JPH08258257A - Ink jet printing head - Google Patents
Ink jet printing headInfo
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- JPH08258257A JPH08258257A JP7062837A JP6283795A JPH08258257A JP H08258257 A JPH08258257 A JP H08258257A JP 7062837 A JP7062837 A JP 7062837A JP 6283795 A JP6283795 A JP 6283795A JP H08258257 A JPH08258257 A JP H08258257A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- piezoelectric actuator
- laminated piezoelectric
- plate
- pressure chamber
- Prior art date
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- Granted
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、インク滴を吐出させて
記録用紙上に画像を形成するインクジェットプリンタ用
のプリントヘッドに関し、特にドロップオンデマンド型
のインクジェットプリントヘッドに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a print head for an ink jet printer which ejects ink drops to form an image on a recording sheet, and more particularly to a drop on demand type ink jet print head.
【０００２】[0002]
【従来の技術】インクジェットプリンタ用のプリントヘ
ッドのうち、ドロップオンデマンド型の従来のインクジ
ェットプリントヘッドは、必要なときにのみインク滴を
吐出させるため、圧電材料と導電材料とを交互に積層し
た圧電アクチュエータに電圧を印加してプリントヘッド
内に設けてあるインク室に圧力波を発生させ、その圧力
波によってインク室に設けてあるノズル孔からインク滴
を吐出させるように構成されている。2. Description of the Related Art Among printheads for ink jet printers, a conventional drop-on-demand ink jet printhead ejects ink droplets only when necessary, so that piezoelectric material and conductive material are alternately laminated. A voltage is applied to the actuator to generate a pressure wave in the ink chamber provided in the print head, and the pressure wave causes ink droplets to be ejected from the nozzle holes provided in the ink chamber.
【０００３】この方式は、構成が簡単であるという長所
がある反面、多数のノズル孔を高密度に配設するために
は、圧電アクチュエータの高集積化が必要であり、圧電
アクチュエータを高集積化すると、印加電圧を高くしな
ければならないという問題が発生する。This system has an advantage that the structure is simple. On the other hand, in order to arrange a large number of nozzle holes at a high density, it is necessary to highly integrate the piezoelectric actuator, and the piezoelectric actuator is highly integrated. Then, there arises a problem that the applied voltage must be increased.
【０００４】この問題を解決するための手段が特開昭６
３−２５２７５０号公報および特開平２−２３８９５０
号公報および特開平４−２２３１７４号公報に開示され
ている。A means for solving this problem is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No.
JP-A-3-252750 and JP-A-2-238950.
Japanese Patent Laid-Open No. 4-223174 and Japanese Patent Laid-Open No. 4-223174.
【０００５】図６は、従来のインクジェットプリントヘ
ッドの第一の例を示す斜視図で、特開昭６３−２５２７
５０号公報に開示されている例である。FIG. 6 is a perspective view showing a first example of a conventional ink jet print head, which is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-2527.
This is an example disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 50.
【０００６】図６の例は、圧電材料で構成されているブ
ロック２１および２２に、それぞれスリット２３および
２４を設けて流路とし、スリット２３および２４の側面
となる流路側壁２５および２６の内面に電極２７を設
け、ブロック２１および２２の前面をノズル孔２８を有
するノズルプレート２９で覆ってスリット２３および２
４を封止し、ブロック２１および２２に駆動電圧を印加
することによって圧電材料の剪断効果（ｄ15モード）に
よって流路側壁２５および２６を図中の一点鎖線で示す
ように変形させ、スリット２３および２４の中のインク
に圧力波を発生させてノズル孔２８からインク滴を吐出
させるものである。In the example of FIG. 6, slits 23 and 24 are respectively provided in blocks 21 and 22 made of a piezoelectric material to form flow paths, and the inner surfaces of flow path side walls 25 and 26, which are the side surfaces of the slits 23 and 24, are formed. The electrodes 27 are provided on the slits 23 and 2 and the front surfaces of the blocks 21 and 22 are covered with a nozzle plate 29 having nozzle holes 28.
4 is sealed, and by applying a driving voltage to the blocks 21 and 22, the flow path side walls 25 and 26 are deformed by the shearing effect (d 15 mode) of the piezoelectric material as shown by the dashed line in the figure, and the slit 23 is formed. A pressure wave is generated in the ink in the nozzles 24 and 24 to eject an ink droplet from the nozzle hole 28.
【０００７】図７は従来のインクジェットプリントヘッ
ドの第二の例を示す斜視図で、特開平２−２３８９５０
号公報に開示されている例である。FIG. 7 is a perspective view showing a second example of a conventional ink jet print head, which is disclosed in JP-A-2-238950.
This is an example disclosed in the publication.
【０００８】図７の例は、基板３１の上に圧電素子３２
を設けており、圧電素子３２にはスリット３３が形成さ
れている。圧電素子３２の上には底壁部３４が配設され
ており、底壁部３４の上のスリット３３に対応する位置
には、流路隔壁３５が設けられている。流路隔壁３５の
上には上壁部３７が設けられており、圧電素子３２およ
び流路隔壁３５の前面をノズル孔３８を有するノズルプ
レート３９で覆ってスリット３３を封止している。従っ
て、圧電素子３２に電圧を印加することによって流路隔
壁３５および底壁部３４を図中の一点鎖線で示すように
変形させると、隣接する流路隔壁３５の間の流路３６内
のインクに圧力波が伝達され、ノズル孔３８からインク
滴が噴出される。In the example of FIG. 7, the piezoelectric element 32 is provided on the substrate 31.
And a slit 33 is formed in the piezoelectric element 32. A bottom wall portion 34 is provided on the piezoelectric element 32, and a flow path partition wall 35 is provided on the bottom wall portion 34 at a position corresponding to the slit 33. An upper wall portion 37 is provided on the flow path partition wall 35, and the front surface of the piezoelectric element 32 and the flow path partition wall 35 is covered with a nozzle plate 39 having a nozzle hole 38 to seal the slit 33. Therefore, when the flow path partition wall 35 and the bottom wall portion 34 are deformed as shown by the alternate long and short dash line in the drawing by applying a voltage to the piezoelectric element 32, the ink in the flow path 36 between the adjacent flow path partition walls 35 is changed. A pressure wave is transmitted to the nozzles 38, and ink droplets are ejected from the nozzle holes 38.
【０００９】特開平４−２２３１７４号公報に開示され
ている例は（図示省略）、板状の圧電体に圧力室やノズ
ル孔やインク供給路等を形成し、圧力室の両側面に駆動
用の電極を配設し、この電極に電圧を印加することによ
って圧電体の厚さを変化させ、これによって圧力室の容
積を変化させて圧力室内に圧力波を発生させてノズル孔
からインク滴を吐出させるものである。In the example disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-223174 (not shown), a pressure chamber, a nozzle hole, an ink supply path, etc. are formed in a plate-shaped piezoelectric body, and driving is performed on both side surfaces of the pressure chamber. The electrode is arranged, and the thickness of the piezoelectric body is changed by applying a voltage to this electrode, thereby changing the volume of the pressure chamber and generating a pressure wave in the pressure chamber to eject ink droplets from the nozzle hole. It is what is discharged.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
インクジェットプリントヘッドのうち特開昭６３−２５
２７５０号公報に開示されているもの（図６）は、圧電
素子を加工してスリットを形成してそれに電極を付設し
なければならず、また上下の圧電素子のスリットの位置
合わせが必要なため、製造上の困難が多くて製造コスト
が高くなるという問題点を有している。また、隣接する
二つのスリットに同時に圧力波を発生させることが不可
能なために時分割駆動を行わなければならず、このため
駆動用な制御回路が複雑になるという欠点も有してい
る。Among the conventional ink jet print heads described above, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-25
The one disclosed in Japanese Patent No. 2750 (FIG. 6) has to process a piezoelectric element to form a slit and attach an electrode thereto, and it is necessary to align the slits of the upper and lower piezoelectric elements. However, there is a problem that the manufacturing cost is high due to many manufacturing difficulties. In addition, since it is impossible to generate a pressure wave in two adjacent slits at the same time, time-divisional driving must be performed, which causes a drawback that the control circuit for driving becomes complicated.
【００１１】特開平２−２３８９５０号公報に開示され
ているもの（図７）は、隣接する二つのスリット間の相
互干渉の問題について充分に解決されておらず、また、
圧電素子に設けたスリットと流路隔壁との位置合わせの
精度を必要とするため、製造上の困難が多いという問題
点も有している。更に、ノズル孔を有するノズルプレー
トの取付けも精度を要するため、ノズル孔のピッチが小
さくなる程製造が困難になるという欠点も有している
（この点は、特開昭６３−２５２７５０号公報の場合も
同じである）。The device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-238950 (FIG. 7) has not sufficiently solved the problem of mutual interference between two adjacent slits.
Since the slits provided in the piezoelectric element and the flow path partition need to be accurately aligned, there is a problem in that there are many manufacturing difficulties. Furthermore, since the nozzle plate having the nozzle holes also needs to be attached with high precision, the smaller the pitch of the nozzle holes, the more difficult the manufacturing becomes (this point is disclosed in JP-A-63-252750). The same is the case).
【００１２】特開平４−２２３１７４号公報に開示され
ているものは、圧力室の容積を変化を大きくするために
は、高電圧で圧電体を駆動しなければならず、底電圧で
圧電体を駆動しようとすると、圧電体の厚さの変化が小
さくなるため、圧力室の幅および長さを大きくして所望
の容積変化量を確保する必要があり、従って高集積度の
プリントヘッドを得るのは困難であるという問題点を有
している。また、圧電体の駆動部に圧力室およびノズル
を形成しなければならないため、形状が複雑となって加
工が困難であり、また容積変化量もばらつくため、特性
の信頼性が低くなるという欠点も有している。In the device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-223174, in order to increase the volume of the pressure chamber, the piezoelectric body must be driven with a high voltage, and the piezoelectric body is driven with a bottom voltage. Since the change in the thickness of the piezoelectric body becomes small when it is driven, it is necessary to increase the width and the length of the pressure chamber to secure a desired volume change amount. Therefore, a highly integrated print head can be obtained. Has the problem of being difficult. Further, since the pressure chamber and the nozzle have to be formed in the driving portion of the piezoelectric body, the shape is complicated and processing is difficult, and the amount of volume change also varies, resulting in low reliability of characteristics. Have
【００１３】本発明の目的は、上述のような従来のイン
クジェットプリントヘッドの欠点を除去し、高集積度の
プリントヘッドを容易に製造することができ、従って製
造コストを低減することができ、しかも加工精度による
性能面に対する影響が少ないいため、安定した吐出を行
わせることができる信頼性の高いインクジェットプリン
トヘッドを提供することにある。An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the conventional ink jet print head and to easily manufacture a highly integrated print head, thus reducing the manufacturing cost. It is an object of the present invention to provide a highly reliable inkjet print head capable of performing stable ejection because the processing accuracy has little influence on the performance.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明の第一のインクジ
ェットプリントヘッドは、圧電材料を上下方向に積層し
中間に導電材料で形成した複数枚の電極プレートを挟ん
で内部電極とした積層圧電アクチュエータと、前記積層
圧電アクチュエータの下部に設けた凹状の圧力室と、前
記圧力室の底部に設けた振動板と、前記圧力室の中央部
に対応する位置において前記振動板の下面と接触する凸
部を有し前記振動板の剛性よりも高い剛性を有する凸状
プレートと、前記積層圧電アクチュエータの剛性よりも
高い剛性を有し前記積層圧電アクチュエータを固定する
ハウジングと、前記積層圧電アクチュエータの背面に取
付けられ前記圧力室に対応する位置にノズル孔を設けた
ノズルプレートと、前記積層圧電アクチュエータの前面
に取付けた外部電極とを備え、前記内部電極は、前記ノ
ズルプレートから前記外部電極の方に水平に伸びる電極
プレートと前記外部電極から前記ノズルプレートの方に
水平に伸びる電極プレートとを交互に配設し、前記電極
プレートの幅は前記積層圧電アクチュエータの幅と同じ
とし、前記電極プレートの長さは相手側の前記外部電極
または前記ノズルプレートまでは到達しない長さとし、
前記電極プレートの重畳している部分の長さを前記積層
圧電アクチュエータの奥行の約８０％程度としたもので
あり、特に、電極プレートの数を３枚としたものであ
る。A first ink jet print head of the present invention is a laminated piezoelectric actuator in which a piezoelectric material is laminated in the vertical direction and a plurality of electrode plates formed of a conductive material are sandwiched in between to form internal electrodes. A concave pressure chamber provided in the lower portion of the laminated piezoelectric actuator, a vibration plate provided at the bottom of the pressure chamber, and a convex portion that comes into contact with the lower surface of the vibration plate at a position corresponding to the central portion of the pressure chamber. A convex plate having a rigidity higher than that of the vibrating plate, a housing having a rigidity higher than that of the laminated piezoelectric actuator and fixing the laminated piezoelectric actuator, and attached to a back surface of the laminated piezoelectric actuator. A nozzle plate having a nozzle hole at a position corresponding to the pressure chamber, and an external power source mounted on the front surface of the laminated piezoelectric actuator. Wherein the internal electrodes are alternately arranged with electrode plates extending horizontally from the nozzle plate toward the external electrode and electrode plates extending horizontally from the external electrode toward the nozzle plate, The width of the plate is the same as the width of the laminated piezoelectric actuator, and the length of the electrode plate is a length that does not reach the external electrode or the nozzle plate on the other side,
The length of the overlapping portion of the electrode plates is about 80% of the depth of the laminated piezoelectric actuator, and particularly, the number of electrode plates is three.
【００１５】本発明の第二のインクジェットプリントヘ
ッドは、圧電材料を前後方向に積層し中間に導電材料で
形成した複数枚の電極プレートを挟んで内部電極とした
積層圧電アクチュエータと、前記積層圧電アクチュエー
タの下部に設けた凹状の圧力室と、前記圧力室の底部に
設けた振動板と、前記圧力室の中央部に対応する位置に
おいて前記振動板の下面と接触する凸部を有し前記振動
板の剛性よりも高い剛性を有する凸状プレートと、前記
積層圧電アクチュエータの剛性よりも高い剛性を有し前
記積層圧電アクチュエータを固定するハウジングと、前
記積層圧電アクチュエータの背面に取付けられ前記圧力
室に対応する位置にノズル孔を設けたノズルプレート
と、前記積層圧電アクチュエータの前面に取付けた外部
電極とを備え、前記内部電極は、前記積層圧電アクチュ
エータの上面から垂直に下方に伸びる電極プレートと前
記圧力室の天井面の近傍から垂直に上方に伸びる電極プ
レートとを交互に配設し、前記電極プレートの幅は前記
積層圧電アクチュエータの幅と同じとし、前記電極プレ
ートの長さは相手側の前記圧力室の天井面または前記積
層圧電アクチュエータの上面までは到達しない長さと
し、前記電極プレートの重畳している部分の長さを前記
積層圧電アクチュエータの上面と前記圧力室の天井面と
の距離の約８０％程度としたものであり、特に、電極プ
レートの数を３枚としたものである。A second ink jet print head according to the present invention is a laminated piezoelectric actuator in which a piezoelectric material is laminated in the front-rear direction and a plurality of electrode plates formed of a conductive material are sandwiched between the laminated piezoelectric actuators to form internal electrodes, and the laminated piezoelectric actuator. The diaphragm having a concave pressure chamber provided at the bottom of the diaphragm, a diaphragm provided at the bottom of the pressure chamber, and a convex portion that comes into contact with the lower surface of the diaphragm at a position corresponding to the center of the pressure chamber. Of a convex plate having a rigidity higher than that of the laminated piezoelectric actuator, a housing having a rigidity higher than that of the laminated piezoelectric actuator and fixing the laminated piezoelectric actuator, and a housing attached to the back surface of the laminated piezoelectric actuator to correspond to the pressure chamber. A nozzle plate provided with a nozzle hole at a position to be formed, and an external electrode attached to the front surface of the laminated piezoelectric actuator, The partial electrodes are provided by alternately disposing electrode plates vertically extending downward from the upper surface of the laminated piezoelectric actuator and electrode plates vertically extending upward from the vicinity of the ceiling surface of the pressure chamber, and the width of the electrode plates is The width of the laminated piezoelectric actuator is the same, and the length of the electrode plate does not reach the ceiling surface of the pressure chamber on the opposite side or the upper surface of the laminated piezoelectric actuator, and the length of the overlapping portion of the electrode plate. The length is about 80% of the distance between the upper surface of the laminated piezoelectric actuator and the ceiling surface of the pressure chamber, and in particular, the number of electrode plates is three.
【００１６】[0016]
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.
【００１７】図１は本発明の第一の実施例を示す斜視
図、図２は図１のＢ−Ｂ線断面図で、図１の実施例の動
作時の圧力室の状態を示す図、図３は図１の実施例の側
断面図である。FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 1, showing a state of a pressure chamber during operation of the embodiment of FIG. FIG. 3 is a side sectional view of the embodiment of FIG.
【００１８】本実施例は、図１〜図３に示すように、圧
電材料を上下方向に積層し中間に導電材料で形成した複
数枚の電極プレートを挟んで内部電極７とした積層圧電
アクチュエータ２と、積層圧電アクチュエータ２の下部
に設けた凹状の圧力室５と、圧力室５の底部に設けた振
動板６と、圧力室５の中央部に対応する位置において振
動板６の下面と接触する凸部を有し、振動板６の剛性よ
りも高い剛性を有する凸状プレート４と、積層圧電アク
チュエータ２の剛性よりも高い剛性を有し、積層圧電ア
クチュエータ２を固定するハウジング８とを備えてい
る。積層圧電アクチュエータ２の背面には、圧力室５に
対応する位置にノズル孔３を設けたノズルプレート１が
取付けられており、積層圧電アクチュエータ２の前面に
は、外部電極（図示省略）が取付けられている。ノズル
プレート１は、耐薬品性のある樹脂またはステンレス鋼
等の金属で形成されており、ノズル孔３は、インクの濡
れによって吐出方向が変化するのを防止するため、表面
に撥水処理を施している。振動板６は、剛性が小さく、
繰返えし荷重に対する長い寿命が得られるように、ニッ
ケル等の金属または樹脂またはガラス繊維等の可撓性の
高い材料で形成されており、凸状プレート４は、振動板
６よりも剛性の高い金属または樹脂等で形成されてい
る。積層圧電アクチュエータ２は、積層圧電アクチュエ
ータ２よりも高い剛性のハウジング８に固定されている
（図３参照）。In this embodiment, as shown in FIGS. 1 to 3, a laminated piezoelectric actuator 2 is used as an internal electrode 7 by sandwiching a plurality of electrode plates formed of a conductive material in the middle and vertically stacking piezoelectric materials. A concave pressure chamber 5 provided in the lower portion of the laminated piezoelectric actuator 2, a vibration plate 6 provided at the bottom of the pressure chamber 5, and a lower surface of the vibration plate 6 at a position corresponding to the center of the pressure chamber 5. A convex plate 4 having a convex portion and having a rigidity higher than that of the diaphragm 6 and a housing 8 having a rigidity higher than that of the laminated piezoelectric actuator 2 and fixing the laminated piezoelectric actuator 2 are provided. There is. A nozzle plate 1 having nozzle holes 3 provided at positions corresponding to the pressure chambers 5 is attached to the back surface of the laminated piezoelectric actuator 2, and external electrodes (not shown) are attached to the front surface of the laminated piezoelectric actuator 2. ing. The nozzle plate 1 is formed of a chemical resistant resin or a metal such as stainless steel, and the nozzle hole 3 is subjected to a water-repellent treatment on the surface in order to prevent the ejection direction from changing due to the wetting of the ink. ing. The diaphragm 6 has low rigidity,
The convex plate 4 is made of a material having high flexibility such as a metal such as nickel or a resin or glass fiber so that a long life against repeated load can be obtained. It is made of high metal or resin. The laminated piezoelectric actuator 2 is fixed to a housing 8 having a rigidity higher than that of the laminated piezoelectric actuator 2 (see FIG. 3).
【００１９】内部電極７は、ノズルプレート１から外部
電極の方に水平に伸びる２枚の電極プレートと、外部電
極からノズルプレート１の方に水平に伸びる１枚の電極
プレートとで構成されており、それらの幅は積層圧電ア
クチュエータ２の幅と同じである。またそれらの長さ
は、相手側の外部電極またはノズルプレート１までは到
達していない。３枚の電極プレートの重畳している部分
の長さは、積層圧電アクチュエータ２の奥行の約８０％
程度である。従って、電極プレートのない部分では、内
部電極７に電圧を印加したときでも電界強度は０であ
り、電歪効果による振動は発生しない。なお、上述の実
施例では、内部電極７を構成する電極プレートの数は３
枚であるが、２枚または４枚以上であってもよい。The internal electrode 7 is composed of two electrode plates extending horizontally from the nozzle plate 1 toward the external electrode and one electrode plate extending horizontally from the external electrode toward the nozzle plate 1. , Their width is the same as the width of the laminated piezoelectric actuator 2. In addition, their length does not reach the external electrode or the nozzle plate 1 on the other side. The overlapping length of the three electrode plates is about 80% of the depth of the laminated piezoelectric actuator 2.
It is a degree. Therefore, in the portion without the electrode plate, the electric field strength is 0 even when the voltage is applied to the internal electrode 7, and the vibration due to the electrostrictive effect does not occur. In the above-mentioned embodiment, the number of electrode plates forming the internal electrode 7 is three.
The number of sheets is two, but may be two or four or more.
【００２０】上述のように構成されたインクジェットプ
リントヘッドは、内部電極７に電圧を印加すると、積層
圧電アクチュエータ２は、電歪効果によっていわゆる縦
効果振動モードを生じ、矢印Ａ方向（上下方向）に変位
を生ずる。従って、積層圧電アクチュエータ２が振動
し、この振動と同期して、凸状プレート４の凸部４ａを
支点とし、積層圧電アクチュエータ２と振動板６との結
合部分が振動する。この振動によって圧力室５の容積が
変化するため、圧力室５内に圧力波が発生して圧力室５
内に充填されているインクがノズル孔３から吐出する。When a voltage is applied to the internal electrodes 7 of the ink jet print head having the above-described structure, the laminated piezoelectric actuator 2 produces a so-called longitudinal effect vibration mode due to the electrostrictive effect, and is moved in the direction of arrow A (vertical direction). Cause displacement. Therefore, the laminated piezoelectric actuator 2 vibrates, and in synchronization with this vibration, the coupling portion between the laminated piezoelectric actuator 2 and the diaphragm 6 vibrates with the convex portion 4a of the convex plate 4 as a fulcrum. This vibration changes the volume of the pressure chamber 5, so that a pressure wave is generated in the pressure chamber 5 and
The ink filled inside is ejected from the nozzle hole 3.
【００２１】図４は本発明の第二の実施例を示す斜視
図、図５は図４のＤ−Ｄ線断面図で、図４の実施例の動
作時の圧力室の状態を示す図である。FIG. 4 is a perspective view showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a sectional view taken along the line D--D of FIG. 4, showing the state of the pressure chamber during operation of the embodiment of FIG. is there.
【００２２】本実施例は、積層圧電アクチュエータ１２
として、圧電材料を前後方向に積層し中間に導電材料で
形成した複数枚の電極プレート１７を挟んで内部電極と
したものを使用した例である。In this embodiment, the laminated piezoelectric actuator 12 is used.
In this example, an internal electrode is used in which piezoelectric materials are laminated in the front-rear direction and a plurality of electrode plates 17 made of a conductive material are sandwiched in between to form an internal electrode.
【００２３】内部電極１７は、積層圧電アクチュエータ
１２の上面から垂直に下方に伸びる２枚の電極プレート
と、圧力室１５の天井面の近傍から垂直に上方に伸びる
１枚の電極プレートとで構成されており、それらの幅は
積層圧電アクチュエータ２の幅と同じである。またそれ
らの長さは、相手側の面すなわち圧力室１５の天井面ま
たは積層圧電アクチュエータ１２の上面までは到達して
いない。３枚の電極プレートの重畳している部分の長さ
は、積層圧電アクチュエータ１２の上面と圧力室１５の
天井面との距離の約８０％程度である。The internal electrode 17 is composed of two electrode plates extending vertically downward from the upper surface of the laminated piezoelectric actuator 12 and one electrode plate extending vertically upward from the vicinity of the ceiling surface of the pressure chamber 15. And their width is the same as the width of the laminated piezoelectric actuator 2. Further, their length does not reach the surface on the other side, that is, the ceiling surface of the pressure chamber 15 or the upper surface of the laminated piezoelectric actuator 12. The length of the overlapping portion of the three electrode plates is about 80% of the distance between the upper surface of the laminated piezoelectric actuator 12 and the ceiling surface of the pressure chamber 15.
【００２４】上述以外の部分、すなわちノズルプレート
１１およびノズル孔１３および凸状プレート１４および
圧力室１５および振動板１６の構成および作用は、図１
の対応する部分と同じである。The structure and operation of the parts other than those described above, that is, the nozzle plate 11, the nozzle hole 13, the convex plate 14, the pressure chamber 15 and the vibrating plate 16 are as shown in FIG.
Is the same as the corresponding part of.
【００２５】上述のように構成されたインクジェットプ
リントヘッドは、内部電極１７に電圧を印加すると、積
層圧電アクチュエータ１２は、電歪効果によっていわゆ
る横効果振動モードを生じ、矢印Ｃ方向（上下方向）に
変位を生ずる。従って内部電極７に交流電圧を与えるこ
とにより、図１の実施例と同じようにノズル孔１３から
インクを吐出させることができる。When a voltage is applied to the internal electrodes 17 of the ink jet print head having the above-described structure, the laminated piezoelectric actuator 12 causes a so-called lateral effect vibration mode due to the electrostrictive effect, and the laminated piezoelectric actuator 12 moves in the direction of arrow C (vertical direction). Cause displacement. Therefore, by applying an AC voltage to the internal electrodes 7, ink can be ejected from the nozzle holes 13 as in the embodiment of FIG.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のインクジ
ェットプリントヘッドは、圧電材料を上下方向または前
後方向に積層し、その中間に複数枚の電極プレートを挟
んで内部電極とし、凹状の圧力室を下部に設けた積層圧
電アクチュエータと、圧力室の底部に設けた振動板と、
圧力室の中央部に対応する位置において振動板の下面と
接触する凸部を有し振動板の剛性よりも高い剛性を有す
る凸状プレートと、積層圧電アクチュエータの背面に取
付けられ圧力室に対応する位置にノズル孔を設けたノズ
ルプレートとを設けることにより、製造コストを低減す
ることができ、しかも加工精度による性能面に対する影
響が少ないいため、安定した吐出を行わせることができ
る信頼性の高いインクジェットプリントヘッドを得るこ
とができるという効果がある。また、圧力室の高さ方向
の変化量を大きくすることができるため、高集積度のプ
リントヘッドを容易に製造することができるという効果
もある。As described above, in the ink jet print head of the present invention, the piezoelectric material is laminated in the up-down direction or the front-rear direction, and a plurality of electrode plates are sandwiched between the piezoelectric materials to form internal electrodes. A laminated piezoelectric actuator provided at the bottom, a vibration plate provided at the bottom of the pressure chamber,
A convex plate having a convex portion that comes into contact with the lower surface of the vibration plate at a position corresponding to the center of the pressure chamber and having a rigidity higher than that of the vibration plate, and is attached to the back surface of the laminated piezoelectric actuator and corresponds to the pressure chamber. By providing a nozzle plate having a nozzle hole at a position, it is possible to reduce the manufacturing cost, and there is little influence on the performance side due to the processing accuracy, and therefore a highly reliable inkjet that can perform stable ejection. The print head can be obtained. In addition, since the amount of change in the height direction of the pressure chamber can be increased, there is an effect that a highly integrated print head can be easily manufactured.
【図１】本発明の第一の実施例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the present invention.
【図２】図１のＢ−Ｂ線断面図で、図１の実施例の動作
時の圧力室の状態を示す図である。2 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 1, showing a state of the pressure chamber during operation of the embodiment of FIG.
【図３】図１の実施例の側断面図である。FIG. 3 is a side sectional view of the embodiment of FIG.
【図４】本発明の第二の実施例を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a second embodiment of the present invention.
【図５】図４のＤ−Ｄ線断面図で、図４の実施例の動作
時の圧力室の状態を示す図である。5 is a sectional view taken along the line D-D of FIG. 4, showing a state of the pressure chamber during operation of the embodiment of FIG.
【図６】従来のインクジェットプリントヘッドの第一の
例を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing a first example of a conventional inkjet printhead.
【図７】従来のインクジェットプリントヘッドの第二の
例を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a second example of a conventional inkjet printhead.
１・１１ ノズルプレート ２・１２ 積層圧電アクチュエータ ３・１３ ノズル孔 ４・１４ 凸状プレート ５・１５ 圧力室 ６・１６ 振動板 ７・１７ 内部電極 ８ ハウジング ２１・２２ ブロック ２３・２４ スリット ２５・２６ 流路側壁 ２７ 電極 ２８ ノズル孔 ２９ ノズルプレート ３１ 基板 ３２ 圧電素子 ３３ スリット ３４ 底壁部 ３５ 流路隔壁 ３６ 流路 ３７ 上壁部 ３８ ノズル孔 ３９ ノズルプレート 1/11 Nozzle plate 2/12 Laminated piezoelectric actuator 3/13 Nozzle hole 4/14 Convex plate 5/15 Pressure chamber 6/16 Vibration plate 7/17 Internal electrode 8 Housing 21/22 Block 23/24 Slit 25/26 Flow path side wall 27 Electrode 28 Nozzle hole 29 Nozzle plate 31 Substrate 32 Piezoelectric element 33 Slit 34 Bottom wall part 35 Flow path partition wall 36 Flow path 37 Upper wall part 38 Nozzle hole 39 Nozzle plate
Claims (4)
材料で形成した複数枚の電極プレートを挟んで内部電極
とした積層圧電アクチュエータと、前記積層圧電アクチ
ュエータの下部に設けた凹状の圧力室と、前記圧力室の
底部に設けた振動板と、前記圧力室の中央部に対応する
位置において前記振動板の下面と接触する凸部を有し前
記振動板の剛性よりも高い剛性を有する凸状プレート
と、前記積層圧電アクチュエータの剛性よりも高い剛性
を有し前記積層圧電アクチュエータを固定するハウジン
グと、前記積層圧電アクチュエータの背面に取付けられ
前記圧力室に対応する位置にノズル孔を設けたノズルプ
レートと、前記積層圧電アクチュエータの前面に取付け
た外部電極とを備え、 前記内部電極は、前記ノズルプレートから前記外部電極
の方に水平に伸びる電極プレートと前記外部電極から前
記ノズルプレートの方に水平に伸びる電極プレートとを
交互に配設し、前記電極プレートの幅は前記積層圧電ア
クチュエータの幅と同じとし、前記電極プレートの長さ
は相手側の前記外部電極または前記ノズルプレートまで
は到達しない長さとし、前記電極プレートの重畳してい
る部分の長さを前記積層圧電アクチュエータの奥行の約
８０％程度としたことを特徴とするインクジェットプリ
ントヘッド。1. A laminated piezoelectric actuator in which piezoelectric materials are vertically laminated and sandwiched by a plurality of electrode plates formed of a conductive material in the middle to form internal electrodes, and a concave pressure chamber provided under the laminated piezoelectric actuator. A vibrating plate provided at the bottom of the pressure chamber, and a convex having a convex portion that comes into contact with the lower surface of the vibrating plate at a position corresponding to the central portion of the pressure chamber and having a rigidity higher than that of the vibrating plate. -Shaped plate, a housing having a rigidity higher than that of the laminated piezoelectric actuator and fixing the laminated piezoelectric actuator, and a nozzle attached to the back surface of the laminated piezoelectric actuator and provided with a nozzle hole at a position corresponding to the pressure chamber. A plate and an external electrode attached to the front surface of the laminated piezoelectric actuator, wherein the internal electrode is connected to the external electrode from the nozzle plate. Electrode plates extending horizontally toward the nozzle plate and electrode plates extending horizontally toward the nozzle plate from the external electrode are alternately arranged, and the width of the electrode plate is the same as the width of the laminated piezoelectric actuator. The length of the plate is set so as not to reach the external electrode or the nozzle plate on the other side, and the length of the overlapping portion of the electrode plate is set to about 80% of the depth of the laminated piezoelectric actuator. Characteristic inkjet print head.
徴とする請求項１記載のインクジェットプリントヘッ
ド。2. The ink jet print head according to claim 1, wherein the number of electrode plates is three.
材料で形成した複数枚の電極プレートを挟んで内部電極
とした積層圧電アクチュエータと、前記積層圧電アクチ
ュエータの下部に設けた凹状の圧力室と、前記圧力室の
底部に設けた振動板と、前記圧力室の中央部に対応する
位置において前記振動板の下面と接触する凸部を有し前
記振動板の剛性よりも高い剛性を有する凸状プレート
と、前記積層圧電アクチュエータの剛性よりも高い剛性
を有し前記積層圧電アクチュエータを固定するハウジン
グと、前記積層圧電アクチュエータの背面に取付けられ
前記圧力室に対応する位置にノズル孔を設けたノズルプ
レートと、前記積層圧電アクチュエータの前面に取付け
た外部電極とを備え、 前記内部電極は、前記積層圧電アクチュエータの上面か
ら垂直に下方に伸びる電極プレートと前記圧力室の天井
面の近傍から垂直に上方に伸びる電極プレートとを交互
に配設し、前記電極プレートの幅は前記積層圧電アクチ
ュエータの幅と同じとし、前記電極プレートの長さは相
手側の前記圧力室の天井面または前記積層圧電アクチュ
エータの上面までは到達しない長さとし、前記電極プレ
ートの重畳している部分の長さを前記積層圧電アクチュ
エータの上面と前記圧力室の天井面との距離の約８０％
程度としたことを特徴とするインクジェットプリントヘ
ッド。3. A laminated piezoelectric actuator in which piezoelectric materials are laminated in the front-rear direction and an inner electrode is sandwiched by a plurality of electrode plates formed of a conductive material in the middle, and a concave pressure chamber provided under the laminated piezoelectric actuator. A vibrating plate provided at the bottom of the pressure chamber, and a convex having a convex portion that comes into contact with the lower surface of the vibrating plate at a position corresponding to the central portion of the pressure chamber and having a rigidity higher than that of the vibrating plate. -Shaped plate, a housing having a rigidity higher than that of the laminated piezoelectric actuator and fixing the laminated piezoelectric actuator, and a nozzle attached to the back surface of the laminated piezoelectric actuator and provided with a nozzle hole at a position corresponding to the pressure chamber. A plate and an external electrode attached to the front surface of the laminated piezoelectric actuator, wherein the internal electrode is an upper surface of the laminated piezoelectric actuator. The electrode plates extending vertically downward from the electrode and the electrode plates extending vertically upward from the vicinity of the ceiling surface of the pressure chamber are alternately arranged, and the width of the electrode plate is the same as the width of the laminated piezoelectric actuator. The length of the electrode plate does not reach the ceiling surface of the pressure chamber on the opposite side or the upper surface of the laminated piezoelectric actuator, and the length of the overlapping portion of the electrode plate is the same as the upper surface of the laminated piezoelectric actuator. About 80% of the distance from the pressure chamber ceiling
Inkjet print head characterized by the degree.
徴とする請求項３記載のインクジェットプリントヘッ
ド。4. The ink jet print head according to claim 3, wherein the number of electrode plates is three.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7062837A JP2715969B2 (en) | 1995-03-22 | 1995-03-22 | Inkjet print head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7062837A JP2715969B2 (en) | 1995-03-22 | 1995-03-22 | Inkjet print head |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08258257A true JPH08258257A (en) | 1996-10-08 |
| JP2715969B2 JP2715969B2 (en) | 1998-02-18 |
Family
ID=13211835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7062837A Expired - Fee Related JP2715969B2 (en) | 1995-03-22 | 1995-03-22 | Inkjet print head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2715969B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106142841A (en) * | 2015-03-27 | 2016-11-23 | 兄弟工业株式会社 | Piezoelectric actuator and record head |
-
1995
- 1995-03-22 JP JP7062837A patent/JP2715969B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106142841A (en) * | 2015-03-27 | 2016-11-23 | 兄弟工业株式会社 | Piezoelectric actuator and record head |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2715969B2 (en) | 1998-02-18 |
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