JP2596629B2 - Inkjet recording head - Google Patents
Inkjet recording headInfo
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- JP2596629B2 JP2596629B2 JP2073637A JP7363790A JP2596629B2 JP 2596629 B2 JP2596629 B2 JP 2596629B2 JP 2073637 A JP2073637 A JP 2073637A JP 7363790 A JP7363790 A JP 7363790A JP 2596629 B2 JP2596629 B2 JP 2596629B2
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- 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
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/10—Finger type piezoelectric elements
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、インクジェット記録ヘッドに関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ink jet recording head.
[従来の技術] ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ等の電子
機器の出力装置としてプリンタが多く用いられている。
このプリンタのヘッドの1つにインクジェット式の記録
ヘッドがある。2. Description of the Related Art Printers are widely used as output devices for electronic devices such as word processors and personal computers.
One of the heads of this printer is an ink jet recording head.
第10図は従来のこの種のインクジェット記録ヘッドの
分解斜視図を示す。FIG. 10 is an exploded perspective view of this type of conventional ink jet recording head.
同図に示すように、圧電アクチュエータユニット11上
に振動板12が取り付けられており、振動板12の上にカバ
ープレート13が取り付けられてインクジェット記録ヘッ
ドが構成されている。As shown in the figure, a vibration plate 12 is mounted on a piezoelectric actuator unit 11, and a cover plate 13 is mounted on the vibration plate 12 to constitute an ink jet recording head.
カバープレート13に設けられたインク供給孔14から供
給されたインクがカバープレート13の前面に設けられた
インク室と一体のノズル15a〜15dから噴出されて用紙の
上に印字される。Ink supplied from an ink supply hole 14 provided in the cover plate 13 is jetted from nozzles 15a to 15d integrated with an ink chamber provided on the front surface of the cover plate 13, and printed on paper.
第11図は第10図の従来例の正面図を示す。 FIG. 11 shows a front view of the conventional example of FIG.
同図に示すように、圧電アクチュエータユニット11の
積層圧電体16aの両電極17に信号電圧が印加されると圧
電縦変位効果により積層方向(図中矢印α方向)に変位
し、振動板12を押圧する。振動板12が押圧されるとカバ
ープレート13のインク室18aが圧縮されてインクがノズ
ルから噴射されて、用紙などに印字が行われる。As shown in the figure, when a signal voltage is applied to both electrodes 17 of the laminated piezoelectric body 16a of the piezoelectric actuator unit 11, the piezoelectric actuator unit 11 is displaced in the laminating direction (the direction of the arrow α in the figure) by the piezoelectric longitudinal displacement effect, and the diaphragm 12 is displaced. Press. When the vibration plate 12 is pressed, the ink chamber 18a of the cover plate 13 is compressed, and the ink is ejected from the nozzle, so that printing is performed on paper or the like.
[発明が解決しようとする課題] このような構成によると、積層圧電体16aを矢印α方
向に変位させ振動板12を介してインク室18aを効果的に
押圧させるためには、振動板12を支持する支持部として
の積層圧電体16bが必要となる。この結果、積層圧電体1
6aに対応するインク室18aに連通するノズルと積層圧電
体16cに対応するインク室18bに連通するノズルとのピッ
チxが必然的に大きくなり、ノズルの高密度化が困難で
あった。[Problem to be Solved by the Invention] According to such a configuration, in order to displace the laminated piezoelectric body 16a in the arrow α direction and effectively press the ink chamber 18a via the diaphragm 12, the diaphragm 12 must be The laminated piezoelectric body 16b as a supporting portion for supporting is required. As a result, the laminated piezoelectric body 1
The pitch x between the nozzle communicating with the ink chamber 18a corresponding to 6a and the nozzle communicating with the ink chamber 18b corresponding to the laminated piezoelectric body 16c is inevitably large, making it difficult to increase the density of the nozzles.
従って、本発明の目的は高密度ノズルのインクジェッ
ト記録ヘッドを提供することである。Accordingly, it is an object of the present invention to provide a high density nozzle ink jet recording head.
[課題を解決するための手段] 本発明によれば複数のノズルと、ノズルにそれぞれ連
通する複数のインク室を備えたインクジェット記録ヘッ
ドであって、複数のインク室は、上下のプレートと、各
インク室の対向する側壁を形成するべく2つのプレート
間に配列された複数の圧電アクチュエータと、複数のノ
ズルを有するノズルプレートと、各圧電アクチュエータ
間に各ノズルと対向して設けられた複数のスペーサとに
よって画定されており、各電圧アクチュエータは、配列
された方向と同一の方向に複数の圧電体と複数の電極と
を交互に積層すると共に該電極を一つおきに接続して構
成されており、信号電圧が印加されると積層された方向
に膨張する圧電縦変位効果を利用していることを特徴と
するインクジェット記録ヘッドにより達成される。[Means for Solving the Problems] According to the present invention, there is provided an ink jet recording head including a plurality of nozzles and a plurality of ink chambers respectively communicating with the nozzles. A plurality of piezoelectric actuators arranged between two plates to form opposing side walls of the ink chamber, a nozzle plate having a plurality of nozzles, and a plurality of spacers provided between the piezoelectric actuators to face the nozzles Each voltage actuator is configured by alternately stacking a plurality of piezoelectric bodies and a plurality of electrodes in the same direction as the arrangement direction, and connecting every other electrode. This is achieved by an inkjet recording head, which utilizes a piezoelectric longitudinal displacement effect that expands in a stacked direction when a signal voltage is applied. It is.
[作用] 配例された方向と同一の方向に複数の圧電体が積層さ
れて構成された各圧電アクチュエータに信号電圧が印加
されると、各圧電アクチュエータの両方の積層面に膨張
する。これにより各圧電アクチュエータで形成されたイ
ンク室が圧縮されてインク室に連通したノズルからイン
クが噴射される。[Operation] When a signal voltage is applied to each piezoelectric actuator configured by laminating a plurality of piezoelectric bodies in the same direction as the arranged direction, both piezoelectric actuators expand on both lamination surfaces. As a result, the ink chamber formed by each piezoelectric actuator is compressed, and ink is ejected from a nozzle communicating with the ink chamber.
[実施例] 以下本発明によるインクジェット記録ヘッドを実施例
により詳細に説明する。EXAMPLES Hereinafter, the ink jet recording head according to the present invention will be described in more detail with reference to examples.
第1図は本発明の一実施例としてのインクジェット記
録ヘッドの分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view of an ink jet recording head as one embodiment of the present invention.
同図において、プレート21上に複数の圧電アクチュエ
ータ22が取り付けられている。圧電アクチュエータ22で
形成されるプレート21上の溝は複数のスペーサ23でそれ
ぞれ互いに仕切られている。圧電アクチュエータ22とス
ペーサ23との上にカバープレート24が取り付けられてい
る。プレート21と各圧電アクチュエータ22とカバープレ
ート24との前面にノズルプレート25が取り付けられるこ
とによって第2図に示すようなインクジェット記録ヘッ
ドが構成される。In the figure, a plurality of piezoelectric actuators 22 are mounted on a plate 21. The grooves on the plate 21 formed by the piezoelectric actuators 22 are separated from each other by a plurality of spacers 23. A cover plate 24 is mounted on the piezoelectric actuator 22 and the spacer 23. The nozzle plate 25 is attached to the front surface of the plate 21, the piezoelectric actuators 22, and the cover plate 24 to form an ink jet recording head as shown in FIG.
第2図は第1図に示したインクジェット記録ヘッドの
組み立て後の斜視図を示す。FIG. 2 is a perspective view of the ink jet recording head shown in FIG. 1 after assembly.
同図においてインク供給口26から供給されたインクは
インクカバー24の内部に設けられたインクだまりと各圧
電アクチュエータ間の各インク室とに蓄えられる。イン
ク室に蓄えられたインクは圧電アクチュエータ22が作動
するとノズルプレート25に設けられた複数のノズル29か
ら噴射され、印字がなされる。In the drawing, the ink supplied from the ink supply port 26 is stored in an ink reservoir provided inside the ink cover 24 and in each ink chamber between the piezoelectric actuators. When the piezoelectric actuator 22 operates, the ink stored in the ink chamber is ejected from a plurality of nozzles 29 provided on the nozzle plate 25 to perform printing.
第1図において圧電アクチュエータ22は複数の圧電体
と導電体層とが積層されて形成された積層圧電体素子の
一種である。この圧電アクチュエータ22は積層面とプレ
ート21とがそれぞれ互いに垂直になるようにプレート21
に取り付けられている。なおここにいう積層面とは圧電
アクチュエータ22の積層方向に垂直な両方の表面とす
る。さらに圧電アクチュエータ22の集合体を圧電アクチ
ュエータユニットとする。In FIG. 1, a piezoelectric actuator 22 is a kind of a laminated piezoelectric element formed by laminating a plurality of piezoelectric bodies and conductive layers. The piezoelectric actuator 22 is mounted on the plate 21 so that the lamination surface and the plate 21 are perpendicular to each other.
Attached to. Here, the lamination surfaces are both surfaces perpendicular to the lamination direction of the piezoelectric actuator 22. Further, an assembly of the piezoelectric actuators 22 is referred to as a piezoelectric actuator unit.
プレート21上の複数の圧電アクチュエータ22はそれぞ
れ互いに平行に所定の間隔で取り付けられており、各圧
電アクチュエータ22の間に複数の溝を形成している。圧
電アクチュエータ22の基部には、圧電アクチュエータ22
と同じ高さで溝と同じ幅のスペーサ23が溝の一部を塞ぐ
ように取り付けられている。The plurality of piezoelectric actuators 22 on the plate 21 are mounted at predetermined intervals in parallel with each other, and form a plurality of grooves between the respective piezoelectric actuators 22. At the base of the piezoelectric actuator 22, the piezoelectric actuator 22
A spacer 23 having the same height as that of the groove and having the same width as the groove is attached so as to cover a part of the groove.
圧電アクチュエータ22とスペーサ23の上にはカバープ
レート24がこれらを覆うように接合される。これらプレ
ート21と圧電アクチュエータ22とスペーサ23とカバープ
レート24とで複数のインク室28(図では8つ)が形成さ
れる。A cover plate 24 is bonded on the piezoelectric actuator 22 and the spacer 23 so as to cover them. The plate 21, the piezoelectric actuator 22, the spacer 23, and the cover plate 24 form a plurality of ink chambers 28 (eight in the figure).
プレート21とカバープレート24とノズルプレート25は
例えば感光性ガラスにフォトエッチングを施すことで形
成されるが、セラミックや金属プレート、プラスチック
等を用いて形成してもよい。The plate 21, the cover plate 24, and the nozzle plate 25 are formed, for example, by performing photo-etching on photosensitive glass, but may be formed using a ceramic, metal plate, plastic, or the like.
各インク室28は、カバープレート24に設けられたイン
ク供給口26とインク供給口26に連通するインクだまり27
に連通している。インク室28は、さらにノズルプレート
25に設けられた複数のノズル29(図では8つ)にそれぞ
れ連通している。Each ink chamber 28 is provided with an ink supply port 26 provided in the cover plate 24 and an ink reservoir 27 communicating with the ink supply port 26.
Is in communication with The ink chamber 28 further includes a nozzle plate
The plurality of nozzles 29 (eight in the figure) provided in the nozzle 25 communicate with each other.
なおノズル29の数は図では8つであるがインク室28の
数とともに増減してもよい。Although the number of nozzles 29 is eight in the drawing, it may be increased or decreased with the number of ink chambers 28.
圧電アクチュエータ22の両側面には信号電極30aと共
通電極30bの2つの電極が設けられており、それぞれ外
部の図示しない駆動回路に接続される。Two electrodes, a signal electrode 30a and a common electrode 30b, are provided on both side surfaces of the piezoelectric actuator 22, and are respectively connected to external driving circuits (not shown).
駆動回路から信号電圧が印加されると圧電縦変位効果
により圧電アクチュエータ22は積層面の方向に変位す
る。本発明のインクジェット記録ヘッドはこの圧電縦変
位効果を利用したものである。When a signal voltage is applied from the drive circuit, the piezoelectric actuator 22 is displaced in the direction of the laminated surface by the piezoelectric longitudinal displacement effect. The ink jet recording head of the present invention utilizes this piezoelectric longitudinal displacement effect.
ここで圧電縦変位効果について第3図の説明図を参照
して説明する。Here, the piezoelectric longitudinal displacement effect will be described with reference to the explanatory diagram of FIG.
同図において複数の圧電体と電極とがそれぞれ交互に
積層されている。複数の電極はそれぞれ1つおきに共通
に接続されている。電極の一方は電源の陽極端子に接続
されており、他方の電極は電源の陰極端子に接続されて
いる。これらの各端子に電圧が印加されると、又は で示す如く分極されて、矢印D1、D2に示す如く電極面に
垂直な方向に変位する。この現象が圧電縦変位効果であ
る。In the figure, a plurality of piezoelectric bodies and electrodes are alternately laminated. A plurality of electrodes are commonly connected to every other one. One of the electrodes is connected to the anode terminal of the power supply, and the other electrode is connected to the cathode terminal of the power supply. When a voltage is applied to each of these terminals, or Are polarized as shown by, and displace in the direction perpendicular to the electrode surface as shown by arrows D 1 and D 2 . This phenomenon is the piezoelectric longitudinal displacement effect.
一方、この圧電縦変位効果に類似した現象としてバイ
モルフ効果がある。On the other hand, there is a bimorph effect as a phenomenon similar to the piezoelectric longitudinal displacement effect.
第4図はこのバイモルフ効果を説明するための説明図
である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining this bimorph effect.
同図において、厚さT/2の2枚の圧電素子がそれぞれ
で示す如くこの厚さT/2方向に分極されている。この
接合体の一端(図では下端)を固定して圧電素子の接合
面に設けられた電極と両外面に設けられた電極との間に
電圧を印加すると図中右側の圧電体は矢印D3方向に変位
し、左側の圧電体は矢印D4方向に変位する。ところが2
枚の圧電素子は接合されているため自由端に撓み変形が
生じ、全体として矢印D5方向に撓んでしまう。このよう
な現象がバイモルフ効果であり、明らかに前述の圧電縦
変位効果とは異なっている。In the figure, two piezoelectric elements having a thickness T / 2 are polarized in the direction of the thickness T / 2 as shown respectively. When one end (the lower end in the figure) of this joined body is fixed and a voltage is applied between the electrode provided on the joining surface of the piezoelectric element and the electrodes provided on both outer surfaces, the piezoelectric body on the right side in the figure becomes an arrow D 3 displaced in the direction, the left piezoelectric member is displaced in the arrow D 4 direction. However, 2
Like the piezoelectric element occurs resiliently deformed free end for being joined, it will deflect the arrow D 5 direction as a whole. Such a phenomenon is the bimorph effect, which is clearly different from the above-described piezoelectric longitudinal displacement effect.
次に圧電アクチュエータ22の製造方法について第5図
の工程説明図を参照して説明する。Next, a method of manufacturing the piezoelectric actuator 22 will be described with reference to the process explanatory view of FIG.
同図(A)において、圧電材としての圧電セラミック
材料の粉末、有機バインダ、可塑剤などからなるグリー
ンシート31(厚さt(例えば50μm)、横L、幅W)
と、導電体層32a及び32bとがそれぞれ互いに交互に圧電
アクチュエータ22の厚さになるまで積層される。なお、
圧電セラミック材料としては好ましくはPZT(ジルコン
チタン酸鉛)が用いられる。In FIG. 3A, a green sheet 31 (thickness t (for example, 50 μm), width L, width W) made of a piezoelectric ceramic material powder as a piezoelectric material, an organic binder, a plasticizer, or the like.
And the conductor layers 32a and 32b are alternately laminated to each other until the thickness of the piezoelectric actuator 22 is reached. In addition,
PZT (lead zircon titanate) is preferably used as the piezoelectric ceramic material.
導電体層32a及び32bはそれぞれ幅Wで横はLよりはわ
ずかに短くなっている。これらの導電体層32a及び32bは
横方向(図中L方向)に互いに前後するように積層され
る。このとき導電体層32aの右端はグリーンシート31の
右端に位置し、導電体層32bの左端はグリーンシート31
の左端に位置するように積層される。Each of the conductor layers 32a and 32b has a width W and a width slightly shorter than L. These conductor layers 32a and 32b are stacked so as to be adjacent to each other in the horizontal direction (L direction in the figure). At this time, the right end of the conductor layer 32a is located at the right end of the green sheet 31, and the left end of the conductor layer 32b is located at the green sheet 31.
Are stacked so as to be located at the left end of the.
このグリーンシート31と導電体層32a及び32bとの積層
体33が焼成することにより硬化される。このとき導電体
層32aは積層体33の図の右側の側面に露出しており、導
電体層32bは積層体33の左側の側面にそれぞれ露出して
いる(同図(B))。The laminate 33 of the green sheet 31 and the conductor layers 32a and 32b is cured by firing. At this time, the conductor layer 32a is exposed on the right side surface of the laminate 33, and the conductor layer 32b is exposed on the left side surface of the laminate 33 (FIG. 2B).
積層体33はダイシングソー等の切削装置により積層面
に垂直に幅l(例えば500μm)でスライスされる。ス
ライスされた積層体は図中右側の側面と右側の側面にそ
れぞれ無電解メッキが施される。無電解メッキにより導
電体層32aはそれぞれ共通に接続され、導電体層32bもそ
れぞれ共通に接続されて圧電アクチュエータ22が形成さ
れる(同図(C))。このときインク室の内壁の一部と
なる部分にコーティングを施してもよい。The laminate 33 is sliced with a width 1 (for example, 500 μm) perpendicular to the lamination surface by a cutting device such as a dicing saw. The sliced laminate is subjected to electroless plating on the right side surface and the right side surface in the figure. The conductor layers 32a are commonly connected to each other by electroless plating, and the conductor layers 32b are also commonly connected to each other to form the piezoelectric actuator 22 (FIG. 3C). At this time, a coating may be applied to a portion that becomes a part of the inner wall of the ink chamber.
他の製造方法としては、インクジェット記録ヘッドの
幅Waに等しくなるまでグリーンシートと導電体層とを積
層し、焼成された積層体を積層面に垂直にスライスす
る。スライスされた積層体をプレート21に接合し圧電体
の積層面に平行に複数の溝34(例えば幅500μm、厚さ5
00μm)を形成して圧電アクチュエータ22を構成しても
よい(第6図の圧電アクチュエータユニットの斜視図参
照)。As another manufacturing method, the green sheet and the conductive layer are laminated until the width becomes equal to the width Wa of the ink jet recording head, and the fired laminated body is sliced perpendicularly to the lamination surface. The sliced laminate is joined to the plate 21 and a plurality of grooves 34 (for example, 500 μm in width and 5 μm in thickness) are
00 μm) to form the piezoelectric actuator 22 (see the perspective view of the piezoelectric actuator unit in FIG. 6).
さらに、グリーンシート31を積層するときに溝となる
部分にあらかじめ有機化合物からなる有機シートを積層
させておき、焼成させるとその部分が溝となるようにし
て圧電アクチュエータユニットを構成してもよい。Further, a piezoelectric actuator unit may be configured such that an organic sheet made of an organic compound is previously laminated on a portion to be a groove when the green sheets 31 are laminated, and the portion becomes a groove when baked.
外部の駆動回路に接続される導電体層32aを信号電極3
0aとし、導電体層32bを共通電極30b(例えばGND(グラ
ンド)電極)とする。The conductor layer 32a connected to the external drive circuit is connected to the signal electrode 3
0a, and the conductor layer 32b is a common electrode 30b (for example, a GND (ground) electrode).
次にこのようなインクジェット記録ヘッドの動作につ
いて第7図及び第8図を参照して説明する。Next, the operation of such an ink jet recording head will be described with reference to FIG. 7 and FIG.
第7図はインクジェット記録ヘッドを上からみたとき
の動作を説明するための説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the operation when the ink jet recording head is viewed from above.
同図において、図示しない駆動回路から圧電アクチュ
エータ22aの信号電極及びに共通電極に信号電圧Vaが印
加されると圧電縦変位効果によって圧電アクチュエータ
22aは圧電体の積層面に垂直な矢印D6及びD7方向に変位
する。同様に圧電アクチュエータ22bの信号電極及びに
共通電極に信号電圧Vbが印加されると圧電縦変位効果に
よって圧電アクチュエータ22bも圧電体の積層面に垂直
な矢印D8及びD9方向に変位する。即ち、図のように圧電
アクチュエータ22a及び22bが膨脹する。In the figure, when a signal voltage Va is applied to a signal electrode of a piezoelectric actuator 22a and a common electrode from a driving circuit (not shown), a piezoelectric actuator
22a is displaced in the vertical arrows D 6 and D 7 direction to the laminated surface of the piezoelectric body. Similarly displaced in vertical arrow D 8 and D 9 direction in the laminated surface of the well piezoelectric piezoelectric actuator 22b when the signal voltage Vb is applied to the common electrode to the signal electrode and the piezoelectric actuator 22b by a piezoelectric longitudinal displacement effect. That is, the piezoelectric actuators 22a and 22b expand as shown in the figure.
これにより圧電アクチュエータ22a及び22bとスペーサ
23とで壁面の一部が形成されるインク室28aが図中の破
線のように収縮する。これによりインク室28aに圧縮圧
が発生し、インク室28a内部のインクはインク室28aに連
通したノズル29aから噴射される。This allows the piezoelectric actuators 22a and 22b and the spacer
23 and the ink chamber 28a, which forms a part of the wall surface, contracts as shown by the broken line in the figure. As a result, a compression pressure is generated in the ink chamber 28a, and the ink inside the ink chamber 28a is ejected from the nozzle 29a communicating with the ink chamber 28a.
第8図はインクジェット記録ヘッドを前からみたとき
の動作を説明するための説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the operation when the inkjet recording head is viewed from the front.
同図において、プレート21とカバープレート24と圧電
アクチュエータ22a及び22bでインク室28aの内壁の一部
が形成されている。In the figure, a part of the inner wall of the ink chamber 28a is formed by the plate 21, the cover plate 24, and the piezoelectric actuators 22a and 22b.
圧電アクチュエータ22a及び22bが作動すると図中の破
線のように膨張し、インク室28aが収縮される。これに
よりインク室28a内部のインクはノズル29aから噴射され
る。When the piezoelectric actuators 22a and 22b operate, they expand as indicated by broken lines in the figure, and the ink chamber 28a contracts. Thus, the ink inside the ink chamber 28a is ejected from the nozzle 29a.
ところが、例えば圧電アクチュエータ22aを作動する
と圧電アクチュエータ22aの両側面が膨脹するので隣接
するインク室28b及び28cも同時に収縮してしまう。その
ため隣接するインク室を独立に収縮させてノズルからイ
ンクを噴射することはできない。However, when the piezoelectric actuator 22a is operated, for example, both side surfaces of the piezoelectric actuator 22a expand, so that the adjacent ink chambers 28b and 28c also contract at the same time. Therefore, the ink cannot be ejected from the nozzles by independently contracting the adjacent ink chambers.
従って2つおきに圧電アクチュエータ22を動作させる
必要がある。しかし、1つおきにインクを入れないダミ
ー室を設けることで、このような不都合を回避すること
ができる。Therefore, it is necessary to operate the piezoelectric actuator 22 every third one. However, such inconvenience can be avoided by providing a dummy chamber in which ink is not inserted every other chamber.
第9図は本発明の他の実施例の分解斜視図を示す図で
ある。FIG. 9 is an exploded perspective view of another embodiment of the present invention.
同図に示すように基板35上にプレート21とともに圧電
アクチュエータ22を取り付ける。圧電アクチュエータ22
上にインクパス36が取り付けられる。これら基板35、プ
レート21、圧電アクチュエータ22及びインクパス36の前
面にノズルプレート37が取り付けられてインクジェット
記録ヘッドが構成される。As shown in the figure, the piezoelectric actuator 22 is mounted on the substrate 35 together with the plate 21. Piezoelectric actuator 22
The ink path 36 is mounted on the top. A nozzle plate 37 is attached to the front surfaces of the substrate 35, the plate 21, the piezoelectric actuator 22, and the ink path 36 to form an ink jet recording head.
このインクジェット記録ヘッドの基板35上には駆動回
路38と駆動回路38に接続された配線パターン39が形成さ
れている。一方プレート21には各圧電アクチュエータ22
の電極に接続された図示しない配線パターンが施されて
いる。この配線パターンは例えば導電性の接着剤のスク
リーン印刷等の手段によりそれぞれ接続される。A drive circuit 38 and a wiring pattern 39 connected to the drive circuit 38 are formed on a substrate 35 of the inkjet recording head. On the other hand, each piezoelectric actuator 22
A wiring pattern (not shown) connected to these electrodes is provided. The wiring patterns are respectively connected by means such as screen printing of a conductive adhesive.
インクパス36にはインク供給口40が設けられており、
各圧電アクチュエータ22で内壁の一部が形成されている
複数のインク室に連通する。An ink supply port 40 is provided in the ink path 36,
Each piezoelectric actuator 22 communicates with a plurality of ink chambers in which a part of the inner wall is formed.
ノズルプレート37には複数のノズル41が設けられてお
り、それぞれインク室に連通する。The nozzle plate 37 is provided with a plurality of nozzles 41, each of which communicates with the ink chamber.
このようなインクジェット記録ヘッドのインク供給口
40から供給されたインクは各インク室に蓄えられて、圧
電アクチュエータ22が作動するとノズル41から噴射され
る。Ink supply port of such an ink jet recording head
The ink supplied from 40 is stored in each ink chamber, and is ejected from the nozzle 41 when the piezoelectric actuator 22 operates.
また、本発明では、各圧電アクチュエータ22の配列方
向が圧電体の積層方向と同一方向となるように構成され
ているので、積層方向変位によってその変位量を十分に
大きくすることができ、インクの噴射効率を向上でき
る。Further, in the present invention, since the arrangement direction of each piezoelectric actuator 22 is configured to be the same direction as the lamination direction of the piezoelectric bodies, the displacement amount can be sufficiently increased by the lamination direction displacement, and the ink Injection efficiency can be improved.
さらに、従来の支持部としての積層圧電体を省略する
ことができ、圧電アクチュエータ形成時の焼成に用いる
グリーンシートの厚さ、積層数、ダミーとするインク室
の幅を適当に選ぶ(ダミーインク室の内壁を形成する圧
電アクチュエータが、膨脹したときに接触しない程度に
狭くする)ことにより、ノズルの高集積化(ノズルのピ
ッチの狭小化)と30V以下での低電圧駆動が可能である
(従来は100V以上の高電圧が必要)。Further, the laminated piezoelectric body as the conventional supporting portion can be omitted, and the thickness of the green sheet, the number of laminations, and the width of the dummy ink chamber used for firing during the formation of the piezoelectric actuator are appropriately selected (dummy ink chamber). (The piezoelectric actuator forming the inner wall of the nozzle is narrowed to the extent that it does not come into contact when it expands.) This enables high integration of nozzles (narrowing of nozzle pitch) and low voltage driving at 30 V or less (conventionally). Requires a high voltage of 100V or more).
[発明の効果] 以上詳細に説明したように、本発明によれば複数のノ
ズルと、ノズルにそれぞれ連通する複数のインク室を備
えたインクジェット記録ヘッドであって、複数のインク
室は、上下のプレートと、各インク室の対向する側壁を
形成するべく2つのプレート間に配列された複数の圧電
アクチュエータと、複数のノズルを有するノズルプレー
トと、各圧電アクチュエータ間に各ノズルと対向して設
けられた複数のスペーサとによって画定されており、各
圧電アクチュエータは、配列された方向と同一の方向に
複数の圧電体と複数の電極とを交互に積層すると共に該
電極を一つおきに接続して構成されており、信号電圧が
印加されると積層された方向に膨張する圧電縦変位効果
を利用していることにより、圧電アクチュエータの積層
方向の変位量を十分大きくしてインクの噴射効率を向上
することができ、低電圧での駆動が可能となる。加え
て、各圧電アクチュエータ自身がインク室の側壁を形成
していることにより、ノズルピッチを高密度化すること
が可能となる。[Effects of the Invention] As described above in detail, according to the present invention, there is provided an ink jet recording head including a plurality of nozzles and a plurality of ink chambers respectively communicating with the nozzles. A plate, a plurality of piezoelectric actuators arranged between the two plates to form opposing side walls of each ink chamber, a nozzle plate having a plurality of nozzles, and a nozzle plate provided between the piezoelectric actuators to face each nozzle. Each piezoelectric actuator is formed by alternately stacking a plurality of piezoelectric bodies and a plurality of electrodes in the same direction as the arrangement direction, and connecting every other electrode. The piezoelectric actuator uses a piezoelectric longitudinal displacement effect that expands in the stacking direction when a signal voltage is applied. Can be increased sufficiently to improve the ink ejection efficiency, and can be driven at a low voltage. In addition, since each piezoelectric actuator itself forms the side wall of the ink chamber, it is possible to increase the nozzle pitch.
第1図は本発明の一実施例としてのインクジェット記録
ヘッドの分解斜視図、第2図は第1図に示したインクジ
ェット記録ヘッドの組み立て後の斜視図、第3図は圧電
縦変位効果についての説明図、第4図はバイモルフ効果
を説明するための説明図、第5図は工程説明図、第6図
は圧電アクチュエータユニットの斜視図、第7図及び第
8図は同実施例の動作についての説明図、第9図は本発
明の他の実施例の分解斜視図を示す図、第10図及び第11
図はインクジェット記録ヘッドの従来例を示す図であ
る。 21……プレート、22……圧電アクチュエータ、23……ス
ペーサ、24……カバープレート、25……ノズルプレー
ト、26……インク供給口、27……インクだまり、28……
インク室、29……ノズル、30a……信号電極、30b……共
通電極。FIG. 1 is an exploded perspective view of an ink jet recording head as one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of the ink jet recording head shown in FIG. 1 after assembly, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the bimorph effect, FIG. 5 is a process explanatory diagram, FIG. 6 is a perspective view of a piezoelectric actuator unit, and FIGS. 7 and 8 are operations of the same embodiment. FIG. 9 is an exploded perspective view of another embodiment of the present invention, FIG. 10 and FIG.
The figure shows a conventional example of an ink jet recording head. 21 ... plate, 22 ... piezoelectric actuator, 23 ... spacer, 24 ... cover plate, 25 ... nozzle plate, 26 ... ink supply port, 27 ... ink reservoir, 28 ...
Ink chamber, 29 ... Nozzle, 30a ... Signal electrode, 30b ... Common electrode.
Claims (1)
する複数のインク室を備えたインクジェット記録ヘッド
であって、前記複数のインク室は、上下のプレートと、
各インク室の対向する側壁を形成するべく前記2つのプ
レート間に配列された複数の圧電アクチュエータと、前
記複数のノズルを有するノズルプレートと、各圧電アク
チュエータ間に各ノズルと対向して設けられた複数のス
ペーサとによって画定されており、前記各圧電アクチュ
エータは、配列された方向と同一の方向に複数の圧電体
と複数の電極とを交互に積層すると共に該電極を一つお
きに接続して構成されており、信号電圧が印加されると
積層された方向に膨張する圧電縦変位効果を利用してい
ることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。An ink jet recording head comprising a plurality of nozzles and a plurality of ink chambers respectively communicating with the nozzles, wherein the plurality of ink chambers include upper and lower plates,
A plurality of piezoelectric actuators arranged between the two plates to form opposing side walls of each ink chamber, a nozzle plate having the plurality of nozzles, and a nozzle plate provided between the piezoelectric actuators so as to face each nozzle. Each of the piezoelectric actuators is alternately stacked with a plurality of piezoelectric bodies and a plurality of electrodes in the same direction as the arrangement direction, and is connected to every other electrode. An ink jet recording head, comprising: a piezoelectric vertical displacement effect that expands in a stacking direction when a signal voltage is applied.
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|---|---|---|---|
| JP2073637A JP2596629B2 (en) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | Inkjet recording head |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|
| JPH03272856A JPH03272856A (en) | 1991-12-04 |
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ID=13524015
Family Applications (1)
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Family Cites Families (2)
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| US4879568A (en) * | 1987-01-10 | 1989-11-07 | Am International, Inc. | Droplet deposition apparatus |
-
1990
- 1990-03-23 JP JP2073637A patent/JP2596629B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH03272856A (en) | 1991-12-04 |
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