JPH1058674A - インクジェットヘッド - Google Patents
インクジェットヘッドInfo
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- JPH1058674A JPH1058674A JP8217366A JP21736696A JPH1058674A JP H1058674 A JPH1058674 A JP H1058674A JP 8217366 A JP8217366 A JP 8217366A JP 21736696 A JP21736696 A JP 21736696A JP H1058674 A JPH1058674 A JP H1058674A
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- Japan
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- ink
- piezoelectric
- layer
- pressure chamber
- laminated
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- 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
- B41J2/14209—Structure of print heads with piezoelectric elements of finger type, chamber walls consisting integrally of piezoelectric material
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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- 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
- B41J2002/14225—Finger type piezoelectric element on only one side of the chamber
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 低い駆動電圧をもって積層型圧電体の電気機
械変換効率を向上し、インク圧力室の剛性を高めて発生
圧力の損失を少なくすることが可能で、積層型圧電体の
電極をインク圧力室内のインクから遮蔽することが可能
なコストの低いインクジェットヘッドの提供。 【解決手段】 スイッチＳをオンさせた際に、駆動電源
Ｖから各第１内部電極２６に駆動電圧が印加されること
に基づき、積層型圧電体２３にてその分極方向に直交す
る電界を発生させてシェアモードにて変形させ、同時
に、外側圧電セラミック層２４の分極方向と平行な電界
を発生させて外側圧電層を伸縮モードにて変形させるよ
うに構成する。これにより、インク圧力室２１の容積が
減少され、これによりインク圧力室２１内のインクがイ
ンク吐出口から印字用紙に向かって吐出されて文字等の
印字が行われる。
械変換効率を向上し、インク圧力室の剛性を高めて発生
圧力の損失を少なくすることが可能で、積層型圧電体の
電極をインク圧力室内のインクから遮蔽することが可能
なコストの低いインクジェットヘッドの提供。 【解決手段】 スイッチＳをオンさせた際に、駆動電源
Ｖから各第１内部電極２６に駆動電圧が印加されること
に基づき、積層型圧電体２３にてその分極方向に直交す
る電界を発生させてシェアモードにて変形させ、同時
に、外側圧電セラミック層２４の分極方向と平行な電界
を発生させて外側圧電層を伸縮モードにて変形させるよ
うに構成する。これにより、インク圧力室２１の容積が
減少され、これによりインク圧力室２１内のインクがイ
ンク吐出口から印字用紙に向かって吐出されて文字等の
印字が行われる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、キャビティプレー
トに形成されたインク圧力室の開放面を閉塞するように
圧電層を固定し、その圧電層に設けられた所定の内部電
極に駆動電圧を印加して圧電層を変形させることにより
インク吐出口からインクを吐出するインクジェットヘッ
ドに関し、特に、少なくとも２層以上の圧電層を積層し
てなりその積層方向に分極された積層型圧電体、及び、
積層型圧電体の一面に積層されその層厚方向に分極され
た外側圧電層を使用し、駆動電圧の印加時に積層型圧電
体の分極方向と直交する電界を発生させて積層型圧電体
をシェアモードにて変形させるとともに、外側圧電層の
分極方向と平行な電界を発生させて外側圧電層を伸縮モ
ードにて変形させることにより、低い駆動電圧をもって
積層型圧電体の電気機械変換効率を向上しつつ、積層型
圧電体のシェアモード変形と外側圧電層の伸縮モード変
形との協働により圧電体全体としての変形を大きくする
ことが可能であり、また、インク圧力室の剛性を高めて
発生圧力の損失を少なくすることが可能なインクジェッ
トヘッドに関するものである。
トに形成されたインク圧力室の開放面を閉塞するように
圧電層を固定し、その圧電層に設けられた所定の内部電
極に駆動電圧を印加して圧電層を変形させることにより
インク吐出口からインクを吐出するインクジェットヘッ
ドに関し、特に、少なくとも２層以上の圧電層を積層し
てなりその積層方向に分極された積層型圧電体、及び、
積層型圧電体の一面に積層されその層厚方向に分極され
た外側圧電層を使用し、駆動電圧の印加時に積層型圧電
体の分極方向と直交する電界を発生させて積層型圧電体
をシェアモードにて変形させるとともに、外側圧電層の
分極方向と平行な電界を発生させて外側圧電層を伸縮モ
ードにて変形させることにより、低い駆動電圧をもって
積層型圧電体の電気機械変換効率を向上しつつ、積層型
圧電体のシェアモード変形と外側圧電層の伸縮モード変
形との協働により圧電体全体としての変形を大きくする
ことが可能であり、また、インク圧力室の剛性を高めて
発生圧力の損失を少なくすることが可能なインクジェッ
トヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、インクジェットプリンタに搭
載されるインクジェットヘッドの構成については各種の
構成が提案されており、その一例として、キャビティプ
レートに形成されたインク圧力室の開放面に固定された
圧電素子の駆動電極に対して駆動パルスを印加し、圧電
素子にシェアモード変形を発生させてインク圧力室の容
積を変化させことによりインク吐出口からインク滴を吐
出するように構成したインクジェットヘッドが知られて
いる。
載されるインクジェットヘッドの構成については各種の
構成が提案されており、その一例として、キャビティプ
レートに形成されたインク圧力室の開放面に固定された
圧電素子の駆動電極に対して駆動パルスを印加し、圧電
素子にシェアモード変形を発生させてインク圧力室の容
積を変化させことによりインク吐出口からインク滴を吐
出するように構成したインクジェットヘッドが知られて
いる。
【０００３】例えば、米国特許第４８２５２２７号の明
細書及び図面には、チャンバプレートと固定プレートと
からインク圧力室を構成し、そのインク圧力室の開放面
（上面）側に単層からなる圧電層を固定するとともに、
圧電層の一面（上面）にてインク圧力室の周縁部に２つ
の電極及び圧電層の他面（下面）の全面に共通電極を形
成したインクジェットヘッドが記載されている。かかる
インクジェットヘッドでは、圧電層がインク圧力室の中
央部から圧電層面に沿って平行に分極されており、２つ
の電極に駆動電圧を印加して分極方向に直交する電界を
発生させることにより圧電層にシェアモード変形を発生
し、これによりインク圧力室の容積を変化させてインク
圧力室内のインクをインク吐出口から吐出するように構
成されている。
細書及び図面には、チャンバプレートと固定プレートと
からインク圧力室を構成し、そのインク圧力室の開放面
（上面）側に単層からなる圧電層を固定するとともに、
圧電層の一面（上面）にてインク圧力室の周縁部に２つ
の電極及び圧電層の他面（下面）の全面に共通電極を形
成したインクジェットヘッドが記載されている。かかる
インクジェットヘッドでは、圧電層がインク圧力室の中
央部から圧電層面に沿って平行に分極されており、２つ
の電極に駆動電圧を印加して分極方向に直交する電界を
発生させることにより圧電層にシェアモード変形を発生
し、これによりインク圧力室の容積を変化させてインク
圧力室内のインクをインク吐出口から吐出するように構
成されている。
【０００４】また、米国特許第４５８４５９０号の明細
書及び図面には、本体プレートにインク圧力室を形成
し、そのインク圧力室の開放面（上面）側に単層からな
る圧電層を固定するとともに、インク圧力室に対応して
圧電層の両面に電極及びインク圧力室から外れた周縁位
置に対応して圧電層の両面に電極を形成したインクジェ
ットヘッドが記載されている。かかるインクジェットヘ
ッドでは、圧電層がその層厚方向に沿って分極されてお
り、インク圧力室に対応する各電極に駆動電圧を印加し
て分極方向に直交する電界を発生させることにより圧電
層にシェアモード変形を発生し、これによりインク圧力
室の容積を変化させてインク圧力室内のインクをインク
吐出口から吐出するように構成されている。
書及び図面には、本体プレートにインク圧力室を形成
し、そのインク圧力室の開放面（上面）側に単層からな
る圧電層を固定するとともに、インク圧力室に対応して
圧電層の両面に電極及びインク圧力室から外れた周縁位
置に対応して圧電層の両面に電極を形成したインクジェ
ットヘッドが記載されている。かかるインクジェットヘ
ッドでは、圧電層がその層厚方向に沿って分極されてお
り、インク圧力室に対応する各電極に駆動電圧を印加し
て分極方向に直交する電界を発生させることにより圧電
層にシェアモード変形を発生し、これによりインク圧力
室の容積を変化させてインク圧力室内のインクをインク
吐出口から吐出するように構成されている。
【０００５】このように、前記した２つのインクジェッ
トヘッドでは、圧電層の分極方向が異なるものの、圧電
層に離間形成された電極間に駆動電圧を印加することに
より分極方向と直交する電界を発生して圧電層をシェア
モード変形させることによりインク圧力室の容積を変化
させてインク吐出口からインクを吐出するように構成し
た点、及び、圧電層として単層の圧電層を使用している
点で共通する。
トヘッドでは、圧電層の分極方向が異なるものの、圧電
層に離間形成された電極間に駆動電圧を印加することに
より分極方向と直交する電界を発生して圧電層をシェア
モード変形させることによりインク圧力室の容積を変化
させてインク吐出口からインクを吐出するように構成し
た点、及び、圧電層として単層の圧電層を使用している
点で共通する。
【０００６】更に、２層以上の圧電層を積層した積層型
圧電体を使用したインクジェットヘッドも知られてお
り、この種のインクジェットヘッドに使用される積層型
圧電体は、横効果モード或いは縦効果モードを利用し
た、所謂、伸縮モードにて変形を行う圧電体であり、か
かる圧電体とインク圧力室との間に振動板等を介在させ
た構成を採用している。また、積層型圧電体を使用する
とともに、その積層型圧電体に駆動電圧を印加し、その
分極方向と実質的に垂直な方向の電界を発生させてシェ
アモードにて変形させることによりインクチャンネルの
容積を変化してインクを吐出するインクジェットヘッド
も知られている（特開平４−１２５１５７号公報等参
照）。
圧電体を使用したインクジェットヘッドも知られてお
り、この種のインクジェットヘッドに使用される積層型
圧電体は、横効果モード或いは縦効果モードを利用し
た、所謂、伸縮モードにて変形を行う圧電体であり、か
かる圧電体とインク圧力室との間に振動板等を介在させ
た構成を採用している。また、積層型圧電体を使用する
とともに、その積層型圧電体に駆動電圧を印加し、その
分極方向と実質的に垂直な方向の電界を発生させてシェ
アモードにて変形させることによりインクチャンネルの
容積を変化してインクを吐出するインクジェットヘッド
も知られている（特開平４−１２５１５７号公報等参
照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た各米国特許第４８２５２２７号及び第４５８４５９０
号の明細書、図面に記載されたインクジェットヘッドで
は、前記のようにインク吐出口からインクを吐出する際
に圧電層の電極に駆動電圧を印加することにより形成さ
れる電界の方向は圧電層の分極方向と直交するものの、
圧電層として単層の圧電層が使用されていることから、
電界方向と分極方向との直交成分が少ない。従って、駆
動電圧の印加に基づく圧電層の電気機械変換効率は非常
に悪いものであり、これより圧電層の電気機械変換効率
を良好にするためには高い駆動電圧を必要とする問題が
ある。
た各米国特許第４８２５２２７号及び第４５８４５９０
号の明細書、図面に記載されたインクジェットヘッドで
は、前記のようにインク吐出口からインクを吐出する際
に圧電層の電極に駆動電圧を印加することにより形成さ
れる電界の方向は圧電層の分極方向と直交するものの、
圧電層として単層の圧電層が使用されていることから、
電界方向と分極方向との直交成分が少ない。従って、駆
動電圧の印加に基づく圧電層の電気機械変換効率は非常
に悪いものであり、これより圧電層の電気機械変換効率
を良好にするためには高い駆動電圧を必要とする問題が
ある。
【０００８】また、圧電層の電気機械変換効率を増加さ
せるためには圧電層の厚さを薄くすればよいが、圧電層
自体がインク圧力室の一壁を構成していることから圧電
層の厚さを薄くした場合には、その強度が低下してしま
ってインク吐出時に撓んでしまい、この結果、インク圧
力室内に発生する圧力の低下を招来するという問題があ
る。
せるためには圧電層の厚さを薄くすればよいが、圧電層
自体がインク圧力室の一壁を構成していることから圧電
層の厚さを薄くした場合には、その強度が低下してしま
ってインク吐出時に撓んでしまい、この結果、インク圧
力室内に発生する圧力の低下を招来するという問題があ
る。
【０００９】更に、前記米国特許第４８２５２２７号の
明細書、図面に記載されたインクジェットヘッドでは、
圧電層においてインク圧力室側に形成された共通電極は
直接インク圧力室内のインクに接触しており、共通電極
が腐食等してしまうおそれが多分に存する。これを防止
するには、前記米国特許第４５８４５９０号の明細書、
図面に記載されたインクジェットヘッドにおけるよう
に、圧電層のインク圧力室側に形成された電極をカバー
するようにエポキシ層を形成して電極をインク圧力室内
のインクからシールすればよい。しかし、このようにエ
ポキシ層を形成すると、エポキシ層が有する剛性に起因
して圧電層の変形が規制されてしまう虞があり、これに
より駆動電圧を電極に印加してインクを吐出させる際に
圧電層の動きが低下してインク吐出口から適正にインク
を吐出できなくなるという問題がある。
明細書、図面に記載されたインクジェットヘッドでは、
圧電層においてインク圧力室側に形成された共通電極は
直接インク圧力室内のインクに接触しており、共通電極
が腐食等してしまうおそれが多分に存する。これを防止
するには、前記米国特許第４５８４５９０号の明細書、
図面に記載されたインクジェットヘッドにおけるよう
に、圧電層のインク圧力室側に形成された電極をカバー
するようにエポキシ層を形成して電極をインク圧力室内
のインクからシールすればよい。しかし、このようにエ
ポキシ層を形成すると、エポキシ層が有する剛性に起因
して圧電層の変形が規制されてしまう虞があり、これに
より駆動電圧を電極に印加してインクを吐出させる際に
圧電層の動きが低下してインク吐出口から適正にインク
を吐出できなくなるという問題がある。
【００１０】尚、積層型圧電体を使用するインクジェッ
トヘッドでは、積層型圧電体を伸縮モードにて変形させ
る関係上、積層型圧電体における伸縮変形をインク圧力
室に伝達してインク吐出を行うにつき振動板等が必要さ
れ、インクジェットヘッドのコストが高くなってしま
う。また、高解像度のマルチノズルヘッドを実現するに
おいては、伸縮モードの積層圧電体を用いる場合、複数
の前記圧電体を微小ピッチで配列する方法と、単一の前
記圧電体に溝加工を微小ピッチで行う方法とが考えられ
るが、いずれにしても微小ピッチ化に限界があり、結局
高解像度用のヘッドには不向きであった。
トヘッドでは、積層型圧電体を伸縮モードにて変形させ
る関係上、積層型圧電体における伸縮変形をインク圧力
室に伝達してインク吐出を行うにつき振動板等が必要さ
れ、インクジェットヘッドのコストが高くなってしま
う。また、高解像度のマルチノズルヘッドを実現するに
おいては、伸縮モードの積層圧電体を用いる場合、複数
の前記圧電体を微小ピッチで配列する方法と、単一の前
記圧電体に溝加工を微小ピッチで行う方法とが考えられ
るが、いずれにしても微小ピッチ化に限界があり、結局
高解像度用のヘッドには不向きであった。
【００１１】また、積層型圧電体をシェアモードにて変
形させることによりインクを吐出するインクジェットヘ
ッドでは、積層型圧電体が複数の圧電層を有することか
ら、電気機械変換効率は良く、駆動電圧を低減すること
が可能であるが、積層型圧電体はシェアモードのみにて
変形されるだけであるので、積層型圧電体の変形効率の
点でまだ尚充分なものとはいえない。
形させることによりインクを吐出するインクジェットヘ
ッドでは、積層型圧電体が複数の圧電層を有することか
ら、電気機械変換効率は良く、駆動電圧を低減すること
が可能であるが、積層型圧電体はシェアモードのみにて
変形されるだけであるので、積層型圧電体の変形効率の
点でまだ尚充分なものとはいえない。
【００１２】本発明は前記従来の問題点を解消するため
になされたものであり、少なくとも２層以上の圧電層を
積層してなりその積層方向に分極された積層型圧電体、
及び、積層型圧電体の一面に積層されその層厚方向に分
極された外側圧電層を使用し、駆動電圧の印加時に積層
型圧電体の分極方向と直交する電界を発生させて積層型
圧電体をシェアモードにて変形させるとともに、外側圧
電層の分極方向と平行な電界を発生させて外側圧電層を
伸縮モードにて変形させることにより、低い駆動電圧を
もって積層型圧電体の電気機械変換効率を向上しつつ、
積層型圧電体のシェアモード変形と外側圧電層の伸縮モ
ード変形との協働により圧電体全体としての変形を大き
くすることが可能であるとともに、インク圧力室の剛性
を高めて発生圧力の損失を少なくすることが可能であ
り、また、絶縁フィルム等の特別な絶縁層や振動板等を
設けることなく且つ積層型圧電体の動きを規制すること
なく積層型圧電体の電極をインク圧力室内のインクから
遮蔽することが可能なコストの低いインクジェットヘッ
ドを提供することを目的とする。
になされたものであり、少なくとも２層以上の圧電層を
積層してなりその積層方向に分極された積層型圧電体、
及び、積層型圧電体の一面に積層されその層厚方向に分
極された外側圧電層を使用し、駆動電圧の印加時に積層
型圧電体の分極方向と直交する電界を発生させて積層型
圧電体をシェアモードにて変形させるとともに、外側圧
電層の分極方向と平行な電界を発生させて外側圧電層を
伸縮モードにて変形させることにより、低い駆動電圧を
もって積層型圧電体の電気機械変換効率を向上しつつ、
積層型圧電体のシェアモード変形と外側圧電層の伸縮モ
ード変形との協働により圧電体全体としての変形を大き
くすることが可能であるとともに、インク圧力室の剛性
を高めて発生圧力の損失を少なくすることが可能であ
り、また、絶縁フィルム等の特別な絶縁層や振動板等を
設けることなく且つ積層型圧電体の動きを規制すること
なく積層型圧電体の電極をインク圧力室内のインクから
遮蔽することが可能なコストの低いインクジェットヘッ
ドを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
請求項１に係るインクジェットヘッドは、キャビティプ
レートに形成されるとともに一面が開放されたインク圧
力室と、インク圧力室の一面を閉塞するようにキャビテ
ィプレートに固定されるとともにインク圧力室に対応す
る位置に形成された第１内部電極及びインク圧力室の周
縁位置に形成された第２内部電極を有する圧電層と、第
１内部電極及び第２内部電極がそれぞれ接続される相互
に異なる極性の第１端子及び第２端子が設けられた電源
とを有し、電源から第１内部電極、第２内部電極間に駆
動電圧を印加して圧電層を変形させることによりインク
圧力室内のインクをインク吐出口から吐出するインクジ
ェットヘッドにおいて、前記第１内部電極及び第２内部
電極とが相互に重なるように前記圧電層を少なくとも２
層以上積層してなるとともに積層方向に分極された積層
型圧電体と、前記積層型圧電体の一面に積層されるとと
もに層厚方向に分極された外側圧電層と、前記外側圧電
層の片面に形成され、前記電源の第２端子に接続される
外側電極とを備え、前記電源から駆動電圧を印加した際
に、前記積層型圧電体にはその分極方向と直交する電界
を発生することにより積層型圧電体をシェアモードにて
変形させるとともに、前記外側圧電層にはその分極方向
と平行な電界を発生することにより外側圧電層を伸縮モ
ードにて変形させる構成を有する。
請求項１に係るインクジェットヘッドは、キャビティプ
レートに形成されるとともに一面が開放されたインク圧
力室と、インク圧力室の一面を閉塞するようにキャビテ
ィプレートに固定されるとともにインク圧力室に対応す
る位置に形成された第１内部電極及びインク圧力室の周
縁位置に形成された第２内部電極を有する圧電層と、第
１内部電極及び第２内部電極がそれぞれ接続される相互
に異なる極性の第１端子及び第２端子が設けられた電源
とを有し、電源から第１内部電極、第２内部電極間に駆
動電圧を印加して圧電層を変形させることによりインク
圧力室内のインクをインク吐出口から吐出するインクジ
ェットヘッドにおいて、前記第１内部電極及び第２内部
電極とが相互に重なるように前記圧電層を少なくとも２
層以上積層してなるとともに積層方向に分極された積層
型圧電体と、前記積層型圧電体の一面に積層されるとと
もに層厚方向に分極された外側圧電層と、前記外側圧電
層の片面に形成され、前記電源の第２端子に接続される
外側電極とを備え、前記電源から駆動電圧を印加した際
に、前記積層型圧電体にはその分極方向と直交する電界
を発生することにより積層型圧電体をシェアモードにて
変形させるとともに、前記外側圧電層にはその分極方向
と平行な電界を発生することにより外側圧電層を伸縮モ
ードにて変形させる構成を有する。
【００１４】請求項１のインクジェットヘッドでは、そ
の駆動時に、電源から第１、第２内部電極間に駆動電圧
が印加され、これにより各第１内部電極と第２内部電極
との間で、積層型圧電体にはその分極方向と直交する電
界が発生されることに基づき積層型圧電体はシェアモー
ドにて変形されるとともに、電源の第２端子に接続され
た外側電極と外側圧電層に隣接する積層型圧電体の第１
内部電極との間で、外側圧電層にはその分極方向と平行
な電界が発生されることに基づき外側圧電層は伸縮モー
ドにて変形される。
の駆動時に、電源から第１、第２内部電極間に駆動電圧
が印加され、これにより各第１内部電極と第２内部電極
との間で、積層型圧電体にはその分極方向と直交する電
界が発生されることに基づき積層型圧電体はシェアモー
ドにて変形されるとともに、電源の第２端子に接続され
た外側電極と外側圧電層に隣接する積層型圧電体の第１
内部電極との間で、外側圧電層にはその分極方向と平行
な電界が発生されることに基づき外側圧電層は伸縮モー
ドにて変形される。
【００１５】このように、積層型圧電体をシェアモード
にて変形させ、同時に、外側圧電層の分極方向と平行な
電界を発生させて外側圧電層を伸縮モードにて変形させ
ることにより、低い駆動電圧をもって積層型圧電体の電
気機械変換効率を向上しつつ、積層型圧電体のシェアモ
ード変形と外側圧電層の伸縮モード変形との協働により
圧電体全体としての変形を大きくすることが可能であ
る。また、積層型圧電体を使用していることから、単層
の圧電層を使用する場合に比して、インク圧力室の剛性
を高めて発生圧力の損失を少なくすることが可能であ
る。
にて変形させ、同時に、外側圧電層の分極方向と平行な
電界を発生させて外側圧電層を伸縮モードにて変形させ
ることにより、低い駆動電圧をもって積層型圧電体の電
気機械変換効率を向上しつつ、積層型圧電体のシェアモ
ード変形と外側圧電層の伸縮モード変形との協働により
圧電体全体としての変形を大きくすることが可能であ
る。また、積層型圧電体を使用していることから、単層
の圧電層を使用する場合に比して、インク圧力室の剛性
を高めて発生圧力の損失を少なくすることが可能であ
る。
【００１６】また、請求項２に係るインクジェットヘッ
ドは、請求項１のインクジェットヘッドにおいて、前記
外側圧電層は積層型圧電体の上面に積層されていること
を特徴とする。かかる請求項２のインクジェットヘッド
では、インク圧力室側の積層型圧電体がシェアモードで
変形され、また、積層型圧電体の上面で外側圧電層が伸
縮モードで変形される。これにより、積層型圧電体に
は、外側圧電層の変形に基づき、所謂、バイモルフ変形
が生じることとなって、圧電体全体としての変形量が大
きくなる。
ドは、請求項１のインクジェットヘッドにおいて、前記
外側圧電層は積層型圧電体の上面に積層されていること
を特徴とする。かかる請求項２のインクジェットヘッド
では、インク圧力室側の積層型圧電体がシェアモードで
変形され、また、積層型圧電体の上面で外側圧電層が伸
縮モードで変形される。これにより、積層型圧電体に
は、外側圧電層の変形に基づき、所謂、バイモルフ変形
が生じることとなって、圧電体全体としての変形量が大
きくなる。
【００１７】更に、請求項３に係るインクジェットヘッ
ドは、請求項１又は請求項２のインクジェットヘッドに
おいて、前記積層型圧電体における各圧電層の内、イン
ク圧力室のインクと接触する圧電層は絶縁層として作用
することを特徴とする。請求項３のインクジェットヘッ
ドでは、積層型圧電体における各圧電層の内、インク圧
力室のインクと接触する圧電層は絶縁層として作用する
ので、この圧電層を介して積層型圧電体にインクが接触
することを防止し、これより絶縁フィルム等の特別な絶
縁層や振動板等を設けることなく積層型圧電体をインク
圧力室のインクから隔絶することが可能となり、また、
かかる絶縁層の作用を行う圧電層は積層型圧電体の製造
と同時に形成することが可能であることからコストアッ
プを招来することもない。
ドは、請求項１又は請求項２のインクジェットヘッドに
おいて、前記積層型圧電体における各圧電層の内、イン
ク圧力室のインクと接触する圧電層は絶縁層として作用
することを特徴とする。請求項３のインクジェットヘッ
ドでは、積層型圧電体における各圧電層の内、インク圧
力室のインクと接触する圧電層は絶縁層として作用する
ので、この圧電層を介して積層型圧電体にインクが接触
することを防止し、これより絶縁フィルム等の特別な絶
縁層や振動板等を設けることなく積層型圧電体をインク
圧力室のインクから隔絶することが可能となり、また、
かかる絶縁層の作用を行う圧電層は積層型圧電体の製造
と同時に形成することが可能であることからコストアッ
プを招来することもない。
【００１８】また、請求項４に係るインクジェットヘッ
ドは、請求項３のインクジェットヘッドにおいて、前記
インク圧力室のインクと接触する圧電層は、前記積層型
圧電体の変形に従って変形することを特徴とする。請求
項４のインクジェットヘッドでは、インク圧力室のイン
クと接触する圧電層は、積層型圧電体における各圧電層
と同一の層から形成されており、従って、かかる圧電層
は積層型圧電体の変形に従って変形される。これによ
り、積層型圧電体の動きを規制することなく積層型圧電
体の電極をインク圧力室内のインクから遮蔽することが
可能となる。
ドは、請求項３のインクジェットヘッドにおいて、前記
インク圧力室のインクと接触する圧電層は、前記積層型
圧電体の変形に従って変形することを特徴とする。請求
項４のインクジェットヘッドでは、インク圧力室のイン
クと接触する圧電層は、積層型圧電体における各圧電層
と同一の層から形成されており、従って、かかる圧電層
は積層型圧電体の変形に従って変形される。これによ
り、積層型圧電体の動きを規制することなく積層型圧電
体の電極をインク圧力室内のインクから遮蔽することが
可能となる。
【００１９】更に、請求項５に係るインクジェットヘッ
ドは、請求項１のインクジェットヘッドにおいて、前記
外側圧電層は積層型圧電体の下面に積層されていること
を特徴とする。かかる請求項５のインクジェットヘッド
の場合には、インク圧力室側の外側圧電層が伸縮モード
で変形され、また、外側圧電層の上側で積層型圧電体が
シェアモードで変形される。この場合において、前記請
求項２のインクジェットヘッドの場合と同様、積層型圧
電体には、その下面の外側圧電層の変形に基づき、所
謂、バイモルフ変形が生じることとなって、圧電体全体
としての変形量が大きくなる。
ドは、請求項１のインクジェットヘッドにおいて、前記
外側圧電層は積層型圧電体の下面に積層されていること
を特徴とする。かかる請求項５のインクジェットヘッド
の場合には、インク圧力室側の外側圧電層が伸縮モード
で変形され、また、外側圧電層の上側で積層型圧電体が
シェアモードで変形される。この場合において、前記請
求項２のインクジェットヘッドの場合と同様、積層型圧
電体には、その下面の外側圧電層の変形に基づき、所
謂、バイモルフ変形が生じることとなって、圧電体全体
としての変形量が大きくなる。
【００２０】また、請求項６に係るインクジェットヘッ
ドは、請求項５のインクジェットヘッドにおいて、前記
外側圧電層の下面には、インク圧力室のインクと接触す
る圧電層が設けられていることを特徴とする。請求項６
のインクジェットヘッドでは、外側圧電層の下面にイン
ク圧力室のインクと接触する圧電層が設けられているこ
とから、外側圧電層の片面に形成された外側電極が直接
インクと接触することはない。また、インクと接触する
圧電層は、外側圧電層の外側電極にインクが接触するこ
とを防止する絶縁層の作用を行い、これより絶縁フィル
ム等の特別な絶縁層や振動板等を設けることなく外側電
極をインク圧力室のインクから隔絶することが可能とな
り、また、かかる絶縁層の作用を行う圧電層は積層型圧
電体及び外側圧電層の製造と同時に形成することが可能
であることからコストアップを招来することもない。
ドは、請求項５のインクジェットヘッドにおいて、前記
外側圧電層の下面には、インク圧力室のインクと接触す
る圧電層が設けられていることを特徴とする。請求項６
のインクジェットヘッドでは、外側圧電層の下面にイン
ク圧力室のインクと接触する圧電層が設けられているこ
とから、外側圧電層の片面に形成された外側電極が直接
インクと接触することはない。また、インクと接触する
圧電層は、外側圧電層の外側電極にインクが接触するこ
とを防止する絶縁層の作用を行い、これより絶縁フィル
ム等の特別な絶縁層や振動板等を設けることなく外側電
極をインク圧力室のインクから隔絶することが可能とな
り、また、かかる絶縁層の作用を行う圧電層は積層型圧
電体及び外側圧電層の製造と同時に形成することが可能
であることからコストアップを招来することもない。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るインクジェッ
トヘッドについて、本発明を具体化した実施形態に基づ
いて図面を参照しつつ詳細に説明する。先ず、第１実施
形態に係るインクジェットヘッドが搭載されるインクジ
ェットプリンタの概略について図１に基づき説明する。
図１はインクジェットプリンタの要部を示す斜視図であ
る。
トヘッドについて、本発明を具体化した実施形態に基づ
いて図面を参照しつつ詳細に説明する。先ず、第１実施
形態に係るインクジェットヘッドが搭載されるインクジ
ェットプリンタの概略について図１に基づき説明する。
図１はインクジェットプリンタの要部を示す斜視図であ
る。
【００２２】図１において、一対のフレーム１（図１
中、一方のフレーム１のみを示す）間には軸２を介して
プラテン３が回転可能に取り付けられており、このプラ
テン３はモータ４により回転駆動される。プラテン３に
対向して圧電式インクジェットヘッド５が配置されてい
る。かかる圧電式インクジェットヘッド５は、インク供
給装置６と共にキャリッジ７上に載置されている。キャ
リッジ７はプラテン３の軸線と平行に配設された２本の
ガイドロッド８に摺動可能に支持されており、また、キ
ャリッジ７には一対のプーリ９に掛装されたタイミング
ベルト１０が結合されている。また、一方のプーリ９
（図１中、右側のプーリ９）は、モータ１１の駆動軸に
固定されており、従って、モータ１１を介して右側のプ
ーリ９が回転されることに基づきタイミングベルト１０
が送られてキャリッジ７がプラテン３に沿って往復動さ
れるものである。
中、一方のフレーム１のみを示す）間には軸２を介して
プラテン３が回転可能に取り付けられており、このプラ
テン３はモータ４により回転駆動される。プラテン３に
対向して圧電式インクジェットヘッド５が配置されてい
る。かかる圧電式インクジェットヘッド５は、インク供
給装置６と共にキャリッジ７上に載置されている。キャ
リッジ７はプラテン３の軸線と平行に配設された２本の
ガイドロッド８に摺動可能に支持されており、また、キ
ャリッジ７には一対のプーリ９に掛装されたタイミング
ベルト１０が結合されている。また、一方のプーリ９
（図１中、右側のプーリ９）は、モータ１１の駆動軸に
固定されており、従って、モータ１１を介して右側のプ
ーリ９が回転されることに基づきタイミングベルト１０
が送られてキャリッジ７がプラテン３に沿って往復動さ
れるものである。
【００２３】次に、圧電式インクジェットヘッド５の構
造について図２に基づき説明する。図２は第１実施形態
に係る圧電式インクジェットヘッド５のアレイ構造の一
部を示す断面図である。尚、第１実施形態に係るインク
ジェットヘッド５は、駆動電圧を印加した時にインクを
吐出する、所謂、押し打ち方式のインクジェットヘッド
である。
造について図２に基づき説明する。図２は第１実施形態
に係る圧電式インクジェットヘッド５のアレイ構造の一
部を示す断面図である。尚、第１実施形態に係るインク
ジェットヘッド５は、駆動電圧を印加した時にインクを
吐出する、所謂、押し打ち方式のインクジェットヘッド
である。
【００２４】図２において、圧電式インクジェットヘッ
ド５のアレイ２０は、基本的に、上面が開放された複数
個のインク圧力室２１が形成されてなるキャビティプレ
ート２２、各インク圧力室２１の上面（開放面）を閉塞
するようにキャビティプレート２２上に接着剤等により
固定された積層型圧電体２３、及び、積層型圧電体２３
の上面に積層された外側圧電セラミック層２４から構成
されている。
ド５のアレイ２０は、基本的に、上面が開放された複数
個のインク圧力室２１が形成されてなるキャビティプレ
ート２２、各インク圧力室２１の上面（開放面）を閉塞
するようにキャビティプレート２２上に接着剤等により
固定された積層型圧電体２３、及び、積層型圧電体２３
の上面に積層された外側圧電セラミック層２４から構成
されている。
【００２５】ここに、各インク圧力室２１はキャビティ
プレート２２に切削加工等を施すことにより形成され、
また、各インク圧力室２１間は区画壁２５により区画さ
れている。
プレート２２に切削加工等を施すことにより形成され、
また、各インク圧力室２１間は区画壁２５により区画さ
れている。
【００２６】積層型圧電体２３は、圧電・電歪効果を有
する複数の圧電セラミック層（図２では、一例として３
層の圧電セラミック層）を積層して構成されている。こ
こで、理解を容易にするため、外側圧電セラミック層２
４から下方に向かって順に第１圧電セラミック層２３
Ａ、第２圧電セラミック層２３Ｂ、第３圧電セラミック
層２３Ｃとする。第１圧電セラミック層２３Ａ及び第２
圧電セラミック層２３Ｂには、各インク圧力室２１に対
応する位置に第１内部電極２６が形成されているととも
に、インク圧力室２１の周縁位置にて各区画壁２５に対
応して第２内部電極２７が形成されている。また、第３
圧電セラミック層２３Ｃには、各第１及び第２圧電セラ
ミック層２３Ａ、２３Ｂと同様、各インク圧力室２１に
対応する位置に第１内部電極２６が形成されているとと
もに、インク圧力室２１の周縁位置にて各区画壁２５に
対応して第２内部電極２７が形成されている一方、イン
ク圧力室２１内のインクと接触する側には電極等は何ら
設けられていない。これは、第３圧電セラミック層２３
Ｃに絶縁層としての機能を行わせ、この第３圧電セラミ
ック層２３Ｃを介して、上側の第２圧電セラミック層２
３Ｂの第１内部電極２６にインクが接触することを防止
し、これより絶縁フィルム等の特別な絶縁層や振動板等
を設けることなく積層型圧電体２３の電極層をインク圧
力室のインクから隔絶することを可能とするためであ
る。また、第３圧電セラミック層２３Ｃは、積層型圧電
体２３の製造を行うについて第２圧電セラミック層２３
Ｂ、第１圧電セラミック層２３Ａと同時に形成すること
が可能であることからコストアップを招来することもな
い。
する複数の圧電セラミック層（図２では、一例として３
層の圧電セラミック層）を積層して構成されている。こ
こで、理解を容易にするため、外側圧電セラミック層２
４から下方に向かって順に第１圧電セラミック層２３
Ａ、第２圧電セラミック層２３Ｂ、第３圧電セラミック
層２３Ｃとする。第１圧電セラミック層２３Ａ及び第２
圧電セラミック層２３Ｂには、各インク圧力室２１に対
応する位置に第１内部電極２６が形成されているととも
に、インク圧力室２１の周縁位置にて各区画壁２５に対
応して第２内部電極２７が形成されている。また、第３
圧電セラミック層２３Ｃには、各第１及び第２圧電セラ
ミック層２３Ａ、２３Ｂと同様、各インク圧力室２１に
対応する位置に第１内部電極２６が形成されているとと
もに、インク圧力室２１の周縁位置にて各区画壁２５に
対応して第２内部電極２７が形成されている一方、イン
ク圧力室２１内のインクと接触する側には電極等は何ら
設けられていない。これは、第３圧電セラミック層２３
Ｃに絶縁層としての機能を行わせ、この第３圧電セラミ
ック層２３Ｃを介して、上側の第２圧電セラミック層２
３Ｂの第１内部電極２６にインクが接触することを防止
し、これより絶縁フィルム等の特別な絶縁層や振動板等
を設けることなく積層型圧電体２３の電極層をインク圧
力室のインクから隔絶することを可能とするためであ
る。また、第３圧電セラミック層２３Ｃは、積層型圧電
体２３の製造を行うについて第２圧電セラミック層２３
Ｂ、第１圧電セラミック層２３Ａと同時に形成すること
が可能であることからコストアップを招来することもな
い。
【００２７】また、第１圧電セラミック層２３Ａ、第２
圧電セラミック層２３Ｂ、第３圧電セラミック装置２３
Ｃは、図２に示すように、それぞれの第１内部電極２６
及び第２内部電極２７が相互に重なるように積層されて
おり、かかる構造を有する積層型圧電体２３は、矢印Ａ
にて示すように、各圧電セラミック層２３Ａ等の積層方
向に分極されている。各第１乃至第３圧電セラミック層
２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃにおける各第１内部電極２６
は、それぞれスイッチＳを介して駆動電源Ｖのプラス側
端子に接続されており、また、各第２内部電極２７は、
それぞれ駆動電源Ｖのマイナス側端子に接続されてい
る。
圧電セラミック層２３Ｂ、第３圧電セラミック装置２３
Ｃは、図２に示すように、それぞれの第１内部電極２６
及び第２内部電極２７が相互に重なるように積層されて
おり、かかる構造を有する積層型圧電体２３は、矢印Ａ
にて示すように、各圧電セラミック層２３Ａ等の積層方
向に分極されている。各第１乃至第３圧電セラミック層
２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃにおける各第１内部電極２６
は、それぞれスイッチＳを介して駆動電源Ｖのプラス側
端子に接続されており、また、各第２内部電極２７は、
それぞれ駆動電源Ｖのマイナス側端子に接続されてい
る。
【００２８】更に、外側圧電セラミック層２４は、積層
型圧電体２３を製造する際に同時に形成されるものであ
り、その上面の全体に渡って外側電極２８が設けられて
いる。かかる外側圧電セラミック層２４は、矢印Ｂにて
示すように、その層厚方向に分極されている。また、外
側圧電セラミック層２４の外側電極２８は、駆動電源Ｖ
のマイナス側端子に接続されている。
型圧電体２３を製造する際に同時に形成されるものであ
り、その上面の全体に渡って外側電極２８が設けられて
いる。かかる外側圧電セラミック層２４は、矢印Ｂにて
示すように、その層厚方向に分極されている。また、外
側圧電セラミック層２４の外側電極２８は、駆動電源Ｖ
のマイナス側端子に接続されている。
【００２９】尚、前記積層型圧電体２３、外側圧電セラ
ミック層２４等の製造方法、及び、これらの分極処理方
法については、特開平４−１２５１５７号公報等に記載
されている製造方法、分極処理方法と同一であり、従っ
て、ここでは製造方法等についての詳細な説明は省略す
る。
ミック層２４等の製造方法、及び、これらの分極処理方
法については、特開平４−１２５１５７号公報等に記載
されている製造方法、分極処理方法と同一であり、従っ
て、ここでは製造方法等についての詳細な説明は省略す
る。
【００３０】次に、前記のように構成されたインクジェ
ットヘッド５におけるアレイ２０の動作について図３に
基づき説明する。図３は積層型圧電体２３を変形させて
印字動作を行っているアレイ２０の一部を拡大して示す
断面図である。尚、ここでは、図２に示すように、左か
ら２番目のインク圧力室２１に対応するスイッチＳがオ
ンされたものとして、各積層型圧電体２３、外側圧電セ
ラミック層２４の動作につき説明することとする。
ットヘッド５におけるアレイ２０の動作について図３に
基づき説明する。図３は積層型圧電体２３を変形させて
印字動作を行っているアレイ２０の一部を拡大して示す
断面図である。尚、ここでは、図２に示すように、左か
ら２番目のインク圧力室２１に対応するスイッチＳがオ
ンされたものとして、各積層型圧電体２３、外側圧電セ
ラミック層２４の動作につき説明することとする。
【００３１】図３において、所定の印字データに基づき
コントローラ（図示せず）を介してスイッチＳがオンさ
れた場合、駆動電源Ｖを介して各第１内部電極２６に駆
動電圧が印加される。このとき、各第１内部電極２６は
駆動電源Ｖのプラス側端子に接続され、各第２内部電極
２７はマイナス側端子に接続されているので、各第１内
部電極２６と第２内部電極２７との間で、図３に示すよ
うに、積層型圧電体２３の分極方向（矢印Ａにて示す）
と直交する電界（矢印Ｃにて示す）が発生する。これに
より、積層型圧電体２３の第１圧電セラミック層２３
Ａ、第２圧電セラミック層２３Ｂは、その圧電・電歪効
果に基づきシェアモードにて図示のように変形される。
また、第３圧電セラミック層２３Ｃは、各第１、第２圧
電セラミック層２３Ａ、２３Ｂと同一の層（成分）より
構成されていることから、第１、第２圧電セラミック層
２３Ａ、２３Ｂのシェアモード変形に追随して変形され
る。
コントローラ（図示せず）を介してスイッチＳがオンさ
れた場合、駆動電源Ｖを介して各第１内部電極２６に駆
動電圧が印加される。このとき、各第１内部電極２６は
駆動電源Ｖのプラス側端子に接続され、各第２内部電極
２７はマイナス側端子に接続されているので、各第１内
部電極２６と第２内部電極２７との間で、図３に示すよ
うに、積層型圧電体２３の分極方向（矢印Ａにて示す）
と直交する電界（矢印Ｃにて示す）が発生する。これに
より、積層型圧電体２３の第１圧電セラミック層２３
Ａ、第２圧電セラミック層２３Ｂは、その圧電・電歪効
果に基づきシェアモードにて図示のように変形される。
また、第３圧電セラミック層２３Ｃは、各第１、第２圧
電セラミック層２３Ａ、２３Ｂと同一の層（成分）より
構成されていることから、第１、第２圧電セラミック層
２３Ａ、２３Ｂのシェアモード変形に追随して変形され
る。
【００３２】また、外側圧電セラミック層２４の外側電
極２８は駆動電源Ｖのマイナス側端子に接続されている
ことから、前記のようにスイッチＳがオンされた際に第
１内部電極２６との間で、外側圧電セラミック層２４の
分極方向（矢印Ｂにて示す）と平行な方向の電界（矢印
Ｄにて示す）が発生する。これにより、外側圧電セラミ
ック層２４は、その圧電・電歪効果に基づき伸縮モード
にて変形される。即ち、外側圧電セラミック層２４は、
その厚み方向には伸び、長手方向には縮むため、隣接す
る第１圧電セラミック層２３Ａとの間のバイモルフ効果
により、図示下方向に湾曲する。
極２８は駆動電源Ｖのマイナス側端子に接続されている
ことから、前記のようにスイッチＳがオンされた際に第
１内部電極２６との間で、外側圧電セラミック層２４の
分極方向（矢印Ｂにて示す）と平行な方向の電界（矢印
Ｄにて示す）が発生する。これにより、外側圧電セラミ
ック層２４は、その圧電・電歪効果に基づき伸縮モード
にて変形される。即ち、外側圧電セラミック層２４は、
その厚み方向には伸び、長手方向には縮むため、隣接す
る第１圧電セラミック層２３Ａとの間のバイモルフ効果
により、図示下方向に湾曲する。
【００３３】前記したように、スイッチＳをオンさせた
際に、駆動電源Ｖから各第１内部電極２６に駆動電圧が
印加されることに基づき、積層型圧電体２３にてその分
極方向に直交する電界を発生させてシェアモードにて変
形させ、同時に、外側圧電セラミック層２４の分極方向
と平行な電界を発生させて外側圧電層２４を伸縮モード
にて変形させることにより、インク圧力室２１の容積が
減少され、これによりインク圧力室２１内のインクがイ
ンク吐出口（図示せず）から印字用紙に向かって吐出さ
れて文字等の印字が行われる。
際に、駆動電源Ｖから各第１内部電極２６に駆動電圧が
印加されることに基づき、積層型圧電体２３にてその分
極方向に直交する電界を発生させてシェアモードにて変
形させ、同時に、外側圧電セラミック層２４の分極方向
と平行な電界を発生させて外側圧電層２４を伸縮モード
にて変形させることにより、インク圧力室２１の容積が
減少され、これによりインク圧力室２１内のインクがイ
ンク吐出口（図示せず）から印字用紙に向かって吐出さ
れて文字等の印字が行われる。
【００３４】このように、第１実施形態に係るインクジ
ェットヘッド５では、その印字駆動時に、積層型圧電体
２３がシェアモードにて変形され、同時に、外側圧電セ
ラミック層２４が伸縮モードにて変形されるので、低い
駆動電圧をもって積層型圧電体２３の電気機械変換効率
を向上しつつ、積層型圧電体２３のシェアモード変形と
外側圧電層２４の伸縮モード変形との協働により、所
謂、バイモルフ変形が生じることとなって、圧電体全体
としての変形を大きくすることができる。また、積層型
圧電体２３を使用していることから、単層の圧電層を使
用する場合に比して、インク圧力室２１の剛性を高めて
発生圧力の損失を少なくすることができる。
ェットヘッド５では、その印字駆動時に、積層型圧電体
２３がシェアモードにて変形され、同時に、外側圧電セ
ラミック層２４が伸縮モードにて変形されるので、低い
駆動電圧をもって積層型圧電体２３の電気機械変換効率
を向上しつつ、積層型圧電体２３のシェアモード変形と
外側圧電層２４の伸縮モード変形との協働により、所
謂、バイモルフ変形が生じることとなって、圧電体全体
としての変形を大きくすることができる。また、積層型
圧電体２３を使用していることから、単層の圧電層を使
用する場合に比して、インク圧力室２１の剛性を高めて
発生圧力の損失を少なくすることができる。
【００３５】また、積層型圧電体２３における各圧電セ
ラミック層２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの内、インク圧力室
２１のインクと接触する圧電セラミック層２３Ｃは絶縁
層として作用するので、この圧電セラミック層２３Ｃを
介して積層型圧電体２３の電極層にインクが接触するこ
とを防止し、これより絶縁フィルム等の特別な絶縁層や
振動板等を設けることなく積層型圧電体２３の電極層を
インク圧力室２１のインクから隔絶することができる。
また、かかる絶縁層の作用を行う圧電セラミック層２３
Ｃは積層型圧電体２３の製造と同時に形成することが可
能であることからコストアップを招来することもない。
ラミック層２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの内、インク圧力室
２１のインクと接触する圧電セラミック層２３Ｃは絶縁
層として作用するので、この圧電セラミック層２３Ｃを
介して積層型圧電体２３の電極層にインクが接触するこ
とを防止し、これより絶縁フィルム等の特別な絶縁層や
振動板等を設けることなく積層型圧電体２３の電極層を
インク圧力室２１のインクから隔絶することができる。
また、かかる絶縁層の作用を行う圧電セラミック層２３
Ｃは積層型圧電体２３の製造と同時に形成することが可
能であることからコストアップを招来することもない。
【００３６】更に、インク圧力室２１のインクと接触す
る圧電セラミック層２３Ｃは、積層型圧電体２３におけ
る各圧電セラミック層２３Ａ、２３Ｂと同一の層から形
成されており、従って、かかる圧電セラミック層２３Ｃ
は積層型圧電体２３の変形に従って容易に変形されるこ
ととなり、これにより、積層型圧電体２３の動きを規制
することなく積層型圧電体２３の第１内部電極２６をイ
ンク圧力室２１内のインクから遮蔽することができる。
る圧電セラミック層２３Ｃは、積層型圧電体２３におけ
る各圧電セラミック層２３Ａ、２３Ｂと同一の層から形
成されており、従って、かかる圧電セラミック層２３Ｃ
は積層型圧電体２３の変形に従って容易に変形されるこ
ととなり、これにより、積層型圧電体２３の動きを規制
することなく積層型圧電体２３の第１内部電極２６をイ
ンク圧力室２１内のインクから遮蔽することができる。
【００３７】尚、上記の第１実施形態において、積層型
圧電体２３及び外側圧電セラミック層２４の分極方向の
関係を逆の関係にすれば、積層型圧電体２３及び外側圧
電層２４を逆方向、即ち、インク圧力室２１の容積を増
大させる方向に変形させることが可能であり、これによ
り後述する引き打ち方式へも適用可能である。
圧電体２３及び外側圧電セラミック層２４の分極方向の
関係を逆の関係にすれば、積層型圧電体２３及び外側圧
電層２４を逆方向、即ち、インク圧力室２１の容積を増
大させる方向に変形させることが可能であり、これによ
り後述する引き打ち方式へも適用可能である。
【００３８】次に、第２実施形態に係るインクジェット
ヘッド５のアレイ構造について図４に基づき説明する。
図４は第２実施形態に係る圧電式インクジェットヘッド
５のアレイ構造の一部を示す断面図である。尚、第２実
施形態に係るインクジェットヘッド５は、駆動電圧を印
加した時にインクの吸引動作を行った後駆動電圧の印加
を停止した時点でインクを吐出する、所謂、引き打ち方
式のインクジェットヘッドである。
ヘッド５のアレイ構造について図４に基づき説明する。
図４は第２実施形態に係る圧電式インクジェットヘッド
５のアレイ構造の一部を示す断面図である。尚、第２実
施形態に係るインクジェットヘッド５は、駆動電圧を印
加した時にインクの吸引動作を行った後駆動電圧の印加
を停止した時点でインクを吐出する、所謂、引き打ち方
式のインクジェットヘッドである。
【００３９】図４において、圧電式インクジェットヘッ
ド５のアレイ３０は、基本的に、上面が開放された複数
個のインク圧力室３１が形成されてなるキャビティプレ
ート３２、各インク圧力室３１の上面（開放面）を閉塞
するようにキャビティプレート３２上に接着剤等により
固定された圧電セラミック層４０、圧電セラミック層４
０の上面に積層された外側圧電セラミック層３４、及
び、外側圧電セラミック層３４の上面に積層された積層
型圧電体３３から構成されている。尚、ここでは、説明
上便宜的に各層に分けているが、各圧電セラミック層４
０、外側圧電セラミック層３４、積層型圧電体３３は、
一体に形成されている。
ド５のアレイ３０は、基本的に、上面が開放された複数
個のインク圧力室３１が形成されてなるキャビティプレ
ート３２、各インク圧力室３１の上面（開放面）を閉塞
するようにキャビティプレート３２上に接着剤等により
固定された圧電セラミック層４０、圧電セラミック層４
０の上面に積層された外側圧電セラミック層３４、及
び、外側圧電セラミック層３４の上面に積層された積層
型圧電体３３から構成されている。尚、ここでは、説明
上便宜的に各層に分けているが、各圧電セラミック層４
０、外側圧電セラミック層３４、積層型圧電体３３は、
一体に形成されている。
【００４０】ここに、各インク圧力室３１はキャビティ
プレート３２に切削加工等を施すことにより形成され、
また、各インク圧力室３１間は区画壁３５により区画さ
れている。
プレート３２に切削加工等を施すことにより形成され、
また、各インク圧力室３１間は区画壁３５により区画さ
れている。
【００４１】外側圧電セラミック層３４の下面に配置さ
れた圧電セラミック層４０の上面には、その全体に渡っ
て外側電極３８が形成されており、かかる外側電極３８
は、後述するように、駆動電源Ｖのマイナス側端子に接
続されて外側圧電セラミック層３４を伸縮モードで変形
させるにつき必要な電極である。また、圧電セラミック
層４０は、インク圧力室３１内のインクと接触する圧電
層であり、外側圧電セラミック層３４及び積層型圧電体
３３をインクから隔絶する絶縁層として作用する。この
ように、圧電セラミック層４０に絶縁層としての機能を
行わせ、この圧電セラミック層４０を介して、上側の外
側圧電セラミック層３４下面における外側電極３８にイ
ンクが接触することを防止し、これより絶縁フィルム等
の特別な絶縁層や振動板等を設けることなく積層型圧電
体３３をインク圧力室のインクから隔絶することを可能
とするためである。また、圧電セラミック層４０は、積
層型圧電体３３の製造を行うについて、後述する第１乃
至第３圧電セラミック層３３Ａ乃至３３Ｃと同時に形成
することが可能であることからコストアップを招来する
こともない。
れた圧電セラミック層４０の上面には、その全体に渡っ
て外側電極３８が形成されており、かかる外側電極３８
は、後述するように、駆動電源Ｖのマイナス側端子に接
続されて外側圧電セラミック層３４を伸縮モードで変形
させるにつき必要な電極である。また、圧電セラミック
層４０は、インク圧力室３１内のインクと接触する圧電
層であり、外側圧電セラミック層３４及び積層型圧電体
３３をインクから隔絶する絶縁層として作用する。この
ように、圧電セラミック層４０に絶縁層としての機能を
行わせ、この圧電セラミック層４０を介して、上側の外
側圧電セラミック層３４下面における外側電極３８にイ
ンクが接触することを防止し、これより絶縁フィルム等
の特別な絶縁層や振動板等を設けることなく積層型圧電
体３３をインク圧力室のインクから隔絶することを可能
とするためである。また、圧電セラミック層４０は、積
層型圧電体３３の製造を行うについて、後述する第１乃
至第３圧電セラミック層３３Ａ乃至３３Ｃと同時に形成
することが可能であることからコストアップを招来する
こともない。
【００４２】外側圧電セラミック層３４は、その上面
に、各インク圧力室３１に対応する位置に第１内部電極
３６が形成されているとともに、インク圧力室３１の周
縁位置にて各区画壁３５に対応して第２内部電極３７が
形成されている。かかる外側圧電セラミック層３４は、
矢印Ｆにて示すように、その層厚方向に分極されてい
る。
に、各インク圧力室３１に対応する位置に第１内部電極
３６が形成されているとともに、インク圧力室３１の周
縁位置にて各区画壁３５に対応して第２内部電極３７が
形成されている。かかる外側圧電セラミック層３４は、
矢印Ｆにて示すように、その層厚方向に分極されてい
る。
【００４３】ここに、外側圧電セラミック層３４は、前
記圧電セラミック層４０と一体に形成されることから、
外側電極３８は外側圧電セラミック層３４の下面の全体
に渡って形成されていることとなる。この外側電極３８
は、駆動電源Ｖのマイナス側端子に接続されている。
記圧電セラミック層４０と一体に形成されることから、
外側電極３８は外側圧電セラミック層３４の下面の全体
に渡って形成されていることとなる。この外側電極３８
は、駆動電源Ｖのマイナス側端子に接続されている。
【００４４】積層型圧電体３３は、圧電・電歪効果を有
する複数の圧電セラミック層（図４では、一例として３
層の圧電セラミック層）を積層して構成されている。こ
こで、理解を容易にするため、積層型圧電体３３の上面
側から下方に向かって順に第１圧電セラミック層３３
Ａ、第２圧電セラミック層３３Ｂ、第３圧電セラミック
層３３Ｃとする。第１、第２及び第３圧電セラミック層
３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃには、それぞれ各インク圧力室
３１に対応する位置に第１内部電極３６が形成されてい
るとともに、インク圧力室３１の周縁位置にて各区画壁
３５に対応して第２内部電極３７が形成されている。
する複数の圧電セラミック層（図４では、一例として３
層の圧電セラミック層）を積層して構成されている。こ
こで、理解を容易にするため、積層型圧電体３３の上面
側から下方に向かって順に第１圧電セラミック層３３
Ａ、第２圧電セラミック層３３Ｂ、第３圧電セラミック
層３３Ｃとする。第１、第２及び第３圧電セラミック層
３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃには、それぞれ各インク圧力室
３１に対応する位置に第１内部電極３６が形成されてい
るとともに、インク圧力室３１の周縁位置にて各区画壁
３５に対応して第２内部電極３７が形成されている。
【００４５】また、第１圧電セラミック層３３Ａ、第２
圧電セラミック層３３Ｂ、第３圧電セラミック装置３３
Ｃは、図４に示すように、それぞれの第１内部電極３６
及び第２内部電極３７が相互に重なるように積層されて
おり、かかる構造を有する積層型圧電体３３は、矢印Ｅ
にて示すように、各圧電セラミック層３３Ａ等の積層方
向に分極されている。各第１乃至第３圧電セラミック層
３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃにおける各第１内部電極３６
は、それぞれスイッチＳを介して駆動電源Ｖのプラス側
端子に接続されており、また、各第２内部電極３７は、
それぞれ駆動電源Ｖのマイナス側端子に接続されてい
る。
圧電セラミック層３３Ｂ、第３圧電セラミック装置３３
Ｃは、図４に示すように、それぞれの第１内部電極３６
及び第２内部電極３７が相互に重なるように積層されて
おり、かかる構造を有する積層型圧電体３３は、矢印Ｅ
にて示すように、各圧電セラミック層３３Ａ等の積層方
向に分極されている。各第１乃至第３圧電セラミック層
３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃにおける各第１内部電極３６
は、それぞれスイッチＳを介して駆動電源Ｖのプラス側
端子に接続されており、また、各第２内部電極３７は、
それぞれ駆動電源Ｖのマイナス側端子に接続されてい
る。
【００４６】尚、前記積層型圧電体３３、外側圧電セラ
ミック層３４等の製造方法、及び、これらの分極処理方
法については、特開平４−１２５１５７号公報等に記載
されている製造方法、分極処理方法と同一であり、従っ
て、ここでは製造方法等についての詳細な説明は省略す
る。
ミック層３４等の製造方法、及び、これらの分極処理方
法については、特開平４−１２５１５７号公報等に記載
されている製造方法、分極処理方法と同一であり、従っ
て、ここでは製造方法等についての詳細な説明は省略す
る。
【００４７】次に、前記のように構成された第２実施形
態に係るインクジェットヘッド５におけるアレイ３０の
動作について図５に基づき説明する。図５は積層型圧電
体３３を変形させて印字動作を行っているアレイ３０の
一部を拡大して示す断面図である。尚、ここでは、図４
に示すように、左から２番目のインク圧力室３１に対応
するスイッチＳがオンされたものとして、各積層型圧電
体３３、外側圧電セラミック層３４の動作につき説明す
ることとする。
態に係るインクジェットヘッド５におけるアレイ３０の
動作について図５に基づき説明する。図５は積層型圧電
体３３を変形させて印字動作を行っているアレイ３０の
一部を拡大して示す断面図である。尚、ここでは、図４
に示すように、左から２番目のインク圧力室３１に対応
するスイッチＳがオンされたものとして、各積層型圧電
体３３、外側圧電セラミック層３４の動作につき説明す
ることとする。
【００４８】図５において、所定の印字データに基づき
コントローラ（図示せず）を介してスイッチＳがオンさ
れた場合、駆動電源Ｖを介して各第１内部電極３６に駆
動電圧が印加される。このとき、各第１内部電極３６は
駆動電源Ｖのプラス側端子に接続され、各第２内部電極
３７はマイナス側端子に接続されているので、各第１内
部電極３６と第２内部電極３７との間で、図５に示すよ
うに、積層型圧電体３３の分極方向（矢印Ｅにて示す）
と直交する電界（矢印Ｇにて示す）が発生する。これに
より、積層型圧電体３３の第１圧電セラミック層３３
Ａ、第２圧電セラミック層３３Ｂ、第３圧電セラミック
層３３Ｃは、その圧電・電歪効果に基づきシェアモード
にて変形される。
コントローラ（図示せず）を介してスイッチＳがオンさ
れた場合、駆動電源Ｖを介して各第１内部電極３６に駆
動電圧が印加される。このとき、各第１内部電極３６は
駆動電源Ｖのプラス側端子に接続され、各第２内部電極
３７はマイナス側端子に接続されているので、各第１内
部電極３６と第２内部電極３７との間で、図５に示すよ
うに、積層型圧電体３３の分極方向（矢印Ｅにて示す）
と直交する電界（矢印Ｇにて示す）が発生する。これに
より、積層型圧電体３３の第１圧電セラミック層３３
Ａ、第２圧電セラミック層３３Ｂ、第３圧電セラミック
層３３Ｃは、その圧電・電歪効果に基づきシェアモード
にて変形される。
【００４９】また、外側圧電セラミック層３４の外側電
極３８は駆動電源Ｖのマイナス側端子に接続されている
ことから、前記のようにスイッチＳがオンされた際に対
向する第１内部電極３６との間で、外側圧電セラミック
層３４の分極方向（矢印Ｆにて示す）と平行な方向の電
界（矢印Ｈにて示す）が発生する。これにより、外側圧
電セラミック層３４は、その圧電・電歪効果に基づき伸
縮モードにて変形される。即ち、外側圧電セラミック層
３４は、前記第１実施形態における外側圧電セラミック
層２４と同様、その厚み方向には伸び、長手方向には縮
むため、隣接する第３圧電セラミック層３３Ｃとの間の
バイモルフ効果により、図示上方向に湾曲する。尚、イ
ンク圧力室３１のインクと接触する圧電セラミック層４
０は、前記各第１、第２、及び第３圧電セラミック層３
３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、外側圧電セラミック層３４と同
一の層（成分）より構成されていることから、基本的
に、第１、第２、第３圧電セラミック層３３Ａ、３３
Ｂ、３３Ｃのシェアモード変形及び外側圧電セラミック
層３４の伸縮モード変形に追随して図５に示すように変
形される。
極３８は駆動電源Ｖのマイナス側端子に接続されている
ことから、前記のようにスイッチＳがオンされた際に対
向する第１内部電極３６との間で、外側圧電セラミック
層３４の分極方向（矢印Ｆにて示す）と平行な方向の電
界（矢印Ｈにて示す）が発生する。これにより、外側圧
電セラミック層３４は、その圧電・電歪効果に基づき伸
縮モードにて変形される。即ち、外側圧電セラミック層
３４は、前記第１実施形態における外側圧電セラミック
層２４と同様、その厚み方向には伸び、長手方向には縮
むため、隣接する第３圧電セラミック層３３Ｃとの間の
バイモルフ効果により、図示上方向に湾曲する。尚、イ
ンク圧力室３１のインクと接触する圧電セラミック層４
０は、前記各第１、第２、及び第３圧電セラミック層３
３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、外側圧電セラミック層３４と同
一の層（成分）より構成されていることから、基本的
に、第１、第２、第３圧電セラミック層３３Ａ、３３
Ｂ、３３Ｃのシェアモード変形及び外側圧電セラミック
層３４の伸縮モード変形に追随して図５に示すように変
形される。
【００５０】ここに、外側圧電セラミック層３４は、積
層型圧電体３３と圧電セラミック層４０との間にサンド
イッチされていることから、前記のように発生するバイ
モルフ効果は若干弱くなるが、積層型圧電体３３の方が
厚いので図５に示すように変形する。このとき、積層型
圧電体３３、外側セラミック圧電層３４の変形効率を重
視する場合には、圧電セラミック層４０は省略する方が
よい。これは、外側電極３８は、図４に示すように、駆
動電源Ｖのマイナス側端子（グランド）に接続されてお
り、インク圧力室３１内のインクに悪影響を与えること
が少ないからである。これに対して、外側電極３８がイ
ンク圧力室３１内のインクへ与える可能性がある悪影響
を重視し、且つ、積層型圧電体３３、外側セラミック圧
電層３４の変形効率をも重視する場合には、圧電セラミ
ック層４０に代えて外側圧電セラミック層３４の下面に
可撓性のある絶縁フィルム等を配置するのがよい。前記
のように積層型圧電体３３の下面に外側圧電セラミック
層３４を設ける場合には各種の変形態様が考えられる
が、各変形態様には一長一短があるので、いずれの態様
を採用するかは最も重視するメリットを考慮して決定す
ればよい。
層型圧電体３３と圧電セラミック層４０との間にサンド
イッチされていることから、前記のように発生するバイ
モルフ効果は若干弱くなるが、積層型圧電体３３の方が
厚いので図５に示すように変形する。このとき、積層型
圧電体３３、外側セラミック圧電層３４の変形効率を重
視する場合には、圧電セラミック層４０は省略する方が
よい。これは、外側電極３８は、図４に示すように、駆
動電源Ｖのマイナス側端子（グランド）に接続されてお
り、インク圧力室３１内のインクに悪影響を与えること
が少ないからである。これに対して、外側電極３８がイ
ンク圧力室３１内のインクへ与える可能性がある悪影響
を重視し、且つ、積層型圧電体３３、外側セラミック圧
電層３４の変形効率をも重視する場合には、圧電セラミ
ック層４０に代えて外側圧電セラミック層３４の下面に
可撓性のある絶縁フィルム等を配置するのがよい。前記
のように積層型圧電体３３の下面に外側圧電セラミック
層３４を設ける場合には各種の変形態様が考えられる
が、各変形態様には一長一短があるので、いずれの態様
を採用するかは最も重視するメリットを考慮して決定す
ればよい。
【００５１】前記したように、スイッチＳをオンさせた
際に、駆動電源Ｖから各第１内部電極３６に駆動電圧が
印加されることに基づき、積層型圧電体３３にてその分
極方向に直交する電界を発生させてシェアモードにて変
形させ、同時に、外側圧電セラミック層３４の分極方向
と平行な電界を発生させて外側圧電層を伸縮モードにて
変形させることにより、インク圧力室２１の容積が増大
され、これによりインク圧力室２１内にインクを吸入し
た後、駆動電圧の印加を停止した時点でインクがインク
吐出口（図示せず）から印字用紙に向かって吐出されて
文字等の印字が行われる。
際に、駆動電源Ｖから各第１内部電極３６に駆動電圧が
印加されることに基づき、積層型圧電体３３にてその分
極方向に直交する電界を発生させてシェアモードにて変
形させ、同時に、外側圧電セラミック層３４の分極方向
と平行な電界を発生させて外側圧電層を伸縮モードにて
変形させることにより、インク圧力室２１の容積が増大
され、これによりインク圧力室２１内にインクを吸入し
た後、駆動電圧の印加を停止した時点でインクがインク
吐出口（図示せず）から印字用紙に向かって吐出されて
文字等の印字が行われる。
【００５２】このように、第２実施形態に係るインクジ
ェットヘッド５では、その印字駆動時に、積層型圧電体
３３がシェアモードにて変形され、同時に、外側圧電セ
ラミック層３４が伸縮モードにて変形されるので、低い
駆動電圧をもって積層型圧電体３３の電気機械変換効率
を向上しつつ、積層型圧電体３３のシェアモード変形と
外側圧電層３４の伸縮モード変形との協働により、所
謂、バイモルフ変形が生じることとなって、圧電体全体
としての変形を大きくすることができる。また、積層型
圧電体３３を使用していることから、単層の圧電層を使
用する場合に比して、インク圧力室３１の剛性を高めて
発生圧力の損失を少なくすることができる。
ェットヘッド５では、その印字駆動時に、積層型圧電体
３３がシェアモードにて変形され、同時に、外側圧電セ
ラミック層３４が伸縮モードにて変形されるので、低い
駆動電圧をもって積層型圧電体３３の電気機械変換効率
を向上しつつ、積層型圧電体３３のシェアモード変形と
外側圧電層３４の伸縮モード変形との協働により、所
謂、バイモルフ変形が生じることとなって、圧電体全体
としての変形を大きくすることができる。また、積層型
圧電体３３を使用していることから、単層の圧電層を使
用する場合に比して、インク圧力室３１の剛性を高めて
発生圧力の損失を少なくすることができる。
【００５３】また、外側圧電セラミック層３４の下面に
インク圧力室３１のインクと接触する圧電セラミック層
４０が設けられていることから、外側圧電セラミック層
３４の下面に存在する外側電極３８が直接インクと接触
することを防止する絶縁層としての作用を行い、これよ
り絶縁フィルム等の特別な絶縁層や振動板等を設けるこ
となく外側電極３８をインク圧力室３１のインクから隔
絶することができる。また、かかる絶縁層の作用を行う
圧電セラミック層４０は積層型圧電体３３及び外側圧電
セラミック層３４の製造と同時に形成することが可能で
あることからコストアップを招来することもない。
インク圧力室３１のインクと接触する圧電セラミック層
４０が設けられていることから、外側圧電セラミック層
３４の下面に存在する外側電極３８が直接インクと接触
することを防止する絶縁層としての作用を行い、これよ
り絶縁フィルム等の特別な絶縁層や振動板等を設けるこ
となく外側電極３８をインク圧力室３１のインクから隔
絶することができる。また、かかる絶縁層の作用を行う
圧電セラミック層４０は積層型圧電体３３及び外側圧電
セラミック層３４の製造と同時に形成することが可能で
あることからコストアップを招来することもない。
【００５４】更に、インク圧力室３１のインクと接触す
る圧電セラミック層４０は、積層型圧電体３３における
各圧電セラミック層３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、及び、外
側圧電セラミック層３４と同一の層から形成されてお
り、従って、かかる圧電セラミック層４０は積層型圧電
体３３のシェアモード変形、外側圧電セラミック層３４
の伸縮モード変形に従って容易に変形されることとな
り、これにより、積層型圧電体３３、外側圧電セラミッ
ク層３４の動きを規制することなく積層型圧電体３３の
第１内部電極３６、外側圧電セラミック層３４の外側電
極３８をインク圧力室３１内のインクから遮蔽すること
ができる。
る圧電セラミック層４０は、積層型圧電体３３における
各圧電セラミック層３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、及び、外
側圧電セラミック層３４と同一の層から形成されてお
り、従って、かかる圧電セラミック層４０は積層型圧電
体３３のシェアモード変形、外側圧電セラミック層３４
の伸縮モード変形に従って容易に変形されることとな
り、これにより、積層型圧電体３３、外側圧電セラミッ
ク層３４の動きを規制することなく積層型圧電体３３の
第１内部電極３６、外側圧電セラミック層３４の外側電
極３８をインク圧力室３１内のインクから遮蔽すること
ができる。
【００５５】尚、本発明は前記各第１及び第２実施形態
に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない
範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論であ
る。
に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない
範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論であ
る。
【００５６】
【発明の効果】以上説明した通り請求項１に係るインク
ジェットヘッドでは、積層型圧電体をシェアモードにて
変形させ、同時に、外側圧電層の分極方向と平行な電界
を発生させて外側圧電層を伸縮モードにて変形させるこ
とにより、低い駆動電圧をもって積層型圧電体の電気機
械変換効率を向上しつつ、積層型圧電体のシェアモード
変形と外側圧電層の伸縮モード変形との協働により圧電
体全体としての変形を大きくすることができる。また、
積層型圧電体を使用していることから、単層の圧電層を
使用する場合に比して、インク圧力室の剛性を高めて発
生圧力の損失を少なくすることができる。
ジェットヘッドでは、積層型圧電体をシェアモードにて
変形させ、同時に、外側圧電層の分極方向と平行な電界
を発生させて外側圧電層を伸縮モードにて変形させるこ
とにより、低い駆動電圧をもって積層型圧電体の電気機
械変換効率を向上しつつ、積層型圧電体のシェアモード
変形と外側圧電層の伸縮モード変形との協働により圧電
体全体としての変形を大きくすることができる。また、
積層型圧電体を使用していることから、単層の圧電層を
使用する場合に比して、インク圧力室の剛性を高めて発
生圧力の損失を少なくすることができる。
【００５７】また、請求項２に係るインクジェットヘッ
ドでは、インク圧力室側の積層型圧電体がシェアモード
で変形され、また、積層型圧電体の上面で外側圧電層が
伸縮モードで変形されることから、積層型圧電体には、
外側圧電層の変形に基づき、所謂、バイモルフ変形が生
じることとなって、圧電体全体としての変形量が大きく
なる。
ドでは、インク圧力室側の積層型圧電体がシェアモード
で変形され、また、積層型圧電体の上面で外側圧電層が
伸縮モードで変形されることから、積層型圧電体には、
外側圧電層の変形に基づき、所謂、バイモルフ変形が生
じることとなって、圧電体全体としての変形量が大きく
なる。
【００５８】更に、請求項３に係るインクジェットヘッ
ドでは、積層型圧電体における各圧電層の内、インク圧
力室のインクと接触する圧電層は絶縁層として作用する
ので、この圧電層を介して積層型圧電体にインクが接触
することを防止し、これより絶縁フィルム等の特別な絶
縁層や振動板等を設けることなく積層型圧電体をインク
圧力室のインクから隔絶することができ、また、かかる
絶縁層の作用を行う圧電層は積層型圧電体の製造と同時
に形成することが可能であることからコストアップを招
来することもない。
ドでは、積層型圧電体における各圧電層の内、インク圧
力室のインクと接触する圧電層は絶縁層として作用する
ので、この圧電層を介して積層型圧電体にインクが接触
することを防止し、これより絶縁フィルム等の特別な絶
縁層や振動板等を設けることなく積層型圧電体をインク
圧力室のインクから隔絶することができ、また、かかる
絶縁層の作用を行う圧電層は積層型圧電体の製造と同時
に形成することが可能であることからコストアップを招
来することもない。
【００５９】また、請求項４に係るインクジェットヘッ
ドでは、インク圧力室のインクと接触する圧電層は、積
層型圧電体における各圧電層と同一の層から形成されて
おり、従って、かかる圧電層は積層型圧電体の変形に従
って変形される。これにより、積層型圧電体の動きを規
制することなく積層型圧電体の電極をインク圧力室内の
インクから遮蔽することができる。
ドでは、インク圧力室のインクと接触する圧電層は、積
層型圧電体における各圧電層と同一の層から形成されて
おり、従って、かかる圧電層は積層型圧電体の変形に従
って変形される。これにより、積層型圧電体の動きを規
制することなく積層型圧電体の電極をインク圧力室内の
インクから遮蔽することができる。
【００６０】更に、請求項５に係るインクジェットヘッ
ドでは、インク圧力室側の外側圧電層が伸縮モードで変
形され、また、外側圧電層の上側で積層型圧電体がシェ
アモードで変形され、この場合において、積層型圧電体
には、その下面の外側圧電層の変形に基づき、所謂、バ
イモルフ変形が生じることとなって、圧電体全体として
の変形量が大きくなる。
ドでは、インク圧力室側の外側圧電層が伸縮モードで変
形され、また、外側圧電層の上側で積層型圧電体がシェ
アモードで変形され、この場合において、積層型圧電体
には、その下面の外側圧電層の変形に基づき、所謂、バ
イモルフ変形が生じることとなって、圧電体全体として
の変形量が大きくなる。
【００６１】また、請求項６に係るインクジェットヘッ
ドでは、外側圧電層の下面にインク圧力室のインクと接
触する圧電層が設けられていることから、外側圧電層の
片面に形成された外側電極が直接インクと接触すること
はない。また、インクと接触する圧電層は、外側圧電層
の外側電極にインクが接触することを防止する絶縁層の
作用を行い、これより絶縁フィルム等の特別な絶縁層や
振動板等を設けることなく外側電極をインク圧力室のイ
ンクから隔絶することができ、また、かかる絶縁層の作
用を行う圧電層は積層型圧電体及び外側圧電層の製造と
同時に形成することが可能であることからコストアップ
を招来することもない。
ドでは、外側圧電層の下面にインク圧力室のインクと接
触する圧電層が設けられていることから、外側圧電層の
片面に形成された外側電極が直接インクと接触すること
はない。また、インクと接触する圧電層は、外側圧電層
の外側電極にインクが接触することを防止する絶縁層の
作用を行い、これより絶縁フィルム等の特別な絶縁層や
振動板等を設けることなく外側電極をインク圧力室のイ
ンクから隔絶することができ、また、かかる絶縁層の作
用を行う圧電層は積層型圧電体及び外側圧電層の製造と
同時に形成することが可能であることからコストアップ
を招来することもない。
【００６２】以上の説明した通り本発明は、少なくとも
２層以上の圧電層を積層してなりその積層方向に分極さ
れた積層型圧電体、及び、積層型圧電体の一面に積層さ
れその層厚方向に分極された外側圧電層を使用し、駆動
電圧の印加時に積層型圧電体の分極方向と直交する電界
を発生させて積層型圧電体をシェアモードにて変形させ
るとともに、外側圧電層の分極方向と平行な電界を発生
させて外側圧電層を伸縮モードにて変形させることによ
り、低い駆動電圧をもって積層型圧電体の電気機械変換
効率を向上しつつ、積層型圧電体のシェアモード変形と
外側圧電層の伸縮モード変形との協働により圧電体全体
としての変形を大きくすることが可能であるとともに、
インク圧力室の剛性を高めて発生圧力の損失を少なくす
ることが可能であり、また、絶縁フィルム等の特別な絶
縁層や振動板等を設けることなく且つ積層型圧電体の動
きを規制することなく積層型圧電体の電極をインク圧力
室内のインクから遮蔽することが可能なコストの低いイ
ンクジェットヘッドを提供することができる。
２層以上の圧電層を積層してなりその積層方向に分極さ
れた積層型圧電体、及び、積層型圧電体の一面に積層さ
れその層厚方向に分極された外側圧電層を使用し、駆動
電圧の印加時に積層型圧電体の分極方向と直交する電界
を発生させて積層型圧電体をシェアモードにて変形させ
るとともに、外側圧電層の分極方向と平行な電界を発生
させて外側圧電層を伸縮モードにて変形させることによ
り、低い駆動電圧をもって積層型圧電体の電気機械変換
効率を向上しつつ、積層型圧電体のシェアモード変形と
外側圧電層の伸縮モード変形との協働により圧電体全体
としての変形を大きくすることが可能であるとともに、
インク圧力室の剛性を高めて発生圧力の損失を少なくす
ることが可能であり、また、絶縁フィルム等の特別な絶
縁層や振動板等を設けることなく且つ積層型圧電体の動
きを規制することなく積層型圧電体の電極をインク圧力
室内のインクから遮蔽することが可能なコストの低いイ
ンクジェットヘッドを提供することができる。
【図１】インクジェットプリンタの要部を示す斜視図で
ある。
ある。
【図２】第１実施形態に係る圧電式インクジェットヘッ
ドのアレイ構造の一部を示す断面図である。
ドのアレイ構造の一部を示す断面図である。
【図３】積層型圧電体を変形させて印字動作を行ってい
るアレイの一部を拡大して示す断面図である。
るアレイの一部を拡大して示す断面図である。
【図４】第２実施形態に係る圧電式インクジェットヘッ
ドのアレイ構造の一部を示す断面図である。
ドのアレイ構造の一部を示す断面図である。
【図５】積層型圧電体を変形させて印字動作を行ってい
るアレイの一部を拡大して示す断面図である。
るアレイの一部を拡大して示す断面図である。
５ インクジェットヘッド ２０、３０ アレイ ２１、３１ インク圧力室 ２２、３２ キャビティプレート ２３、３３ 積層型圧電体 ２３Ａ、３３Ａ 第１圧電セラミック層 ２３Ｂ、３３Ｂ 第２圧電セラミック層 ２３Ｃ、３３Ｃ 第３圧電セラミック層 ２４、３４ 外側圧電セラミック層 ２５、３５ 区画壁 ２６、３６ 第１内部電極 ２７、３７ 第２内部電極 ２８、３８ 外側電極 ４０ 圧電セラミック層 Ａ、Ｂ、Ｅ，Ｆ 分極方向 Ｃ、Ｄ、Ｇ、Ｈ 電界方向 Ｓ スイッチ Ｖ 駆動電源
Claims (6)
- 【請求項１】 キャビティプレートに形成されるととも
に一面が開放されたインク圧力室と、インク圧力室の一
面を閉塞するようにキャビティプレートに固定されると
ともにインク圧力室に対応する位置に形成された第１内
部電極及びインク圧力室の周縁位置に形成された第２内
部電極を有する圧電層と、第１内部電極及び第２内部電
極がそれぞれ接続される相互に異なる極性の第１端子及
び第２端子が設けられた電源とを有し、電源から第１内
部電極、第２内部電極間に駆動電圧を印加して圧電層を
変形させることによりインク圧力室内のインクをインク
吐出口から吐出するインクジェットヘッドにおいて、 前記第１内部電極及び第２内部電極とが相互に重なるよ
うに前記圧電層を少なくとも２層以上積層してなるとと
もに積層方向に分極された積層型圧電体と、 前記積層型圧電体の一面に積層されるとともに層厚方向
に分極された外側圧電層と、 前記外側圧電層の片面に形成され、前記電源の第２端子
に接続される外側電極とを備え、 前記電源から駆動電圧を印加した際に、前記積層型圧電
体にはその分極方向と直交する電界を発生することによ
り積層型圧電体をシェアモードにて変形させるととも
に、前記外側圧電層にはその分極方向と平行な電界を発
生することにより外側圧電層を伸縮モードにて変形させ
ることを特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項２】 前記外側圧電層は積層型圧電体の上面に
積層されていることを特徴とする請求項１記載のインク
ジェットヘッド。 - 【請求項３】 前記積層型圧電体における各圧電層の
内、インク圧力室のインクと接触する圧電層は、絶縁層
として作用することを特徴とする請求項１又は請求項２
記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項４】 前記インク圧力室のインクと接触する圧
電層は、前記積層型圧電体の変形に従って変形すること
を特徴とする請求項３記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項５】 前記外側圧電層は積層型圧電体の下面に
積層されていることを特徴とする請求項１記載のインク
ジェットヘッド。 - 【請求項６】 前記外側圧電層の下面には、インク圧力
室のインクと接触する圧電層が設けられていることを特
徴とする請求項５記載のインクジェットヘッド。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21736696A JP3290897B2 (ja) | 1996-08-19 | 1996-08-19 | インクジェットヘッド |
| US08/911,011 US6174051B1 (en) | 1996-08-19 | 1997-08-14 | Ink jet head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21736696A JP3290897B2 (ja) | 1996-08-19 | 1996-08-19 | インクジェットヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1058674A true JPH1058674A (ja) | 1998-03-03 |
| JP3290897B2 JP3290897B2 (ja) | 2002-06-10 |
Family
ID=16703058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21736696A Expired - Lifetime JP3290897B2 (ja) | 1996-08-19 | 1996-08-19 | インクジェットヘッド |
Country Status (2)
| Country | Link |
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| US (1) | US6174051B1 (ja) |
| JP (1) | JP3290897B2 (ja) |
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| JP2023091561A (ja) * | 2021-12-20 | 2023-06-30 | エスアイアイ・プリンテック株式会社 | ヘッドチップ、液体噴射ヘッド及び液体噴射記録装置 |
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