構
造を示す図
FIG. 18 is a diagram showing another structure of a unimorph type piezoelectric actuator.

【図19】積層型圧電アクチュエータの動作原理を示す
FIG. 19 is a diagram showing the operation principle of a multilayer piezoelectric actuator.

【図20】比較例の液体噴射装置を示す図FIG. 20 is a diagram illustrating a liquid ejecting apparatus according to a comparative example.

【図21】本発明の第1の実施の形態における液体噴射
の原理を示す図
FIG. 21 is a diagram showing the principle of liquid ejection according to the first embodiment of the present invention.

【図22】直接接合の原理を示す図FIG. 22 is a view showing the principle of direct bonding.

【図23】相対駆動電圧値と規格化変位の関係を示す図FIG. 23 is a diagram showing a relationship between a relative drive voltage value and a normalized displacement.

【図24】熱式の液体噴射装置の構造、及び、噴射原理
を示す図
FIG. 24 is a diagram showing the structure of a thermal liquid ejecting apparatus and the principle of ejection.

【図25】圧電式の液体噴射装置の構造、及び、噴射原
理を示す図
FIG. 25 is a diagram showing the structure of a piezoelectric liquid ejecting apparatus and the principle of ejection.

【図26】本発明の第2の実施の形態における液体噴射
装置を示す図
FIG. 26 is a diagram illustrating a liquid ejecting apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図27】本発明の第17の実施の形態における液体噴
射装置を示す図
FIG. 27 is a diagram showing a liquid ejecting apparatus according to a seventeenth embodiment of the present invention.

【図28】本発明に関連する第1の例における液体噴射
装置を示す図
FIG. 28 is a diagram showing a liquid ejecting apparatus according to a first example relating to the present invention.

【図29】本発明に関連する第1の例における液体噴射
装置を示す図
FIG. 29 is a diagram illustrating a liquid ejecting apparatus according to a first example related to the invention.

【図30】本発明に関連する第2の例における液体噴射
装置を示す図
FIG. 30 is a diagram illustrating a liquid ejecting apparatus according to a second example related to the invention.

【図31】本発明に関連する第3の例における液体噴射
装置を示す図
FIG. 31 is a diagram showing a liquid ejecting apparatus according to a third example relating to the present invention.

【図32】本発明の第20の実施の形態における液体噴
射方法を示す図
FIG. 32 is a view showing a liquid ejection method according to a twentieth embodiment of the present invention.

【図33】本発明の第21の実施の形態における液体噴
射方法を示す図
FIG. 33 is a view showing a liquid ejecting method according to a twenty-first embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 圧電セラミック基板 102 振動板 103 圧電アクチュエータ 104 樹脂シート 105 液室形成用基板 106 噴射口形成用基板 107 保持用基板 108 液体流路 109 液体加圧室 110 液体噴射口 111 間隙 112 液体加圧室隔壁部分 114 ステンレス製の基板 116 高剛性部 W 開口部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Piezoelectric ceramic substrate 102 Vibration plate 103 Piezoelectric actuator 104 Resin sheet 105 Substrate for forming liquid chamber 106 Substrate for forming injection port 107 Holding substrate 108 Liquid flow path 109 Liquid pressurizing chamber 110 Liquid jetting port 111 Gap 112 Liquid pressurizing chamber partition Part 114 Stainless steel substrate 116 High rigidity part W Opening

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小松 敦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 冨田 佳宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 川▲さき▼ 修 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Atsushi Komatsu 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 72) Inventor Kawa Osamu Osamu 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (31)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一個又は複数個の開口部を有する液体加圧
室と、前記液体加圧室の一部に設けられた液体噴射口
と、前記液体加圧室に隣接して配置された液体加圧部材
と、前記液体加圧室に隣接して配置された液体流路とを
備え、 前記開口部の内、前記液体加圧部材に対向する位置に存
在する開口部の周縁部と、前記液体加圧部材とが、前記
液体加圧部材が駆動している時、或いは、非駆動時にお
いても、所定の大きさの間隙をもって離隔して配置され
ており、 前記液体加圧部材を駆動することにより、前記液体流路
から前記液体加圧室に供給された液体を加圧すること
で、前記液体噴射口から液体を噴射することを特徴とす
る液体噴射装置。
1. A liquid pressurizing chamber having one or a plurality of openings, a liquid ejection port provided in a part of the liquid pressurizing chamber, and a liquid disposed adjacent to the liquid pressurizing chamber. A pressurizing member, comprising: a liquid flow path arranged adjacent to the liquid pressurizing chamber; and, of the openings, a peripheral portion of an opening present at a position facing the liquid pressurizing member; When the liquid pressurizing member is driven or not driven, the liquid pressurizing member is spaced apart from the liquid pressurizing member with a predetermined gap, and drives the liquid pressurizing member. Thus, the liquid ejecting apparatus ejects the liquid from the liquid ejecting port by pressurizing the liquid supplied from the liquid flow path to the liquid pressurizing chamber.
【請求項2】前記間隙の大きさは、前記液体加圧部材が
加圧変形する際、前記液体加圧室内の液体が前記液体流
路の方へ逆流することを防止でき、また、前記液体加圧
部材が元の状態に復帰する際、前記液体流路から液体が
前記液体加圧室の方へ適量流れ込む事が出来る程度の、
適切な大きさであることを特徴とする請求項1記載の液
体噴射装置。
2. The size of the gap can prevent the liquid in the liquid pressurizing chamber from flowing back toward the liquid flow path when the liquid pressurizing member is pressurized and deformed. When the pressurizing member returns to the original state, liquid can flow from the liquid flow path toward the liquid pressurizing chamber in an appropriate amount,
The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the liquid ejecting apparatus has an appropriate size.
【請求項3】前記開口部は複数個存在し、前記液体加圧
部材に対向して配置されていない開口部は、前記液体加
圧部材が加圧変形する際の加圧作用を妨害しない程度に
小さいことを特徴とする請求項1記載の液体噴射装置。
3. A plurality of said openings are provided, and said openings which are not arranged facing said liquid pressurizing member do not interfere with the pressurizing action when said liquid pressurizing member is deformed under pressure. 2. The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the liquid ejecting apparatus is small.
【請求項4】前記液体加圧部材が、前記液体加圧部材の
両方の端部で、前記液体加圧室を構成する隔壁以外の部
分と固定されていることを特徴とする請求項1、2、又
は3記載の液体噴射装置。
4. The liquid pressurizing member according to claim 1, wherein both ends of the liquid pressurizing member are fixed to portions other than the partition wall constituting the liquid pressurizing chamber. 4. The liquid ejecting apparatus according to 2 or 3.
【請求項5】前記液体加圧部材が、前記液体加圧部材の
片方の端部で、前記液体加圧室を構成する隔壁以外の部
分と固定されていることを特徴とする請求項1、2、又
は3記載の液体噴射装置。
5. The liquid pressurizing member is fixed at one end of the liquid pressurizing member to a portion other than a partition wall constituting the liquid pressurizing chamber. 4. The liquid ejecting apparatus according to 2 or 3.
【請求項6】前記液体加圧部材が固定されている部位の
近傍における前記液体加圧部材の剛性が、前記固定され
ている部位の近傍以外における前記液体加圧部材の剛性
よりも小さいことを特徴とする請求項4、又は5記載の
液体噴射装置。
6. A method according to claim 1, wherein the rigidity of said liquid pressurizing member in the vicinity of the portion where said liquid pressurizing member is fixed is smaller than the rigidity of said liquid pressurizing member other than in the vicinity of said fixed portion. The liquid ejecting apparatus according to claim 4 or 5, wherein
【請求項7】前記液体加圧部材の変位方向を法線方向と
する液体加圧室の断面における面積が、前記液体加圧部
材の変位部分の面積よりも小さいことを特徴とする請求
項1、2又は3記載の液体噴射装置。
7. An apparatus according to claim 1, wherein an area of a cross section of the liquid pressurizing chamber whose normal direction is a displacement direction of the liquid pressurizing member is smaller than an area of a displacement portion of the liquid pressurizing member. 4. The liquid ejecting apparatus according to 2, 3 or 4.
【請求項8】前記液体加圧室の直上における液体加圧部
材の剛性が、前記液体加圧部材の前記液体加圧室の直上
以外の部分の剛性よりも大きいことを特徴とする請求項
7記載の液体噴射装置。
8. The rigidity of the liquid pressurizing member immediately above the liquid pressurizing chamber is greater than the rigidity of a portion of the liquid pressurizing member other than immediately above the liquid pressurizing chamber. The liquid ejecting apparatus according to claim 1.
【請求項9】前記液体加圧部材の変位方向を法線方向と
する液体加圧室の断面における面積S1と、前記液体加
圧部材の面積S2が、S2/S1>5の関係にあること
を特徴とする請求項7記載の液体噴射装置。
9. An area S1 in a cross section of a liquid pressurizing chamber whose normal direction is a displacement direction of the liquid pressurizing member, and an area S2 of the liquid pressurizing member has a relationship of S2 / S1> 5. The liquid ejecting apparatus according to claim 7, wherein:
【請求項10】前記液体加圧部材と前記液体を隔離する
部材であり、前記液体加圧部材を構成する材料よりも低
弾性率の材料からなる部材が配置されていることを特徴
とする請求項1、2、又は3記載の液体噴射装置。
10. The liquid pressurizing member and a member for separating the liquid, wherein a member made of a material having a lower elastic modulus than a material forming the liquid pressurizing member is disposed. Item 4. The liquid ejecting apparatus according to item 1, 2, or 3.
【請求項11】前記液体加圧手段が圧電アクチュエータ
であることを特徴とする請求項1、2、又は3記載の液
体噴射装置。
11. A liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein said liquid pressurizing means is a piezoelectric actuator.
【請求項12】前記圧電アクチュエータが、屈曲振動姿
態をとるバイモルフ構造、或いは、モノモルフ構造、或
いは、ユニモルフ構造となっていることを特徴とする請
求項11記載の液体噴射装置。
12. The liquid ejecting apparatus according to claim 11, wherein the piezoelectric actuator has a bimorph structure, a monomorph structure, or a unimorph structure in a bending vibration mode.
【請求項13】前記圧電アクチュエータの主たる振動姿
態が、長さ振動姿態となるようような構造となっている
ことを特徴とする請求項11記載の液体噴射装置。
13. A liquid ejecting apparatus according to claim 11, wherein said piezoelectric actuator has a structure in which a main vibration mode is a length vibration mode.
【請求項14】前記圧電アクチュエータを構成する圧電
材料が、圧電セラミック材料であることを特徴とする請
求項11記載の液体噴射装置。
14. The liquid ejecting apparatus according to claim 11, wherein the piezoelectric material forming the piezoelectric actuator is a piezoelectric ceramic material.
【請求項15】前記圧電アクチュエータを構成する圧電
材料が、圧電単結晶材料であることを特徴とする請求項
11記載の液体噴射装置。
15. The liquid ejecting apparatus according to claim 11, wherein the piezoelectric material forming the piezoelectric actuator is a piezoelectric single crystal material.
【請求項16】圧前記電アクチュエータが、圧電単結晶
基板の長さ方向の振動を屈曲振動にするための振動板と
前記圧電単結晶基板からなるユニモルフ構造であり、前
記圧電単結晶基板と前記振動板が直接接合されているこ
とを特徴とする請求項15記載の液体噴射装置。
16. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the electric actuator has a unimorph structure including a vibrating plate for bending vibration in the longitudinal direction of the piezoelectric single crystal substrate into bending vibration and the piezoelectric single crystal substrate. The liquid ejecting apparatus according to claim 15, wherein the diaphragm is directly joined.
【請求項17】前記圧電アクチュエータが、少なくとも
2枚の圧電単結晶基板からなるバイモルフ構造であり、
前記圧電単結晶基板が分極を反対にして直接接合されて
いることを特徴とする請求項16記載の液体噴射装置。
17. The piezoelectric actuator has a bimorph structure including at least two piezoelectric single crystal substrates,
17. The liquid ejecting apparatus according to claim 16, wherein the piezoelectric single crystal substrate is directly joined with the polarization reversed.
【請求項18】一個又は複数個の開口部を有する液体加
圧室と、前記液体加圧室の一部に設けられた液体噴射口
と、前記液体加圧室に隣接して配置された液体加圧部材
と、前記液体加圧室に隣接して配置された液体流路とを
備えた液体噴射装置の液体噴射方法において、 前記開口部の内、前記液体加圧部材に対向する位置に存
在する開口部の周縁部と、前記液体加圧部材とは、前記
液体加圧部材が駆動している時、或いは、非駆動時にお
いても、所定の大きさの間隙をもって離隔して配置され
ており、 前記液体加圧部材を駆動することにより、その液体加圧
部材を、前記液体加圧部材と前記開口部の周縁部との隙
間を変化させる方向に変位させることで、前記液体加圧
室内の液体を加圧し液体を前記液体噴射口より噴射する
ことを特徴とする液体噴射方法。
18. A liquid pressurizing chamber having one or a plurality of openings, a liquid ejection port provided in a part of the liquid pressurizing chamber, and a liquid disposed adjacent to the liquid pressurizing chamber. In a liquid ejecting method of a liquid ejecting apparatus including a pressurizing member and a liquid flow path arranged adjacent to the liquid pressurizing chamber, the liquid ejecting apparatus is provided at a position facing the liquid pressurizing member in the opening. The peripheral portion of the opening to be formed and the liquid pressurizing member are arranged with a predetermined gap therebetween when the liquid pressurizing member is being driven or not driven. By driving the liquid pressurizing member, the liquid pressurizing member is displaced in a direction that changes a gap between the liquid pressurizing member and the peripheral portion of the opening, so that the inside of the liquid pressurizing chamber is changed. The liquid is pressurized and the liquid is ejected from the liquid ejection port. Liquid injection method.
【請求項19】前記液体加圧部材を、前記液体加圧部材
と前記開口部の周縁部との隙間を大きくする方向に変位
させ、続いて、前記液体加圧部材と前記開口部の周縁部
との隙間を小さくする方向に変位させることで、前記液
体加圧室内の液体を加圧し液体を前記液体噴射口より噴
射することを特徴とする請求項18記載の液体噴射方
法。
19. The liquid pressurizing member is displaced in a direction to increase a gap between the liquid pressurizing member and the peripheral portion of the opening, and subsequently, the liquid pressurizing member and the peripheral portion of the opening are displaced. 19. The liquid ejecting method according to claim 18, wherein the liquid in the liquid pressurizing chamber is pressurized by ejecting the liquid from the liquid ejecting port by displacing the liquid in a direction to reduce a gap between the liquid ejecting chamber and the liquid ejecting port.
【請求項20】前記液体加圧部材が変位していない状態
での前記液体加圧部材と前記開口部の周縁部との間の距
離と、前記液体加圧部材が変位して前記液体加圧部材と
前記開口部の周縁部が最接近した状態での前記液体加圧
部材と前記周縁部との間の距離の差を制御することによ
り、噴射する液体の量を制御することを特徴とする請求
項18記載の液体噴射方法。
20. The liquid pressurizing device according to claim 1, wherein a distance between said liquid pressurizing member and a peripheral portion of said opening in a state where said liquid pressurizing member is not displaced, and said liquid pressurizing member is displaced and said liquid pressurizing member is displaced. The amount of liquid to be ejected is controlled by controlling a difference in distance between the liquid pressurizing member and the peripheral edge when the peripheral edge of the member and the opening are closest to each other. The liquid ejecting method according to claim 18.
【請求項21】前記液体加圧部材が変位していない状態
での前記液体加圧部材と前記開口部の周縁部との間の距
離g0が、前記液体加圧部材の駆動前からの変位距離ξ
fに比べ所定値より大きい場合、前記変位距離ξfと前
記距離g0との差異(g0−ξf)を制御することによ
り、噴射する液体の量を制御することを特徴とする請求
項18記載の液体噴射方法。
21. A distance g0 between the liquid pressing member and the periphery of the opening when the liquid pressing member is not displaced is a displacement distance from before the liquid pressing member is driven. ξ
19. The liquid according to claim 18, wherein when the difference is larger than a predetermined value as compared with f, the amount of the liquid to be ejected is controlled by controlling a difference (g0-Δf) between the displacement distance Δf and the distance g0. Injection method.
【請求項22】前記液体加圧部材と前記開口部の周縁部
の間の距離が小さくなる方向に前記液体加圧部材を変位
させはじめてから、前記液体加圧部材が前記周縁部に最
接近するまでの時間を制御することにより、噴射する液
体の量を制御することを特徴とする請求項18記載の液
体噴射方法。
22. The liquid pressing member comes closest to the peripheral portion after the liquid pressing member starts to be displaced in a direction in which the distance between the liquid pressing member and the peripheral portion of the opening decreases. 19. The liquid ejecting method according to claim 18, wherein the amount of the liquid to be ejected is controlled by controlling a time until the liquid ejecting.
【請求項23】前記液体加圧部材が変位していない状態
では、前記液体加圧室における圧力と、前記液体流路に
おけるの圧力とが等しく、前記液体加圧部材が変位して
前記液体加圧部材と前記開口部の周縁部が最接近した状
態では、前記液体加圧室の圧力が前記液体流路の圧力よ
りも5倍以上大きくなることを特徴とする請求項18記
載の液体噴射方法。
23. When the liquid pressurizing member is not displaced, the pressure in the liquid pressurizing chamber is equal to the pressure in the liquid flow path, and the liquid pressurizing member is displaced so that the liquid pressurizing member is displaced. 19. The liquid ejecting method according to claim 18, wherein the pressure in the liquid pressurizing chamber is at least five times greater than the pressure in the liquid flow path when the pressure member and the peripheral edge of the opening are closest to each other. .
【請求項24】前記液体加圧部材が変位して前記液体加
圧部材と前記開口部の周縁部が最接近した状態におい
て、前記液体加圧室に液体を供給するための前記液体流
路における発生圧力を前記液体流路に接している前記液
体加圧部材の面積で積分した値をA1とし、前記液体加
圧室における発生圧力を前記液体加圧室に接している前
記液体加圧部材の面積で積分した値をA2とすると、A
2/A1>1/2となることを特徴とする請求項18記
載の液体噴射方法。
24. The liquid flow path for supplying a liquid to the liquid pressurizing chamber when the liquid pressurizing member is displaced and the liquid pressurizing member and the peripheral edge of the opening are closest to each other. A1 is a value obtained by integrating the generated pressure with the area of the liquid pressurizing member in contact with the liquid flow path, and the generated pressure in the liquid pressurizing chamber of the liquid pressurizing member in contact with the liquid pressurizing chamber. If the value integrated with the area is A2, A
19. The liquid ejecting method according to claim 18, wherein 2 / A1> 1/2.
【請求項25】前記液体加圧部材が電圧を加えることに
よって変位する圧電アクチュエータであって、前記圧電
アクチュエータを駆動させるための所定の駆動電圧に加
えて、少なくとも前記駆動時に、直流電圧をバイアスと
して加え、前記液体加圧部材の駆動中の位置を前記直流
電圧で調節することを特徴とする請求項17記載の液体
噴射方法。
25. A piezoelectric actuator in which the liquid pressurizing member is displaced by applying a voltage, wherein in addition to a predetermined driving voltage for driving the piezoelectric actuator, a DC voltage is used as a bias at least during the driving. 18. The liquid ejecting method according to claim 17, wherein the position of the liquid pressurizing member during driving is adjusted by the DC voltage.
【請求項26】前記液体加圧部材が変位していない状態
における前記液体加圧部材と前記開口部の周縁部との間
の所定間隙の量を調節することによって、前記液体加圧
部材の駆動前の初期位置を設定することを特徴とする請
求項18記載の液体噴射方法。
26. Driving of the liquid pressurizing member by adjusting a predetermined gap amount between the liquid pressurizing member and a peripheral portion of the opening when the liquid pressurizing member is not displaced. 19. The liquid ejecting method according to claim 18, wherein a previous initial position is set.
【請求項27】前記液体加圧部材が電圧を加えることに
よって変位する圧電アクチュエータであって、前記圧電
アクチュエータを加圧駆動、減圧駆動させるための所定
の駆動電圧に加えて、直流電圧をバイアスとして加え、
前記液体加圧部材の駆動前の初期位置を前記直流電圧で
調節することを特徴とする請求項18記載の液体噴射方
法。
27. A piezoelectric actuator in which the liquid pressurizing member is displaced by applying a voltage, wherein a DC voltage is applied as a bias in addition to a predetermined driving voltage for driving the piezoelectric actuator to pressurize and decompress it. In addition,
19. The liquid ejecting method according to claim 18, wherein an initial position of the liquid pressurizing member before driving is adjusted by the DC voltage.
【請求項28】前記液体加圧部材が屈曲振動姿態をとる
ことを特徴とする請求項18記載の液体噴射方法。
28. The liquid ejecting method according to claim 18, wherein said liquid pressurizing member takes a bending vibration mode.
【請求項29】液体加圧部材が長さ振動姿態をとること
を特徴とする請求項18記載の液体噴射方法。
29. The liquid ejecting method according to claim 18, wherein the liquid pressurizing member has a length vibration mode.
【請求項30】両端、或いは、片端を固定する、振動板
と圧電基板で構成されるユニモルフ型の圧電アクチュエ
ータの製造方法において、前記振動板を所定の形状に加
工した後に、前記圧電基板と接着する工程と、前記圧電
基板を所定の厚みに研磨する工程と、前記振動板を保護
基材として、前記振動板部分と交差していない圧電基板
部分を微細粒子を吹き付けて除去する工程とを備えたこ
とを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
30. A method for manufacturing a unimorph type piezoelectric actuator comprising a vibration plate and a piezoelectric substrate for fixing both ends or one end, wherein the vibration plate is processed into a predetermined shape and then bonded to the piezoelectric substrate. And polishing the piezoelectric substrate to a predetermined thickness, and removing the piezoelectric substrate portion not intersecting with the diaphragm portion by spraying fine particles with the diaphragm as a protective substrate. A method of manufacturing a piezoelectric actuator.
【請求項31】液体加圧室と液体加圧部材とが所定の大
きさの間隙を介して離れており、前記液体加圧室と前記
液体加圧部材との間隔を制御することによって液体を噴
射させる液体噴射装置の製造方法であって、 前記液体加圧部材を構成する主たる基板と、前記液体加
圧室を構成する主たる基板を重ね合わせる工程と、少な
くとも前記液体加圧部材を構成する主たる基板と前記液
体加圧室を構成する主たる基板を、バネ材、或いは、ね
じ材等の部材によって、接着剤を用いずに固定する工程
を備えたことを特徴とする液体噴射装置の製造方法。
31. A liquid pressurizing chamber and a liquid pressurizing member are separated from each other via a gap having a predetermined size, and a liquid is controlled by controlling a distance between the liquid pressurizing chamber and the liquid pressurizing member. A method of manufacturing a liquid ejecting apparatus for ejecting liquid, comprising: a step of overlapping a main substrate constituting the liquid pressurizing member with a main substrate constituting the liquid pressurizing chamber; and at least a main part constituting the liquid pressurizing member. A method for manufacturing a liquid ejecting apparatus, comprising a step of fixing a substrate and a main substrate constituting the liquid pressurizing chamber by a member such as a spring material or a screw material without using an adhesive.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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