JPH04282254A - インクジェットプリンタ用圧電ヘッド - Google Patents
インクジェットプリンタ用圧電ヘッドInfo
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- JPH04282254A JPH04282254A JP4649191A JP4649191A JPH04282254A JP H04282254 A JPH04282254 A JP H04282254A JP 4649191 A JP4649191 A JP 4649191A JP 4649191 A JP4649191 A JP 4649191A JP H04282254 A JPH04282254 A JP H04282254A
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- Japan
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- ink
- piezoelectric
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- inkjet printer
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- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 17
- 230000005684 electric field Effects 0.000 abstract description 11
- 230000010287 polarization Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
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- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- 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)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットプリン
タ用圧電ヘッドに関し、さらに詳細には、圧電アクチュ
エータ素子を用いたインクジェットプリンタ用圧電ヘッ
ドに関する。
タ用圧電ヘッドに関し、さらに詳細には、圧電アクチュ
エータ素子を用いたインクジェットプリンタ用圧電ヘッ
ドに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、圧電材料のせん断変形を利用した
インクジェットプリンタ用圧電ヘッドが特開昭６３−２
４７０５１号公報に記載されている。該インクジェット
プリンタ用圧電ヘッドは多数のインク噴射孔を有するイ
ンク噴射ノズルプレートと、該ノズルプレートが接続さ
れたインク供給のための多数のインク溝（圧力チャンバ
ー）と両側面に駆動電極が形成された多数の圧電材料の
壁を有する、せん断変形圧電アクチュエータ素子と、イ
ンク補充のための給液機構から構成されている。上記イ
ンクジェットプリンタ用圧電ヘッドは駆動電極に電界を
印加すると圧電材料の壁がせん断変形を起こし、次に電
界を取り去ることで圧電材料の壁を初期状態に復元する
。この際インク溝の容積変化を引き起こす。その結果イ
ンク溝中のインクの液圧が変化しノズルプレートの噴射
孔からインクの噴射が起こる。
インクジェットプリンタ用圧電ヘッドが特開昭６３−２
４７０５１号公報に記載されている。該インクジェット
プリンタ用圧電ヘッドは多数のインク噴射孔を有するイ
ンク噴射ノズルプレートと、該ノズルプレートが接続さ
れたインク供給のための多数のインク溝（圧力チャンバ
ー）と両側面に駆動電極が形成された多数の圧電材料の
壁を有する、せん断変形圧電アクチュエータ素子と、イ
ンク補充のための給液機構から構成されている。上記イ
ンクジェットプリンタ用圧電ヘッドは駆動電極に電界を
印加すると圧電材料の壁がせん断変形を起こし、次に電
界を取り去ることで圧電材料の壁を初期状態に復元する
。この際インク溝の容積変化を引き起こす。その結果イ
ンク溝中のインクの液圧が変化しノズルプレートの噴射
孔からインクの噴射が起こる。
【０００３】この様な圧電アクチュエータ素子をインク
ジェットプリンタヘッドに応用する場合、最低限必要な
インク溝容積及びインク溝の容積変化量を確保し、且つ
インク噴射孔の集積度を向上させるためにインク溝の幅
及び深さ寸法に対し長手方向の寸法を十分大きくした形
状の平行に並んだ多数個のインク溝が形成されている。 従来例ではインク噴射孔１５を有するインクノズルプレ
ート１６は図３に示したようにインク溝１２の幅方向２
１に平行で、かつ深さ方向２３に平行な面に接合されて
おりインクの噴射方向はインク溝１２の長手方向２２に
沿った方向であった。つまり、多数個のインク噴射孔１
５を有するインクノズルプレート１６は、圧電アクチュ
エータ素子１４の圧電セラミックスの壁１１の幅方向２
１に平行で高さ方向２３に平行な面に接合されていた。
ジェットプリンタヘッドに応用する場合、最低限必要な
インク溝容積及びインク溝の容積変化量を確保し、且つ
インク噴射孔の集積度を向上させるためにインク溝の幅
及び深さ寸法に対し長手方向の寸法を十分大きくした形
状の平行に並んだ多数個のインク溝が形成されている。 従来例ではインク噴射孔１５を有するインクノズルプレ
ート１６は図３に示したようにインク溝１２の幅方向２
１に平行で、かつ深さ方向２３に平行な面に接合されて
おりインクの噴射方向はインク溝１２の長手方向２２に
沿った方向であった。つまり、多数個のインク噴射孔１
５を有するインクノズルプレート１６は、圧電アクチュ
エータ素子１４の圧電セラミックスの壁１１の幅方向２
１に平行で高さ方向２３に平行な面に接合されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
インク噴射方向ではインク溝の長手方向の寸法が大きい
場合、圧電材料の壁のせん断変形の初期状態への復元に
よってインク溝内に発生した圧力波のインク噴射孔まで
の伝播時間が噴射孔までの距離によって異なり噴射効率
が低下していた。また噴射孔までの距離の遠いところで
発生した圧力波は伝播損失も大きくなると言う問題点が
あった。
インク噴射方向ではインク溝の長手方向の寸法が大きい
場合、圧電材料の壁のせん断変形の初期状態への復元に
よってインク溝内に発生した圧力波のインク噴射孔まで
の伝播時間が噴射孔までの距離によって異なり噴射効率
が低下していた。また噴射孔までの距離の遠いところで
発生した圧力波は伝播損失も大きくなると言う問題点が
あった。
【０００５】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、インクの噴射効率を向上させる
と共に圧力波の発生からインク噴射までのレスポンスタ
イムを短縮したインクジェットプリンタ用圧電ヘッドを
提供することを目的とする。
になされたものであり、インクの噴射効率を向上させる
と共に圧力波の発生からインク噴射までのレスポンスタ
イムを短縮したインクジェットプリンタ用圧電ヘッドを
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のインクジェットプリンタ用圧電ヘッドは圧電
材料の平行に並んだ多数個の壁と、隣合った圧電材料の
壁により形成される平行に並んだ多数個のインク溝と、
前記圧電材料の壁の両側面に形成された駆動電極とから
構成される圧電アクチュエータ素子と前記インク溝の幅
方向に平行で長手方向に平行な面に接合されたインク噴
射孔を多数個有するインクノズルプレートによって構成
されている。
に本発明のインクジェットプリンタ用圧電ヘッドは圧電
材料の平行に並んだ多数個の壁と、隣合った圧電材料の
壁により形成される平行に並んだ多数個のインク溝と、
前記圧電材料の壁の両側面に形成された駆動電極とから
構成される圧電アクチュエータ素子と前記インク溝の幅
方向に平行で長手方向に平行な面に接合されたインク噴
射孔を多数個有するインクノズルプレートによって構成
されている。
【０００７】
【作用】上記の構成を有する本発明のインクジェットプ
リンタ用圧電ヘッドに於ける圧電アクチュエータ素子の
圧電材料の壁は高さ方向（厚み方向）に分極されること
によって駆動電極への印加電界方向と分極方向が直交し
、電界印加によって圧電材料の壁にせん断変形を生じさ
せる。圧電材料の壁の間に形成されたインク溝は圧電材
料の壁のせん断変形の初期状態への復元によって、イン
ク溝の容積変化を生じ一種の圧力チャンバーとして動作
すると共にインクの流路として作用する。圧電材料の壁
のせん断変形によるインク溝の容積変化によって発生し
た圧力波はインクノズルプレートに設けられたインク噴
射孔まで伝播されインク噴射孔からのインク滴の噴射が
起こる。
リンタ用圧電ヘッドに於ける圧電アクチュエータ素子の
圧電材料の壁は高さ方向（厚み方向）に分極されること
によって駆動電極への印加電界方向と分極方向が直交し
、電界印加によって圧電材料の壁にせん断変形を生じさ
せる。圧電材料の壁の間に形成されたインク溝は圧電材
料の壁のせん断変形の初期状態への復元によって、イン
ク溝の容積変化を生じ一種の圧力チャンバーとして動作
すると共にインクの流路として作用する。圧電材料の壁
のせん断変形によるインク溝の容積変化によって発生し
た圧力波はインクノズルプレートに設けられたインク噴
射孔まで伝播されインク噴射孔からのインク滴の噴射が
起こる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【０００９】本実施例のインクジェットプリンタ用圧電
ヘッドの概略構成図を図１に示した。本実施例のインク
ジェットプリンタ用圧電ヘッドは圧電材料として厚み方
向に分極方向２４を持つ圧電セラミックスが用いられて
いる。該圧電セラミックス板は平行に並んだ多数個の圧
電セラミックスの壁１１と、隣合う圧電セラミックスの
壁１１の間に形成された平行に並んだ多数個のインク溝
１２と、圧電セラミックスの壁の両側面に長手方向２２
に沿って駆動電極１３が形成されており圧電アクチュエ
ータ素子１４を構成している。
ヘッドの概略構成図を図１に示した。本実施例のインク
ジェットプリンタ用圧電ヘッドは圧電材料として厚み方
向に分極方向２４を持つ圧電セラミックスが用いられて
いる。該圧電セラミックス板は平行に並んだ多数個の圧
電セラミックスの壁１１と、隣合う圧電セラミックスの
壁１１の間に形成された平行に並んだ多数個のインク溝
１２と、圧電セラミックスの壁の両側面に長手方向２２
に沿って駆動電極１３が形成されており圧電アクチュエ
ータ素子１４を構成している。
【００１０】インク溝１２の長手方向２２中央近くの位
置にインク噴射孔１５を有するインクノズルプレート１
６が前記圧電アクチュエータ素子の圧電セラミックスの
壁１１の上面２０にストリップシール（インクの漏れに
対してはシール効果を有するが圧電セラミックスの壁の
変形を阻害しないもの）を介して接合されている。従っ
てインクの噴射方向はインク溝１２の深さ方向２３に沿
った方向となる。圧電セラミックスの壁の幅方向２１に
平行で深さ方向２３に平行な面の片側に側板１７が接合
されており、反対側の面にはインク供給口１８を有する
ブロック１９が接合されている。
置にインク噴射孔１５を有するインクノズルプレート１
６が前記圧電アクチュエータ素子の圧電セラミックスの
壁１１の上面２０にストリップシール（インクの漏れに
対してはシール効果を有するが圧電セラミックスの壁の
変形を阻害しないもの）を介して接合されている。従っ
てインクの噴射方向はインク溝１２の深さ方向２３に沿
った方向となる。圧電セラミックスの壁の幅方向２１に
平行で深さ方向２３に平行な面の片側に側板１７が接合
されており、反対側の面にはインク供給口１８を有する
ブロック１９が接合されている。
【００１１】以下に圧電アクチュエータ素子の駆動電極
１３に電界が印加された時の動作を図２を参照して説明
する。圧電セラミックスの壁１１の両側面に形成された
駆動電極１３に電界が印加されると圧電セラミックスの
壁１１の分極方向と印加電界の方向が直交しているため
圧電セラミックスの壁は高さ方向（厚み方向）の寸法変
化を伴わずにせん断変形（厚みすべり変形とも言う）を
発生する。次に印加した電界を取り去ることで圧電セラ
ミックスの壁を初期状態に復元する。この際インク溝１
２で形成されたインク流路（圧力チャンバー）は容積変
化を起こす。これに伴って圧力チャンバー内に発生した
圧力波はインク流路内を伝播し、インクノズルプレート
に形成されたインク噴射孔よりインク液滴の噴射を行う
。
１３に電界が印加された時の動作を図２を参照して説明
する。圧電セラミックスの壁１１の両側面に形成された
駆動電極１３に電界が印加されると圧電セラミックスの
壁１１の分極方向と印加電界の方向が直交しているため
圧電セラミックスの壁は高さ方向（厚み方向）の寸法変
化を伴わずにせん断変形（厚みすべり変形とも言う）を
発生する。次に印加した電界を取り去ることで圧電セラ
ミックスの壁を初期状態に復元する。この際インク溝１
２で形成されたインク流路（圧力チャンバー）は容積変
化を起こす。これに伴って圧力チャンバー内に発生した
圧力波はインク流路内を伝播し、インクノズルプレート
に形成されたインク噴射孔よりインク液滴の噴射を行う
。
【００１２】インクの噴射に必要な圧力チャンバーの容
積変化は噴射効率が１００％ならば噴射されるインク液
滴の体積と同じであればよい訳であるが、実際には圧電
セラミックスの壁と圧力チャンバー内のインクのコンプ
ライアンス比や給液口からのインクの戻り等により噴射
効率が低下する。従って適切なインク噴射を実現するた
めには噴射されるインク液滴の体積よりかなり大きな容
積変化を圧力チャンバー内に発生させる必要がある。ま
た圧力チャンバーの容積も容積変化に対して数百〜数千
倍必要となる。
積変化は噴射効率が１００％ならば噴射されるインク液
滴の体積と同じであればよい訳であるが、実際には圧電
セラミックスの壁と圧力チャンバー内のインクのコンプ
ライアンス比や給液口からのインクの戻り等により噴射
効率が低下する。従って適切なインク噴射を実現するた
めには噴射されるインク液滴の体積よりかなり大きな容
積変化を圧力チャンバー内に発生させる必要がある。ま
た圧力チャンバーの容積も容積変化に対して数百〜数千
倍必要となる。
【００１３】他方インクジェットプリンタヘッドとして
はインク噴射孔１５の高集積化が要求されるため圧電セ
ラミックスの壁やインク溝の幅寸法を小さくする必要が
ある。圧電セラミックスの壁の高さ寸法（インク溝の深
さ寸法）も溝形成の技術的な制限や素子の小型化の要求
から小さくせざるを得ない。そのため実用的な駆動電圧
での駆動を考えると圧力チャンバーの容積及び容積変化
を確保するためにはインク溝１２の長手方向の寸法を幅
及び深さ寸法に対して十分大きくする必要がある。実際
にはインク溝１２の幅、深さ、長手方向の各寸法は各々
０．０２〜０．２ｍｍ、０．０５〜０．５ｍｍ、１０〜
４０ｍｍ程度である。
はインク噴射孔１５の高集積化が要求されるため圧電セ
ラミックスの壁やインク溝の幅寸法を小さくする必要が
ある。圧電セラミックスの壁の高さ寸法（インク溝の深
さ寸法）も溝形成の技術的な制限や素子の小型化の要求
から小さくせざるを得ない。そのため実用的な駆動電圧
での駆動を考えると圧力チャンバーの容積及び容積変化
を確保するためにはインク溝１２の長手方向の寸法を幅
及び深さ寸法に対して十分大きくする必要がある。実際
にはインク溝１２の幅、深さ、長手方向の各寸法は各々
０．０２〜０．２ｍｍ、０．０５〜０．５ｍｍ、１０〜
４０ｍｍ程度である。
【００１４】従来例のインクジェットプリンタ用圧電ヘ
ッドではインクノズルプレート１６はインクの噴射方向
がインク溝１２の長手方向２２となるように圧電アクチ
ュエータ素子１４に接合されているためインク溝１２の
長手寸法が大きくなるとインク噴射孔１５から離れた位
置で発生した圧力波の伝播時間の遅れや圧力波の伝播損
失が無視できなくなる。
ッドではインクノズルプレート１６はインクの噴射方向
がインク溝１２の長手方向２２となるように圧電アクチ
ュエータ素子１４に接合されているためインク溝１２の
長手寸法が大きくなるとインク噴射孔１５から離れた位
置で発生した圧力波の伝播時間の遅れや圧力波の伝播損
失が無視できなくなる。
【００１５】本実施例のインクジェットプリンタ用圧電
ヘッドではインクノズルプレート１６が圧電セラミック
スの壁の上面にストリップシールを介して接合されてい
る。またインクノズルプレート１６に設けられたインク
噴射孔１５がインク溝１２の長手方向の寸法の約半分の
位置（中央付近）にあるので圧電アクチュエータ素子１
４の形状を固定して考えた場合、インク噴射孔１５とイ
ンク溝１２の各点の距離が従来例と比べて約半分となり
インク噴射孔１５から離れた位置で発生した圧力波の伝
播時間の遅れを従来例のインクジェットプリンタ用圧電
ヘッドに比べ約半分に低減し、圧力波の伝播損失を約半
分に低減させることができる。つまりインクノズルプレ
ート１６のインク噴射孔１５に瞬時に高い圧力波を供給
することが出来ることになる。従って本実施例のインク
ジェットプリンタ用圧電ヘッドはインクの噴射効率の優
れたものとなり圧力波の発生からインクの噴射までのレ
スポンスタイムを低減したものとなる。
ヘッドではインクノズルプレート１６が圧電セラミック
スの壁の上面にストリップシールを介して接合されてい
る。またインクノズルプレート１６に設けられたインク
噴射孔１５がインク溝１２の長手方向の寸法の約半分の
位置（中央付近）にあるので圧電アクチュエータ素子１
４の形状を固定して考えた場合、インク噴射孔１５とイ
ンク溝１２の各点の距離が従来例と比べて約半分となり
インク噴射孔１５から離れた位置で発生した圧力波の伝
播時間の遅れを従来例のインクジェットプリンタ用圧電
ヘッドに比べ約半分に低減し、圧力波の伝播損失を約半
分に低減させることができる。つまりインクノズルプレ
ート１６のインク噴射孔１５に瞬時に高い圧力波を供給
することが出来ることになる。従って本実施例のインク
ジェットプリンタ用圧電ヘッドはインクの噴射効率の優
れたものとなり圧力波の発生からインクの噴射までのレ
スポンスタイムを低減したものとなる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のインクジェットプリンタ用圧電ヘッドは圧電材料
のせん断変形を発生させるために両側面に駆動電極が形
成された圧電材料の壁を複数個有し、隣合う圧電材料の
壁の間に形成された複数のインク溝を有する圧電アクチ
ュエータ素子の圧電材料の壁の上面にインク噴射孔が形
成されたインクノズルプレートがストリップシールを介
して接合された構造であるので、インクの噴射効率がよ
く圧力波の発生からインクの噴射までのレスポンスタイ
ムの短縮されたインクジェットプリンタ用圧電ヘッドを
提供することができる。
発明のインクジェットプリンタ用圧電ヘッドは圧電材料
のせん断変形を発生させるために両側面に駆動電極が形
成された圧電材料の壁を複数個有し、隣合う圧電材料の
壁の間に形成された複数のインク溝を有する圧電アクチ
ュエータ素子の圧電材料の壁の上面にインク噴射孔が形
成されたインクノズルプレートがストリップシールを介
して接合された構造であるので、インクの噴射効率がよ
く圧力波の発生からインクの噴射までのレスポンスタイ
ムの短縮されたインクジェットプリンタ用圧電ヘッドを
提供することができる。
【図１】本実施例のインクジェットプリンタ用圧電ヘッ
ドの構成概略図である。
ドの構成概略図である。
【図２】圧電アクチュエータ素子の電界印加時の変形の
様子を示す概略図である。
様子を示す概略図である。
【図３】従来例のインクジェットプリンタ用圧電ヘッド
の構成概略図である。
の構成概略図である。
１１ 圧電材料の壁
１２ インク溝
１３ 駆動電極
１４ 圧電アクチュエータ素子
１５ インク噴射孔
１６ ノズルプレート
２１ 幅方向
２２ 長手方向
Claims (1)
- 【請求項１】 圧電材料のせん断変形を発生させるた
めに両側面に駆動電極が形成された圧電材料の壁を複数
個有し、隣合う圧電材料の壁の間に形成された複数のイ
ンク溝を有する圧電アクチュエータ素子を利用したイン
クジェットプリンタ用圧電ヘッドに於て、インクの噴射
孔を有するノズルプレートが前記インク溝の幅方向に平
行で、かつ長手方向に対し平行な面に形成されているこ
とを特徴としたインクジェットプリンタ用圧電ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4649191A JPH04282254A (ja) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | インクジェットプリンタ用圧電ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4649191A JPH04282254A (ja) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | インクジェットプリンタ用圧電ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04282254A true JPH04282254A (ja) | 1992-10-07 |
Family
ID=12748690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4649191A Pending JPH04282254A (ja) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | インクジェットプリンタ用圧電ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04282254A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0592561A (ja) * | 1990-11-09 | 1993-04-16 | Seiko Epson Corp | インクジエツト記録ヘツド |
| EP0609080A3 (en) * | 1993-01-27 | 1995-05-17 | Brother Ind Ltd | Color jet device. |
-
1991
- 1991-03-12 JP JP4649191A patent/JPH04282254A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0592561A (ja) * | 1990-11-09 | 1993-04-16 | Seiko Epson Corp | インクジエツト記録ヘツド |
| EP0609080A3 (en) * | 1993-01-27 | 1995-05-17 | Brother Ind Ltd | Color jet device. |
| US5508726A (en) * | 1993-01-27 | 1996-04-16 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Ink jet apparatus |
| EP0860282A3 (en) * | 1993-01-27 | 1998-10-07 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Ink jet apparatus |
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