JP2002368298A - 圧電トランスデューサおよび液滴噴射装置 - Google Patents
圧電トランスデューサおよび液滴噴射装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 少ない電極数でも効率よく所定の変形量を得
ることができる圧電トランスデューサおよびそれを用い
た液滴噴射装置を提供する。 【解決手段】 圧電トランスデューサ１００は、積層さ
れた複数の圧電セラミックス層により形成された圧電材
料板１からなり、液室５の中央に対して対称でかつ該圧
電材料板の面に沿う方向および板厚方向に対して傾斜し
た方向に分極されている。圧電材料板の両面上には駆動
用電極２，３が形成され、該圧電材料板に前記各分極方
向に対してそれぞれ実質的に直交する電界をかけること
で、圧電材料板がシェアモード変形し、液室５内のイン
クに噴射圧力を与える。
ることができる圧電トランスデューサおよびそれを用い
た液滴噴射装置を提供する。 【解決手段】 圧電トランスデューサ１００は、積層さ
れた複数の圧電セラミックス層により形成された圧電材
料板１からなり、液室５の中央に対して対称でかつ該圧
電材料板の面に沿う方向および板厚方向に対して傾斜し
た方向に分極されている。圧電材料板の両面上には駆動
用電極２，３が形成され、該圧電材料板に前記各分極方
向に対してそれぞれ実質的に直交する電界をかけること
で、圧電材料板がシェアモード変形し、液室５内のイン
クに噴射圧力を与える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電トランスデュ
ーサおよびそれを用いた液滴噴射装置に関するものであ
る。
ーサおよびそれを用いた液滴噴射装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】用紙に文字や画像をドットマトリックス
形式で印刷するためのプリントヘッドに圧電式の液滴噴
射装置を利用したものが従来から提案されている。これ
は、圧電トランスデューサの寸法変位によってインクを
収容した液室の容積を変化させることにより、その容積
減少時にインクをノズルから噴射し、容積増大時にイン
ク供給源から液室内にインクを導入するようにしたもの
で、ドロップオンデマンド方式と呼ばれている。そし
て、このような噴射機構を多数互いに近接して配設し、
所定の位置の噴射機構からインクを噴射することによ
り、所望する文字や画像を形成するのである。
形式で印刷するためのプリントヘッドに圧電式の液滴噴
射装置を利用したものが従来から提案されている。これ
は、圧電トランスデューサの寸法変位によってインクを
収容した液室の容積を変化させることにより、その容積
減少時にインクをノズルから噴射し、容積増大時にイン
ク供給源から液室内にインクを導入するようにしたもの
で、ドロップオンデマンド方式と呼ばれている。そし
て、このような噴射機構を多数互いに近接して配設し、
所定の位置の噴射機構からインクを噴射することによ
り、所望する文字や画像を形成するのである。
【０００３】このような液滴噴射装置として、複数の液
室に跨って設けられた圧電材料板の所定の液室に対応す
る部位のみを局部的に変形させる圧電式の液滴噴射装置
が提案されている。圧電材料を変形させるモードとし
て、例えば米国特許第5,402,159号明細書などに記載さ
れたダイレクトモード、および米国特許第5,266,964号
明細書に記載されたシェアモードがある。
室に跨って設けられた圧電材料板の所定の液室に対応す
る部位のみを局部的に変形させる圧電式の液滴噴射装置
が提案されている。圧電材料を変形させるモードとし
て、例えば米国特許第5,402,159号明細書などに記載さ
れたダイレクトモード、および米国特許第5,266,964号
明細書に記載されたシェアモードがある。
【０００４】前者の米国特許第5,402,159号明細書に記
載されたものは、複数の積層された圧電セラミックス層
の間に正電極と負電極を積層方向に交互にはさみ、正電
極と負電極との間のセラミックス層をその正電極と負電
極との対向方向に分極した構造で、正電極と負電極に分
極方向と同じ方向の電圧を印加することで、セラミック
ス層が伸長し、液室の容積を変化させ、インクに噴射圧
力を加える。また、後者の米国特許第5,266,964号明細
書に記載されたものは、複数の積層された圧電セラミッ
クス層の間に複数の正電極をはさみ、またその正電極と
積層方向と直交する方向に間隔をおいた位置で複数の負
電極をはさみ、正電極群と負電極群との間のセラミック
ス層をその正電極群と負電極群との対向方向と直交する
方向に分極した構造で、正電極群と負電極群に分極方向
と直交する方向の電圧を印加することで、セラミックス
層が厚みすべり効果により平行四辺形状に変形、すなわ
ちシェアモードで変形し、液室の容積を変化させ、イン
クに噴射圧力を加える。
載されたものは、複数の積層された圧電セラミックス層
の間に正電極と負電極を積層方向に交互にはさみ、正電
極と負電極との間のセラミックス層をその正電極と負電
極との対向方向に分極した構造で、正電極と負電極に分
極方向と同じ方向の電圧を印加することで、セラミック
ス層が伸長し、液室の容積を変化させ、インクに噴射圧
力を加える。また、後者の米国特許第5,266,964号明細
書に記載されたものは、複数の積層された圧電セラミッ
クス層の間に複数の正電極をはさみ、またその正電極と
積層方向と直交する方向に間隔をおいた位置で複数の負
電極をはさみ、正電極群と負電極群との間のセラミック
ス層をその正電極群と負電極群との対向方向と直交する
方向に分極した構造で、正電極群と負電極群に分極方向
と直交する方向の電圧を印加することで、セラミックス
層が厚みすべり効果により平行四辺形状に変形、すなわ
ちシェアモードで変形し、液室の容積を変化させ、イン
クに噴射圧力を加える。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記の前者のダイレク
トモードでは、所定の変形量を得るためには、多数のセ
ラミックス層と電極との積層数と必要とする。また、後
者のシェアモードでは、各正電極と負電極がその対向方
向とは直交する方向に面を有しているので、両電極の対
向面積を擬似的に大きくするために、積層方向に多数の
電極を並べなければならない。
トモードでは、所定の変形量を得るためには、多数のセ
ラミックス層と電極との積層数と必要とする。また、後
者のシェアモードでは、各正電極と負電極がその対向方
向とは直交する方向に面を有しているので、両電極の対
向面積を擬似的に大きくするために、積層方向に多数の
電極を並べなければならない。
【０００６】このため、いずれも多くのセラミックスの
グリーンシート上に電極材料をスクリーン印刷あるいは
蒸着等して各液室に対応した多数の電極を形成し、その
グリーンシートを電極が積層方向に正確に対応するよう
に積層する必要があり、製作工数が多くなる問題があっ
た。
グリーンシート上に電極材料をスクリーン印刷あるいは
蒸着等して各液室に対応した多数の電極を形成し、その
グリーンシートを電極が積層方向に正確に対応するよう
に積層する必要があり、製作工数が多くなる問題があっ
た。
【０００７】本発明は、少ない電極数でも効率よく所定
の変形量を得ることができる圧電トランスデューサおよ
びそれを用いた液滴噴射装置を提供するものである。
の変形量を得ることができる圧電トランスデューサおよ
びそれを用いた液滴噴射装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の圧電トランスデ
ューサは、圧電材料板がその面に沿う方向に対して実質
的に直交する方向に変形する動作部分を有する圧電トラ
ンスデューサにおいて、前記圧電材料板は、前記動作部
分の中央に対して対称でかつ該圧電材料板の面に沿う方
向および板厚方向に対して傾斜した方向に分極され、前
記圧電材料板の両面には、該圧電材料板に前記各分極方
向に対してそれぞれ実質的に直交する電界をかけ、前記
圧電材料板をシェアモード変形させるための駆動用電極
が形成されている。
ューサは、圧電材料板がその面に沿う方向に対して実質
的に直交する方向に変形する動作部分を有する圧電トラ
ンスデューサにおいて、前記圧電材料板は、前記動作部
分の中央に対して対称でかつ該圧電材料板の面に沿う方
向および板厚方向に対して傾斜した方向に分極され、前
記圧電材料板の両面には、該圧電材料板に前記各分極方
向に対してそれぞれ実質的に直交する電界をかけ、前記
圧電材料板をシェアモード変形させるための駆動用電極
が形成されている。
【０００９】つまり、圧電材料板の面に沿う方向および
板厚方向に対して傾斜した方向への分極は、分極用電極
を圧電材料板の外側または外側に近い位置に、その面に
沿う方向に対して傾斜した方向に対向配置することで可
能となる。また、その傾斜した分極方向に対して実質的
に直交する電界をかけるための駆動用電極を圧電材料板
の両面に対向配置することで、少ない電極数で効率よく
変形させることが可能となる。そして、上記分極、駆動
電極を対称に配置することで、圧電材料板をその面に沿
う方向に対して実質的に直交する方向に変形させること
が可能となる。
板厚方向に対して傾斜した方向への分極は、分極用電極
を圧電材料板の外側または外側に近い位置に、その面に
沿う方向に対して傾斜した方向に対向配置することで可
能となる。また、その傾斜した分極方向に対して実質的
に直交する電界をかけるための駆動用電極を圧電材料板
の両面に対向配置することで、少ない電極数で効率よく
変形させることが可能となる。そして、上記分極、駆動
電極を対称に配置することで、圧電材料板をその面に沿
う方向に対して実質的に直交する方向に変形させること
が可能となる。
【００１０】好ましくは、前記分極方向が、前記動作部
分の中央と周辺との間で前記圧電材料板の面に沿う方向
および板厚方向に対して傾斜していることで、圧電材料
板の動作部分全体を効率よく変形させることが可能とな
る。
分の中央と周辺との間で前記圧電材料板の面に沿う方向
および板厚方向に対して傾斜していることで、圧電材料
板の動作部分全体を効率よく変形させることが可能とな
る。
【００１１】さらに、前記圧電材料板が、複数のシート
材料を積層して構成されていることが圧電材料板の強度
を向上させる上に好ましい。
材料を積層して構成されていることが圧電材料板の強度
を向上させる上に好ましい。
【００１２】また、上記構成は、圧電トランスデューサ
における圧電材料板に分極用電極を備えていないように
構成することができるが、以下のように、分極用電極を
内部電極として配置することができる。つまり、前記圧
電材料板の内部には、前記動作部分の中央に対応する位
置と、前記動作部分の周囲に対応する位置とに、それぞ
れ該圧電材料板の異なる表面寄りに配列形成された内部
電極が収容され、前記圧電材料板は、前記両位置の内部
電極を結び前記圧電材料板の面に沿う方向に対して傾斜
した方向に分極され、前記駆動用電極は、該圧電材料板
の分極された部分に対してほぼ直交する電界を発生する
ように、前記動作部分の異なる表面にそれぞれ形成され
る。
における圧電材料板に分極用電極を備えていないように
構成することができるが、以下のように、分極用電極を
内部電極として配置することができる。つまり、前記圧
電材料板の内部には、前記動作部分の中央に対応する位
置と、前記動作部分の周囲に対応する位置とに、それぞ
れ該圧電材料板の異なる表面寄りに配列形成された内部
電極が収容され、前記圧電材料板は、前記両位置の内部
電極を結び前記圧電材料板の面に沿う方向に対して傾斜
した方向に分極され、前記駆動用電極は、該圧電材料板
の分極された部分に対してほぼ直交する電界を発生する
ように、前記動作部分の異なる表面にそれぞれ形成され
る。
【００１３】この場合、前記圧電材料板は、シート状の
圧電材料を積層して構成され、前記内部電極は前記シー
ト状の圧電材料の間に設けられる。
圧電材料を積層して構成され、前記内部電極は前記シー
ト状の圧電材料の間に設けられる。
【００１４】また、本発明の圧電トランスデューサは、
好ましくは、前記動作部分が、前記圧電材料板の面に沿
う方向に複数設けられ、前記圧電材料板の一方の面の駆
動用電極が、前記各動作部分にそれぞれ設けられ、他方
の面の駆動用電極が、前記複数の動作部分に共通に設け
られる。これにより、選択的に駆動可能な複数の動作部
分を圧電材料板に並置することが可能になる。この場
合、前記一方の面の駆動用電極は、前記各動作部分の対
称な分極部分にわたって設けられることが好ましい。
好ましくは、前記動作部分が、前記圧電材料板の面に沿
う方向に複数設けられ、前記圧電材料板の一方の面の駆
動用電極が、前記各動作部分にそれぞれ設けられ、他方
の面の駆動用電極が、前記複数の動作部分に共通に設け
られる。これにより、選択的に駆動可能な複数の動作部
分を圧電材料板に並置することが可能になる。この場
合、前記一方の面の駆動用電極は、前記各動作部分の対
称な分極部分にわたって設けられることが好ましい。
【００１５】そして、上記圧電トランスデューサを液滴
噴射装置に用いる場合、圧電トランスデューサを前記動
作部分が液体を収容した液室と対応するように配置し、
前記動作部分の分極方向をその液室の中央と周辺部分と
に対応する各部分の間で前記圧電材料板の厚み方向に傾
斜した方向とする。上記のように駆動用電極に電圧を印
加することで、動作部分が液室の容積を変化させる方向
に変形し、液室内の液体を噴射させる。
噴射装置に用いる場合、圧電トランスデューサを前記動
作部分が液体を収容した液室と対応するように配置し、
前記動作部分の分極方向をその液室の中央と周辺部分と
に対応する各部分の間で前記圧電材料板の厚み方向に傾
斜した方向とする。上記のように駆動用電極に電圧を印
加することで、動作部分が液室の容積を変化させる方向
に変形し、液室内の液体を噴射させる。
【００１６】上記液滴噴射装置において好ましくは、前
記液室は複数個配列され、前記圧電トランスデューサは
前記複数の液室にわたって配置され、前記動作部分の分
極方向は、前記各液室の中央と各液室を隔てる隔壁とに
対応する各部分の間で前記圧電材料板の厚み方向に傾斜
している。
記液室は複数個配列され、前記圧電トランスデューサは
前記複数の液室にわたって配置され、前記動作部分の分
極方向は、前記各液室の中央と各液室を隔てる隔壁とに
対応する各部分の間で前記圧電材料板の厚み方向に傾斜
している。
【００１７】本発明の他の圧電トランスデューサは、圧
電材料板と、その厚み方向に対向する両側にそれぞれ位
置し、前記対向方向とはほぼ直交する方向に間隔をおい
た複数の電極とを備え、分極時と駆動時とで、前記圧電
材料板に電界を印加するために使用する前記電極の組み
合わせを変え、分極方向と駆動電界方向とが実質的にほ
ぼ交差するようにして、駆動時には、前記圧電材料板を
シェアモード変形させる。
電材料板と、その厚み方向に対向する両側にそれぞれ位
置し、前記対向方向とはほぼ直交する方向に間隔をおい
た複数の電極とを備え、分極時と駆動時とで、前記圧電
材料板に電界を印加するために使用する前記電極の組み
合わせを変え、分極方向と駆動電界方向とが実質的にほ
ぼ交差するようにして、駆動時には、前記圧電材料板を
シェアモード変形させる。
【００１８】この場合、前記分極時と駆動時とのいずれ
かは、前記複数の電極のうち隣接する電極を越えた電極
どうしを組み合わせて、前記隣接する電極どうしが対向
する方向と交差する方向の電界を印加する。
かは、前記複数の電極のうち隣接する電極を越えた電極
どうしを組み合わせて、前記隣接する電極どうしが対向
する方向と交差する方向の電界を印加する。
【００１９】また、好ましくは、前記分極方向は前記圧
電材料板のほぼ面に沿う方向に一致し、前記駆動電界方
向は前記圧電材料板のほぼ厚み方向に一致する。分極時
には、前記圧電材料板の厚み方向に対向しない電極を使
用して電界を印加し、その電極間に位置する少なくとも
他の電極を使用して前記駆動電界を印加することができ
る。駆動時には、前記分極時に使用した電極と、その電
極間に位置する他の電極とを使用して前記駆動電界を印
加することもできる。
電材料板のほぼ面に沿う方向に一致し、前記駆動電界方
向は前記圧電材料板のほぼ厚み方向に一致する。分極時
には、前記圧電材料板の厚み方向に対向しない電極を使
用して電界を印加し、その電極間に位置する少なくとも
他の電極を使用して前記駆動電界を印加することができ
る。駆動時には、前記分極時に使用した電極と、その電
極間に位置する他の電極とを使用して前記駆動電界を印
加することもできる。
【００２０】他の好ましい例では、前記分極方向は前記
圧電材料板のほぼ厚み方向に一致し、前記駆動電界方向
は前記圧電材料板のほぼ面に沿う方向に一致する。この
場合、分極時には、前記圧電材料板のほぼ厚み方向に対
向する電極を使用して電界を印加し、前記圧電材料板の
厚み方向に対向しない電極を使用して前記駆動電界を印
加する。
圧電材料板のほぼ厚み方向に一致し、前記駆動電界方向
は前記圧電材料板のほぼ面に沿う方向に一致する。この
場合、分極時には、前記圧電材料板のほぼ厚み方向に対
向する電極を使用して電界を印加し、前記圧電材料板の
厚み方向に対向しない電極を使用して前記駆動電界を印
加する。
【００２１】この圧電トランスデューサを液滴噴射装置
に用いる場合、圧電トランスデューサを、液体を収容し
た複数の液室に跨って配置し、前記分極時に使用する電
極が、前記液室のほぼ中央に対してほぼ対称に分極用電
界を印加するように位置し、その電界によって生成した
各分極方向に対してそれぞれほぼ交差する駆動電界を印
加するように、前記駆動時に使用する複数組の電極が前
記液室のほぼ中央に対してほぼ対称に位置する。そし
て、選択的に各液室の容積を変化させることにより該液
室内の液体を液滴として噴射する。
に用いる場合、圧電トランスデューサを、液体を収容し
た複数の液室に跨って配置し、前記分極時に使用する電
極が、前記液室のほぼ中央に対してほぼ対称に分極用電
界を印加するように位置し、その電界によって生成した
各分極方向に対してそれぞれほぼ交差する駆動電界を印
加するように、前記駆動時に使用する複数組の電極が前
記液室のほぼ中央に対してほぼ対称に位置する。そし
て、選択的に各液室の容積を変化させることにより該液
室内の液体を液滴として噴射する。
【００２２】この場合好ましくは、前記分極用電界を印
加する対の電極のうち一方の電極が、前記複数の液室を
相互に隔てる隔壁に対応して位置する。また、前記圧電
トランスデューサの前記液室側の面に、前記電極を覆っ
て前記圧電材料板に積層した絶縁層を備えることもでき
る。。
加する対の電極のうち一方の電極が、前記複数の液室を
相互に隔てる隔壁に対応して位置する。また、前記圧電
トランスデューサの前記液室側の面に、前記電極を覆っ
て前記圧電材料板に積層した絶縁層を備えることもでき
る。。
【００２３】上記のように、分極時に、圧電材料板の厚
み方向に対向しない電極を使用して電界を印加し、その
電極間に位置する少なくとも他の電極を使用して前記駆
動電界を印加する圧電トランスデューサを液滴噴射装置
に用いる場合、圧電トランスデューサを複数の液室に跨
って配置し、前記分極時に使用する電極が、前記各液室
のほぼ中央と、前記複数の液室を相互に隔てる隔壁とに
対応して位置し、前記駆動時に使用する複数組の電極が
前記液室のほぼ中央に対してほぼ対称に位置する。そし
て、選択的に各液室の容積を変化させることにより該液
室内の液体を液滴として噴射する。
み方向に対向しない電極を使用して電界を印加し、その
電極間に位置する少なくとも他の電極を使用して前記駆
動電界を印加する圧電トランスデューサを液滴噴射装置
に用いる場合、圧電トランスデューサを複数の液室に跨
って配置し、前記分極時に使用する電極が、前記各液室
のほぼ中央と、前記複数の液室を相互に隔てる隔壁とに
対応して位置し、前記駆動時に使用する複数組の電極が
前記液室のほぼ中央に対してほぼ対称に位置する。そし
て、選択的に各液室の容積を変化させることにより該液
室内の液体を液滴として噴射する。
【００２４】上記のように、分極時には、前記圧電材料
板のほぼ厚み方向に対向する電極を使用して電界を印加
し、前記圧電材料板の厚み方向に対向しない電極を使用
して前記駆動電界を印加する圧電トランスデューサを液
滴噴射装置に用いる場合、圧電トランスデューサを複数
の液室に跨って配置し、前記駆動時に使用する電極が、
前記各液室のほぼ中央と前記複数の液室を相互に隔てる
隔壁とに対応して位置し、前記分極時に使用する複数組
の電極が前記液室のほぼ中央に対してほぼ対称に位置す
る。そして、選択的に各液室の容積を変化させることに
より該液室内の液体を液滴として噴射する。
板のほぼ厚み方向に対向する電極を使用して電界を印加
し、前記圧電材料板の厚み方向に対向しない電極を使用
して前記駆動電界を印加する圧電トランスデューサを液
滴噴射装置に用いる場合、圧電トランスデューサを複数
の液室に跨って配置し、前記駆動時に使用する電極が、
前記各液室のほぼ中央と前記複数の液室を相互に隔てる
隔壁とに対応して位置し、前記分極時に使用する複数組
の電極が前記液室のほぼ中央に対してほぼ対称に位置す
る。そして、選択的に各液室の容積を変化させることに
より該液室内の液体を液滴として噴射する。
【００２５】
【発明の実施の形態】［第１の実施の形態］以下、本発
明の圧電トランスデューサおよび液滴噴射装置をインク
噴射装置に具体化した第１の実施の形態について図１〜
図９を参照して説明する。
明の圧電トランスデューサおよび液滴噴射装置をインク
噴射装置に具体化した第１の実施の形態について図１〜
図９を参照して説明する。
【００２６】図１に示すように、インク噴射装置２００
は、圧電トランスデューサ１００と液室形成ユニット１
２０とで構成され、液室形成ユニット１２０は、液室プ
レート６と、スペーサプレート７と、ノズル８を有する
ノズルプレート９とで構成されている。
は、圧電トランスデューサ１００と液室形成ユニット１
２０とで構成され、液室形成ユニット１２０は、液室プ
レート６と、スペーサプレート７と、ノズル８を有する
ノズルプレート９とで構成されている。
【００２７】インクを収容する液室５は、液室プレート
６に穿設した開口の上下を圧電トランスデューサ１００
とスペーサプレート７とで覆って作られ、図４に示すよ
うに、複数行、複数列をなして平面状に配列され、隣接
する液室５とは隔壁５１で隔てられている。液室５の長
さ方向の一端は、スペーサプレート７に穿設した連通孔
７１を介してノズルプレート９のノズル８に連通し、他
端は、図示しないインク供給源に連通している。液室５
は、例えば幅（図において左右方向）０．３７５ｍｍ、
長さ（図において紙面と直交する方向）２．０００ｍｍ
の大きさで、図において左右方向に０．５０８ｍｍのピ
ッチ（５０ＤＰＩ）で形成されている。
６に穿設した開口の上下を圧電トランスデューサ１００
とスペーサプレート７とで覆って作られ、図４に示すよ
うに、複数行、複数列をなして平面状に配列され、隣接
する液室５とは隔壁５１で隔てられている。液室５の長
さ方向の一端は、スペーサプレート７に穿設した連通孔
７１を介してノズルプレート９のノズル８に連通し、他
端は、図示しないインク供給源に連通している。液室５
は、例えば幅（図において左右方向）０．３７５ｍｍ、
長さ（図において紙面と直交する方向）２．０００ｍｍ
の大きさで、図において左右方向に０．５０８ｍｍのピ
ッチ（５０ＤＰＩ）で形成されている。
【００２８】圧電トランスデューサ１００は、チタン酸
ジルコン酸鉛系（ＰＺＴ）のセラミックス材料からなる
圧電材料板１からなる。さらに、圧電材料板１は、複数
のシート状の圧電セラミックス層１ａ〜１ｄを積層して
構成され、その圧電材料板１の液室側の表面（図１にお
いて下面）上に第１の駆動電極２と、液室５と反対側の
表面（図１において上面）上に第２の駆動電極３とが形
成されている。第１の駆動電極２は、圧電材料板１下面
全体に沿って延び各液室５に共通に設けられる。第２の
駆動電極３は各液室５に対応して設けられ、各液室５の
形状にほぼ対応した形状に形成される。圧電セラミック
ス層１ａ〜１ｄの１層の厚みは０．０１５ｍｍである。
第１および第２の駆動電極２，３はＡｇ−Ｐｄ系の金属
材料からなり、厚みは約０．００２ｍｍである。
ジルコン酸鉛系（ＰＺＴ）のセラミックス材料からなる
圧電材料板１からなる。さらに、圧電材料板１は、複数
のシート状の圧電セラミックス層１ａ〜１ｄを積層して
構成され、その圧電材料板１の液室側の表面（図１にお
いて下面）上に第１の駆動電極２と、液室５と反対側の
表面（図１において上面）上に第２の駆動電極３とが形
成されている。第１の駆動電極２は、圧電材料板１下面
全体に沿って延び各液室５に共通に設けられる。第２の
駆動電極３は各液室５に対応して設けられ、各液室５の
形状にほぼ対応した形状に形成される。圧電セラミック
ス層１ａ〜１ｄの１層の厚みは０．０１５ｍｍである。
第１および第２の駆動電極２，３はＡｇ−Ｐｄ系の金属
材料からなり、厚みは約０．００２ｍｍである。
【００２９】図１において圧電材料板１の内部に描かれ
た矢印Ａは、圧電材料板１の分極方向を示す。圧電材料
板１は各液室５の中央部分から両側の隔壁５１に向かう
方向につまり中央部分に対して対称に分極されている。
それぞれの分極方向は、圧電材料板１の上面および下面
に沿う方向でかつ厚み方向に対して傾いているが、圧電
材料板１の面方向の成分を有する。第１の駆動電極２と
第２の駆動電極３は、液室５に対応する２つの分極部分
を上下から挟むように対向している。つまり、圧電材料
板１の各液室５に対応する部分が、後述するように変形
する部分すなわち動作部分を構成する。
た矢印Ａは、圧電材料板１の分極方向を示す。圧電材料
板１は各液室５の中央部分から両側の隔壁５１に向かう
方向につまり中央部分に対して対称に分極されている。
それぞれの分極方向は、圧電材料板１の上面および下面
に沿う方向でかつ厚み方向に対して傾いているが、圧電
材料板１の面方向の成分を有する。第１の駆動電極２と
第２の駆動電極３は、液室５に対応する２つの分極部分
を上下から挟むように対向している。つまり、圧電材料
板１の各液室５に対応する部分が、後述するように変形
する部分すなわち動作部分を構成する。
【００３０】第１の駆動電極２と第２の駆動電極３は、
この各分極部分のみに対応して分割して設けられてても
よいが、上記のように第１の駆動電極２はすべて連続し
て、第２の駆動電極３は同時に電圧を印加する単位つま
り液室ごとに形成することが製造上好ましい。
この各分極部分のみに対応して分割して設けられてても
よいが、上記のように第１の駆動電極２はすべて連続し
て、第２の駆動電極３は同時に電圧を印加する単位つま
り液室ごとに形成することが製造上好ましい。
【００３１】次に、図１〜図３を参照して、液滴を噴射
する動作について説明する。図１に示すように、最初に
液室５の内部にインクを充填する。このとき、第１の駆
動電極２および第２の駆動電極３はいずれもグランドＧ
ＮＤ（０Ｖ）に接続されている。次に、図２に示すよう
に、第１の駆動電極２をグランドＧＮＤに接続したま
ま、液滴を噴射しようとする液室５の第２の駆動電極３
に正の駆動電圧（例えば２０Ｖ〜３０Ｖ）を印加する。
このとき、第１の駆動電極２および第２の駆動電極３の
間に発生する電界Ｅの向きと、圧電材料板１の分極方向
Ａとがほぼ直交しているため、液室５に対応する２つの
分極部分はそれぞれシェアモードで変形する。つまり、
両分極部分は、それぞれ隔壁５１の上方部分をほぼ支点
とし、かつ液室５の中央を挟んで対称にそれぞれ平行四
辺形状に変形して、第２の駆動電極３が形成された圧電
材料板１の領域が圧電材料板１の面方向に対して直交す
る方向、すなわち図２において上方に膨らむように移動
し、液室５の容積が増加する。この状態を、このとき生
じた圧力波の液室５内での片道伝播時間Ｔだけ維持す
る。この容積の増加によって、図示しないインク供給源
から液室５にインクが供給される。なお、上記片道伝播
時間Ｔは液室５内の圧力波が、液室５の長手方向（図
中、紙面に垂直な方向）に伝播するのに必要な時間であ
り、液室５の長さＬとこの液室５内部のインク中での音
速ａによりＴ＝Ｌ／ａと決まる。
する動作について説明する。図１に示すように、最初に
液室５の内部にインクを充填する。このとき、第１の駆
動電極２および第２の駆動電極３はいずれもグランドＧ
ＮＤ（０Ｖ）に接続されている。次に、図２に示すよう
に、第１の駆動電極２をグランドＧＮＤに接続したま
ま、液滴を噴射しようとする液室５の第２の駆動電極３
に正の駆動電圧（例えば２０Ｖ〜３０Ｖ）を印加する。
このとき、第１の駆動電極２および第２の駆動電極３の
間に発生する電界Ｅの向きと、圧電材料板１の分極方向
Ａとがほぼ直交しているため、液室５に対応する２つの
分極部分はそれぞれシェアモードで変形する。つまり、
両分極部分は、それぞれ隔壁５１の上方部分をほぼ支点
とし、かつ液室５の中央を挟んで対称にそれぞれ平行四
辺形状に変形して、第２の駆動電極３が形成された圧電
材料板１の領域が圧電材料板１の面方向に対して直交す
る方向、すなわち図２において上方に膨らむように移動
し、液室５の容積が増加する。この状態を、このとき生
じた圧力波の液室５内での片道伝播時間Ｔだけ維持す
る。この容積の増加によって、図示しないインク供給源
から液室５にインクが供給される。なお、上記片道伝播
時間Ｔは液室５内の圧力波が、液室５の長手方向（図
中、紙面に垂直な方向）に伝播するのに必要な時間であ
り、液室５の長さＬとこの液室５内部のインク中での音
速ａによりＴ＝Ｌ／ａと決まる。
【００３２】圧力波の伝播理論によると、上記の電圧の
印加からほぼＴ時間がたつと液室５内の圧力が逆転し、
正の圧力に転じるが、このタイミングに合わせてに第１
の駆動電極２をグランドＧＮＤに接続したまま第２の駆
動電極３の電位をグランドＧＮＤ（０Ｖ）に戻すと、圧
電材料板１の形状が図１と同様の変形前の状態に戻り、
液室５内のインクに圧力が加えられる。そのとき、前記
正に転じた圧力と、圧電材料板１が変形前の状態に戻る
ことにより発生した圧力とが加え合わされ、比較的高い
圧力が液室５に連通するノズル８付近の部分に生じて、
図３に示すように、液室５内のインクがノズル８からイ
ンク滴１０として噴射される。
印加からほぼＴ時間がたつと液室５内の圧力が逆転し、
正の圧力に転じるが、このタイミングに合わせてに第１
の駆動電極２をグランドＧＮＤに接続したまま第２の駆
動電極３の電位をグランドＧＮＤ（０Ｖ）に戻すと、圧
電材料板１の形状が図１と同様の変形前の状態に戻り、
液室５内のインクに圧力が加えられる。そのとき、前記
正に転じた圧力と、圧電材料板１が変形前の状態に戻る
ことにより発生した圧力とが加え合わされ、比較的高い
圧力が液室５に連通するノズル８付近の部分に生じて、
図３に示すように、液室５内のインクがノズル８からイ
ンク滴１０として噴射される。
【００３３】次に、図５〜図９を参照して、上記インク
噴射装置の製造方法について説明する。
噴射装置の製造方法について説明する。
【００３４】図５に示すように、上記の圧電材料板１を
構成する４枚のセラミックス材料のグリーンシート１ａ
〜１ｄの上下面にさらに１枚ずつのグリーンシート１
ｅ，１ｆが積層され、上記の圧電材料板１を構成する部
分と追加したグリーンシート１ｅ，１ｆの間には、分極
に用いる共通正電極１１および共通グランド電極１２が
それぞれ形成される。
構成する４枚のセラミックス材料のグリーンシート１ａ
〜１ｄの上下面にさらに１枚ずつのグリーンシート１
ｅ，１ｆが積層され、上記の圧電材料板１を構成する部
分と追加したグリーンシート１ｅ，１ｆの間には、分極
に用いる共通正電極１１および共通グランド電極１２が
それぞれ形成される。
【００３５】具体的には、図６に示すように、上から２
番目のグリーンシート１ａに、共通正電極１１として、
各液室５の中央部分に対応する張出し部１１ａと、各張
出し部１１ａを互いに接続するとともに、共通正電極１
１をグリーンシート１ａの端部まで引き出す引出部１１
ｂとを、導電性ペースト材料を使用してスクリーン印刷
または導電材料の蒸着により形成する。最下層のグリー
ンシート１ｆに、共通グランド電極１２を、隔壁５１と
対応する位置に、各液室５に対応した部分を開口１２ａ
として除いて、グリーンシート１ａの端部に引き出す引
出部１２ｂとともに上記のようにスクリーン印刷または
蒸着により形成する。共通正電極１１および共通グラン
ド電極１２はいずれもＡｇ−Ｐｄ系の金属材料からな
り、厚みは約０．００２ｍｍである。
番目のグリーンシート１ａに、共通正電極１１として、
各液室５の中央部分に対応する張出し部１１ａと、各張
出し部１１ａを互いに接続するとともに、共通正電極１
１をグリーンシート１ａの端部まで引き出す引出部１１
ｂとを、導電性ペースト材料を使用してスクリーン印刷
または導電材料の蒸着により形成する。最下層のグリー
ンシート１ｆに、共通グランド電極１２を、隔壁５１と
対応する位置に、各液室５に対応した部分を開口１２ａ
として除いて、グリーンシート１ａの端部に引き出す引
出部１２ｂとともに上記のようにスクリーン印刷または
蒸着により形成する。共通正電極１１および共通グラン
ド電極１２はいずれもＡｇ−Ｐｄ系の金属材料からな
り、厚みは約０．００２ｍｍである。
【００３６】これらの共通正電極１１および共通グラン
ド電極１２を形成したグリーンシート１ａ，１ｆを、電
極のない他のグリーンシート１ｅ、１ｂ，１ｃ，１ｄと
ともに積層して焼成し、一体化する。なお、図６には、
共通グランド電極１２の開口１２ａと、共通正電極１１
との位置関係を示す。
ド電極１２を形成したグリーンシート１ａ，１ｆを、電
極のない他のグリーンシート１ｅ、１ｂ，１ｃ，１ｄと
ともに積層して焼成し、一体化する。なお、図６には、
共通グランド電極１２の開口１２ａと、共通正電極１１
との位置関係を示す。
【００３７】次に、上記の圧電トランスデューサを、１
３０℃程度のシリコンオイルなどの絶縁オイルが満たさ
れた図示しないオイルバス中に浸し、引出部１２ｂを介
して共通グランド電極１２をグランドＧＮＤ（０Ｖ）に
接続し、引出部１１ｂを介して共通正電極１１に正の分
極用電圧を印加して、張出し部１１ａと共通グランド電
極１２との間には、圧電材料板の面方向および厚み方向
に対して斜め方向に２．５ｋV/mm程度の電界を発生させ
る。図５に示すように、圧電材料板１はこの電界方向に
したがった方向（矢印Ａ）に分極される。
３０℃程度のシリコンオイルなどの絶縁オイルが満たさ
れた図示しないオイルバス中に浸し、引出部１２ｂを介
して共通グランド電極１２をグランドＧＮＤ（０Ｖ）に
接続し、引出部１１ｂを介して共通正電極１１に正の分
極用電圧を印加して、張出し部１１ａと共通グランド電
極１２との間には、圧電材料板の面方向および厚み方向
に対して斜め方向に２．５ｋV/mm程度の電界を発生させ
る。図５に示すように、圧電材料板１はこの電界方向に
したがった方向（矢印Ａ）に分極される。
【００３８】その後、図８に示すように、圧電材料板１
を両面から研磨し、共通正電極１１および共通グランド
電極１２を含むシート１ｅ，１ｆ部分を取り除く。圧電
材料板１には研磨面１Ａおよび研磨面１Ｂが形成され
る。次に、図９に示すように、圧電材料板１の研磨面１
Ｂ全体にわたって第１の駆動電極２を、圧電材料板の研
磨面１Ａの液室５に対応した分極位置に第２の駆動電極
３を、それぞれ上記のようにスクリーン印刷または蒸着
により形成する。
を両面から研磨し、共通正電極１１および共通グランド
電極１２を含むシート１ｅ，１ｆ部分を取り除く。圧電
材料板１には研磨面１Ａおよび研磨面１Ｂが形成され
る。次に、図９に示すように、圧電材料板１の研磨面１
Ｂ全体にわたって第１の駆動電極２を、圧電材料板の研
磨面１Ａの液室５に対応した分極位置に第２の駆動電極
３を、それぞれ上記のようにスクリーン印刷または蒸着
により形成する。
【００３９】そして、上記のように形成された圧電材料
板１と、あらかじめ積層した液室プレート６、スペーサ
プレート７およびノズルプレート９からなる液室ユニッ
ト１２０とを、第２の駆動電極３および分極部分が液室
５に対応するように、接合することにより、インク噴射
装置２００が作製される。
板１と、あらかじめ積層した液室プレート６、スペーサ
プレート７およびノズルプレート９からなる液室ユニッ
ト１２０とを、第２の駆動電極３および分極部分が液室
５に対応するように、接合することにより、インク噴射
装置２００が作製される。
【００４０】上記のように、第１の実施の形態のインク
噴射装置２００では、共通正電極１１および共通グラン
ド電極１２を各液室５に対して共通のパターンとして形
成しておき、共通正電極１１および共通グランド電極１
２を利用して、圧電材料板１の分極を行っている。この
ため、複雑な操作を要することなく、各液室について同
時に分極を行うことができる。また、圧電材料板１の分
極後に、圧電材料板１に対し研磨加工を施すことによ
り、共通正電極１１および共通グランド電極１２を除去
している。このため、圧電トランスデューサ１００の駆
動に際して、内部に残っている分極用の電極を介して駆
動電界が漏れるなどして所定の液室５の駆動が他の液室
に与える影響（クロストーク）を排除することができ
る。
噴射装置２００では、共通正電極１１および共通グラン
ド電極１２を各液室５に対して共通のパターンとして形
成しておき、共通正電極１１および共通グランド電極１
２を利用して、圧電材料板１の分極を行っている。この
ため、複雑な操作を要することなく、各液室について同
時に分極を行うことができる。また、圧電材料板１の分
極後に、圧電材料板１に対し研磨加工を施すことによ
り、共通正電極１１および共通グランド電極１２を除去
している。このため、圧電トランスデューサ１００の駆
動に際して、内部に残っている分極用の電極を介して駆
動電界が漏れるなどして所定の液室５の駆動が他の液室
に与える影響（クロストーク）を排除することができ
る。
【００４１】また、上記のように圧電材料板１の面方向
および厚み方向に対して傾斜して分極しているので、圧
電材料板１の両表面近くに分極用電極１１，１２を、圧
電材料板１の厚さ方向に互いに重ならないようにして傾
斜方向に対向配置して分極を行うことができる。そし
て、駆動用電極２，３を圧電材料板の両面に対向配置す
ることで、傾斜した分極方向に対して実質的に直交する
電界をかけ、少ない電極数で効率よく変形させることが
できる。
および厚み方向に対して傾斜して分極しているので、圧
電材料板１の両表面近くに分極用電極１１，１２を、圧
電材料板１の厚さ方向に互いに重ならないようにして傾
斜方向に対向配置して分極を行うことができる。そし
て、駆動用電極２，３を圧電材料板の両面に対向配置す
ることで、傾斜した分極方向に対して実質的に直交する
電界をかけ、少ない電極数で効率よく変形させることが
できる。
【００４２】なお、圧電材料板１を分極するための共通
正電極１１および共通グランド電極１２を、上記実施の
形態のように、セラミックス材料の積層体の内部に形成
することで、分極時の放電を少なくして効率よく分極す
ることができるが、外部に形成あるいは外表面に接触さ
せることで分極を行うこともできる。また、共通正電極
１１と共通グランド電極１２に印加する分極用の直流電
圧の向きを逆にして分極方向を逆にし、あるいは駆動電
極２，３の位置を上下逆に入れ替えて駆動電圧の向きを
逆にすることで、圧電材料板１を液室５の容積を減少さ
せるように変形してインクを噴射することも可能であ
る。
正電極１１および共通グランド電極１２を、上記実施の
形態のように、セラミックス材料の積層体の内部に形成
することで、分極時の放電を少なくして効率よく分極す
ることができるが、外部に形成あるいは外表面に接触さ
せることで分極を行うこともできる。また、共通正電極
１１と共通グランド電極１２に印加する分極用の直流電
圧の向きを逆にして分極方向を逆にし、あるいは駆動電
極２，３の位置を上下逆に入れ替えて駆動電圧の向きを
逆にすることで、圧電材料板１を液室５の容積を減少さ
せるように変形してインクを噴射することも可能であ
る。
【００４３】［第２の実施形態］以下、図１０〜図１１
を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明す
る。なお、前記第１の実施の形態と同一部分には、同一
符号を付して説明を省略する。
を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明す
る。なお、前記第１の実施の形態と同一部分には、同一
符号を付して説明を省略する。
【００４４】図１０に示すように、第２の実施の形態の
圧電トランスデューサ１０２は、圧電材料板２１の内部
に、分極に用いた共通グランド電極１２を残して完成品
としている。このように、共通グランド電極１２を除去
していないが、電極１２は各液室５の周囲に位置付けら
れているため、クロストークに関して大きな影響を与え
ることなく、前記第１の実施の形態と同様に動作するこ
とができる。
圧電トランスデューサ１０２は、圧電材料板２１の内部
に、分極に用いた共通グランド電極１２を残して完成品
としている。このように、共通グランド電極１２を除去
していないが、電極１２は各液室５の周囲に位置付けら
れているため、クロストークに関して大きな影響を与え
ることなく、前記第１の実施の形態と同様に動作するこ
とができる。
【００４５】第２の実施の形態のインク噴射装置の動作
は、第１の実施の形態と同様に、第１の駆動電極２をグ
ランドに接続しておき、インクを噴射しようとする液室
に対応する第２の駆動電極３に正の駆動電圧を印加す
る。これにより、第１の駆動電極２および第２の駆動電
極３の間に発生する電界の向きと、圧電材料板２１の両
分極方向とが略直交しているため、圧電材料板２１はシ
ェアモードで変形、すなわち両分極部分は液室５のほぼ
中央を挟んで対称にそれぞれ平行四辺形状に変形する。
この状態は図示しないが、図２と同様である。そして、
第２の駆動電極２３の電位をグランドＧＮＤ（０Ｖ）に
戻すと、圧電材料板２１の形状が図１０と同様の状態に
戻り、液室２５から所定量のインク１０が噴射される。
は、第１の実施の形態と同様に、第１の駆動電極２をグ
ランドに接続しておき、インクを噴射しようとする液室
に対応する第２の駆動電極３に正の駆動電圧を印加す
る。これにより、第１の駆動電極２および第２の駆動電
極３の間に発生する電界の向きと、圧電材料板２１の両
分極方向とが略直交しているため、圧電材料板２１はシ
ェアモードで変形、すなわち両分極部分は液室５のほぼ
中央を挟んで対称にそれぞれ平行四辺形状に変形する。
この状態は図示しないが、図２と同様である。そして、
第２の駆動電極２３の電位をグランドＧＮＤ（０Ｖ）に
戻すと、圧電材料板２１の形状が図１０と同様の状態に
戻り、液室２５から所定量のインク１０が噴射される。
【００４６】第２の実施の形態のインク噴射装置の製造
方法は、第１の実施の形態とほぼ同じであり、共通正電
極１１および共通グランド電極１２を形成したグリーン
シート１ａ，１ｆを、電極のない他のグリーンシート１
ｅ、１ｂ，１ｃ，１ｄとともに積層して焼成し、図５の
積層体と同じものを製作する。そして、共通グランド電
極１２および共通正電極１１間に上記のように直流電圧
を印加し、圧電材料板２１の各動作部分を傾斜方向に分
極する。第２の実施の形態では、図１１に示すように圧
電材料板２１を上面から研磨し、共通正電極１１を含む
シート１ｅ部分を取り除き、共通グランド電極１２を含
むシート１ｆ部分を残す。そして、図９と同様に、圧電
材料板２１の上面および下面に、第１の駆動電極２、第
２の駆動電極３をそれぞれ形成する。
方法は、第１の実施の形態とほぼ同じであり、共通正電
極１１および共通グランド電極１２を形成したグリーン
シート１ａ，１ｆを、電極のない他のグリーンシート１
ｅ、１ｂ，１ｃ，１ｄとともに積層して焼成し、図５の
積層体と同じものを製作する。そして、共通グランド電
極１２および共通正電極１１間に上記のように直流電圧
を印加し、圧電材料板２１の各動作部分を傾斜方向に分
極する。第２の実施の形態では、図１１に示すように圧
電材料板２１を上面から研磨し、共通正電極１１を含む
シート１ｅ部分を取り除き、共通グランド電極１２を含
むシート１ｆ部分を残す。そして、図９と同様に、圧電
材料板２１の上面および下面に、第１の駆動電極２、第
２の駆動電極３をそれぞれ形成する。
【００４７】［第３の実施形態］以下、図１２〜図１８
を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明す
る。なお、前記第１の実施の形態と同一部分には、同一
符号を付して説明を省略する。図１２に示すように、第
３の実施の形態の圧電トランスデューサ１０３は、圧電
材料板３１の内部に、分極に用いた共通正電極１１およ
び共通グランド電極１２を残して完成品としている。
を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明す
る。なお、前記第１の実施の形態と同一部分には、同一
符号を付して説明を省略する。図１２に示すように、第
３の実施の形態の圧電トランスデューサ１０３は、圧電
材料板３１の内部に、分極に用いた共通正電極１１およ
び共通グランド電極１２を残して完成品としている。
【００４８】この圧電材料板３１において、図１３に示
すように、最下層のグリーンシート１ｆの上の電極１２
はスルーホール構造１２ｂを介してその下面に引き出さ
れる。このスルーホール構造１２ｂは、グリーンシート
１ｆに電極１２を形成する際にそのグリーンシート１ｆ
にあらかじめ形成した貫通孔に導電性ペースト材料を充
填して形成される。また、図１４に示すように、２番目
のグリーンシート１ａの上の各電極１１はスルーホール
構造１１ａを介して最上層のグリーンシート１ｅの上面
に引き出される。このスルーホール構造１１ａは、最上
層のグリーンシート１ｅに、２番目のグリーンシート１
ａ上の各電極１１に対応して複数の貫通孔を形成し、こ
れに導電性ペースト材料を充填して形成される。
すように、最下層のグリーンシート１ｆの上の電極１２
はスルーホール構造１２ｂを介してその下面に引き出さ
れる。このスルーホール構造１２ｂは、グリーンシート
１ｆに電極１２を形成する際にそのグリーンシート１ｆ
にあらかじめ形成した貫通孔に導電性ペースト材料を充
填して形成される。また、図１４に示すように、２番目
のグリーンシート１ａの上の各電極１１はスルーホール
構造１１ａを介して最上層のグリーンシート１ｅの上面
に引き出される。このスルーホール構造１１ａは、最上
層のグリーンシート１ｅに、２番目のグリーンシート１
ａ上の各電極１１に対応して複数の貫通孔を形成し、こ
れに導電性ペースト材料を充填して形成される。
【００４９】上記のようにスルーホール構造１１ａを形
成したグリーンシート１ｅ、分極用電極１１を形成した
グリーンシート１ａ、分極用電極１２とスルーホール構
造１２ｂを形成したグリーンシート１ｆ、および電極の
ないグリーンシート１ｂ，１ｃ，１ｄを第１の実施の形
態と同様に積層して焼成し、図１５に示す圧電材料板３
１を製作する。そして図１６に示すように、その圧電材
料板３１の上面に、複数のスルーホール構造１１ａを相
互に接続する引出電極１１ｂを形成し、また、圧電材料
板３１の下面に、スルーホール構造１２ｂに接続した引
出電極（図示せず）を形成する。
成したグリーンシート１ｅ、分極用電極１１を形成した
グリーンシート１ａ、分極用電極１２とスルーホール構
造１２ｂを形成したグリーンシート１ｆ、および電極の
ないグリーンシート１ｂ，１ｃ，１ｄを第１の実施の形
態と同様に積層して焼成し、図１５に示す圧電材料板３
１を製作する。そして図１６に示すように、その圧電材
料板３１の上面に、複数のスルーホール構造１１ａを相
互に接続する引出電極１１ｂを形成し、また、圧電材料
板３１の下面に、スルーホール構造１２ｂに接続した引
出電極（図示せず）を形成する。
【００５０】そして、圧電材料板３１の下面に形成した
引出電極、スルーホール構造１２ｂを介して電極１２を
グランドＧＮＤ（０Ｖ）に接続し、上面に形成した引出
電極１１ｂ、全スルーホール構造１１ａを介して全電極
１１に分極用の正電圧を印加し、図５に示すように、電
極１１と１２を結ぶ方向すなわち圧電材料板３１の面に
沿う方向および板厚方向に対して傾斜して分極する。
引出電極、スルーホール構造１２ｂを介して電極１２を
グランドＧＮＤ（０Ｖ）に接続し、上面に形成した引出
電極１１ｂ、全スルーホール構造１１ａを介して全電極
１１に分極用の正電圧を印加し、図５に示すように、電
極１１と１２を結ぶ方向すなわち圧電材料板３１の面に
沿う方向および板厚方向に対して傾斜して分極する。
【００５１】次に、図１７に示すように、圧電材料板３
１の上面および下面全体に、電極層３Ａおよび電極層２
Ａを、上記引出電極に重ねてスクリーン印刷または蒸着
などによってそれぞれ形成する。そして、図１８に示す
ように、電極層３Ａを引出電極１１ｂとともにレーザー
等で分割し、第２の電極３を形成する。つまり、液室５
間の隔壁５１に対応する位置の電極層３Ａを除去するこ
とによって、電極３は各液室５ごとに分離される。電極
層２Ａも各液室５ごとに分割してもよいが、分割するこ
となく電極層２Ａをそのまま第１の電極２とし第１の電
極２を全液室５にわたって連続した状態にしておくこと
が好ましい。
１の上面および下面全体に、電極層３Ａおよび電極層２
Ａを、上記引出電極に重ねてスクリーン印刷または蒸着
などによってそれぞれ形成する。そして、図１８に示す
ように、電極層３Ａを引出電極１１ｂとともにレーザー
等で分割し、第２の電極３を形成する。つまり、液室５
間の隔壁５１に対応する位置の電極層３Ａを除去するこ
とによって、電極３は各液室５ごとに分離される。電極
層２Ａも各液室５ごとに分割してもよいが、分割するこ
となく電極層２Ａをそのまま第１の電極２とし第１の電
極２を全液室５にわたって連続した状態にしておくこと
が好ましい。
【００５２】このとき、電極２、電極３は、それぞれ内
部電極１２、内部電極１１とスルーホール構造１１ａを
介して接続したままであってもよいが、電極層２Ａ，３
Ａをスルーホール構造１１ａ，１２ｂの周囲において除
去することによって、電気的に分離してもよい。前者の
場合、内部電極１１は第２の電極３と、内部電極１２は
第１の電極２とそれぞれ同電位となる。また、上記の電
極層３Ａ，２Ａを形成する前に、圧電材料板３１の上下
両面の引出電極を研磨等によって除去するようにしても
よい。また、個別の電極３を各液室５に対応する位置に
のみに形成するようにしてもよい。しかし、上記のよう
に電極層３Ａを圧電材料板３１の上面全体にわたって形
成し、各液室５ごとに分離する方法をとることにより、
引出電極１１ｂの切断作業も同時に行うことができる。
部電極１２、内部電極１１とスルーホール構造１１ａを
介して接続したままであってもよいが、電極層２Ａ，３
Ａをスルーホール構造１１ａ，１２ｂの周囲において除
去することによって、電気的に分離してもよい。前者の
場合、内部電極１１は第２の電極３と、内部電極１２は
第１の電極２とそれぞれ同電位となる。また、上記の電
極層３Ａ，２Ａを形成する前に、圧電材料板３１の上下
両面の引出電極を研磨等によって除去するようにしても
よい。また、個別の電極３を各液室５に対応する位置に
のみに形成するようにしてもよい。しかし、上記のよう
に電極層３Ａを圧電材料板３１の上面全体にわたって形
成し、各液室５ごとに分離する方法をとることにより、
引出電極１１ｂの切断作業も同時に行うことができる。
【００５３】第３の実施の形態のインク噴射装置の動作
は、第１の実施の形態と同様に、第１の駆動電極２をグ
ランドに接続しておき、インクを噴射しようとする液室
に対応する第２の駆動電極３に正の駆動電圧を印加す
る。これにより、第１の駆動電極２および第２の駆動電
極３の間に発生する電界の向きと、圧電材料板３１の両
分極方向とが略直交しているため、圧電材料板３１はシ
ェアモードで変形、すなわち両分極部分は液室５のほぼ
中央を挟んで対称にそれぞれ平行四辺形状に変形する。
この状態は図示しないが、図２と同様である。そして、
第２の駆動電極２３の電位をグランドＧＮＤ（０Ｖ）に
戻すと、圧電材料板２１の形状が図１２と同様の状態に
戻り、液室２５から所定量のインク１０が噴射される。
このとき、電極２Ａおよび電極３Ａを分割することによ
り、スルーホール構造を介した異なる液室の内部電極間
の接続を切断している。このため、液滴噴射装置１００
の駆動に際して、所定の液室５の駆動が他の液室に与え
る影響（クロストーク）を排除することができる。
は、第１の実施の形態と同様に、第１の駆動電極２をグ
ランドに接続しておき、インクを噴射しようとする液室
に対応する第２の駆動電極３に正の駆動電圧を印加す
る。これにより、第１の駆動電極２および第２の駆動電
極３の間に発生する電界の向きと、圧電材料板３１の両
分極方向とが略直交しているため、圧電材料板３１はシ
ェアモードで変形、すなわち両分極部分は液室５のほぼ
中央を挟んで対称にそれぞれ平行四辺形状に変形する。
この状態は図示しないが、図２と同様である。そして、
第２の駆動電極２３の電位をグランドＧＮＤ（０Ｖ）に
戻すと、圧電材料板２１の形状が図１２と同様の状態に
戻り、液室２５から所定量のインク１０が噴射される。
このとき、電極２Ａおよび電極３Ａを分割することによ
り、スルーホール構造を介した異なる液室の内部電極間
の接続を切断している。このため、液滴噴射装置１００
の駆動に際して、所定の液室５の駆動が他の液室に与え
る影響（クロストーク）を排除することができる。
【００５４】第３の実施形態では、引出電極の形成と、
電極層２Ａあるいは電極層３Ａの形成とを別工程として
るが、電極層２Ａあるいは電極層３Ａを引出電極として
利用してもよい。この場合には、引出電極の形成とは別
に、再度、上記第１の電極２あるいは第２の電極３の電
極層を形成する必要がないため、工程数を削減できる。
ただし、分極に際して必要な電界が得られ、かつ分割に
よって適切な第１の電極２および第２の電極３を形成で
きるような電極層２Ａあるいは電極層３Ａの形状を選択
する必要がある。
電極層２Ａあるいは電極層３Ａの形成とを別工程として
るが、電極層２Ａあるいは電極層３Ａを引出電極として
利用してもよい。この場合には、引出電極の形成とは別
に、再度、上記第１の電極２あるいは第２の電極３の電
極層を形成する必要がないため、工程数を削減できる。
ただし、分極に際して必要な電界が得られ、かつ分割に
よって適切な第１の電極２および第２の電極３を形成で
きるような電極層２Ａあるいは電極層３Ａの形状を選択
する必要がある。
【００５５】［第４の実施の形態］以下、図１９〜図２
０を参照して、本発明の第４の実施の形態について説明
する。なお、前記第１の実施の形態と同一部分には、同
一符号を付して説明を省略する。この実施の形態の圧電
トランスデューサ１０４においては、図２０に示すよう
に、分極時にグランドＧＮＤに接続される電極１１２
は、各液室５を囲むようにリング状に形成される。した
がってグリーンシート１ｆには、各電極１１２ごとにス
ルーホール構造１１２ｂが設けられ、そのグリーンシー
ト１ｆの下面に形成された引出電極（図示せず）によ
り、全電極１１２がスルーホール構造１１２ｂを介して
相互に接続される。分極方法を含む製造方法は、前記第
３の実施の形態とほぼ同じであり、また、変形動作も同
様である。
０を参照して、本発明の第４の実施の形態について説明
する。なお、前記第１の実施の形態と同一部分には、同
一符号を付して説明を省略する。この実施の形態の圧電
トランスデューサ１０４においては、図２０に示すよう
に、分極時にグランドＧＮＤに接続される電極１１２
は、各液室５を囲むようにリング状に形成される。した
がってグリーンシート１ｆには、各電極１１２ごとにス
ルーホール構造１１２ｂが設けられ、そのグリーンシー
ト１ｆの下面に形成された引出電極（図示せず）によ
り、全電極１１２がスルーホール構造１１２ｂを介して
相互に接続される。分極方法を含む製造方法は、前記第
３の実施の形態とほぼ同じであり、また、変形動作も同
様である。
【００５６】［第５の実施の形態］以下、図２１〜図２
６を参照して、本発明の第５の実施の形態について説明
する。なお、前記第１の実施の形態と同一部分には、同
一符号を付して説明を省略する。
６を参照して、本発明の第５の実施の形態について説明
する。なお、前記第１の実施の形態と同一部分には、同
一符号を付して説明を省略する。
【００５７】圧電トランスデューサ１０５は、上記各実
施の形態と同様にシート状の圧電セラミックス層１ａ〜
１ｆを積層した圧電材料板５１１からなる。さらに、圧
電材料板５１１は、複数のシート状の圧電セラミックス
層１ａ〜１ｄを積層して構成され、最上層の圧電セラミ
ックス層１ｅと２番目の圧電セラミックス層１ａとの間
に複数に分割された第１の内部電極５２０ａ〜５２０ｆ
（個々に区別する必要のないときは５２０で総称す
る）、最下層の圧電セラミックス層１ｆとその上の圧電
セラミックス層１ｄとの間に複数に分割された第２の内
部電極５３０ａ〜５３０ｇ（個々に区別する必要のない
ときは５３０で総称する）がそれぞれ介挿されている。
施の形態と同様にシート状の圧電セラミックス層１ａ〜
１ｆを積層した圧電材料板５１１からなる。さらに、圧
電材料板５１１は、複数のシート状の圧電セラミックス
層１ａ〜１ｄを積層して構成され、最上層の圧電セラミ
ックス層１ｅと２番目の圧電セラミックス層１ａとの間
に複数に分割された第１の内部電極５２０ａ〜５２０ｆ
（個々に区別する必要のないときは５２０で総称す
る）、最下層の圧電セラミックス層１ｆとその上の圧電
セラミックス層１ｄとの間に複数に分割された第２の内
部電極５３０ａ〜５３０ｇ（個々に区別する必要のない
ときは５３０で総称する）がそれぞれ介挿されている。
【００５８】前記液室５の幅（図において左右方向）方
向の中央部には、第１の内部電極のうち２個を間に挟ん
だ電極５２０ｂと５２０ｅが配置されていて、かつ隣接
する液室５を隔てる隔壁５１に対応して、第２の内部電
極のうち２個を間に挟んだ電極５３０ａ、５３０ｄ、５
３０ｇが配置されている。すべての第１の内部正電極５
２０と第２の内部負電極５３０とは、圧電材料板５１１
の面に沿う方向に互い違いにかつ厚み方向においてほぼ
対向するように、配置されている。
向の中央部には、第１の内部電極のうち２個を間に挟ん
だ電極５２０ｂと５２０ｅが配置されていて、かつ隣接
する液室５を隔てる隔壁５１に対応して、第２の内部電
極のうち２個を間に挟んだ電極５３０ａ、５３０ｄ、５
３０ｇが配置されている。すべての第１の内部正電極５
２０と第２の内部負電極５３０とは、圧電材料板５１１
の面に沿う方向に互い違いにかつ厚み方向においてほぼ
対向するように、配置されている。
【００５９】圧電材料板５１１は、上記電極５２０ｂと
電極５３０ａ、５３０ｄを結ぶ方向、および電極５２０
ｅと電極５３０ｄ、５３０ｇを結ぶ方向、すなわち圧電
材料板５１１の面に沿う方向および板厚方向に対して傾
斜した方向（矢印９０で示す）に分極されている。
電極５３０ａ、５３０ｄを結ぶ方向、および電極５２０
ｅと電極５３０ｄ、５３０ｇを結ぶ方向、すなわち圧電
材料板５１１の面に沿う方向および板厚方向に対して傾
斜した方向（矢印９０で示す）に分極されている。
【００６０】圧電トランスデューサ１０５は、以下の製
造方法によって製造される。図２２に示すように、先
ず、圧電セラミックス層を形成するための最下層のグリ
ーンシート１ｆの上面に、分割された第２の内部電極５
３０をスクリーン印刷または蒸着により形成する。各内
部電極５３０は該グリーンシート１ｆを貫通するスルー
ホール構造１２ｂにより下面に引き出される。このと
き、隔壁５１に対応する電極５３０ａ、５３０ｄ、５３
０ｇとその他の電極５３０ｂ、５３０ｃ、５３０ｅ、５
３０ｆとは、電極５３０の長手方向において反対側の端
部でそれぞれスルーホール構造１２ｂにより下面に引き
出される。
造方法によって製造される。図２２に示すように、先
ず、圧電セラミックス層を形成するための最下層のグリ
ーンシート１ｆの上面に、分割された第２の内部電極５
３０をスクリーン印刷または蒸着により形成する。各内
部電極５３０は該グリーンシート１ｆを貫通するスルー
ホール構造１２ｂにより下面に引き出される。このと
き、隔壁５１に対応する電極５３０ａ、５３０ｄ、５３
０ｇとその他の電極５３０ｂ、５３０ｃ、５３０ｅ、５
３０ｆとは、電極５３０の長手方向において反対側の端
部でそれぞれスルーホール構造１２ｂにより下面に引き
出される。
【００６１】その最下層のグリーンシート１ｆの上に、
電極のないグリーンシート１ｂ、１ｃ、１ｄが積層さ
れ、さらに分割された第１の内部電極５２０がスクリー
ン印刷蒸着等により形成されたグリーンシート１ａが積
層される。そして最上層のグリーンシート１ｅには、各
第１の内部電極５２０に対応する位置にその第１の内部
電極５２０に接続して上面に引き出すスルーホール構造
１１ａが設けられている。
電極のないグリーンシート１ｂ、１ｃ、１ｄが積層さ
れ、さらに分割された第１の内部電極５２０がスクリー
ン印刷蒸着等により形成されたグリーンシート１ａが積
層される。そして最上層のグリーンシート１ｅには、各
第１の内部電極５２０に対応する位置にその第１の内部
電極５２０に接続して上面に引き出すスルーホール構造
１１ａが設けられている。
【００６２】各グリーンシート１ｅ、１ａ、１ｂ、１
ｃ、１ｄ、１ｆを積層して全体を加熱プレスし、公知の
ように脱脂、焼結を施すことにより、一体の圧電トラン
スデューサ１０５を得る。
ｃ、１ｄ、１ｆを積層して全体を加熱プレスし、公知の
ように脱脂、焼結を施すことにより、一体の圧電トラン
スデューサ１０５を得る。
【００６３】かくして得られた圧電トランスデューサ１
０５に、図２３に示すように上面には複数のスルーホー
ル構造１１ａを介して各第１の内部電極５２０と電気的
に接続する複数の第１の外部電極１４０を、下面には複
数のスルーホール構造１２ｂと電気的に接続する第２の
外部電極（図示せず）を、それぞれ銀ペーストの印刷お
よび焼き付け法やスパッタ法などの方法で各スルーホー
ル構造毎に個別に形成する。
０５に、図２３に示すように上面には複数のスルーホー
ル構造１１ａを介して各第１の内部電極５２０と電気的
に接続する複数の第１の外部電極１４０を、下面には複
数のスルーホール構造１２ｂと電気的に接続する第２の
外部電極（図示せず）を、それぞれ銀ペーストの印刷お
よび焼き付け法やスパッタ法などの方法で各スルーホー
ル構造毎に個別に形成する。
【００６４】上記の圧電トランスデューサ１０５を、各
実施の形態と同様に、インク室５０の中央部に配置する
第１の内部電極５２０ｂ、５２０ｅにスルーホール構造
１１ａを介して接続された第１の外部電極１４０に図示
しない分極電源の正電圧に接続し、隣接する液室５間の
隔壁５１に配置する第２の内部電極５３０ａ、５３０
ｄ、５３０ｇにスルーホール構造１２ｂを介して接続さ
れた第２の外部電極（図示せず）はグランドＧＮＤに接
続することで、分極処理を施す。このとき、上記以外の
内部電極５２０ａ、５２０ｃ、５２０ｄ、５２０ｆ、５
３０ｂ、５３０ｃ、５３０ｅ、５３０ｆは電気的にはど
こにも接続せずに浮いた状態となっている。これによ
り、図２４に示すように、第１の内部電極層２０ｂと第
２の内部電極層５３０ａ、５３０ｄ間、および第１の内
部電極５２０ｅと第２の内部電極５３０ｄ、５３０ｇ間
に、矢印５９０で示すように、ほぼ圧電材料板５１１の
面にほぼ沿う方向（同時に板厚方向に対してもわずか傾
斜しているが）に分極される。つまり、この分極は隣接
する電極を越えて行われ（電極５２０ｂと電極５３０ａ
との間の分極についてみれば、電極５２０ａと電極５３
０ｂを越えて行われる）、隣接する電極どうしが対向す
る方向（電極５２０ａと電極５３０ａとの対向方向、電
極５２０ａと電極５３０ｂとの対向方向、電極５２０ｂ
と電極５３０ｂとの対向方向）をそれぞれ直交または所
定角度で横切っている。
実施の形態と同様に、インク室５０の中央部に配置する
第１の内部電極５２０ｂ、５２０ｅにスルーホール構造
１１ａを介して接続された第１の外部電極１４０に図示
しない分極電源の正電圧に接続し、隣接する液室５間の
隔壁５１に配置する第２の内部電極５３０ａ、５３０
ｄ、５３０ｇにスルーホール構造１２ｂを介して接続さ
れた第２の外部電極（図示せず）はグランドＧＮＤに接
続することで、分極処理を施す。このとき、上記以外の
内部電極５２０ａ、５２０ｃ、５２０ｄ、５２０ｆ、５
３０ｂ、５３０ｃ、５３０ｅ、５３０ｆは電気的にはど
こにも接続せずに浮いた状態となっている。これによ
り、図２４に示すように、第１の内部電極層２０ｂと第
２の内部電極層５３０ａ、５３０ｄ間、および第１の内
部電極５２０ｅと第２の内部電極５３０ｄ、５３０ｇ間
に、矢印５９０で示すように、ほぼ圧電材料板５１１の
面にほぼ沿う方向（同時に板厚方向に対してもわずか傾
斜しているが）に分極される。つまり、この分極は隣接
する電極を越えて行われ（電極５２０ｂと電極５３０ａ
との間の分極についてみれば、電極５２０ａと電極５３
０ｂを越えて行われる）、隣接する電極どうしが対向す
る方向（電極５２０ａと電極５３０ａとの対向方向、電
極５２０ａと電極５３０ｂとの対向方向、電極５２０ｂ
と電極５３０ｂとの対向方向）をそれぞれ直交または所
定角度で横切っている。
【００６５】このようにして得られた圧電トランスデュ
ーサ１０５を液室形成ユニット１２０に一体的に組み付
けることで、図２１に示すようなインク噴射装置２００
が構成される。
ーサ１０５を液室形成ユニット１２０に一体的に組み付
けることで、図２１に示すようなインク噴射装置２００
が構成される。
【００６６】以上のように構成されたインク噴射装置２
００の動作について説明する。図２１に示すように、初
期状態においては、第１の内部電極５２０および、第２
の内部電極５３０は全てグランドＧＮＤに接続され、圧
電トランスデューサ１０５はほぼ平坦になっている。ま
た、各液室５内は、インクにて満たされている。
００の動作について説明する。図２１に示すように、初
期状態においては、第１の内部電極５２０および、第２
の内部電極５３０は全てグランドＧＮＤに接続され、圧
電トランスデューサ１０５はほぼ平坦になっている。ま
た、各液室５内は、インクにて満たされている。
【００６７】所定の印字データにしたがって、１つの液
室５に連通するノズル８からインク滴を噴射する場合に
は、図２５に示すようにその室５に対応する第１の内部
電極５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃに駆動電圧（例えば
２０Ｖ）が印加される。このとき、液室５に対応する第
１の内部電極５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃと、第２の
内部電極５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃ、５３０ｄ間
に、駆動電界が生じる。
室５に連通するノズル８からインク滴を噴射する場合に
は、図２５に示すようにその室５に対応する第１の内部
電極５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃに駆動電圧（例えば
２０Ｖ）が印加される。このとき、液室５に対応する第
１の内部電極５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃと、第２の
内部電極５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃ、５３０ｄ間
に、駆動電界が生じる。
【００６８】上記駆動電界は、圧電材料板５１１のほぼ
厚み方向に生じるのに対し、分極方向は前述のようにほ
ぼ面に沿う方向であるから、実質的に分極方向５９０と
ほぼ直角な駆動電界５９１が印加されて、圧電材料板５
１１の内部電極５２０ｂと５３０ａとの間の部分、およ
び内部電極５２０ｂと５３０ｄとの間の部分は、それぞ
れ隔壁５１の上方部分を支点として、液室５の中央を挟
んで対称に平行四辺形状に変形すなわちシェアモードで
変形し、液室５内の容積を増大させ、インク供給源から
インクを供給する。その後、第１の内部電極５２０ａ、
５２０ｂ、５２０ｃ印加されている電圧を０（Ｖ）に戻
すと図２６に示すように、圧電材料板５１１が変形前の
状態に戻り、液室５内のインクに圧力を加え、ノズル８
からインク滴を噴射する。
厚み方向に生じるのに対し、分極方向は前述のようにほ
ぼ面に沿う方向であるから、実質的に分極方向５９０と
ほぼ直角な駆動電界５９１が印加されて、圧電材料板５
１１の内部電極５２０ｂと５３０ａとの間の部分、およ
び内部電極５２０ｂと５３０ｄとの間の部分は、それぞ
れ隔壁５１の上方部分を支点として、液室５の中央を挟
んで対称に平行四辺形状に変形すなわちシェアモードで
変形し、液室５内の容積を増大させ、インク供給源から
インクを供給する。その後、第１の内部電極５２０ａ、
５２０ｂ、５２０ｃ印加されている電圧を０（Ｖ）に戻
すと図２６に示すように、圧電材料板５１１が変形前の
状態に戻り、液室５内のインクに圧力を加え、ノズル８
からインク滴を噴射する。
【００６９】このように、本実施の形態のインク噴射装
置２００においては、圧電トランスデューサ１０５内部
に内部電極を複数に分割して形成しており、分極時と駆
動時とで、電界を印加する内層電極の組み合わせを変え
るだけで容易に、分極方向と駆動電界方向とが、ほぼ直
交あるいは交差する。したがって、分極電極を除去する
工程や駆動電極を新たに形成する工程が必要がない。ま
た、最下層の圧電セラミックス層１ｆが電極とインクと
の接触を避ける絶縁層として機能するので、電極の腐食
を防止するための保護膜等を形成しなくてもよく、製造
コストが低減される。
置２００においては、圧電トランスデューサ１０５内部
に内部電極を複数に分割して形成しており、分極時と駆
動時とで、電界を印加する内層電極の組み合わせを変え
るだけで容易に、分極方向と駆動電界方向とが、ほぼ直
交あるいは交差する。したがって、分極電極を除去する
工程や駆動電極を新たに形成する工程が必要がない。ま
た、最下層の圧電セラミックス層１ｆが電極とインクと
の接触を避ける絶縁層として機能するので、電極の腐食
を防止するための保護膜等を形成しなくてもよく、製造
コストが低減される。
【００７０】さらに、電極が内装されているために正電
極側とグランド電極側間での放電による圧電トランスデ
ューサ１０５の破壊も起こらず信頼性が高くなる。ま
た、圧電トランスデューサをインク噴射装置に組み込む
前ならば、圧電トランスデューサを再分極することが可
能であり、図２５のように第２の内部電極５３０ａ，５
３０ｄ，５３０ｇと５３０ｂ，５３０ｃ，５３０ｅ，５
３０ｆとを前述のように電極５３０の長手方向に分離し
て引き出して別グループにしておけば、組立後に圧電ト
ランスデューサを再分極することも可能である。なお、
インクを噴射しようとする液室に対応する電極５２０
ａ，５２０ｂ，５２０ｃの全てに電圧を印加したが、電
極５２０ａと５３０ｂとの間、および電極５２０ｃと５
３０ｃの間に任意の方向に電圧を印加するようにしても
よい。
極側とグランド電極側間での放電による圧電トランスデ
ューサ１０５の破壊も起こらず信頼性が高くなる。ま
た、圧電トランスデューサをインク噴射装置に組み込む
前ならば、圧電トランスデューサを再分極することが可
能であり、図２５のように第２の内部電極５３０ａ，５
３０ｄ，５３０ｇと５３０ｂ，５３０ｃ，５３０ｅ，５
３０ｆとを前述のように電極５３０の長手方向に分離し
て引き出して別グループにしておけば、組立後に圧電ト
ランスデューサを再分極することも可能である。なお、
インクを噴射しようとする液室に対応する電極５２０
ａ，５２０ｂ，５２０ｃの全てに電圧を印加したが、電
極５２０ａと５３０ｂとの間、および電極５２０ｃと５
３０ｃの間に任意の方向に電圧を印加するようにしても
よい。
【００７１】［第６の実施の形態］以下、図２７〜図３
０を参照して、本発明の第６の実施の形態について説明
する。なお、前記第５の実施の形態と同一部分には、同
一符号を付して説明を省略する。
０を参照して、本発明の第６の実施の形態について説明
する。なお、前記第５の実施の形態と同一部分には、同
一符号を付して説明を省略する。
【００７２】本実施の形態は前記第５の実施の形態と
は、分極方向および駆動電界の方向を異にし、圧電シー
トの積層構造および電極の配置は同じである。すなわ
ち、図２８に示すように、すべての第１の内部電極５２
０に接続された第１のスルーホールは図示しない分極電
源の正電圧に接続し、すべての第２の内部電極５３０に
接続された第２のスルーホールはグランドＧＮＤに接続
して、分極処理を施す。それにより、第１の内部電極５
２０と第２の内部電極５３０間は、矢印５９０で示すよ
うに、ほぼ圧電材料板６１の厚み方向に分極される。
は、分極方向および駆動電界の方向を異にし、圧電シー
トの積層構造および電極の配置は同じである。すなわ
ち、図２８に示すように、すべての第１の内部電極５２
０に接続された第１のスルーホールは図示しない分極電
源の正電圧に接続し、すべての第２の内部電極５３０に
接続された第２のスルーホールはグランドＧＮＤに接続
して、分極処理を施す。それにより、第１の内部電極５
２０と第２の内部電極５３０間は、矢印５９０で示すよ
うに、ほぼ圧電材料板６１の厚み方向に分極される。
【００７３】インク噴射装置の動作について説明する。
図２７に示すように、初期状態においては、液室５の幅
（図において左右方向）方向の中央部に配置された第１
の内部電極５２０ｂ、５２０ｅ、および隣接する液室５
の隔壁５１に対応して配置された第２の内部電極５３０
ａ、５３０ｄ、５３０ｇは全てグランドＧＮＤに接続さ
れ、圧電トランスデューサはほぼ平坦な状態にある。こ
のとき、上記以外の内部電極５２０ａ、５２０ｃ、５２
０ｄ、５２０ｆ、５３０ｂ、５３０ｃ、５３０ｅ、５３
０ｆは電気的にはどこにも接続せずに浮いた状態となっ
ている。また、液室５内は、インクにて満たされてい
る。
図２７に示すように、初期状態においては、液室５の幅
（図において左右方向）方向の中央部に配置された第１
の内部電極５２０ｂ、５２０ｅ、および隣接する液室５
の隔壁５１に対応して配置された第２の内部電極５３０
ａ、５３０ｄ、５３０ｇは全てグランドＧＮＤに接続さ
れ、圧電トランスデューサはほぼ平坦な状態にある。こ
のとき、上記以外の内部電極５２０ａ、５２０ｃ、５２
０ｄ、５２０ｆ、５３０ｂ、５３０ｃ、５３０ｅ、５３
０ｆは電気的にはどこにも接続せずに浮いた状態となっ
ている。また、液室５内は、インクにて満たされてい
る。
【００７４】所定の印字データにしたがって、１つの液
室５に連通するノズル８からインク滴を噴射する場合に
は、図２９に示すようにその液室５の幅（図において左
右方向）方向の中央部に配置された第１の内部電極５２
０ｂに駆動電圧（例えば２０Ｖ）が印加される。このと
き、第１の内部電極５２０ｂと、隣接する液室５の隔壁
５１に対応して配置された第２の内部電極５３０ａ、５
３０ｄとの間に、それに隣接する電極５２０ａ、５３０
ｂと５２０ｃ、５３０ｃを越えて駆動電界が生じる。図
中、圧電材料板６１に示されている破線矢印５９１は駆
動電界方向を示している。
室５に連通するノズル８からインク滴を噴射する場合に
は、図２９に示すようにその液室５の幅（図において左
右方向）方向の中央部に配置された第１の内部電極５２
０ｂに駆動電圧（例えば２０Ｖ）が印加される。このと
き、第１の内部電極５２０ｂと、隣接する液室５の隔壁
５１に対応して配置された第２の内部電極５３０ａ、５
３０ｄとの間に、それに隣接する電極５２０ａ、５３０
ｂと５２０ｃ、５３０ｃを越えて駆動電界が生じる。図
中、圧電材料板６１に示されている破線矢印５９１は駆
動電界方向を示している。
【００７５】上記駆動電界は、圧電材料板６１のほぼ沿
面方向に生じるのに対し、分極方向は前述のようにほぼ
厚み方向であるから、圧電材料板６１には、実質的に分
極方向５９０とほぼ直交あるいは交差する駆動電界５９
１が印加され、前述の実施の形態と同様に圧電材料板６
１の液室５に対応する部分のみが、該液室５の外側方向
へと変形をする。この後、圧電材料板６１が復帰したと
き、インク滴５６０をノズル８から噴射するのは、前記
実施の形態と同様である。
面方向に生じるのに対し、分極方向は前述のようにほぼ
厚み方向であるから、圧電材料板６１には、実質的に分
極方向５９０とほぼ直交あるいは交差する駆動電界５９
１が印加され、前述の実施の形態と同様に圧電材料板６
１の液室５に対応する部分のみが、該液室５の外側方向
へと変形をする。この後、圧電材料板６１が復帰したと
き、インク滴５６０をノズル８から噴射するのは、前記
実施の形態と同様である。
【００７６】なお、上記した圧電トランスデューサにつ
いて、組立工程などでのハンドリング時に破壊しないよ
うに圧電セラミックス層の積層枚数を増やして、圧電ト
ランスデューサの厚みを増やしたり、あるいは図３１に
示すように、実際には変形しない部分、すなわち隣接す
る液室５の隔壁５１に対応する部分の圧電セラミックス
層の積層枚数を増やした補強部位５００を設けて、圧電
トランスデューサの破壊強度を増加するなどしてもよ
い。また、インク滴の噴射だけでなく他の液滴の噴射に
も利用することができる。
いて、組立工程などでのハンドリング時に破壊しないよ
うに圧電セラミックス層の積層枚数を増やして、圧電ト
ランスデューサの厚みを増やしたり、あるいは図３１に
示すように、実際には変形しない部分、すなわち隣接す
る液室５の隔壁５１に対応する部分の圧電セラミックス
層の積層枚数を増やした補強部位５００を設けて、圧電
トランスデューサの破壊強度を増加するなどしてもよ
い。また、インク滴の噴射だけでなく他の液滴の噴射に
も利用することができる。
【００７７】
【発明の効果】上述したように、本発明の圧電トランス
デューサおよび液滴噴射装置によれば、傾斜した分極方
向に対して実質的に直交する電界をかけることで、少な
い電極数で効率よく変形させることが可能となる。ま
た、上記分極、駆動電極を対称に配置することで、圧電
材料板をその面に沿う方向に対して実質的に直交する方
向に変形させることが可能となる。そして、液滴を効率
よく噴射することができる。
デューサおよび液滴噴射装置によれば、傾斜した分極方
向に対して実質的に直交する電界をかけることで、少な
い電極数で効率よく変形させることが可能となる。ま
た、上記分極、駆動電極を対称に配置することで、圧電
材料板をその面に沿う方向に対して実質的に直交する方
向に変形させることが可能となる。そして、液滴を効率
よく噴射することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態の液滴噴射装置を示
す断面図で、図４のＸ−Ｘ線位置の断面に相当する。
す断面図で、図４のＸ−Ｘ線位置の断面に相当する。
【図２】上記第１の実施の形態の液滴噴射装置の動作状
態を説明する断面図である。
態を説明する断面図である。
【図３】上記第１の実施の形態の液滴噴射装置の動作状
態を説明する断面図である。
態を説明する断面図である。
【図４】上記第１の実施の形態の液滴噴射装置の液室の
配置状態を説明する平面図である。
配置状態を説明する平面図である。
【図５】上記第１の実施の形態の液滴噴射装置に係る圧
電トランスデューサの製造工程を示す断面図である。
電トランスデューサの製造工程を示す断面図である。
【図６】上記第１の実施の形態の液滴噴射装置に係る圧
電トランスデューサの製造工程を示す図で、グリーンシ
ートの１つの平面図である。
電トランスデューサの製造工程を示す図で、グリーンシ
ートの１つの平面図である。
【図７】上記第１の実施の形態の液滴噴射装置に係る圧
電トランスデューサの製造工程を示す図で、グリーンシ
ートの他の１つの平面図である。
電トランスデューサの製造工程を示す図で、グリーンシ
ートの他の１つの平面図である。
【図８】上記第１の実施の形態の液滴噴射装置に係る圧
電トランスデューサの製造工程を示す断面図である。
電トランスデューサの製造工程を示す断面図である。
【図９】上記第１の実施の形態の液滴噴射装置に係る圧
電トランスデューサの製造工程を示す断面図である。
電トランスデューサの製造工程を示す断面図である。
【図１０】上記第２の実施の形態の液滴噴射装置を示す
断面図である。
断面図である。
【図１１】上記第２の実施の形態の液滴噴射装置に係る
圧電トランスデューサの製造工程を示す図で、グリーン
シートの１つの平面図である。
圧電トランスデューサの製造工程を示す図で、グリーン
シートの１つの平面図である。
【図１２】上記第３の実施の形態の液滴噴射装置を示す
断面図である。
断面図である。
【図１３】上記第３の実施の形態の液滴噴射装置に係る
圧電トランスデューサの製造工程を示す図で、グリーン
シートの１つの平面図である。
圧電トランスデューサの製造工程を示す図で、グリーン
シートの１つの平面図である。
【図１４】上記第３の実施の形態の液滴噴射装置に係る
圧電トランスデューサの製造工程を示す図で、グリーン
シートの他の１つの平面図である。
圧電トランスデューサの製造工程を示す図で、グリーン
シートの他の１つの平面図である。
【図１５】上記第３の実施の形態の液滴噴射装置に係る
圧電トランスデューサの製造工程を示す断面図である。
圧電トランスデューサの製造工程を示す断面図である。
【図１６】上記第３の実施の形態の液滴噴射装置に係る
圧電トランスデューサの製造工程を示す図で、圧電トラ
ンスデューサの平面図である。
圧電トランスデューサの製造工程を示す図で、圧電トラ
ンスデューサの平面図である。
【図１７】上記第３の実施の形態の液滴噴射装置に係る
圧電トランスデューサの製造工程を示す断面図である。
圧電トランスデューサの製造工程を示す断面図である。
【図１８】上記第３の実施の形態の液滴噴射装置に係る
圧電トランスデューサの製造工程を示す断面図である。
圧電トランスデューサの製造工程を示す断面図である。
【図１９】上記第４の実施の形態の液滴噴射装置を示す
断面図である。
断面図である。
【図２０】上記第４の実施の形態の液滴噴射装置に係る
圧電トランスデューサの製造工程を示す図で、グリーン
シートの１つの平面図である。
圧電トランスデューサの製造工程を示す図で、グリーン
シートの１つの平面図である。
【図２１】上記第５の実施の形態の液滴噴射装置を示す
断面図である。
断面図である。
【図２２】上記第５の実施の形態の液滴噴射装置に係る
圧電トランスデューサの製造工程を示す分解斜視図であ
る。
圧電トランスデューサの製造工程を示す分解斜視図であ
る。
【図２３】上記第５の実施の形態の液滴噴射装置に係る
圧電トランスデューサの製造工程を示す斜視図である。
圧電トランスデューサの製造工程を示す斜視図である。
【図２４】上記第５の実施の形態の液滴噴射装置に係る
圧電トランスデューサの製造工程を示す図で、分極工程
を示す断面図である。
圧電トランスデューサの製造工程を示す図で、分極工程
を示す断面図である。
【図２５】上記第５の実施の形態の液滴噴射装置の動作
を説明する図である。
を説明する図である。
【図２６】上記第５の実施の形態の液滴噴射装置の動作
を説明する図である。
を説明する図である。
【図２７】本発明の第６の実施の形態の液滴噴射装置を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２８】上記第６の実施の形態の液滴噴射装置に係る
圧電トランスデューサの製造工程を示す図で、分極工程
を示す断面図である。
圧電トランスデューサの製造工程を示す図で、分極工程
を示す断面図である。
【図２９】上記第６の実施の形態の液滴噴射装置の動作
を説明する図である。
を説明する図である。
【図３０】上記第６の実施の形態の液滴噴射装置の動作
を説明する図である。
を説明する図である。
【図３１】本発明のさらに別の変形例の液滴噴射装置を
示す断面図である。
示す断面図である。
１００ 圧電トランスデューサ ５ 液室 ５１ 隔壁 ８ ノズル １ａ〜１ｆ 圧電セラミックス層 ２ 駆動電極 ３ 駆動電極 Ａ 分極方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 41/083 Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｕ
Claims (21)
- 【請求項１】 圧電材料板がその面に沿う方向に対して
実質的に直交する方向に変形する動作部分を有する圧電
トランスデューサにおいて、 前記圧電材料板は、前記動作部分の中央に対して対称で
かつ該圧電材料板の面に沿う方向および板厚方向に対し
て傾斜した方向に分極され、 前記圧電材料板の両面上には、該圧電材料板に前記各分
極方向に対してそれぞれ実質的に直交する電界をかけ、
前記圧電材料板をシェアモード変形させるための駆動用
電極が形成されていることを特徴とする圧電トランスデ
ューサ。 - 【請求項２】 前記分極方向は、前記動作部分の中央と
周辺との間で前記圧電材料板の面に沿う方向および板厚
方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１に
記載の圧電トランスデューサ。 - 【請求項３】 前記圧電材料板は、複数のシート材料を
積層して構成されていることを特徴とする請求項１に記
載の圧電トランスデューサ。 - 【請求項４】 前記圧電材料板の内部には、前記動作部
分の中央に対応する位置と、前記動作部分の周囲に対応
する位置とに、それぞれ該圧電材料板の異なる表面寄り
に配列形成された内部電極が収容され、 前記圧電材料板は、前記両位置の内部電極を結び前記圧
電材料板の面に沿う方向に対して傾斜した方向に分極さ
れ、 前記駆動用電極は、該圧電材料板の分極された部分に対
してほぼ直交する電界を発生するように、前記動作部分
の異なる表面にそれぞれ形成されていることを特徴とす
る請求項１〜３のいずれかに記載の圧電トランスデュー
サ。 - 【請求項５】 前記圧電材料板は、シート状の圧電材料
を積層して構成され、前記内部電極は前記シート状の圧
電材料の間に設けられることを特徴とする請求項５に記
載の圧電トランスデューサ。 - 【請求項６】 前記動作部分は、前記圧電材料板の面に
沿う方向に複数設けられ、前記圧電材料板の一方の面の
駆動用電極は、前記各動作部分にそれぞれ設けられ、他
方の面の駆動用電極は、前記複数の動作部分に共通に設
けられていることを特徴とする請求項２または４に記載
の圧電トランスデューサ。 - 【請求項７】 前記一方の面の駆動用電極は、前記各動
作部分の対称な分極部分にわたって設けられていること
を特徴とする請求項６に記載の圧電トランスデューサ。 - 【請求項８】 請求項１から７のいずれかの圧電トラン
スデューサを、前記動作部分が液体を収容した液室と対
応するように配置し、前記動作部分の分極方向をその液
室の中央と周辺部分とに対応する各部分の間で前記圧電
材料板の厚み方向に傾斜した方向とし、該動作部分の変
形がその液室の容積を変化させる方向であって、該液室
内の液体を噴射することを特徴とする液滴噴射装置。 - 【請求項９】 前記液室は複数個配列され、前記圧電ト
ランスデューサは前記複数の液室にわたって配置され、
前記動作部分の分極方向は、前記各液室の中央と各液室
を隔てる隔壁とに対応する各部分の間で前記圧電材料板
の厚み方向に傾斜していることを特徴とする請求項８に
記載の液滴噴射装置。 - 【請求項１０】 圧電材料板と、その厚み方向に対向す
る両側にそれぞれ位置し、前記対向方向とはほぼ直交す
る方向に間隔をおいた複数の電極とを備え、 分極時と駆動時とで、前記圧電材料板に電界を印加する
ために使用する前記電極の組み合わせを変え、分極方向
と駆動電界方向とが実質的にほぼ交差するようにして、
駆動時には、前記圧電材料板をシェアモード変形させる
ようにしたことを特徴とする圧電トランスデューサ。 - 【請求項１１】 前記分極時と駆動時とのいずれかは、
前記複数の電極のうち隣接する電極を越えた電極どうし
を組み合わせて、前記隣接する電極どうしが対向する方
向と交差する方向の電界を印加することを特徴とする請
求項１０に記載の圧電トランスデューサ。 - 【請求項１２】 前記分極方向は前記圧電材料板のほぼ
面に沿う方向に一致し、前記駆動電界方向は前記圧電材
料板のほぼ厚み方向に一致することを特徴とする請求項
１０または１１に記載の圧電トランスデューサ。 - 【請求項１３】 前記分極時には、前記圧電材料板の厚
み方向に対向しない電極を使用して電界を印加し、その
電極間に位置する少なくとも他の電極を使用して前記駆
動電界を印加することを特徴とする請求項１２に記載の
圧電トランスデューサ。 - 【請求項１４】 前記駆動時には、前記分極時に使用し
た電極と、その電極間に位置する他の電極とを使用して
前記駆動電界を印加することを特徴とする請求項１２に
記載の圧電トランスデューサ。 - 【請求項１５】 前記分極方向は前記圧電材料板のほぼ
厚み方向に一致し、前記駆動電界方向は前記圧電材料板
のほぼ面に沿う方向に一致することを特徴とする請求項
９または１０に記載の圧電トランスデューサ。 - 【請求項１６】 前記分極時には、前記圧電材料板のほ
ぼ厚み方向に対向する電極を使用して電界を印加し、前
記圧電材料板の厚み方向に対向しない電極を使用して前
記駆動電界を印加することを特徴とする請求項１５に記
載の圧電トランスデューサ。 - 【請求項１７】 請求項１０から１６のいずれかの圧電
トランスデューサを、液体を収容した複数の液室に跨っ
て配置し、選択的に各液室の容積を変化させることによ
り該液室内の液体を液滴として噴射する液滴噴射装置に
おいて、 前記分極時に使用する電極が、前記液室のほぼ中央に対
してほぼ対称に分極用電界を印加するように位置し、そ
の電界によって生成した各分極方向に対してそれぞれほ
ぼ交差する駆動電界を印加するように、前記駆動時に使
用する複数組の電極が前記液室のほぼ中央に対してほぼ
対称に位置することを特徴とする液滴噴射装置。 - 【請求項１８】 前記分極用電界を印加する対の電極の
うち一方の電極が、前記複数の液室を相互に隔てる隔壁
に対応して位置することを特徴とする請求項１７に記載
の液滴噴射装置。 - 【請求項１９】 前記圧電トランスデューサの前記液室
側の面に、前記電極を覆って前記圧電材料板に積層した
絶縁層を備えることを特徴とする請求項１７または１８
に記載の液滴噴射装置。 - 【請求項２０】 請求項１３の圧電トランスデューサを
複数の液室に跨って配置し、選択的に各液室の容積を変
化させることにより該液室内の液体を液滴として噴射す
る液滴噴射装置において、 前記分極時に使用する電極が、前記各液室のほぼ中央
と、前記複数の液室を相互に隔てる隔壁とに対応して位
置し、前記駆動時に使用する複数組の電極が前記液室の
ほぼ中央に対してほぼ対称に位置することを特徴とする
液滴噴射装置。 - 【請求項２１】 請求項１６の圧電トランスデューサを
複数の液室に跨って配置し、選択的に各液室の容積を変
化させることにより該液室内の液体を液滴として噴射す
る液滴噴射装置において、 前記駆動時に使用する電極が、前記各液室のほぼ中央と
前記複数の液室を相互に隔てる隔壁とに対応して位置
し、前記分極時に使用する複数組の電極が前記液室のほ
ぼ中央に対してほぼ対称に位置することを特徴とする液
滴噴射装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002080286A JP4042442B2 (ja) | 2001-03-29 | 2002-03-22 | 圧電トランスデューサおよび液滴噴射装置 |
| US10/109,907 US6695439B2 (en) | 2001-03-29 | 2002-03-28 | Piezoelectric transducer and liquid droplet ejection device |
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|---|---|---|---|
| JP2001097134 | 2001-03-29 | ||
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| JP2002080286A JP4042442B2 (ja) | 2001-03-29 | 2002-03-22 | 圧電トランスデューサおよび液滴噴射装置 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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|---|---|
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| JP (1) | JP4042442B2 (ja) |
Cited By (4)
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