JPH0452213B2 - - Google Patents

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JPH0452213B2
JPH0452213B2 JP58199645A JP19964583A JPH0452213B2 JP H0452213 B2 JPH0452213 B2 JP H0452213B2 JP 58199645 A JP58199645 A JP 58199645A JP 19964583 A JP19964583 A JP 19964583A JP H0452213 B2 JPH0452213 B2 JP H0452213B2
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JP
Japan
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piezoelectric element
electrode
diaphragm
deformation
piezoelectric
Prior art date
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JP58199645A
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English (en)
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JPS6090770A (ja
Inventor
Haruhiko Koto
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Publication of JPS6090770A publication Critical patent/JPS6090770A/ja
Publication of JPH0452213B2 publication Critical patent/JPH0452213B2/ja
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14274—Structure of print heads with piezoelectric elements of stacked structure type, deformed by compression/extension and disposed on a diaphragm

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 ＜技術分野＞ 本発明は圧電素子を用いたインクオンデマンド
型インクジエツトヘツドに係わり、特に多数のノ
ズルを高密度に集積したマルチノズルヘツドの構
造に関する。
＜従来技術＞ インクオンデマンド型ジエツトは構成が簡単な
ため低価格の印刷装置として開発が進められてい
る。インクの射出は圧電素子の変形により行なわ
れ、従来は分極に対して垂直方向の変形すなわち
圧電歪定数d31に基因する変形を利用していた。
例えば従来のユニモルフを用いたヘツドを第４図
に示すと、振動板１０１に積層された圧電素子１
０２は図の（３軸）の向きに分極されており、上
下に設けられた電極１０３，１０４間に電圧を印
加することで（１軸）方向に圧電素子を縮ませ、
振動板１０１と圧電素子１０２でバイメタルのよ
うに曲げ変形をおこし、加圧室１０５の容積を変
形させる。圧電素子の変形は電界に比例し、変形
方向の長さに比例するから、第４図に示した従来
の構成は薄い（３軸）方向に電圧を印加すること
で電界を大きくし、素子の長さの長い（１軸）方
向の変形を利用することで変形を大きくしてい
た。
一方分極方向と垂直の圧電歪定数d31の変形を
利用する他の従来例を第５図に示す。この例では
圧電素子の（１軸）方向を振動板１０１と垂直に
配置し、（１軸）方向の変形により振動板１０１
をたわませる。この例でも第４図の例と同じく、
薄い方向に電圧を印加し、長い方向に変形を発生
させて駆動電圧が上がらないようにしている。
以上述べた従来例では比較的駆動電圧が上がら
ないという利点はあるが、ノズル数を多くし高密
度に集積化することが難しかつた。例えば、10
本／mm程度に加圧室を集積化すると、第４図の例
では圧電素子の（１軸）方向の長さが短くなつて
変形がとれず、駆動電圧が余りに高くなつてしま
い、また第５図の例では多数の圧電素子を隣接さ
せて並べる必要があり、隣り同士の電極を短絡さ
せずに、しかも10本／mmに並べることは技術的に
も難しく、量産性が殆んどなかつた。
＜目的＞ したがつて、本発明の目的は高集積化されたマ
ルチノズルヘツドを提供することにある。
本発明の他の目的は高集積化されたマルチノズ
ルヘツドの圧電素子への電気的接続を容易にとる
ことにある。
＜特徴＞ 本発明は従来一般的に用いられていた分極方向
と垂直の圧電歪定数d31による変形のかわりに分
極方向と同じ圧電歪定数d33による変形を用いる
ことで、加圧室を高密度に配置可能とし電気的接
続を容易にするものである。
＜構成＞ 第１図に本発明の一実施例として流路の軸に対
し垂直方向に切つた断面を示す。１はポリサルフ
オンの基板で表面にインク流路が溝として形成さ
れている。第１図にはインク流路のうち加圧室２
の断面を示す。加圧室の巾Wcは80μ、どての巾
Wdは20μで加圧室は100μピツチで配列されてい
る。加圧室の深さDcは30μである。３はポリサル
フオンの振動板で厚さ10μであり、基板１に積層
されている。４は全ての加圧室をおおう圧電素子
で上下に電極５，６を有し、溝７によつて各加圧
室に対応するように上部を残して分割されてい
る。振動板３と圧電素子４は振動板３の表面に設
けられた電極８に接着されている。
圧電素子の各加工室に対応する部分の巾Wpは
50μ、長さLpは300μ、電極間距離Leは350μであ
る。９は電極１０を介して圧電素子４の電極５に
積層された剛性部材で、両端がコの字型に曲が
り、振動板３に接着されており振動板３の厚さに
くらべ充分厚い厚さLgを有する。この例ではLg
は１mmである。
以上の構成においてその製造方法を第２図によ
り説明する。
基板１は射出成形により作られ、ノズル１１、
供給路１２、供給管１３等のインク流路が加圧室
２とともに形成される。その後表面に振動板３を
溶剤接着しヘツド体を形成する。振動板３の表面
に金属薄膜をスパツタし、エツチングにより図に
示すような電極８を形成する。一方剛性部材９は
ポリサルフオンの射出成形で作り、下面に電極１
０をスパツタにより形成する。さらに上面、下面
に電極５，６を有する圧電素子４を剛性部材９に
接着し、、ダイヤモンドソーで溝７を形成する。
さらに剛性部材９、圧電素子４を振動板３に接着
し、電極１０および電極８の後部８−１に図示さ
れていない制御回路からの配線を行なう。
第１図、第２図の実施例ではノズル数４つのヘ
ツドを示してあるが、実際には24ノズルないし
2000ノズルのヘツドを作ることができる。
次に上記実施例の動作を説明する。
流路内にインクを満たし、電極８と電極１０の
間に図示されていない制御回路からの駆動信号を
印加すれば、電極５，６を介して圧電素子４に電
圧が印加される。この時の電圧をＶとすれば圧電
素子４には、ε＝d33V／Leの歪が発生し、これ
により振動板３をたわませ加圧室２内のインクを
加圧してノズル１１から射出し記録を行なう。剛
性部材９の厚さLgは振動板３にくらべ100倍ある
から曲げ剛性は1003＝106倍となり、圧電素子４
の変形はほとんど全て振動板３に伝わる。一般的
には剛性部材の曲げ剛性が振動板の100以上あれ
ば良い。
上記実施例でわかるように圧電素子の分極方向
の変形を利用することで、多数の加圧室に対する
圧電素子が容易に配置でき、マルチノズルヘツド
の高集積化が可能となる。
また分極方向と同じ圧電歪定数d33の値は通常
分極方向と垂直の圧電歪定数d31の値の２倍ない
し３倍であるから、電極５，６間の距離が比較的
長いにもかかわらず歪は大きくとれるという利点
がある。
なお上記実施例では、電極５，６，８，１０を
設けているが、電極５と電極１０、電極６と電極
８を同一部材として電極数を少なくすることがで
きる。また剛性部材９を金属とすれば電極１０を
兼ねることができる。また溝７は圧電素子４の途
中まで入れてあるが、これは圧電素子４の剛性部
材９との接合強度を上げるためである。接合強度
が充分ならば隣り合う圧電素子の相互影響を下
げ、電圧のロスを少くするために圧電素子が全て
切り離されるまで切り込んでも良い。
第３図に本発明の他の実施例として流路にそつ
て切断した断面を示す。第１図、第２図の実施例
と異なり、圧電素子２０は50μの素子を９層積層
したもので電極２１，２２が素子間に設けられて
いる。このため圧電素子に印加される電界は第１
図の例にくらべ約1/9となり、第１図の例が80V
の駆動電圧を必要としたのに対し10V以下で良く
なり、特に2000ノズルというような多数ノズルを
駆動する場合はドライバのIC化という点で有利
である。
＜効果＞ 以上の説明でわかるように、本発明によれば分
極方向と垂直の圧電歪定数d31による変形のかわ
に分極方向と同じ圧電歪定数d33による変形を用
いるため、多数の圧力室に対する圧電素子の配置
が容易となり、電気的接続も簡単である。
したがつてマルチノズルヘツドの高集積化が容
易となる。また圧電歪定数d31にくらべ２倍以上
の値である圧電歪定数d33を利用するため電圧に
対する歪が大きくとれる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２
図は第１図の実施例の斜視図、第３図は本発明の
他の実施例を示す断面図、第４図、第５図は従来
のインクジエツトヘツドの概略断面図である。 １……基板、２……加圧室、３……振動板、
４，２０……圧電素子、５，６，８，１０，２
１，２２……電極、７……溝、９……剛性部材、
１１……ノズル、１２……供給路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ノズルと該ノズルに連通するインク室とを形
    成したヘツド体と、該ヘツド体の前記インク室を
    形成する壁上に第１の電極を介して積層した圧電
    素子と、該圧電素子の前記第１の電極と対向する
    面に設けた第２の電極とを備え、前記圧電素子は
    前記電極間の電界方向と同方向に分極方向を有
    し、該分極方向と同じ圧電歪定数d33を有するこ
    とを特徴とするインクジエツトヘツド。 ２ 前記圧電素子と前記電極とを交互に複数層積
    層したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
    載のインクジエツトヘツド。
JP19964583A 1983-10-25 1983-10-25 インクジェットヘッド Granted JPS6090770A (ja)

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