JPH106495A - Ink jet recording head and piezoelectric member - Google Patents

Ink jet recording head and piezoelectric member

Info

Publication number
JPH106495A
JPH106495A JP8165853A JP16585396A JPH106495A JP H106495 A JPH106495 A JP H106495A JP 8165853 A JP8165853 A JP 8165853A JP 16585396 A JP16585396 A JP 16585396A JP H106495 A JPH106495 A JP H106495A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
piezoelectric member
nozzle
piezoelectric
recording head
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
JP8165853A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Yamamoto
廣治 山元
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.)
Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co 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 Minolta Co Ltd filed Critical Minolta Co Ltd
Priority to JP8165853A priority Critical patent/JPH106495A/en
Publication of JPH106495A publication Critical patent/JPH106495A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To raise an ink discharging efficiency from a nozzle by obliquely deforming an ink channel opposed part of a piezoelectric member, and urging ink in an ink channel in a nozzle direction based on this deformation, thus forming an ink flow. SOLUTION: In this ink jet recording head, a piezoelectric member 15 is formed of a plurality of laminated piezoelectric element layers 21, each layer 21 has electrode layers 31, 32 on an ink channel opposed surface and its opposite surface, respectively, a part of the layer 21 sandwiched between the layers 31 and 32 becomes a polarized active part B, and lengths of the parts B of the layers 21 with respect to a direction directed from one end toward a nozzle 14 are stepwisely differentiated. Therefore, a deforming amount of the member 15 at the time of applying a voltage is increased as it separates from the nozzle 14.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、画像信号に応じて
インクドロップを飛翔させ、記録紙等の記録媒体に付着
させて画像を記録するドロップオンデマンド(DOD)
方式のインクジェット記録ヘッドに関する。また、本発
明は上記インクジェット記録ヘッドに用いられる圧電部
材に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drop-on-demand (DOD) for recording an image by causing an ink drop to fly in response to an image signal and attaching the ink drop to a recording medium such as recording paper.
The present invention relates to an inkjet recording head of the type. The present invention also relates to a piezoelectric member used for the above-mentioned ink jet recording head.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、圧電部材の変形によりインク
を噴出させるようにしたインクジェット記録ヘッドが知
られている。このような圧電部材を用いたインクジェッ
ト記録ヘッドの一例を図6に示す。図6に示すように、
このインクジェット記録ヘッド51は、樹脂や金属等か
らなるチャンネルプレート52を備えている。チャンネ
ルプレート52には、成型またはエッチング等の方法に
より複数の凹部が形成され、この凹部形成面を覆うよう
に樹脂や金属等の薄膜からなる隔壁53が接着されてい
る。この隔壁53で覆われた上記各凹部の内部にはそれ
ぞれ、インクチャンネル55と、インク供給室58と、
各インクチャンネル55とインク供給室58とを連通す
るインレット57とが形成されている。また、インクチ
ャンネル55の端部にそれぞれ連通する複数のノズル6
0が上記チャンネルプレート52に形成されている。な
お、上記各インクチャンネル55、インレット57、お
よびノズル60は、図6の奥行き方向(図面に垂直な方
向)に沿ってそれぞれ等ピッチで形成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an ink jet recording head which ejects ink by deformation of a piezoelectric member. FIG. 6 shows an example of an ink jet recording head using such a piezoelectric member. As shown in FIG.
The ink jet recording head 51 has a channel plate 52 made of resin, metal, or the like. A plurality of recesses are formed in the channel plate 52 by a method such as molding or etching, and a partition wall 53 made of a thin film of resin, metal, or the like is adhered so as to cover the recess formation surface. In each of the concave portions covered with the partition walls 53, an ink channel 55, an ink supply chamber 58,
An inlet 57 that connects each ink channel 55 and the ink supply chamber 58 is formed. Further, a plurality of nozzles 6 each communicating with an end of the ink channel 55 are provided.
0 is formed on the channel plate 52. The ink channels 55, the inlets 57, and the nozzles 60 are formed at equal pitches in the depth direction (a direction perpendicular to the drawing) of FIG.

【0003】上記隔壁53の下方には、スペーサ部材6
1,62を介して基板54が固定されている。インクチ
ャンネル55下方の隔壁53と基板54との間には、上
記隔壁53を介して各インクチャンネル55にそれぞれ
対向するように複数の圧電部材63が固定されている。
圧電部材63の上,下面には、電極層64,65がそれ
ぞれ形成され、これら電極層64,65を介して圧電部
材63に電圧が印加されるようになっている。
A spacer member 6 is provided below the partition wall 53.
The substrate 54 is fixed via the first and the second 62. A plurality of piezoelectric members 63 are fixed between the partition wall 53 and the substrate 54 below the ink channel 55 so as to face each ink channel 55 via the partition wall 53.
Electrode layers 64 and 65 are formed on the upper and lower surfaces of the piezoelectric member 63, respectively, and a voltage is applied to the piezoelectric member 63 via the electrode layers 64 and 65.

【0004】上記構成からなるインクジェット記録ヘッ
ド51において、圧電部材63に電圧を印加すると、図
6中に破線で示すように、圧電部材63が厚み方向、す
なわち隔壁53と基板54の対向方向に急激に膨張変形
して隔壁53をインクチャンネル55側に押し上げる。
これにより、インクチャンネル55内のインクが瞬間的
に加圧され、ノズル60からインクドロップが飛翔する
ようになっている。
When a voltage is applied to the piezoelectric member 63 in the ink jet recording head 51 having the above configuration, the piezoelectric member 63 is suddenly moved in the thickness direction, that is, in the direction in which the partition wall 53 and the substrate 54 face each other, as shown by the broken line in FIG. Then, the partition wall 53 is pushed up to the ink channel 55 side.
As a result, the ink in the ink channel 55 is momentarily pressurized, and the ink drop flies from the nozzle 60.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記圧電部材63は、
長手方向(図6の左右方向)にわたってほぼ均一に膨張
変形し、この変形によりインクがインクチャンネル55
の上部壁面56に向かって一様に押し上げることにな
る。一方、ノズル14はインクチャンネル55の端部に
形成されているため、インクはインクチャンネル55内
をノズル60方向に流れてノズル60から吐出すること
になる。このため、上記インクジェット記録ヘッド51
では、インクチャンネル55内におけるインクの流れる
方向と、上記圧電部材63の変形に基づくインクの移動
方向とが直交する関係にあり、必ずしもインク吐出効率
がよいとは言えなかった。
The piezoelectric member 63 is
It expands and deforms almost uniformly in the longitudinal direction (the left-right direction in FIG. 6), and this deformation causes ink to flow through the ink channel 55.
Will be pushed up evenly toward the upper wall surface 56. On the other hand, since the nozzle 14 is formed at the end of the ink channel 55, the ink flows in the ink channel 55 toward the nozzle 60 and is ejected from the nozzle 60. For this reason, the ink jet recording head 51
In this case, the direction in which the ink flows in the ink channel 55 is orthogonal to the direction in which the ink moves due to the deformation of the piezoelectric member 63, and the ink ejection efficiency is not necessarily high.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、イン
ク吐出効率を上げることを目的としてなされたものであ
り、第1発明のインクジェット記録ヘッドでは、圧電部
材の電圧印加時の変形に基づいてインクチャンネル内に
収容されたインクを加圧しノズルからインクドロップを
飛翔させるインクジェット記録ヘッドにおいて、ノズル
から離れた部分の圧電部部材の電圧印加時の変形量が、
ノズルに近い部分の圧電部材の電圧印加時の変形量より
も大きくなるようにしたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made for the purpose of increasing the ink ejection efficiency. In the ink jet recording head of the first invention, the ink jet recording head based on the deformation of the piezoelectric member when voltage is applied. In an ink jet recording head that pressurizes ink contained in an ink channel and causes an ink drop to fly from a nozzle, the amount of deformation of a portion of the piezoelectric member away from the nozzle when voltage is applied is:
The amount of deformation of the piezoelectric member near the nozzle when the voltage is applied is larger than that of the piezoelectric member.

【0007】また、第2発明の圧電部材は、複数の電極
層と圧電体層とを交互に積層してなる圧電部材であっ
て、各圧電体層には上下の電極間に電圧を印加した場合
に変形する活性部が圧電部材の一方の端部から他端に向
けて設けられ、該活性部の長さが下層よりも上層のほう
が短くなるようにしたものである。
A piezoelectric member according to a second aspect of the present invention is a piezoelectric member in which a plurality of electrode layers and piezoelectric layers are alternately laminated, and a voltage is applied to each piezoelectric layer between upper and lower electrodes. An active portion that deforms in the case is provided from one end to the other end of the piezoelectric member, and the length of the active portion is shorter in the upper layer than in the lower layer.

【0008】[0008]

【発明の作用および効果】上記第1発明のインクジェッ
ト記録ヘッドによれば、圧電部材に電圧を印加すると、
ノズルから離れた部分の圧電部材の変形量が大きくなる
ように変形する。この変形は、インクチャンネル内のイ
ンクをノズル方向に向かって押し出すように作用する。
この作用に基づきインクはインクチャンネル内をノズル
方向に流れてノズルから吐出し、インクドロップとなっ
て飛翔する。このように、インクチャンネル内のインク
についてノズル方向への流れを形成するように圧電部材
を変形させることで、インク吐出効率を上げることがで
きる。
According to the ink jet recording head of the first invention, when a voltage is applied to the piezoelectric member,
The piezoelectric member is deformed so as to increase the amount of deformation of the piezoelectric member in a portion away from the nozzle. This deformation acts to push the ink in the ink channel toward the nozzle.
Based on this action, the ink flows in the ink channel in the direction of the nozzle, is ejected from the nozzle, and flies as an ink drop. As described above, the ink ejection efficiency can be increased by deforming the piezoelectric member so as to form the flow of the ink in the ink channel in the nozzle direction.

【0009】また、上記第2発明の圧電部材によれば、
この圧電部材に各電極層を介して電圧を印加すると、各
圧電体層の活性部がそれぞれ膨張変形する。圧電体層の
上層の活性部は、圧電部材の一端部からの長さが下層よ
りも短くしてある。そのため、上記圧電部材では下層に
なるほど活性部の積層数が多くなり、その分、各活性部
の変形の累積である圧電部材の変形量も大きくなる。こ
れにより、圧電部材は、一方の端部から他端に近づくに
したがって変形量が大きくなるような変形をする。この
ため、上記圧電部材をインクジェット記録ヘッドのイン
ク加圧手段として用いた場合、変形量の大きい部分がノ
ズルから離れるように圧電部材を配置することにより、
圧電部材の変形に基づきインクチャンネル内のインクに
ノズル方向へ向かう流れを形成することができ、インク
吐出効率を上げることができる。
Further, according to the piezoelectric member of the second invention,
When a voltage is applied to this piezoelectric member via each electrode layer, the active portion of each piezoelectric layer expands and deforms. The active portion of the upper layer of the piezoelectric layer has a length from one end of the piezoelectric member shorter than that of the lower portion. Therefore, in the piezoelectric member, the lower the number of layers, the larger the number of stacked active portions, and accordingly, the greater the deformation of the piezoelectric member, which is the cumulative amount of deformation of each active portion. As a result, the piezoelectric member deforms such that the amount of deformation increases from one end to the other. For this reason, when the piezoelectric member is used as ink pressurizing means of an ink jet recording head, by arranging the piezoelectric member so that a portion having a large deformation amount is separated from the nozzle,
A flow toward the nozzle direction can be formed in the ink in the ink channel based on the deformation of the piezoelectric member, and the ink ejection efficiency can be increased.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。図1,2は、本発明にかかる
圧電部材を用いたインクジェット記録ヘッド1を示した
ものである。このインクジェット記録ヘッド1は、第1
ヘッド部10と第2ヘッド部20を有している。この第
1,第2ヘッド部10,20は、チャンネルプレート
2、隔壁3、および基板4によって一体的に形成され、
上記ヘッド1の中央断面Xに関して対称に構成されてい
るため、以下、第1ヘッド部10を主として説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 and 2 show an ink jet recording head 1 using a piezoelectric member according to the present invention. This ink jet recording head 1 has a first
It has a head section 10 and a second head section 20. The first and second head portions 10 and 20 are integrally formed by the channel plate 2, the partition 3, and the substrate 4,
Since the head 1 is configured symmetrically with respect to the central cross section X, the first head section 10 will be mainly described below.

【0011】上記チャンネルプレート2は樹脂、金属等
の平板からなり、その下面には一体成型、エッチング、
フォトリソグラフィや電鋳などの微細加工などによって
複数の凹部が形成されている。また、上記隔壁3は金
属、樹脂等の薄膜からなり、チャンネルプレート2の凹
部形成面を覆うように接着されている。この隔壁3で覆
われたチャンネルプレート2の各凹部の内部がそれぞれ
インクチャンネル11、インレット12、インク供給室
13となっている。
The channel plate 2 is made of a flat plate made of resin, metal, or the like.
A plurality of recesses are formed by fine processing such as photolithography and electroforming. The partition 3 is made of a thin film of metal, resin, or the like, and is adhered so as to cover the concave surface of the channel plate 2. The inside of each concave portion of the channel plate 2 covered by the partition 3 serves as an ink channel 11, an inlet 12, and an ink supply chamber 13, respectively.

【0012】上記複数のインクチャンネル11は等ピッ
チで平行に配置されている。各インクチャンネル11に
は、それぞれ対応するインレット12を介してインク供
給室13からインクが収容されるようになっている。ま
た、チャンネルプレート2には、各インクチャンネル1
1の端部近傍にそれぞれ連通する複数のノズル14が1
つの直線上に形成されている。このノズル14はインク
チャンネル11側が大径で、外部に面した吐出側が小径
となったテーパ状円形断面を有している。
The plurality of ink channels 11 are arranged at equal pitches in parallel. Each ink channel 11 receives ink from an ink supply chamber 13 via a corresponding inlet 12. In addition, the channel plate 2 includes each ink channel 1.
The plurality of nozzles 14 communicating with each other in the vicinity of one end
Are formed on two straight lines. The nozzle 14 has a tapered circular cross section having a large diameter on the ink channel 11 side and a small diameter on the discharge side facing the outside.

【0013】上記チャンネルプレート2と隔壁3とは、
スペーサ部材6,7,8を介して、セラミック等の高剛
性材料からなる基板4に固定されている。この基板4上
には、隔壁3を介してそれぞれインクチャンネル11に
対向するように配置された複数の圧電部材15が固定さ
れている。圧電部材15は、電圧印加時の変形に基づき
隔壁3を介してインクチャンネル11内のインクを加圧
し、ノズル14からインクドロップを飛翔させる加圧手
段である。
The channel plate 2 and the partition 3 are
It is fixed to a substrate 4 made of a highly rigid material such as ceramic via spacer members 6, 7, 8. A plurality of piezoelectric members 15 are fixed on the substrate 4 so as to face the ink channels 11 with the partition walls 3 interposed therebetween. The piezoelectric member 15 is a pressurizing unit that pressurizes the ink in the ink channel 11 via the partition 3 based on the deformation at the time of applying a voltage, and causes the ink drop to fly from the nozzle 14.

【0014】上記圧電部材15は、図3に示すように、
例えばジルコン酸鉛やチタン酸鉛などの圧電材料からな
る複数の圧電体層21をインクチャンネル11対向方向
(矢印A方向)に積層して構成され、インクチャンネル
11よりも長さと幅が少し小さい直方体に形成されてい
る。
The piezoelectric member 15 is, as shown in FIG.
For example, a rectangular parallelepiped formed by laminating a plurality of piezoelectric layers 21 made of a piezoelectric material such as lead zirconate or lead titanate in the direction facing the ink channel 11 (the direction of arrow A) and having a slightly smaller length and width than the ink channel 11 Is formed.

【0015】各圧電体層21は、インクチャンネル11
に対向する面とその反対側の面に第1の電極層31と第
2の電極層32とをそれぞれ有している。第2の電極層
32は、圧電部材15のノズル14側の側面26に設け
た第2の共通電極27からそれぞれ延び、その先端部が
圧電部材15のノズルから離れた方の側面22の近傍に
位置するように同じ長さにそれぞれ形成されており、第
2の共通電極27を介してアースに接続されている。他
方、各第1の電極層31は、圧電部材15の側面22に
設けた第1の共通電極24から延びており、第1の共通
電極24を介してドライバ23にそれぞれ接続されてい
る。そして、第1と第2の電極層31,32に挟まれた
各圧電層21の部分が、後述するように分極処理された
活性部となっている。
Each of the piezoelectric layers 21 includes the ink channel 11.
A first electrode layer 31 and a second electrode layer 32 are respectively provided on the surface facing and the surface opposite thereto. The second electrode layer 32 extends from the second common electrode 27 provided on the side surface 26 of the piezoelectric member 15 on the side of the nozzle 14, and its tip end is located near the side surface 22 of the piezoelectric member 15 distant from the nozzle. They are formed to have the same length so as to be located, and are connected to the ground via the second common electrode 27. On the other hand, each first electrode layer 31 extends from a first common electrode 24 provided on the side surface 22 of the piezoelectric member 15, and is connected to the driver 23 via the first common electrode 24. The portion of each piezoelectric layer 21 sandwiched between the first and second electrode layers 31 and 32 is an active portion that has been subjected to a polarization process as described later.

【0016】各圧電体層21のインクチャンネル側の面
であって第1の電極層31の延長線上には、電極層が形
成されていない分断領域34を挟んでダミー電極層35
(図3において一点鎖線で示す。)がそれぞれ形成され
ている。また、各第1の電極層31の長さは、分断領域
34の位置を変えることによって、圧電部材15の下部
から上部に向かって段階的に短くなるように形成されて
いる。第1の電極層31の長さをこのように形成するこ
とで、図3において斜線領域Bで示すように、第2の電
極層32の先端を基準位置として、この基準位置からノ
ズル14に向かう方向に関する各圧電体層21の活性部
の長さを、インクチャンネル11に向かう方向に沿って
段階的に短くなるように違えてある。
On the ink channel side surface of each piezoelectric layer 21 and on an extension of the first electrode layer 31, a dummy electrode layer 35 is sandwiched by a divided region 34 where no electrode layer is formed.
(Indicated by a dashed line in FIG. 3). The length of each first electrode layer 31 is formed so as to gradually decrease from the lower part to the upper part of the piezoelectric member 15 by changing the position of the dividing region 34. By forming the length of the first electrode layer 31 in this manner, as shown by the hatched area B in FIG. The length of the active portion of each piezoelectric layer 21 with respect to the direction is different so that it gradually decreases in the direction toward the ink channel 11.

【0017】上記構成を有する圧電部材15は、例えば
つぎのようにして形成される。まず、グリーンシート法
により基板4上に第1層目の圧電体層21を形成し、そ
の表面にスパッタリング法やめっき法などで金属薄膜を
付着させて第2の電極層32を形成する。つぎに、その
上部に同様の方法によって2層目の圧電体層21を積層
し、この第2層目の表面に上記方法により第1の電極層
31を形成するが、その表面の一部にマスクをしておく
ことにより、金属薄膜が付着しない分断領域34と、こ
の領域の存在によって第1の電極層31と導通しないダ
ミー電極層35とが第1の電極層31と同時に形成され
る。このような工程を順次繰り返すことで圧電部材15
が形成されるが、第1の電極層31を形成する際のマス
ク位置をノズル14から離れる方向に少しづつずらすこ
とで、各第1の電極層31の長さが段階的に短くなるよ
うに形成される。
The piezoelectric member 15 having the above configuration is formed, for example, as follows. First, a first piezoelectric layer 21 is formed on a substrate 4 by a green sheet method, and a metal thin film is attached to the surface of the first piezoelectric layer 21 by a sputtering method, a plating method, or the like to form a second electrode layer 32. Next, a second piezoelectric layer 21 is laminated on the upper surface by the same method, and the first electrode layer 31 is formed on the surface of the second layer by the above method. By keeping the mask, a divided region 34 to which the metal thin film does not adhere and a dummy electrode layer 35 that does not conduct to the first electrode layer 31 due to the presence of this region are formed simultaneously with the first electrode layer 31. By repeating these steps sequentially, the piezoelectric member 15
Is formed, but by slightly shifting the mask position when forming the first electrode layer 31 in a direction away from the nozzle 14, the length of each first electrode layer 31 is gradually reduced. It is formed.

【0018】圧電体層21を積層し、さらに焼成し終わ
った後に、圧電部材15の両側面22,26に導電性接
着層または金属薄膜などにより第1と第2の共通電極2
4,27をそれぞれ設ける。そして、第1と第2の共通
電極24,27を介して各電極層31,32に高温下で
高電圧を印加すると、各圧電体層21の各電極層31,
32に挟まれた部分のみが分極処理され、上記のように
長さが異なる活性部がそれぞれ形成される。なお、第1
の電極層31を挟む2つの圧電体層21の活性部は互い
に相反する方向に分極処理されるが、ドライバ23によ
って第1の電極層31に電圧を印加したとき、各活性部
には互いに逆方向に電界が生じるので、いずれの活性部
も上下方向に膨張変形し、結果的に各活性部がインクチ
ャンネル11に向かう方向に膨張変形することになる。
After the piezoelectric layer 21 is laminated and fired, the first and second common electrodes 2 are formed on both sides 22, 26 of the piezoelectric member 15 by a conductive adhesive layer or a metal thin film.
4 and 27 are provided respectively. When a high voltage is applied to each of the electrode layers 31 and 32 at a high temperature via the first and second common electrodes 24 and 27, each of the electrode layers 31 and 32 of each piezoelectric layer 21 is applied.
Only the portion sandwiched between the portions 32 is polarized, and active portions having different lengths are formed as described above. The first
The active portions of the two piezoelectric layers 21 sandwiching the electrode layer 31 are polarized in directions opposite to each other, but when a voltage is applied to the first electrode layer 31 by the driver 23, the active portions are opposite to each other. Since an electric field is generated in each direction, any of the active portions expands and deforms in the vertical direction. As a result, each active portion expands and deforms in the direction toward the ink channel 11.

【0019】第1ヘッド部10は、以上の構成を有して
いる。他方、第2ヘッド部20のインクチャンネル1
1、インレット12、および圧電部材15も第1ヘッド
部10のものとそれぞれ同一サイズに形成されている。
また、ノズル14も同一径に形成してある。インクチャ
ンネル11、インレット12、圧電部材15、ノズル1
4等の大きさを各ヘッド部ごとに異ならせて、各ヘッド
部から異なる径のインクドロップを吐出するようにして
もよい。
The first head section 10 has the above configuration. On the other hand, the ink channel 1 of the second head unit 20
1, the inlet 12 and the piezoelectric member 15 are also formed in the same size as those of the first head unit 10, respectively.
The nozzle 14 is also formed with the same diameter. Ink channel 11, inlet 12, piezoelectric member 15, nozzle 1
The size such as 4 may be made different for each head portion, and ink drops having different diameters may be ejected from each head portion.

【0020】つぎに、上記構成からなるインクジェット
記録ヘッド1の圧電部材15の駆動方法とインク吐出動
作について説明する。上記各インクチャンネル11に
は、インク供給室13からインレット12を介して供給
されたインクが収容されている。この状態でドライバ2
3によって第1の共通電極24に電圧が印加されると、
第1と第2の電極31,32間に電界が形成され、この
電界に基づき各圧電体層21の活性部が矢印A方向に瞬
時に膨張変形する。
Next, a method of driving the piezoelectric member 15 of the ink jet recording head 1 having the above configuration and an ink discharging operation will be described. Each of the ink channels 11 stores ink supplied from the ink supply chamber 13 through the inlet 12. Driver 2 in this state
3, when a voltage is applied to the first common electrode 24,
An electric field is formed between the first and second electrodes 31, 32, and the active portion of each piezoelectric layer 21 is instantaneously expanded and deformed in the direction of arrow A based on the electric field.

【0021】このように変形する各活性部の積層数は、
圧電部材15のノズル14に近い領域では少なく、ノズ
ル14から離れた領域ほど多くなるように構成されてい
る。圧電部材15の変形は各圧電体層21の変形の累積
として現れるため、図3において点線で示すように、ノ
ズル14から離れるにしたがってその変形量が連続的に
大きくなり、圧電部材15の上部はノズル14から離れ
る方向に向かって上るように傾斜した変形を示す。
The number of layers of each active portion deformed in this way is
The piezoelectric member 15 is configured such that it is small in a region near the nozzle 14 and is large in a region farther from the nozzle 14. Since the deformation of the piezoelectric member 15 appears as an accumulation of the deformation of each piezoelectric layer 21, the amount of deformation continuously increases as the distance from the nozzle 14 increases, as indicated by a dotted line in FIG. This shows a deformation that is inclined upward in a direction away from the nozzle 14.

【0022】この傾斜変形によって隔壁3がインクチャ
ンネル11内に瞬間的に押し込まれる。これにより、イ
ンクチャンネル11内のインクが矢印C方向に押し出さ
れ、ノズル14に向かって流れてノズル14から吐出
し、インクドロップとなって飛翔する。
The partition wall 3 is momentarily pushed into the ink channel 11 by this inclined deformation. As a result, the ink in the ink channel 11 is pushed out in the direction of arrow C, flows toward the nozzle 14, is ejected from the nozzle 14, and flies as an ink drop.

【0023】このように、上記圧電部材15によれば、
その傾斜変形に基づきインクを押し出す方向とインクチ
ャンネル11内のインクの流れる方向とをほぼ一致させ
ることで、インク吐出効率を上げることができる。
As described above, according to the piezoelectric member 15,
The ink ejection efficiency can be increased by making the direction in which the ink is pushed out and the direction in which the ink flows in the ink channel 11 substantially match based on the inclination deformation.

【0024】また、ノズル14から離れた部分の圧電部
材15の変形量をノズル14に近い部分の圧電部材15
の変形量より大きくしたことにより、ノズル14から離
れた部分で発生した圧力波とノズル14に近い部分で発
生した圧力波との重なりを大きくすることができる。こ
れにより、圧力波のピークをインクドロップのと吐出時
に集中させることができ、インクドロップの吐出効率が
向上する。さらに、ノズル14に近い部分の圧電部材1
5の変形量が相対的に小さいために、圧電部分15の振
動がノズル14に直接伝わるのが抑制され、インク吐出
方向の精度向上にも有利である。さらにまた、圧電部材
15は長手方向に沿って徐々に大きくなるように、すな
わち傾斜変形するようにしてあるので、安定したインク
吐出動作を確保するのに有利である。
The amount of deformation of the piezoelectric member 15 away from the nozzle 14 is reduced by the amount of deformation of the piezoelectric member 15 near the nozzle 14.
By increasing the amount of deformation, the pressure wave generated at a portion distant from the nozzle 14 and the pressure wave generated at a portion close to the nozzle 14 can be increased. Thereby, the peak of the pressure wave can be concentrated at the time of ejection of the ink drop, and the ejection efficiency of the ink drop is improved. Further, the piezoelectric member 1 near the nozzle 14
Since the deformation amount of No. 5 is relatively small, the transmission of the vibration of the piezoelectric portion 15 directly to the nozzle 14 is suppressed, which is advantageous in improving the accuracy of the ink ejection direction. Furthermore, since the piezoelectric member 15 is made to gradually increase in the longitudinal direction, that is, to be inclinedly deformed, it is advantageous to secure a stable ink discharging operation.

【0025】また、図4に示すように、ノズル中心軸Y
が圧電部材15の上部と平行になるようにノズル14を
配置すれば、圧電部材15の傾斜変形によって生じたイ
ンクチャンネル11内のインクの流れ方向と、インクド
ロップ吐出方向とがより正確に一致するので、インク吐
出効率を一層向上させることができる。
As shown in FIG. 4, the nozzle center axis Y
If the nozzle 14 is arranged such that the nozzles 14 are parallel to the upper part of the piezoelectric member 15, the direction of ink flow in the ink channel 11 caused by the inclined deformation of the piezoelectric member 15 and the direction of ink drop ejection more accurately match. Therefore, the ink ejection efficiency can be further improved.

【0026】さらに、上記圧電部材15では、それぞれ
の第1の電極層31の先端がほぼ1つの直線にのるよう
に各電極31の長さが設定されているため、電圧印加時
の圧電部材15の上部もほぼ平面状に傾斜変形するが、
図5において2点鎖線で示すように、第1の電極層31
の先端をつなぐ線Zが曲線となるように各電極層31の
長さを設定した圧電部材40によれば、各共通電極2
4,27間に電圧を印加したとき、圧電部材40の上部
はノズル14方向に傾斜するとともに、インクチャンネ
ル11側に凸状に湾曲した曲面状に変形させることがで
きる。
Further, in the piezoelectric member 15, the length of each electrode 31 is set such that the tip of each first electrode layer 31 is substantially one straight line. The upper part of 15 is also inclined and deformed almost flatly,
As shown by a two-dot chain line in FIG.
According to the piezoelectric member 40 in which the length of each electrode layer 31 is set such that the line Z connecting the tips of the electrodes becomes a curve, each common electrode 2
When a voltage is applied between the electrodes 4 and 27, the upper part of the piezoelectric member 40 is inclined in the direction of the nozzle 14 and can be deformed into a curved surface convexly curved toward the ink channel 11 side.

【0027】なお、上記圧電部材15,40は、上下反
転させて配置してもよいし、第1の共通電極24をアー
スに接続するとともに第2の共通電極27に電圧を印加
するようにしてもよい。これらいずれの場合にも、上記
と同様の傾斜変形を得ることができる。また、上記各圧
電部材15,40では、ダミー電極層35を設けなくて
も同様の効果を達成できるが、このダミー電極層35が
ないと圧電部材15,40の厚みがその分薄くなるた
め、これを回避するためダミー電極層35を形成するの
が好ましい。
The piezoelectric members 15 and 40 may be arranged upside down. Alternatively, the first common electrode 24 may be connected to ground and a voltage may be applied to the second common electrode 27. Is also good. In any of these cases, the same inclination deformation as described above can be obtained. In each of the piezoelectric members 15 and 40, the same effect can be achieved without providing the dummy electrode layer 35. However, without the dummy electrode layer 35, the thickness of the piezoelectric members 15 and 40 is reduced accordingly. In order to avoid this, it is preferable to form the dummy electrode layer 35.

【0028】また、上記インクジェット記録ヘッド1で
は、隔壁3により圧電部材15をインクチャンネル11
から隔離したが、圧電部材15等の表面に防湿コートを
施してインクチャンネル11に直接臨ませるようにして
もよい。
In the ink jet recording head 1, the piezoelectric member 15 is separated from the ink channel 11 by the partition 3.
However, a moisture-proof coating may be applied to the surface of the piezoelectric member 15 or the like so that the surface directly faces the ink channel 11.

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

【図1】 本発明にかかる圧電部材を用いたインクジェ
ット記録ヘッドの平面図である。
FIG. 1 is a plan view of an ink jet recording head using a piezoelectric member according to the present invention.

【図2】 図1に示すヘッドのII−II線断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the head shown in FIG. 1, taken along the line II-II.

【図3】 本実施形態にかかる圧電部材の側面図であ
る。
FIG. 3 is a side view of the piezoelectric member according to the embodiment.

【図4】 ノズル位置の変形例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a modified example of a nozzle position.

【図5】 圧電部材の変形例を示す側面図である。FIG. 5 is a side view showing a modification of the piezoelectric member.

【図6】 圧電部材を用いた従来のインクジェット記録
ヘッドの一例を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a conventional ink jet recording head using a piezoelectric member.

【符号の説明】 1…インクジェット記録ヘッド、2…チャンネルプレー
ト、3…隔壁、4…基板、11…インクチャンネル、1
4…ノズル、15,40…圧電部材、21…圧電体層、
31…第1の電極層、32…第2の電極層、B…各圧電
体層の活性部。
[Description of Signs] 1 ... Inkjet recording head, 2 ... Channel plate, 3 ... Partition wall, 4 ... Substrate, 11 ... Ink channel, 1
4 ... nozzle, 15, 40 ... piezoelectric member, 21 ... piezoelectric layer,
31: first electrode layer, 32: second electrode layer, B: active portion of each piezoelectric layer.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電部材の電圧印加時の変形に基づいて
インクチャンネル内に収容されたインクを加圧しノズル
からインクドロップを飛翔させるインクジェット記録ヘ
ッドにおいて、 ノズルから離れた部分の圧電部材の電圧印加時の変形量
が、ノズルに近い部分の圧電部材の電圧印加時の変形量
よりも大きくなるようにしたインクジェット記録ヘッ
ド。
1. An ink jet recording head that presses ink contained in an ink channel based on a deformation of a piezoelectric member when a voltage is applied, thereby causing an ink drop to fly from a nozzle. An ink jet recording head in which a deformation amount at the time is larger than a deformation amount at the time of applying a voltage to a portion of the piezoelectric member close to the nozzle.
【請求項2】 複数の電極層と圧電体層とを交互に積層
してなる圧電部材であって、各圧電体層には上下の電極
間に電圧を印加した場合に変形する活性部が圧電部材の
一方の端部から他端に向けて設けられ、該活性部の長さ
が下層よりも上層のほうが短くしてあることを特徴とす
る圧電部材。
2. A piezoelectric member comprising a plurality of electrode layers and piezoelectric layers alternately laminated, wherein each of the piezoelectric layers has an active portion which deforms when a voltage is applied between upper and lower electrodes. A piezoelectric member provided from one end to the other end of the member, wherein the length of the active portion is shorter in an upper layer than in a lower layer.
JP8165853A 1996-06-26 1996-06-26 Ink jet recording head and piezoelectric member Pending JPH106495A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8165853A JPH106495A (en) 1996-06-26 1996-06-26 Ink jet recording head and piezoelectric member

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8165853A JPH106495A (en) 1996-06-26 1996-06-26 Ink jet recording head and piezoelectric member

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH106495A true JPH106495A (en) 1998-01-13

Family

ID=15820245

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8165853A Pending JPH106495A (en) 1996-06-26 1996-06-26 Ink jet recording head and piezoelectric member

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH106495A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4609594B2 (en) Liquid jet head
JP4829165B2 (en) Piezoelectric element manufacturing method and liquid discharge head manufacturing method
US6695439B2 (en) Piezoelectric transducer and liquid droplet ejection device
WO1996000151A1 (en) Piezoelectric actuator for ink jet head and method of manufacturing same
JP2004096068A (en) Piezoelectric element, piezoelectric actuator, and liquid injection head
JP3175269B2 (en) Inkjet print head
JP3185434B2 (en) Inkjet print head
JPS63149159A (en) Ink jet recording head
JP3468279B2 (en) Manufacturing method of piezoelectric vibrator unit
JP4277477B2 (en) Liquid jet head
JP3156411B2 (en) Ink jet print head and method of manufacturing the same
JP2008055900A (en) Liquid droplet ejection device and manufacturing method of liquid droplet ejection device
JPH106495A (en) Ink jet recording head and piezoelectric member
JP3514407B2 (en) Ink jet head and ink jet recording apparatus
JPH11309858A (en) Ink jet recording head, driving method therefor and ink jet recorder
JP3578190B2 (en) Ink jet recording head driving piezoelectric vibrator unit and method of manufacturing the same
JP2000062165A (en) Ink jet recording head and manufacture thereof
JP3842656B2 (en) Inkjet recording head
JP3232632B2 (en) Inkjet print head
JPH0550597A (en) Ink jet printer head
JP2000117971A (en) Multilayer piezoelectric driver, production thereof, and ink jet head
JPH10772A (en) Method for driving piezoelectric member for inkjet recording head and piezoelectric member
JP2000351207A (en) Ink jet head and ink jet printer equipped therewith
JP3705385B2 (en) Inkjet head
JP2003039657A (en) Piezoelectric actuator and ink jet print head comprising it