JPH04353454A - Liquid-drop jet apparatus - Google Patents

Liquid-drop jet apparatus

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Publication number
JPH04353454A
JPH04353454A JP12748791A JP12748791A JPH04353454A JP H04353454 A JPH04353454 A JP H04353454A JP 12748791 A JP12748791 A JP 12748791A JP 12748791 A JP12748791 A JP 12748791A JP H04353454 A JPH04353454 A JP H04353454A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
flow path
piezoelectric transducer
ink flow
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP12748791A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroto Sugawara
宏人 菅原
Masahiko Suzuki
雅彦 鈴木
Yoshikazu Takahashi
義和 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brother Industries Ltd filed Critical Brother Industries Ltd
Priority to JP12748791A priority Critical patent/JPH04353454A/en
Priority to US07/888,793 priority patent/US5302976A/en
Publication of JPH04353454A publication Critical patent/JPH04353454A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/10Finger type piezoelectric elements

Abstract

PURPOSE:To provide the apparatus capable of being driven by low voltage. CONSTITUTION:In a liquid-drop jet apparatus equipped with a plurality of jet devices injecting the ink in ink passages by changing the volumes of the ink passages 31 using a piezoelectric transducer 1, the ink passages 31 are constituted of the piezoelectric transducer 1 having a plurality of grooves and two plates 21, 22 different in the modulus of elasticity and, since the plate 22 lower in the modulus of elasticity is engaged with the piezoelectric transducer 1, the quantity of deformation of the ink passages 31 sufficient to inject an ink droplet even by low drive voltage can be obtained and the liquid-drip apparatus capable of being driven by low voltage can be provided.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は液滴噴射装置に係わり、
さらに詳しくは圧電トランスデューサの変形を利用した
液滴噴射装置に関するものである。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a droplet jetting device.
More specifically, the present invention relates to a droplet ejecting device that utilizes the deformation of a piezoelectric transducer.

【0002】0002

【従来の技術】従来、プリンタヘッドに圧電式インクジ
ェットを利用したものが提案されている。これは、圧電
トランスデューサの寸法変化によってインク流路の容積
を変化させることにより、その容積減少時にインク流路
内のインクをオリフィスから噴射し、容積増大時に他方
の弁からインク流路内にインクを導入するようにしたも
ので、ドロップオンデマンド方式と呼ばれている。そし
て、このような噴射装置を複数互いに近接して配置し、
所定の位置の噴射装置からインクを噴射させることによ
り、所望する文字や画像を形成するものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, printer heads using piezoelectric inkjet have been proposed. By changing the volume of the ink flow path by changing the dimensions of the piezoelectric transducer, when the volume decreases, the ink in the ink flow path is ejected from the orifice, and when the volume increases, the ink is ejected from the other valve into the ink flow path. This method is called the drop-on-demand method. A plurality of such injection devices are arranged close to each other,
Desired characters and images are formed by ejecting ink from an ejecting device at a predetermined position.

【0003】この種の液滴噴射装置としては、例えば特
開昭63−247051号公報および特開昭63−25
2750号公報に記載されているものがある。図3およ
び図4にそれら従来例の概略図を示す。以下、アレイの
一部の断面図を示す図3によって従来例を具体的に説明
すると、複数の側壁2a、2b、2c、2dを有し、か
つ矢印51の方向に分極処理を施した圧電セラミックス
板1と、金属材料、ガラス材料またはセラミックス材料
等からなるカバー板21とを、接合層12を介して接合
することで、横方向に互いに間隔を有する複数のインク
流路31a、31b、31cが構成される。インク流路
31a、31b、31cは長方形断面の細長い形状であ
り、側壁2a、2b、2c、2dは流路の全長にわたっ
て伸び、流路軸および分極方向に垂直方向に変形可能で
流路内のインク圧を変化させる。該側壁2a、2b、2
c、2dの表面には駆動電界印加用の金属電極11c、
11d、11e、11fが形成してある。
This type of droplet injection device is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-247051 and Japanese Patent Laid-Open No. 63-25.
Some of them are described in Japanese Patent No. 2750. FIGS. 3 and 4 show schematic diagrams of these conventional examples. Hereinafter, a conventional example will be specifically explained with reference to FIG. 3 showing a cross-sectional view of a part of the array. A piezoelectric ceramic having a plurality of side walls 2a, 2b, 2c, and 2d and subjected to polarization treatment in the direction of an arrow 51. By joining the plate 1 and the cover plate 21 made of a metal material, a glass material, a ceramic material, etc. via the bonding layer 12, a plurality of ink channels 31a, 31b, 31c which are spaced apart from each other in the lateral direction are formed. configured. The ink channels 31a, 31b, and 31c have an elongated shape with a rectangular cross section, and the side walls 2a, 2b, 2c, and 2d extend over the entire length of the channels, and are deformable in a direction perpendicular to the channel axis and the polarization direction. Change ink pressure. The side walls 2a, 2b, 2
On the surfaces of c and 2d are metal electrodes 11c for applying a driving electric field,
11d, 11e, and 11f are formed.

【0004】該アレイにおいて、所定の印字データに従
って例えば噴射装置31bが選択されると、金属電極1
1c、11dと金属電極11e、11fの各々の間に駆
動電界が印加される。このとき駆動電界方向と分極方向
とが直交しているため、側壁2bと側壁2cは圧電厚み
すべり効果によってインク流路31bの内部方向に変形
する。この変形によってインク流路31b内の容積が減
少してインク圧が増大し、図示されていないオリフィス
からインク液滴が噴射される。また、駆動電界の印加を
停止すると、側壁は変形前の位置に戻るため流路内のイ
ンク圧が低下し、図示されていないインク供給部から流
路内にインクが供給される。
In the array, when, for example, the injection device 31b is selected according to predetermined print data, the metal electrode 1
A driving electric field is applied between each of 1c and 11d and metal electrodes 11e and 11f. At this time, since the driving electric field direction and the polarization direction are perpendicular to each other, the side walls 2b and 2c are deformed inward of the ink flow path 31b due to the piezoelectric thickness shear effect. This deformation reduces the volume within the ink flow path 31b, increases the ink pressure, and ink droplets are ejected from an orifice (not shown). Further, when the application of the driving electric field is stopped, the side wall returns to the position before deformation, so the ink pressure in the flow path decreases, and ink is supplied into the flow path from an ink supply section (not shown).

【0005】前記アレイは以下の製造法によって製造さ
れる。図4に示すように、矢印51方向に分極処理を施
した圧電セラミックス板1に、ダイヤモンドカッティン
グ円板の回転による研削加工等によって、前記の形状の
流路を形成する平行な溝3を作製する。この溝3の表面
には、前記の金属電極をスパッタリング等によって形成
する。該圧電セラミックス板1の溝側の上面4aにカバ
ー板21を接着する。また、圧電セラミックス板の溝の
インク噴射側の端面4bに、流路の位置に対応した位置
にオリフィス42が設けられたオリフィス板41を接着
する。
[0005] The array is manufactured by the following manufacturing method. As shown in FIG. 4, parallel grooves 3 that form flow channels in the shape described above are created in a piezoelectric ceramic plate 1 that has been polarized in the direction of an arrow 51 by grinding by rotating a diamond cutting disk or the like. . The aforementioned metal electrode is formed on the surface of this groove 3 by sputtering or the like. A cover plate 21 is bonded to the upper surface 4a of the piezoelectric ceramic plate 1 on the groove side. Further, an orifice plate 41 having an orifice 42 provided at a position corresponding to the position of the flow path is bonded to the end face 4b of the groove of the piezoelectric ceramic plate on the ink injection side.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の液滴噴射装置は、圧電トランスデューサとカバ
ー板を接着するために圧電トランスデューサの変形が一
部拘束され、低駆動電圧においては十分な圧電トランス
デューサの変形量が得られず、インク液滴を噴射するた
めには高駆動電圧が必要になるという問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above-mentioned conventional droplet injection device, the deformation of the piezoelectric transducer is partially restricted due to the bonding between the piezoelectric transducer and the cover plate. However, there is a problem in that a high driving voltage is required to eject the ink droplets.

【0007】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、低電圧で駆動可能な液滴噴射装
置を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a droplet ejecting device that can be driven at low voltage.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の液滴噴射装置は、圧電トランスデューサを用
いてインク流路の容積を変化させることにより該インク
流路のインクを噴射する噴射装置を複数備えた液滴噴射
装置において、インク流路を形成する複数の溝を有する
圧電トランスデューサと、前記圧電トランスデューサ上
に設けられた溝を覆う第1の平板と、前記第1の平板上
に積層配置され、且つ、第1の平板の弾性率より高弾性
率の材料からなる第2の平板とを備え、前記圧電トラン
スデューサに所定の電界を加えることによってインク流
路の容積を変化させ、該インク流路のインクを噴射する
ことを特徴とする。
Means for Solving the Problems To achieve this object, the droplet ejecting device of the present invention ejects ink in an ink flow path by changing the volume of the ink flow path using a piezoelectric transducer. A droplet ejecting device including a plurality of devices, a piezoelectric transducer having a plurality of grooves forming an ink flow path, a first flat plate covering the grooves provided on the piezoelectric transducer, and a first flat plate provided on the first flat plate. a second flat plate arranged in a laminated manner and made of a material having a higher elastic modulus than the first flat plate, the volume of the ink flow path is changed by applying a predetermined electric field to the piezoelectric transducer; It is characterized by ejecting ink from an ink flow path.

【0009】[0009]

【作用】上記の構成を有する本発明の液滴噴射装置によ
れば、インク流路の一部を形成する圧電トランスデュー
サの側壁が駆動電界の印加による圧電厚みすべり効果に
よって変形し、インク液滴の噴射およびインク流路への
インクの供給が行われる。
[Operation] According to the droplet ejecting device of the present invention having the above configuration, the side wall of the piezoelectric transducer forming a part of the ink flow path is deformed by the piezoelectric thickness shear effect due to the application of a driving electric field, and the ink droplet is Ejection and supply of ink to the ink flow path are performed.

【0010】0010

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】まず、アレイの一部の断面図を示す図1に
よって本発明の一実施例を具体的に説明すると、複数の
側壁2a、2b、2c、2dを有し、かつ矢印51の方
向に分極処理を施した圧電セラミックス板1と、圧電セ
ラミックス板1上に接合層12を介して接合された、例
えば樹脂材料等からなる下カバー板22と、また該下カ
バー板22の他方の片面に該下カバー板22よりも大き
い弾性率を有する、例えばアルミ、金属材料等の上カバ
ー板21を設ける。この上カバー板21と下カバー板2
2の付着面は接合を行なってもよいし、機械的に押圧す
るのみでもよい。これで、横方向に互いに間隔を有する
複数のインク流路31a、31b、31cが構成される
。インク流路31a、31b、31cは長方形断面の細
長い形状であり、側壁2a、2b、2c、2dは流路の
全長にわたって伸び、流路軸および分極方向に垂直方向
に変形可能で流路内のインク圧を変化させる。また、前
記側壁2a、2b、2c、2dの表面には駆動電界印加
用の金属電極11c、11d、11e、11fをスパッ
タリング等によって形成されている。
First, an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to FIG. 1 showing a cross-sectional view of a part of the array. A piezoelectric ceramic plate 1 subjected to polarization treatment, a lower cover plate 22 made of, for example, a resin material, bonded to the piezoelectric ceramic plate 1 via a bonding layer 12, and the other side of the lower cover plate 22. An upper cover plate 21 having a higher elastic modulus than the lower cover plate 22 and made of, for example, aluminum or a metal material is provided. This upper cover plate 21 and lower cover plate 2
The attachment surface 2 may be joined or only mechanically pressed. This forms a plurality of ink flow paths 31a, 31b, and 31c that are spaced apart from each other in the lateral direction. The ink channels 31a, 31b, and 31c have an elongated shape with a rectangular cross section, and the side walls 2a, 2b, 2c, and 2d extend over the entire length of the channels, and are deformable in a direction perpendicular to the channel axis and the polarization direction. Change ink pressure. Further, metal electrodes 11c, 11d, 11e, 11f for applying a driving electric field are formed on the surfaces of the side walls 2a, 2b, 2c, and 2d by sputtering or the like.

【0012】次に動作について述べると、該アレイにお
いて、所定の印字データに従って例えば噴射装置31b
が選択されると、金属電極11c、11dと金属電極1
1e、11fの各々の間に駆動電界が印加される。この
時の側壁の変形状態を図2に示す。駆動電界方向と分極
方向とが直交しているため、側壁2bと側壁2cは圧電
厚みすべり効果によってインク流路31bの内部方向に
変形する。この変形によってインク流路31b内の容積
が減少してインク圧が増大し、図示されていないオリフ
ィスからインク液滴が噴射される。また、駆動電界の印
加を停止すると、側壁は変形前の位置に戻るため流路内
のインク圧が低下し、図示されていないインク供給部か
ら流路内にインクが供給される。下カバー板22は上カ
バー板21よりも低い弾性率を有し、前記側壁が変形し
たとき該下カバー板22が大きく変形するため、側壁の
変形に対する拘束力が小さい。また前記下カバー板22
はインク流路の内部方向に膨らんで変形するため、下カ
バー板22の変形量分インク流路の容積が減少する。以
上のことから、低い駆動電圧においてもインク液滴の噴
射を行なうのに十分な側壁の変形量を得ることができる
Next, regarding the operation, in the array, for example, the injection device 31b is activated according to predetermined print data.
is selected, metal electrodes 11c, 11d and metal electrode 1
A driving electric field is applied between each of 1e and 11f. FIG. 2 shows the deformed state of the side wall at this time. Since the driving electric field direction and the polarization direction are perpendicular to each other, the side walls 2b and 2c are deformed inward of the ink flow path 31b due to the piezoelectric thickness shear effect. This deformation reduces the volume within the ink flow path 31b, increases the ink pressure, and ink droplets are ejected from an orifice (not shown). Further, when the application of the driving electric field is stopped, the side wall returns to the position before deformation, so the ink pressure in the flow path decreases, and ink is supplied into the flow path from an ink supply section (not shown). The lower cover plate 22 has a lower elastic modulus than the upper cover plate 21, and when the side wall is deformed, the lower cover plate 22 deforms greatly, so that the restraining force against deformation of the side wall is small. In addition, the lower cover plate 22
is deformed by expanding inward of the ink flow path, so the volume of the ink flow path decreases by the amount of deformation of the lower cover plate 22. From the above, it is possible to obtain a sufficient amount of deformation of the side wall to eject ink droplets even at a low driving voltage.

【0013】尚、本発明は前記実施例に限定されるもの
ではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において数々の変
形を加えることもできる。例えば、圧電トランスデュー
サの分極方向51はこれと逆方向であってもよい。また
、インク液滴の噴射時およびインクの供給時における電
圧の印加時期は前記方法と逆でもよい。つまり、駆動電
圧の印加により側壁2bと側壁2cが圧電厚みすべり効
果によってインク流路31bの外部方向に変形する。 この変形によってインク流路31b内の容積が増大して
インク圧が減少し、図示されていないインク供給部から
流路内にインクが供給される。また、駆動電界の印加を
停止すると側壁は変形前の位置に戻るためインク圧が増
大し、図示されていないオリフィスからインク液滴が噴
射される。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and numerous modifications can be made without departing from the spirit thereof. For example, the polarization direction 51 of the piezoelectric transducer may be in the opposite direction. Furthermore, the timing of voltage application when ejecting ink droplets and when supplying ink may be reversed to the above method. That is, upon application of the driving voltage, the side walls 2b and 2c are deformed toward the outside of the ink flow path 31b due to the piezoelectric thickness shear effect. This deformation increases the volume within the ink flow path 31b, reduces the ink pressure, and ink is supplied into the flow path from an ink supply section (not shown). Further, when the application of the driving electric field is stopped, the side wall returns to the position before deformation, so the ink pressure increases, and ink droplets are ejected from an orifice (not shown).

【0014】[0014]

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の液滴噴射装置は、インク流路が複数の溝を有する
圧電トランスデューサと弾性率の異なる2枚の板によっ
て構成され、かつ弾性率が低い方の板が圧電トランスデ
ューサと係合しているため、低い駆動電圧においてもイ
ンク液滴の噴射を行なうのに十分なインク流路の変形量
を得ることができ、低電圧で駆動可能な液滴噴射装置を
提供することが可能である。
As is clear from the above explanation, the droplet ejecting device of the present invention has an ink flow path composed of a piezoelectric transducer having a plurality of grooves and two plates having different moduli of elasticity. Because the plate with the lower rate engages the piezoelectric transducer, the ink flow path can be deformed enough to eject ink droplets even at low drive voltages, allowing drive at low voltages. It is possible to provide a droplet ejecting device that is

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

【図1】液滴噴射装置の一部を構成するアレイの断面図
である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an array forming part of a droplet ejection device.

【図2】液滴噴射装置の一部を構成するアレイの駆動電
圧を印加した場合の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of an array forming part of a droplet ejecting device when a driving voltage is applied.

【図3】従来例における液滴噴射装置の一部を構成する
アレイの断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of an array forming part of a conventional droplet ejecting device.

【図4】従来例における液滴噴射装置の一部を構成する
アレイの製造法を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a method of manufacturing an array forming a part of a droplet ejecting device in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  圧電セラミックス板 2  圧電セラミックス板の側壁 11  電極 12  接着層 21  上カバー板(弾性率大) 22  下カバー板(弾性率小) 31  インク流路 51  分極方向 1 Piezoelectric ceramic plate 2 Side wall of piezoelectric ceramic plate 11 Electrode 12 Adhesive layer 21 Upper cover plate (high elastic modulus) 22 Lower cover plate (low elastic modulus) 31 Ink flow path 51 Polarization direction

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  圧電トランスデューサを用いてインク
流路の容積を変化させることにより該インク流路のイン
クを噴射する噴射装置を複数備えた液滴噴射装置におい
て、インク流路を形成する複数の溝を有する圧電トラン
スデューサと、前記圧電トランスデューサ上に設けられ
た溝を覆う第1の平板と、前記第1の平板上に積層配置
され、且つ、第1の平板の弾性率より高弾性率の材料か
らなる第2の平板とを備え、前記圧電トランスデューサ
に所定の電界を加えることによってインク流路の容積を
変化させ、該インク流路のインクを噴射することを特徴
とする液滴噴射装置。
1. A droplet ejecting device comprising a plurality of ejecting devices that eject ink in an ink flow path by changing the volume of the ink flow path using a piezoelectric transducer, comprising a plurality of grooves forming an ink flow path. a first flat plate that covers a groove provided on the piezoelectric transducer; and a first flat plate that is laminated on the first flat plate and is made of a material having a higher elastic modulus than the first flat plate. A droplet ejecting device characterized in that the volume of the ink flow path is changed by applying a predetermined electric field to the piezoelectric transducer, and the ink in the ink flow path is ejected.
JP12748791A 1991-05-30 1991-05-30 Liquid-drop jet apparatus Pending JPH04353454A (en)

Priority Applications (2)

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Applications Claiming Priority (1)

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