JP3347346B2 - インクジェット記録装置用圧電変位ユニット、及びインクジェット記録装置用記録ヘッド - Google Patents
インクジェット記録装置用圧電変位ユニット、及びインクジェット記録装置用記録ヘッドInfo
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- JP3347346B2 JP3347346B2 JP24363691A JP24363691A JP3347346B2 JP 3347346 B2 JP3347346 B2 JP 3347346B2 JP 24363691 A JP24363691 A JP 24363691A JP 24363691 A JP24363691 A JP 24363691A JP 3347346 B2 JP3347346 B2 JP 3347346B2
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- Japan
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- piezoelectric
- electrode layer
- piezoelectric displacement
- pole
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、インクジェット式
記録ヘッド等に適した圧電変位素子を複数に基台に固定
した圧電変位ユニット関する。
記録ヘッド等に適した圧電変位素子を複数に基台に固定
した圧電変位ユニット関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェット記録ヘッドは、圧力室を
圧電変位素子により変位させてインクを加圧し、ノズル
開口からインク滴を吐出させるように構成されている。
このような圧電変位素子は、通常２００乃至３００ボル
トの電圧で駆動する必要があるため、インクのような導
電性液体を扱う環境に組み込むためには十分な電気絶縁
処理を必要として構造の複雑化を招くという問題があ
る。
圧電変位素子により変位させてインクを加圧し、ノズル
開口からインク滴を吐出させるように構成されている。
このような圧電変位素子は、通常２００乃至３００ボル
トの電圧で駆動する必要があるため、インクのような導
電性液体を扱う環境に組み込むためには十分な電気絶縁
処理を必要として構造の複雑化を招くという問題があ
る。
【０００３】この問題を解消するため、たとえば特開昭
63−295269号公報に見られるように一方の極となる電極
層を伸縮方向の一方の端部でのみ露出させ、また他方の
極となる電極層を他方の端部でのみ露出させるように圧
電材料のほぼ全体に積層した圧電変位素子が提案されて
いる。これによれば電圧１０ボルト程度でインク滴を吐
出させることが可能な変位を得ることができ、電気絶縁
を容易に確保することができる。
63−295269号公報に見られるように一方の極となる電極
層を伸縮方向の一方の端部でのみ露出させ、また他方の
極となる電極層を他方の端部でのみ露出させるように圧
電材料のほぼ全体に積層した圧電変位素子が提案されて
いる。これによれば電圧１０ボルト程度でインク滴を吐
出させることが可能な変位を得ることができ、電気絶縁
を容易に確保することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな圧電変位素子により圧力室を加圧させるためには、
圧電変位素子を基台に固定する必要がある。このため圧
電変位素子の端面を固定しようとすると、断面積が極め
て小さいため接着強度を得ることが困難となる。
うな圧電変位素子により圧力室を加圧させるためには、
圧電変位素子を基台に固定する必要がある。このため圧
電変位素子の端面を固定しようとすると、断面積が極め
て小さいため接着強度を得ることが困難となる。
【０００５】この問題を解決しようとして側面を固定す
ると、接着領域が圧電変位素子の伸縮により変位して接
着層にせん断力が作用し、接着層に疲労やクラック、さ
らにははく離が生じ、被駆動部に対する圧電変位素子の
変位量や、加圧力が変化したり、動作不能になり、信頼
性が低下するという問題がある。
ると、接着領域が圧電変位素子の伸縮により変位して接
着層にせん断力が作用し、接着層に疲労やクラック、さ
らにははく離が生じ、被駆動部に対する圧電変位素子の
変位量や、加圧力が変化したり、動作不能になり、信頼
性が低下するという問題がある。
【０００６】さらには、変位領域が基台により拘束され
るため、変位方向が軸方向からずれたり、変位速度が低
下する等の問題がある。
るため、変位方向が軸方向からずれたり、変位速度が低
下する等の問題がある。
【０００７】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、その目的とするところは接着層の信頼性
を確保しつ、かつ圧電変位素子の変位を阻害しない新規
な圧電変位ユニットを提供することである。
ものであって、その目的とするところは接着層の信頼性
を確保しつ、かつ圧電変位素子の変位を阻害しない新規
な圧電変位ユニットを提供することである。
【０００８】本発明の他の目的は、同上圧電変位ユニッ
トを用いたインクジェット記録装置用記録ヘッドを提供
することである。
トを用いたインクジェット記録装置用記録ヘッドを提供
することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために本発明のインクジェット記録装置用圧電変位ユ
ニットは、一方の極をなす電極層、他方の極をなす電極
層、及び圧電材料をそれぞれ複数交互に積層し、一端側
に前記圧電材料に電界が作用する活性部を、他端側に不
活性部を形成するとともに、前記電極層の積層方向に直
交する方向に伸縮する複数の圧電変位素子と、前記圧電
変位素子の前記不活性部の側面を接着層を介して固定す
るとともに、前記活性部の先端を被駆動部材に対して位
置決めする基台とにより構成されている。
るために本発明のインクジェット記録装置用圧電変位ユ
ニットは、一方の極をなす電極層、他方の極をなす電極
層、及び圧電材料をそれぞれ複数交互に積層し、一端側
に前記圧電材料に電界が作用する活性部を、他端側に不
活性部を形成するとともに、前記電極層の積層方向に直
交する方向に伸縮する複数の圧電変位素子と、前記圧電
変位素子の前記不活性部の側面を接着層を介して固定す
るとともに、前記活性部の先端を被駆動部材に対して位
置決めする基台とにより構成されている。
【００１０】
【作用】圧電変位素子は、その不活性部を基台に固定さ
れているため、活性部だけが伸縮し、固定領域である不
活性部は基台との間で相対変位を生じず、接着剤等の接
着層がせん断力を受けない。また固定領域から若干自由
端側に形成された不活性部により活性部を基台の拘束か
ら開放して、変位方向の曲がりや変位速度の低下が防止
される。
れているため、活性部だけが伸縮し、固定領域である不
活性部は基台との間で相対変位を生じず、接着剤等の接
着層がせん断力を受けない。また固定領域から若干自由
端側に形成された不活性部により活性部を基台の拘束か
ら開放して、変位方向の曲がりや変位速度の低下が防止
される。
【００１１】
【発明の実施の形態】そこで以下に本発明の詳細を図示
した実施例に基づいて説明する。図１は、本発明の圧電
変位素子の一実施例を示すものであって、圧電変位素子
１、１、１‥‥は、被駆動部のピッチ、たとえば後述す
る圧力発生室、‥‥の配列ピッチに合わせて、伸縮方向
（図中矢印Ａ）の一半を自由端領域とするように、圧電
変位素子１、１、１、‥‥の他半を接合領域２として基
台３に接着剤等により固定して構成されている。以下、
複数の圧電変位素子１、１、１、‥‥を基台３に固定し
た構造体を圧電変位ユニットという。
した実施例に基づいて説明する。図１は、本発明の圧電
変位素子の一実施例を示すものであって、圧電変位素子
１、１、１‥‥は、被駆動部のピッチ、たとえば後述す
る圧力発生室、‥‥の配列ピッチに合わせて、伸縮方向
（図中矢印Ａ）の一半を自由端領域とするように、圧電
変位素子１、１、１、‥‥の他半を接合領域２として基
台３に接着剤等により固定して構成されている。以下、
複数の圧電変位素子１、１、１、‥‥を基台３に固定し
た構造体を圧電変位ユニットという。
【００１２】基台３は、接合領域２となる領域に凸部３
ａが形成されていて、圧電変位素子１の自由端領域との
間に間隙４を形成するように構成されている。
ａが形成されていて、圧電変位素子１の自由端領域との
間に間隙４を形成するように構成されている。
【００１３】これら圧電変位素子１、１、１、‥‥は、
一方の極となる電極層５と他方となる電極層６とが、た
とえばチタン酸・ジルコン酸鉛系複合ペロブスカイト圧
電材料７を挟んでラップするように積層されて活性部が
形成され、また残部の領域には前述の一方の極の電極層
５を延長してこの電極層５だけが圧電材料内に存在する
ように積層されて不活性部が形成されている。
一方の極となる電極層５と他方となる電極層６とが、た
とえばチタン酸・ジルコン酸鉛系複合ペロブスカイト圧
電材料７を挟んでラップするように積層されて活性部が
形成され、また残部の領域には前述の一方の極の電極層
５を延長してこの電極層５だけが圧電材料内に存在する
ように積層されて不活性部が形成されている。
【００１４】不活性部にのみ存在する一方の極の電極層
５は、その自由端側の先端領域が所定長さ分ΔＬだけ、
圧電変位素子１の長さよりも短く形成されていて先端部
（図中、上端）が圧電材料７に埋没され、また固定端側
の端面１ａから露出するように形成されている。
５は、その自由端側の先端領域が所定長さ分ΔＬだけ、
圧電変位素子１の長さよりも短く形成されていて先端部
（図中、上端）が圧電材料７に埋没され、また固定端側
の端面１ａから露出するように形成されている。
【００１５】活性部にのみ存在する他方の極の電極層６
は、その自由端側の先端部が端面１ｂから露出し、かつ
不活性部側の端部が、凸部３ａよりもΔＧだけ自由端側
に引き下がった位置となるように形成されている。
は、その自由端側の先端部が端面１ｂから露出し、かつ
不活性部側の端部が、凸部３ａよりもΔＧだけ自由端側
に引き下がった位置となるように形成されている。
【００１６】これら一方の極の電極層５と、他方の極の
電極層６が露出している端面１ａ、１ｂには導電層８、
９（図２（ｆ））が形成されていて、それぞれの一方の
極の複数の電極層５が導電層８により、また他方の極の
複数の電極層６が導電層９により並列接続されている。
電極層６が露出している端面１ａ、１ｂには導電層８、
９（図２（ｆ））が形成されていて、それぞれの一方の
極の複数の電極層５が導電層８により、また他方の極の
複数の電極層６が導電層９により並列接続されている。
【００１７】図２は、上述の圧電変位素子の製造方法の
一実施例を示すものであって、定盤１０の表面にペース
ト状に調製したチタン酸・ジルコン酸鉛系複合ペロブス
カイト等の圧電材料を薄く塗布して圧電体層７-1を形成
する（図２（ａ））。
一実施例を示すものであって、定盤１０の表面にペース
ト状に調製したチタン酸・ジルコン酸鉛系複合ペロブス
カイト等の圧電材料を薄く塗布して圧電体層７-1を形成
する（図２（ａ））。
【００１８】この圧電体層７-1の表面に、一端部を所定
幅Ｌだけ残すように他端まで、導電材料の蒸着や導電性
材料の塗布により第１の極となる電極層５を形成する
（図２（ｂ））。
幅Ｌだけ残すように他端まで、導電材料の蒸着や導電性
材料の塗布により第１の極となる電極層５を形成する
（図２（ｂ））。
【００１９】電極層非形成領域（幅Ｌの領域）を補填
し、かつ第１の電極層５を被うように圧電体層７-2を形
成する（図２（ｃ））。
し、かつ第１の電極層５を被うように圧電体層７-2を形
成する（図２（ｃ））。
【００２０】一端部から活性部を形成する領域まで、第
１の電極層５と同様の手法により第２の電極層６を形成
する（図２（ｄ））。
１の電極層５と同様の手法により第２の電極層６を形成
する（図２（ｄ））。
【００２１】第２の圧電体層７-2の露出面を補填し、か
つ第２の電極層６を被うように圧電材料を薄く塗布して
第２の圧電体層７-3を形成するというように図２（ｂ）
乃至（ｄ）に示した工程を形成すべき層数に対応して繰
り返して積層物を形成し（図２（ｅ））、この積層物を
乾燥させて所定の温度、たとえば１０００°Ｃ乃至１２
００°Ｃで１時間程度焼成する。
つ第２の電極層６を被うように圧電材料を薄く塗布して
第２の圧電体層７-3を形成するというように図２（ｂ）
乃至（ｄ）に示した工程を形成すべき層数に対応して繰
り返して積層物を形成し（図２（ｅ））、この積層物を
乾燥させて所定の温度、たとえば１０００°Ｃ乃至１２
００°Ｃで１時間程度焼成する。
【００２２】このようにして構成された圧電体ブロック
１１の、一方の極、及び他方の極が露出している面に導
電材料を塗布して導電層８、９を形成し、一方の極とな
る電極層５だけが存在する領域を固定領域とするように
基台３に接着剤等により固定して、導電層９の側から変
位方向、つまり自由端と固定端を結ぶ線の方向（以下、
これを軸方向という）に平行に所定幅で切断すると、前
述の圧電変位ユニットが完成する。
１１の、一方の極、及び他方の極が露出している面に導
電材料を塗布して導電層８、９を形成し、一方の極とな
る電極層５だけが存在する領域を固定領域とするように
基台３に接着剤等により固定して、導電層９の側から変
位方向、つまり自由端と固定端を結ぶ線の方向（以下、
これを軸方向という）に平行に所定幅で切断すると、前
述の圧電変位ユニットが完成する。
【００２３】この圧電変位素子は、図３に示したように
その自由端側の端面１ｂが、共通のインク室２０と、ノ
ズルプレート２１のノズル開口２２に連通する圧力室２
３を形成するバネ板材２４に当接するように基台３を介
してセットされ、インクジェット記録ヘッドに組み込ま
れる。
その自由端側の端面１ｂが、共通のインク室２０と、ノ
ズルプレート２１のノズル開口２２に連通する圧力室２
３を形成するバネ板材２４に当接するように基台３を介
してセットされ、インクジェット記録ヘッドに組み込ま
れる。
【００２４】このようにインクジェット記録ヘッドに組
み込まれた圧電変位素子１の各電極層５、６に駆動信号
を印加すると、圧電材料７の、一方の極をなす電極層５
と他方の極をなす電極層６とが対向する領域だけが電界
の作用を受けて伸縮し、バネ板材２４を圧力室側に押圧
したり、また外側に膨張させる。これにより、圧力室２
３のインクが加圧されてノズル開口２２からインク滴と
して吐出し、また共通のインク室２０のインクが圧力室
２３に吸引、補給される。
み込まれた圧電変位素子１の各電極層５、６に駆動信号
を印加すると、圧電材料７の、一方の極をなす電極層５
と他方の極をなす電極層６とが対向する領域だけが電界
の作用を受けて伸縮し、バネ板材２４を圧力室側に押圧
したり、また外側に膨張させる。これにより、圧力室２
３のインクが加圧されてノズル開口２２からインク滴と
して吐出し、また共通のインク室２０のインクが圧力室
２３に吸引、補給される。
【００２５】ところで、一方の極をなす電極層５だけが
存在する領域の圧電材料７は電界の作用を受けることが
ないため、伸縮することがなく、したがって圧電変位素
子１の基台３との接合領域２に伸縮によるせん断力が作
用することがなく、接合領域２の接着剤に疲労やクラッ
クが生じるのを防止できる。
存在する領域の圧電材料７は電界の作用を受けることが
ないため、伸縮することがなく、したがって圧電変位素
子１の基台３との接合領域２に伸縮によるせん断力が作
用することがなく、接合領域２の接着剤に疲労やクラッ
クが生じるのを防止できる。
【００２６】また接合領域２と活性部、つまり変位領域
との間には不活性部が自由端側にΔＧだけ余分に突出し
ているため、接合領域２の接着剤が若干自由端側に流れ
出しても、長さΔＧの不活性部にとどまることになり、
変位領域が基台３に拘束されるのが防止される。
との間には不活性部が自由端側にΔＧだけ余分に突出し
ているため、接合領域２の接着剤が若干自由端側に流れ
出しても、長さΔＧの不活性部にとどまることになり、
変位領域が基台３に拘束されるのが防止される。
【００２７】この結果、ユニット全体の圧電変位素子の
変位速度を一定に揃えることができ、また変位領域の片
面の拘束による変位方向の傾きを防止することができ
る。そして、活性部の変位が長さΔＧの不活性部により
緩衝されるため、基台３への変位の伝搬が可及的に少な
くなり、特に高密度配列した場合における相互干渉、つ
まり隣接する圧電変位素子の変位の影響を防止すること
ができる。
変位速度を一定に揃えることができ、また変位領域の片
面の拘束による変位方向の傾きを防止することができ
る。そして、活性部の変位が長さΔＧの不活性部により
緩衝されるため、基台３への変位の伝搬が可及的に少な
くなり、特に高密度配列した場合における相互干渉、つ
まり隣接する圧電変位素子の変位の影響を防止すること
ができる。
【００２８】圧電変位素子１は、活性部の相対長さを１
としたとき、非活性部の相対長さを０．５乃至１０、好
ましくは不活性部の長さが１乃至３程度のものが、圧電
変位素子の接着強度の確保と利得、つまり変位量とを均
衡させるのに好適である。また不活性部の自由端側への
突出量は、変位効率や接着剤の流れだしを考慮すると最
大０．５ｍｍ程度が好ましい。
としたとき、非活性部の相対長さを０．５乃至１０、好
ましくは不活性部の長さが１乃至３程度のものが、圧電
変位素子の接着強度の確保と利得、つまり変位量とを均
衡させるのに好適である。また不活性部の自由端側への
突出量は、変位効率や接着剤の流れだしを考慮すると最
大０．５ｍｍ程度が好ましい。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、活
性部を基台の拘束から開放して長手方向への伸縮を阻害
することなく、基台に確実に固定でき、また基台を介し
てインクを加圧する領域に複数の圧電変位素子の先端を
位置決めすることができる。
性部を基台の拘束から開放して長手方向への伸縮を阻害
することなく、基台に確実に固定でき、また基台を介し
てインクを加圧する領域に複数の圧電変位素子の先端を
位置決めすることができる。
【図１】本発明の圧電変位ユニットの一実施例を示す図
である。
である。
【図２】図（ａ）乃至（ｆ）は、それぞれ同上圧電変位
ユニットの製造方法を示す図である。
ユニットの製造方法を示す図である。
【図３】同上圧電変位ユニットを使用したインクジェッ
ト記録ヘッドの一実施例を示す図である。
ト記録ヘッドの一実施例を示す図である。
１ 圧電変位素子 ２ 接合領域 ３ 基台 ３ａ 凸部 ４ 間隙 ５、６ 電極層 ７ 圧電材料 ８、９ 導電層 ΔＧ 不活性部の自由端側へのはみ出し量
フロントページの続き (72)発明者 米窪 周二 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイ コーエプソン株式会社内 (72)発明者 阿部 知明 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイ コーエプソン株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−197049（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−218363（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−34974（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−90770（ＪＰ，Ａ) 特許3041952（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/16
Claims (2)
- 【請求項１】 一方の極をなす電極層、他方の極をなす
電極層、及び圧電材料をそれぞれ複数交互に積層し、一
端側に前記圧電材料に電界が作用する活性部を、他端側
に不活性部を形成するとともに、前記電極層の積層方向
に直交する方向に伸縮する複数の圧電変位素子と、 前記圧電変位素子の前記不活性部の側面を接着層を介し
て固定するとともに、前記活性部の先端を被駆動部材に
対して位置決めする基台とからなるインクジェット記録
装置用圧電変位ユニット。 - 【請求項２】 加圧手段により弾性壁を変形させてノズ
ル開口からインク滴を吐出させる記録ヘッドにおいて、 前記加圧手段が、一方の極をなす電極層、他方の極をな
す電極層、及び圧電材料をそれぞれ複数交互に積層し、
一端側に前記圧電材料に電界が作用する活性部を、他端
側に不活性部を形成するとともに、前記電極層の積層方
向に直交する方向に伸縮する複数の圧電変位素子と、前
記圧電変位素子の前記不活性部の側面を接着層を介して
固定するとともに、前記活性部の先端を前記弾性壁に対
して位置決めする基台とからなる圧電変位ユニットによ
り構成されているインクジェット記録装置用記録ヘッ
ド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24363691A JP3347346B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | インクジェット記録装置用圧電変位ユニット、及びインクジェット記録装置用記録ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24363691A JP3347346B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | インクジェット記録装置用圧電変位ユニット、及びインクジェット記録装置用記録ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0577431A JPH0577431A (ja) | 1993-03-30 |
| JP3347346B2 true JP3347346B2 (ja) | 2002-11-20 |
Family
ID=17106771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24363691A Expired - Lifetime JP3347346B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | インクジェット記録装置用圧電変位ユニット、及びインクジェット記録装置用記録ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3347346B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008050432A1 (fr) | 2006-10-26 | 2008-05-02 | Cluster Technology Co., Ltd. | Appareil d'éjection de gouttelette et procédé de fabrication dudit appareil |
-
1991
- 1991-09-24 JP JP24363691A patent/JP3347346B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0577431A (ja) | 1993-03-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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