JPH0858091A - チェンバ構体を有するピエゾセラミック構成素子 - Google Patents

チェンバ構体を有するピエゾセラミック構成素子

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JPH0858091A
JPH0858091A JP19654295A JP19654295A JPH0858091A JP H0858091 A JPH0858091 A JP H0858091A JP 19654295 A JP19654295 A JP 19654295A JP 19654295 A JP19654295 A JP 19654295A JP H0858091 A JPH0858091 A JP H0858091A
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piezoceramic
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JP19654295A
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Uwe Dr Dibbern
ディーベルン ウーヴェ
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Koninklijke Philips NV
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Koninklijke Philips Electronics NV
Philips Electronics NV
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    • 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
    • B41J2/14209—Structure of print heads with piezoelectric elements of finger type, chamber walls consisting integrally of piezoelectric material
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
    • H10N30/2041—Beam type
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成が簡単且つ製造が容易で改善された特性
を呈する液状小滴放出装置に好適なチェンバ構体を有す
るピエゾセラミック構成素子を提供する。 【解決手段】 群状配列され且つ互いに主として並列に
配置された１つ以上のチェンバを具え、１つの群の全て
のチェンバが共通のチェンバ基部２を有し、２つの隣接
チェンバ毎に共通のチェンバ壁部を有し、このチェンバ
基部２および所望に応じチェンバ壁部の内面に仕事電極
を全面的にまたは局部的に被覆するようにしたピエゾセ
ラミック構成素子において、前記チェンバ基部２および
所望に応じチェンバ壁部の双方を圧電的に分極された材
料および所望に応じ補助電極で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はチェンバ構体を有し、群
配列され且つ互いに主として並列に配置された１つ以上
のチェンバを具え、１つの群の全てのチェンバが共通の
チェンバ基部を有し、２つの隣接チェンバ毎に共通のチ
ェンバ壁部を有し、このチェンバ基部および所望に応じ
チェンバ壁部の内面に仕事電極を全面的にまたは局部的
に被覆するようにしたピエゾセラミック構成素子に関す
るものである。また、本発明はかかるチェンバ構体を有
するピエゾセラミック構成素子の製造方法およびパルス
に応答し小滴を放出する装置、特にかかるピエゾセラミ
ック構成素子を具えるインクジェットプリンタ用のプリ
ントヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、インクジェットプリンタ用のプ
リントヘッドは縦モード、横モードまたは曲げモードで
分極されたピエゾセラミックラミネートから形成する。
プリントヘッドは剪断モードで作動する場合がたまには
ある。しかし、剪断モードでのプリントヘッドの作動は
作動電圧が低くてすむ利点がある。
【０００３】ラミネートが剪断モードで作動するインク
ジェットプリンタ用のプリントヘッドに使用する共焼成
ラミネートはPCT出願WO92／09436に記載されている。か
かるラミネートは互いに逆方向に分極された厚さの圧電
材料の２つの内部層と、不活性材料の２つの外部層と、
これら内部層間に位置する第５層とを具える。この第５
層はプリントヘッドの作動状態の下で電気的に絶縁状態
となり、内部層の分極状態の下で導電状態となる。この
層はその臨界温度がプリンタの動作温度と分極温度との
間にあるＮＴＣ材料で造るのが好適でありる。内部層の
分極後その１側からプリントヘッドをさらに製造するこ
とができる。この目的のために上側の不活性層を再び除
去する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】かかる配置によれば、
５つの層の内の３つの異なるセラミック材料の組成物を
共焼成することによって機械的応力が発生する。その理
由はかかるセラミック材料が異なる熱膨張率を有すると
ともに焼成中収縮度が異なり、しかもこれらが圧電変形
を受けるからである。まず最初、かかる応力は不活性層
を対称配列することによって局部的に補償する。しか
し、上側の不活性層を除去すると応力が自由に設定され
るようになる。
【０００５】さらに、ヨーロッパ特許出願公開EP-A-030
9147号には高密度多重チャネルアレイパルス化小滴堆積
装置が開示され、この装置は、圧電材料のシート、第１
基部；これにシートを接着し、このシートはチャネルの
長さに対し直角なアレイ方向に相互に離間され且つ各々
が対向側壁部およびこれら側壁部間に延在する底面によ
って画成された複数の頂部開口並列チャネルで形成し、
さらに第１基部と対向し、前記側壁部に接着されてその
開口頂部のチャネルを閉成する第２基部を設け、各側壁
部は第１および第２基部にそれぞれ隣接する２つの逆に
分極された層および小滴群の噴射用のチャネルに連通す
る各ノズルを有する圧電材料のモノリシック片を具え、
他に前記チャネルを小滴堆積群の液源および前記側壁部
の少なくとも幾つかの対抗側に設けられた電極に接続し
てチャネルから小滴を駆出する剪断モードアクチュエー
タを具える。
【０００６】前記ヨーロッパ特許出願公開EP-A-0309147
号によるチャネル側壁部の各々は２つの対向して分極さ
れた層を具える圧電バイモルフ材料のモノリシック部分
を具え、この圧電バイモルフ材料は、圧電材料の均質シ
ートをその厚さ全体に亘り第１分極方向に均一に分極
し、その後このシートの厚さ全体に亘り直線性温度傾度
を確立し、これと同時にシートの厚さ全体に亘り分極電
圧を印加し、この電圧の方向および大きさをシートの中
間層を減極し、シートの加熱層を第１方向とは逆の方向
に分極し、第１方向に分極されたシートのシートの冷却
層を残存させ、これによりモノリシック圧電バイモルフ
を形成する。
【０００７】この装置においても、チャネルの圧電能動
側壁部とチャネル基部の受動基部との間に接着部が形成
され、この接着部の基部との界面に側壁部の圧電歪みに
よる大きな機械的な応力を受けるようになる欠点があ
る。
【０００８】本発明の目的は構成が簡単且つ製造が容易
で改善された特性を呈する液状小滴放出装置に好適なチ
ェンバ構体を有するピエゾセラミック構成素子を提供せ
んとするにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明チェンバ構体を有
するピエゾセラミック構成素子は群配列され且つ互いに
主として並列に配置された１つ以上のチェンバを具え、
１つの群の全てのチェンバが共通のチェンバ基部を有
し、２つの隣接チェンバ毎に共通のチェンバ壁部を有
し、このチェンバ基部および所望に応じチェンバ壁部の
内面に仕事電極を全面的にまたは局部的に被覆するよう
にしたピエゾセラミック構成素子において、前記チェン
バ基部および所望に応じチェンバ壁部の双方を圧電的に
分極された材料および所望に応じ補助電極で構成するよ
うにしたことを特徴とする。
【００１０】
【作用】従来の状態によるピエゾセラミック構成素子と
は相違し、本発明チェンバ構体を有するピエゾセラミッ
ク構成素子では、チェンバ壁部およびチェンバ基部の双
方を圧電的に分極し、これにより圧電的に分極された材
料および不活性材料間の界面に引張り応力および圧縮応
力が生ずるのを防止することができる。またチェンバ基
部を動かすことによってチェンバ壁部を動かすことがで
き、これによりこの移動を一層容易とすることができ
る。さらに作動中チェンバ内に収納されている液体を圧
電的に分極された材料でほぼ完全に囲むことによってピ
エゾセラミック構成素子の有効性を一層増大することが
できる。
【００１１】本発明の実施に当たり、前記圧電的に分極
された材料を剪断モードに対し分極し得るようにする。
剪断モードでの動きによって圧電材料に著しく低い機械
的応力にさらすことができる。
【００１２】この圧電的に分極された材料は多重剪断モ
ードに対し分極するのがさらに好適である。その理由は
これにより極めて大きな動きを達成することができるか
らである。
【００１３】また、前記チェンバ基部とチェンバ壁部の
少なくとも低い部分を互いに並列に分極し得るようにす
る。かかる構成素子は簡単に形成することができる。し
かし、これらをパルス化小滴放射装置に用いるとともに
チェンバ壁部を自由に動き得るようにする必要がある場
合にはカバーを特定の形状とする必要がある。
【００１４】或は又、前記チェンバ基部とチェンバ壁部
の少なくとも低い部分を互いに逆並列に分極するのが好
適である。本発明の特に好適な例では、前記チェンバ壁
部の上部を前記チェンバ基部に並列に分極するとともに
前記チェンバ壁部の下部を前記チェンバ基部に逆並列に
分極するようにしたピエゾセラミック構成素子を用い
る。かかる配列によれば、ピエゾセラミック構成素子の
機械的な応力を著しく低く保持することができる。
【００１５】本発明のさらに他の例では、前記圧電的に
分極された材料を曲げモードに対し分極し得るようにす
る。かかるピエゾセラミック構成素子の機械的インピー
ダンスおよび電気的インピーダンスは低い。
【００１６】前記圧電的に分極された材料を多重曲げモ
ードに対し分極するのが好適である。特に、前記圧電的
に分極された材料をバイモルフ的に分極して、２つのチ
ェンバに共通の１つのチェンバ壁部において、１つのチ
ェンバに隣接する壁部を他のチェンバに隣接する壁部に
対して逆並列に分極し得るようにするのが好適である。
かかる構成素子で達成し得る動きは極めて大きい。最大
に達成し得る力を低減することは意図する用途に何らの
役目も呈しない。
【００１７】さらに本発明によれば、チェンバ壁部およ
び多重モードに対し分極されたチェンバ基部の圧電材料
を組成的に均一とする。これがため、ダイナミック特性
の差および種々の熱膨張係数により生じる機械的な応力
をも充分に防止することができる。
【００１８】本発明の好適な例では、多重モードに対し
分極され、且つチェンバ基部およびチェンバ壁部に対し
用いられる圧電材料をモノリシックとする。かかる材料
を具えるピエゾセラミック構成素子は従来の構成素子と
比較して簡単で、一層廉価に製造することができる。
【００１９】或は又、多重モードに対し分極され且つチ
ェンバ基部およびチェンバ壁部に対し用いられる圧電材
料を異なる材料の組成を有する層で構成し得るようにす
るのが好適である。これがため機械的に誘起された応力
を補償することができる。
【００２０】１つ以上のピエゾセラミック層および任意
の１つ以上の補助電極層を具える任意の予備分極したピ
エゾセラミックシートにおいて、主として並列なチェン
バを共通のチェンバ基部を残存させるように群状に形成
し、チェンバ壁部および／またはチェンバ底部の内面に
仕事電極を設け、２つの仕事電極または１つ以上の仕事
電極と１つ以上の補助電極との間に毎回圧電分極を行う
ようにしてチェンバ構体を有するピエゾセラミック構成
素子を製造することができる。
【００２１】本発明方法の好適な例では、基部層、内部
補助電極および頂部層を具えるラミネートを形成し、２
つの外部補助電極を設け、これら外部補助電極および内
部補助電極間に分極電圧を印加して基部層および頂部層
を互いに逆並列に分極し、少なくとも上側の補助電極を
除去し、１つ以上のチェンバをこれらが頂部層から補助
電極および基部層の上側部分を経て延在するように配列
し、従って基部層の下側部分がチェンバ基部を残存し、
チェンバの内面に仕事電極を設け、基部電極および仕事
電極間に分極電圧を印加して基部層の下側部分をその上
側部分の分極とは逆方向に頂部層の分極に平行に分極
し、少なくとも上側補助電極を除去する。
【００２２】この方法によれば、３層のみを具えるラミ
ネートを形成し、従来の５層ラミネートと比較する。こ
れがためかかる方法は従来の製造方法よりも少ない処理
工程を含み、特に外側不活性層を除去する極めて時間の
掛かる工程を省略することができる。
【００２３】本発明方法によれば、前記ピエゾセラミッ
ク層、補助電極層、所望に応じピエゾセラミックシート
の他の層の各々を１つ以上のグリーンセラミック箔で構
成し得るようにするのが好適である。
【００２４】さらに、前記チェンバはピエゾセラミック
シートの焼成中炭素層を燃焼して形成するのが好適であ
る。これがためピエゾセラミックシートの時間の掛かる
機械的作業を容易とすることができる。
【００２５】本発明チェンバ構体を有するピエゾセラミ
ック構成素子はパルス化小滴放射装置、特にインクジェ
ットプリンタ、テレファックス装置その他同様の装置の
プリントヘッドを製造するために用いることができる。
さらに、かかるチェンバ構体を有するピエゾセラミック
構成素子は織物、工芸ファブリック、セラミック箔等を
共に接着する接着小滴を放射する装置に好適に用いるこ
とができる。
【００２６】
【実施例】図面につき本発明の実施例を説明する。本発
明チェンバ構体を有するピエゾセラミック構成素子の第
１例を図１に線図的に示す。このピエゾセラミック構成
素子は多重剪断モードで、一層正確にはトリプル剪断モ
ード（“シェブロンタイプ”）で作動する。この構成素
子は本質的には平坦な補助電極ＥH を支持する上側部分
（２′) および上側部分(２)を有するピエゾセラミック
基部層と、上側層 (３) とを具える。製造処理において
はこの基部層の下側部分を他の補助電極Ｅ0 で被覆す
る。しかし、この補助電極はパルス化小滴放射装置で構
成素子を作動させるためには必ずしも必要ではなく、こ
れが妨害効果を有する場合には除去することができる。
この構成素子は一群のチェンバ（ch）を有し、このチェ
ンバは補助電極(ＥH )を有する上側層(３)および基部層
の上側部分（２）を貫通する。これらチェンバの内壁部
は仕事、即ち、信号電極極Ｅn-1 , Ｅn ，・・・と整列
させるようにする。圧力を得るためにはこれらチェンバ
をカバー４で被覆する。
【００２７】図１に従って本発明チェンバ構体を有する
ピエゾセラミック構成素子を製造するに当たり、ピエゾ
セラミック頂部層（３）、主として平坦な補助電極層
（ＥH）およびピエゾセラミック基部層（２）で構成さ
れたラミネートを具える焼結ピエゾセラミックシートを
用いる。他の例では上記ラミネートに炭素層を追加する
ことができる。
【００２８】ピエゾセラミック材料としては、チタン酸
バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、または特定のドーパ
ントを有するメタニオブ酸鉛のようなペロブスカイトを
具えるセラミック組成を用いる。“軟”圧電材料、即
ち、高荷電定数、高結合係数および高誘電率並びに高損
失の圧電材料が極めて有効である。軟圧電材料の場合に
は、ドーパントは数モル％のランタニウム、ネオジムま
たはペロブスカイト格子のＡサイトにおけるもの或はペ
ロブスカイト格子のＢサイトにおけるニオブによって形
成する。本発明の要旨内で分極電圧を印加すると圧電特
性を呈する任意の他の材料を用いることができる。
【００２９】分極処理における補助電極ＥH の作用には
分極温度である程度の導電性を示す補助電極の材料を必
要とするが、常規温度における補助電極層の導電性が高
すぎる場合には短絡が発生して最終構成素子の作動が擾
乱されるようになる。これがため、この補助電極の中間
層に対してはＮＴＣ材料、例えばドープされたFe3O4,Zn
2TiO4, MgCr2O4に基づくセラミック酸化物、ドープされ
たニッケル酸化物ドープされたマグネシウム酸化物、ド
ープされたコバルト酸化物、またはドープされた錫酸化
物を用いるのが有利である。或は又、この中間層に対し
てはＮＴＣ材料および圧電材料のラミネート、または他
のドーパントを有するＰＺＡ材料のラミネートを用いる
ことができる。動作温度における材料の所望の固有抵抗
は３つの層の層厚、圧電層の相対誘電率および仕事電圧
のパルス期間から計算することができる。この仕様に基
づき、材料は市販されているＮＴＣ材料から選択するこ
とができる。
【００３０】炭素層を製造するには、アモルファス炭素
または煤のような容易に酸化し得る炭素変体のパウダー
を用いる。
【００３１】既知の方法に従って用意された圧電材料の
セラミック出発パウダーを有機結合剤組成物とともに液
体内に浸漬する。かくして製造した粘性のスラリーを用
いてグリーン箔をキャスチングし、このグリーン箔はそ
の乾燥後厚さが３０乃至５０μｍでそのセラミック内容
がほぼ５０％である。次いでこの箔をカード状に切出
す。
【００３２】同一の処理を用いて補助電極層および炭素
層の箔カードを製造する。しかし、補助電極層および炭
素材料を混合してスクリーンプリントペーストを形成
し、このペーストをスクリーンプリント処理でピエゾセ
ラミック材料の箔に被着することもできる。
【００３３】このピエゾセラミックシートは通常は複数
の単一グリーン箔で構成する。これら箔の代表的な堆積
体は基部層に対する４５ピエゾセラミック含有箔、補助
電極に対する１ＮＴＣ材料含有箔および頂部層に対する
１５ピエゾセラミック含有箔を具える。また内部補助電
極層はスクリーンプリントによって設けることもでき
る。
【００３４】グリーン箔の堆積体は乾燥し、状態付け
し、ラミネート処理する。次いで、結合剤を燃焼し、そ
の後堆積体を焼成する。次に、かかる箔の焼成堆積体に
は好適にはスクリーン印刷法により２つの外側補助電極
Ｅ0 およびＥC を設ける。次いでこの堆積体を例えば鋸
引きまたはレーザカティングにより例えば０. ５×１.
０ｃｍの寸法を有する個別のシートに細分割する。
【００３５】図３に示すように、このシートは他の処理
工程に対する基礎とする。ほぼ３Ｖ／μｍの分極電圧を
電極Ｅ0 およびＥH 間並びにＥC およびＥH 間に印加
し、基部層および頂部層の双方をほぼ１５０℃で逆方向
に分極する。これを図４に矢の方向で示す。次いで、電
極ＥC を除去し、例えば切断、穿孔またはフライス削り
加工によってチェンバを形成する。基部層（２′) の残
存する下側部分はチェンバの壁部の高さに対し薄くす
る。基部層の機械的強度が不充分である場合には、補助
電極Ｅ0をこの層の内側にずらせてかかる電圧が分極中
および減極中高くなり過ぎないようにする際に基部層を
僅かだけ厚くなるように構成することができる。この目
的のために、上述した堆積体の構成を変化させる、即
ち、補助電極Ｅ０をスクリーンプリント層として、また
は基部層の下側部分の堆積構体内の適当な位置に箔とし
て組込むようにする。下側補助電極を堆積体内にスクリ
ーンプリント層として組込む必要がある場合にはセラミ
ック結合剤を含有する金属化ペースト、例えば多量のセ
ラミック材料を含有する銀−パラジウム合金を用いる。
【００３６】次いで、チェンバの内壁部に仕事電極Ｅ
n-1 ，Ｅn ，・・・を設ける。これは真空蒸着、陰極ス
パッタリングまたは無電極堆積によって行うことができ
る。頂部層の表面に金属が過剰量堆積されるのを、該当
する区域を被覆するか、または堆積処理後表面にラッピ
ングまたは同様の処理を行うことによって防止すること
ができる。この処理工程を図４に示す。
【００３７】次いで、補助電極Ｅ０および仕事即ち、信
号電極Ｅn-1 ，Ｅn ，・・・間に分極電圧を印加し、こ
の分極電圧の方向を頂部層の分極方向に並列に、且つ基
部層の上側部分の分極方向とは逆方向とする。この分極
処理は室温で行う。
【００３８】本発明チェンバ構体を有するピエゾセラミ
ック構成素子をパルス化小滴放射装置に用いる場合には
基部電極は必要ない。これがため、この電極は例えばピ
エゾセラミック構成素子の完成後、エッチングまたは研
磨によって除去することができる。しかし、この電極が
装置の作動を妨害しないため、特にこれを基部層に集積
化する場合には除去する必要はない。
【００３９】代表的な例では、ピエゾセラミック構成素
子の寸法を１０×５×１.０ ｍｍとする。チェンバはそ
の幅を８０μｍ、高さを５００μｍとし、ノズルはその
直径を４０μとする。１群におけるチェンバの数は例え
ば２４、４８または６４とすることができる。大型の構
成素子を構成するためには、チェンバの群を具える単一
のシートを水平方向にまたは垂直方向に組合せることが
できる。
【００４０】上述した構成素子はシェブロン型の剪断モ
ード（ジグザグ型）で作動する。本発明の他の例は、図
６に示すように単一剪断モードで作動するチェンバ構体
を有するピエゾセラミック構成素子に関するものであ
る。
【００４１】本例は特に簡単な応力のない構成であえ
り、製造が簡単となる。その理由はピエゾセラミックシ
ートを種々の方向に分極する必要はなく、補助電極ＥH
を省略し得るからである。しかし、本例では、壁部およ
びカバー間を固定接続する必要はない。これがため本例
はこれをパルス化液状小滴放射装置に用いる場合にカバ
ーおよびチェンバ壁部間を特に摺動自在に接続する必要
がある。
【００４２】本発明は剪断モードで作動する例に限定さ
れるものではない。他の例では、構成素子をバイモルフ
曲げモードに対し分極する。かかる構成素子の例を図７
に示す。まず最初、各チェンバに対し補助電極層を具え
る箔状ラミネートを製造する。バイモルフ曲げモードは
２つの手段で達成することができる。関連する補助電極
の片側の両半部を製造中異なる方向に分極する（直列−
バイモルフ−シート）か、または、この補助電極の両側
を初期分極し（並列−バイモルフ−シート）且つバイモ
ルフモードを逆の制御電圧によって作動時に発生させ
る。
【００４３】この例では、チェンバは初期ラミネートの
層に直角に延在しないでこれに平行に延在する。これが
ため本例構成素子の製造時にはスクリーンプリントされ
た炭素層によってチェンバパターンを簡単に得ることが
できる。この炭素は次の焼成処理で酸化雰囲気中で燃焼
し、従ってチェンバの内面のみには後処理を施すことが
できる。
【００４４】バイモルフ曲げモードで作動する他の例は
図８に示すモノリシックの例である。この構成素子のチ
ェンバ壁部およびチェンバ基部の分極は前記ヨーロッパ
特許出願公開EP-A-0309147号に記載されている方法に従
って温度傾度を確立しながらその都度２つの隣接仕事電
極間で行うことができる。
【００４５】さらに他の例（図示せず）では、モノモル
フ曲げモードに対し分極された構成素子のチェンバ壁部
およびチェンバ基部の動きは、仕事電極に供給される制
御電圧により非対称電界を発生する点で増大される。こ
れは、ピエゾセラミック材料がほぼ１０５Ωｃｍの固有
抵抗を有し、且つ電極と相俟ってショットキー接点を構
成する際に可能となる。その多数の可能な材料は“ジャ
パニーズジャーナルオブアプライドフィジックス”第26
巻、第1946頁−第1949頁、1987年７月、K.Uchino外に記
載されている。
【００４６】図９は本発明によるパルス化液状小滴放射
装置（Ｐ）の基本構成を示す。本例装置は主として４つ
の部分：本発明構成素子、液供給ライン（５）、このラ
インを有するカバー（４）および多数のノズル（７）を
有するノズルプレート（６）を具える。
【００４７】好適には、電流を仕事電極Ｅn-1 ，Ｅn ，
Ｅn+1 ・・・に供給するリード線（８）を同一処理で仕
事電極として製造する。これらチェンバはセラミックま
たは合成樹脂材料のカバー（４）によって閉成する。耐
液密閉性を得るためには、カバーを例えばクランプによ
ってチェンバ壁部に着脱自在に固着するか、またはカバ
ーを接着剤によりチェンバ壁部に固着するか、或は又カ
バーをその条溝に嵌合し得るようにする。さらにカバー
は液供給ライン（５）をチェンバに接続する１つ以上の
チャネルを具える。
【００４８】チャネルの前面はノズル（７）の配列を具
えるプレート（６）によって閉成する。電流を仕事電極
（８）に供給する２つのリード線にその都度電気信号を
供給すると、チェンバ壁部が一方向または他方向に湾曲
して中間チェンバの容積を伸張または圧縮する。小滴の
放射および作動片の伸張の連続動作によって長方形の液
状トラックが形成されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】多重剪断モードで分極されたチェンバ構体を有
する本発明ピエゾセラミック構成素子の構成を示す断面
図である。
【図２】インクジェットプリントヘッドの製造に用いら
れる従来例による５層より成るラミネートの構成を示す
断面図である。
【図３】図１の構成素子に対し３層を具えるラミネート
の簡単な構成を示す断面図である。
【図４】第２分極処理前の図１と同様の構成素子の状態
を示す断面図である。
【図５】図１の構成素子のチェンバの剪断動きを示す説
明図である。
【図６】単一剪断モードで分極された構成素子のチェン
バの剪断動きを示す説明図である。
【図７】バイモルフ曲げモードである分極された構成素
子の構成を示す断面図である。
【図８】モノリッシックであり、且つバイモルフ曲げモ
ードである分極された構成素子の構成を示す断面図であ
る。
【図９】本発明によるプリントヘッドの構成を示す斜視
図である。
【符号の説明】
１ 構成素子 ２ ピエゾセラミック基部層（上側部分） ２′下側部分 ３ ピエゾセラミック頂部層 ４ カバー ５ 液供給ライン ６ ノズルプレート ７ ノズル ８ リード線（仕事電極） ch チャネル Ｅ0 ，Ｅn-1 ，Ｅn ，Ｅn+1 信号（仕事）電極 ＥH 補助電極 Ｐ パルス化液状小滴放射装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 41/22 Ｈ０１Ｌ 41/22 Ｚ

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 群状配列され且つ互いに主として並列に
    配置された１つ以上のチェンバを具え、１つの群の全て
    のチェンバが共通のチェンバ基部を有し、２つの隣接チ
    ェンバ毎に共通のチェンバ壁部を有し、このチェンバ基
    部および所望に応じチェンバ壁部の内面に仕事電極を全
    面的にまたは局部的に被覆するようにしたピエゾセラミ
    ック構成素子において、前記チェンバ基部および所望に
    応じチェンバ壁部の双方を圧電的に分極された材料およ
    び所望に応じ補助電極で構成するようにしたことを特徴
    とするチェンバ構体を有するピエゾセラミック構成素
    子。
  2. 【請求項２】 前記圧電的に分極された材料を剪断モー
    ドに対し分極することを特徴とする請求項１に記載のチ
    ェンバ構体を有するピエゾセラミック構成素子。
  3. 【請求項３】 前記圧電的に分極された材料を多重剪断
    モードに対し分極することを特徴とする請求項１または
    ２に記載のチェンバ構体を有するピエゾセラミック構成
    素子。
  4. 【請求項４】 前記チェンバ基部とチェンバ壁部の少な
    くとも低い部分を互いに並列に分極することを特徴とす
    る請求項１乃至３に記載のチェンバ構体を有するピエゾ
    セラミック構成素子。
  5. 【請求項５】 前記チェンバ基部とチェンバ壁部の少な
    くとも低い部分を互いに逆並列に分極することを特徴と
    する請求項１乃至３に記載のチェンバ構体を有するピエ
    ゾセラミック構成素子。
  6. 【請求項６】 前記チェンバ壁部の上部を前記チェンバ
    基部に並列に分極するとともに前記チェンバ壁部の下部
    を前記チェンバ基部に逆並列に分極することを特徴とす
    る請求項１乃至３または５に記載のチェンバ構体を有す
    るピエゾセラミック構成素子。
  7. 【請求項７】 前記圧電的に分極された材料を曲げモー
    ドに対し分極することを特徴とする請求項１に記載のチ
    ェンバ構体を有するピエゾセラミック構成素子。
  8. 【請求項８】 前記圧電的に分極された材料を多重曲げ
    モードに対し分極することを特徴とする請求項１または
    ７に記載のチェンバ構体を有するピエゾセラミック構成
    素子。
  9. 【請求項９】 前記圧電的に分極された材料をバイモル
    フ的に分極して、２つのチェンバに共通の１つのチェン
    バ壁部において、１つのチェンバに隣接する壁部を他の
    チェンバに隣接する壁部に対して逆並列に分極するよう
    にしたことを特徴とする請求項１、７または８に記載の
    チェンバ構体を有するピエゾセラミック構成素子。
  10. 【請求項１０】 チェンバ壁部および多重モードに対し
    分極されたチェンバ基部の圧電材料を組成的に均一とす
    ることを特徴とする請求項１〜９の何れかの項に記載の
    チェンバ構体を有するピエゾセラミック構成素子。
  11. 【請求項１１】 多重モードに対し分極され、且つチェ
    ンバ基部およびチェンバ壁部に対し用いられる圧電材料
    をモノリシックとすることを特徴とする請求項１〜10の
    何れかの項に記載のチェンバ構体を有するピエゾセラミ
    ック構成素子。
  12. 【請求項１２】 多重モードに対し分極され且つチェン
    バ基部およびチェンバ壁部に対し用いられる圧電材料を
    異なる材料の組成を有する層で構成することを特徴とす
    る請求項１〜９の何れかの項に記載のチェンバ構体を有
    するピエゾセラミック構成素子。
  13. 【請求項１３】 請求項１〜１２の何れかの項に記載の
    チェンバ構体を有するピエゾセラミック構成素子を製造
    するに当たり、１つ以上のピエゾセラミック層および任
    意の１つ以上の補助電極層を具える任意の予備分極した
    ピエゾセラミックシートにおいて、主として並列なチェ
    ンバを共通のチェンバ基部を残存させるように群状に形
    成し、チェンバ壁部および／またはチェンバ底部の内面
    に仕事電極を設け、２つの仕事電極または１つ以上の仕
    事電極と１つ以上の補助電極との間に毎回圧電分極を行
    うようにしたことを特徴とするチェンバ構体を有するピ
    エゾセラミック構成素子の製造方法。
  14. 【請求項１４】 基部層、内部補助電極および頂部層を
    具えるラミネートを形成し、２つの外部補助電極を設
    け、これら外部補助電極および内部補助電極間に分極電
    圧を印加して基部層および頂部層を互いに逆並列に分極
    し、少なくとも上側の補助電極を除去し、１つ以上のチ
    ェンバをこれらが頂部層から補助電極および基部層の上
    側部分を経て延在するように配列し、従って基部層の下
    側部分がチェンバ基部を残存し、チェンバの内面に仕事
    電極を設け、基部電極および仕事電極間に分極電圧を印
    加して基部層の下側部分をその上側部分の分極とは逆方
    向に頂部層の分極に平行に分極するようにしたことを特
    徴とする請求項１３に記載のチェンバ構体を有するピエ
    ゾセラミック構成素子の製造方法。
  15. 【請求項１５】 前記ピエゾセラミック層、補助電極
    層、所望に応じピエゾセラミックシートの他の層の各々
    を１つ以上のグリーンセラミック箔で構成するようにし
    たことを特徴とする請求項１３または１４に記載のチェ
    ンバ構体を有するピエゾセラミック構成素子の製造方
    法。
  16. 【請求項１６】 前記チェンバはピエゾセラミックシー
    トの焼成中炭素層を燃焼して形成するようにしたことを
    特徴とする請求項１３〜１５の何れかの項に記載のチェ
    ンバ構体を有するピエゾセラミック構成素子の製造方
    法。
  17. 【請求項１７】 請求項１に記載のチェンバ構体を有す
    るピエゾセラミック構成素子を具えることを特徴とする
    パルス化小滴放射装置。
JP19654295A 1994-08-04 1995-08-01 チェンバ構体を有するピエゾセラミック構成素子 Pending JPH0858091A (ja)

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DE4427564:1 1994-08-04

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DE59508819D1 (de) 2000-12-07
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EP0696071A3 (de) 1997-10-08

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