JP2728980B2 - インクジェットヘッド装置 - Google Patents

インクジェットヘッド装置

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JP2728980B2
JP2728980B2 JP3000242A JP24291A JP2728980B2 JP 2728980 B2 JP2728980 B2 JP 2728980B2 JP 3000242 A JP3000242 A JP 3000242A JP 24291 A JP24291 A JP 24291A JP 2728980 B2 JP2728980 B2 JP 2728980B2
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    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201Structure of print heads with piezoelectric elements
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    • B41J2002/14379Edge shooter

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、積層型の圧電アクチュ
エ−タを有するインクジェットヘッド装置に関する。
【0002】
【従来の技術】圧電体の両面に信号電極及び接地電極を
それぞれ設けた圧電素子を複数積層した圧電アクチュエ
−タによりインクの加圧を行うインクジェットヘッド装
置は公知である。
【0003】図7は従来のこの種インクジェットヘッド
装置における圧電アクチュエ−タの一例を示している。
【0004】同図において、10は電圧が印加されること
によりひずみ又は応力が生じる矩形板状の圧電体であ
る。この圧電体10の両面に信号電極11及び接地電極12を
それぞれ設けて1つの圧電素子が構成されている。圧電
アクチュエ−タは、このような圧電素子を複数個積層し
て形成される。即ち、図7に示すように、圧電体を各間
に挟んで信号電極11、接地電極12、信号電極13、接地電
極14、及び信号電極15が順次積層されている。
【0005】信号電極11、13、及び15は、接続用導体16
によって互いに共通にかつ外部に接続されている。接地
電極12及び14は、接続用導体17によって互いに共通にか
つ外部に接続されている。
【0006】この圧電アクチュエ−タは右端下部が固定
台18に固定されており、左端はインク室に面するように
インクジェットヘッド装置に組み込まれる。信号電極及
び接地電極間に電圧が印加されると、左端がインク室を
押圧してインクが加圧される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述したごとき従来の
インクジェットヘッド装置によると、信号電極11及び15
が外側に露出しておりしかもインク室に面する左端の面
に信号電極の接続用導体16が配置されているため、イン
クを通じて他の圧電アクチュエ−タに誤って通電が行わ
れてしまう恐れがある。このため、圧電アクチュエ−タ
のインク室側の部分に厳重に絶縁処理を施すか、又はイ
ンク室に面する左端に絶縁された脚部を付加させて信号
電極11や接続用導体16がインクに触れないような部品の
付加処理を施す必要がある。このような絶縁処理及び部
品の付加処理は、構造の複雑化、製造コストの上昇、信
頼性の低下を招く。
【0008】従って本発明は、圧電アクチュエ−タの部
分の構成が簡単となり、製造コストの低減化を図ること
ができるインクジェットヘッド装置を提供するものであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電体
を挟んで信号電極及び接地電極を設けた圧電素子を複数
積層した圧電アクチュエータと、圧電アクチュエータの
変形により加圧されるインクを収納するインク室と、複
数の圧電素子の信号電極を互いに接続する信号電極接続
用導体と、複数の圧電素子の接地電極を互いに接続する
接地電極接続用導体とを備え、圧電アクチュエータは信
号電極及び接地電極間に電圧が印加されると電界の方向
と垂直方向に変位する圧電横効果を利用しており、接地
電極接続用導体をインク室に面している面に配置するこ
とで圧電アクチュエータの圧電変位と同方向にインクを
吐出するインクジェットヘッド装置が提供される。
【0010】
【作用】接地電極を互いに共通にかつ外部に接続するた
めの接続用導体がインク室に面している面に配置されて
いるので、特別な絶縁処理を施すことなく低電圧で効率
よく駆動ができる。
【0011】
【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例を詳細に説
明する。
【0012】図2は本発明に関わるインクジェットヘッ
ド装置全体の構成を概略的に示す斜視図である。
【0013】同図において、20は支持部、21はこの支持
部20上に載置されたヘッドブロック部をそれぞれ示して
いる。支持部20には複数の(図2では3つの)溝22が設
けられており、これらの溝22に圧電アクチュエ−タ23が
それぞれ嵌入される。ヘッドブロック部21と溝22とこれ
ら溝22に嵌入された圧電アクチュエ−タ23とによってイ
ンク室24がそれぞれ形成される。各インク室24の前方に
はノズルオリフィス25が設けられている。ヘッドブロッ
ク部21には、インク室24に連通するインク供給口26が設
けられている。圧電アクチュエ−タ23の後方の端部23a
は支持部20に固定されており、圧電アクチュエ−タ23の
前方の端面23b はインク室24のインクに直接触れてい
る。
【0014】図1は図2に示したインクジェットヘッド
装置における1つの圧電アクチュエ−タ23の一例の斜視
図である。
【0015】同図において、30は電圧が印加されること
によりひずみ又は応力が生じる矩形板状の圧電(PZ
T)セラミクスからなる圧電体である。この圧電体30の
両面に接地電極31及び信号電極32をそれぞれ設けて1つ
の圧電素子が構成されている。圧電アクチュエ−タは、
このような圧電素子を複数個積層して形成される。即
ち、図1に示すように、圧電体を各間に挟んで接地電極
31、信号電極32、接地電極33、信号電極34、及び接地電
極35が順次積層されている。
【0016】接地電極31、33、及び35は、インク室24に
面する前方(左端)の面に配置された接続用導体36によ
って互いに共通にかつ外部に接続されている。信号電極
32及び34は、後方(右端)の面に配置された接続用導体
37によって互いに共通にかつ外部に接続されている。
【0017】圧電アクチュエ−タは後方(右端)の下部
が支持部20に固定されており、左端はインク室24に面す
るようにインクジェットヘッド装置に組み込まれる。信
号電極及び接地電極間に電圧が印加されると、圧電横効
果によって前方(左端)端部がインク室24を押圧してイ
ンクが加圧される。即ち、信号電極側が正となるように
電圧を印加すると、インク室24に面する前方の面が電界
の方向と垂直の方向に縮み、この印加電圧を解除すると
復元する。この運動が直接的にインク室24内のインクに
伝わるため、ノズルオリフィス25からインク滴が吐出さ
れる。
【0018】この例においては、図1の矢印38で示す前
方部分がインク室24内のインクに直接触れることとなる
が、この部分に信号電極32及び34とそれらの接続用導体
37とは存在せず、接地電極31、33、及び35とこれらの接
続用導体36とのみが配置されている。このため、この前
方部分に特別な絶縁処理を施さなくとも他の圧電アクチ
ュエ−タにインクを通じて通電が行われてしまうことが
ない。即ち、複数の圧電アクチュエ−タを設けてマルチ
アクチュエ−タ構成とした場合、インクに直接触れる導
体が接地電位であるため、隣接する動作チャネルから非
動作チャネルに電流が流れ込んで誤動作するごとき不都
合が生じない。信号電極32及び34とそれらの接続用導体
37とが配置されている後方部分を軽度に絶縁処理するだ
けでよいこととなる。特に、圧電アクチュエ−タの後方
部分は平面の部分が多いため、高い絶縁強度を容易に得
ることができる。また、インクに触れないような部品の
付加処理を施す必要もない。従って上述した圧電アクチ
ュエ−タを用いれば、低電圧で高出力駆動が行え、信頼
度の高いインクジェットヘッド装置を低コストで製造す
ることが可能となる。なお、圧電アクチュエ−タの前方
部分を軽度に絶縁処理してもよいことはもちろんであ
る。
【0019】図3及び図4は、本発明のインクジェット
ヘッド装置の一実施例の平面図及びそのAA断面図をそ
れぞれ示している。
【0020】これらの図において、40はベ−ス台、41は
ベ−ス台40上に固定載置されたヘッドブロック部を示し
ている。ヘッドブロック部41には複数のインク室42、こ
れらインク室42の前方にそれぞれ設けられた複数のノズ
ルオリフィス43、各インク室42に連通するインク供給口
44が設けられている。これらインク室42、ノズルオリフ
ィス43、及びインク供給口44を有するヘッドブロック部
41は、感光性ガラス(PEG)、シリコンウエハ、又は
SUSステンレスにエッチング加工を施したものを積層
接合して形成される。
【0021】図1に示した如き各圧電アクチュエ−タ45
の前方部分がヘッドブロック部41の各インク室42部分に
嵌入されており、シリコンゴム製の封止部材46によって
封止されている。封止部材46はバックアッププレ−ト47
によって係示されている。各圧電アクチュエ−タ45の後
端部はベ−ス台40上に固定された支持部48に固定されて
いる。Oリング49は、各インク供給口44の図示しないイ
ンクタンクへの連通部分を封止している。
【0022】本実施例のインクジェットヘッド装置は、
圧電横効果によって圧電アクチュエ−タ45の前方端部が
インク室42を押圧してインクを加圧する。この場合、圧
電アクチュエ−タ45の運動方向とノズルオリフィス43か
らのインクの噴出方向とが同一方向となっている。イン
ク室42内のインク共振周波数(ヘルムホルツ周波数)は
14KHzとなっている。
【0023】本実施例のその他の動作及び作用効果は、
前述した通りであり、低電圧で高出力駆動が行え、信頼
度が高く、低コストで製造することができる。
【0024】図5及び図6は、本発明のインクジェット
ヘッド装置の他の実施例の平面図及びそのBB断面図を
それぞれ示している。
【0025】これらの図において、50はベ−ス台、51は
ベ−ス台50上に固定載置されたヘッドブロック部を示し
ている。ヘッドブロック部51には複数のインク室52、こ
れらインク室52の前方にそれぞれ設けられた複数のノズ
ルオリフィス53、各インク室52に連通するインク供給口
54が設けられている。これらインク室52、ノズルオリフ
ィス53、及びインク供給口54を有するヘッドブロック部
41は、感光性ガラス(PEG)、シリコンウエハ、又は
SUSステンレスにエッチング加工を施したものを積層
接合して形成される。
【0026】図1に示した如き各圧電アクチュエ−タ55
の前方部分がヘッドブロック部51の各インク室52部分に
嵌入されており、シリコンゴム製の封止部材56によって
封止されている。封止部材56はバックアッププレ−ト57
によって係示されている。各圧電アクチュエ−タ55の後
端部はベ−ス台50上に固定された支持部58に固定されて
いる。Oリング59は、各インク供給口54の図示しないイ
ンクタンクへの連通部分を封止している。
【0027】本実施例のインクジェットヘッド装置で
は、圧電アクチュエ−タ55の運動方向とノズルオリフィ
ス53からのインクの噴出方向とが垂直方向となってお
り、インク室52内のインク共振周波数(ヘルムホルツ周
波数)が21KHzとなっている点が前述の図3及び図
4の実施例と異なり、その他の構成、動作、及び作用効
果は同様である。
【0028】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、圧電体を挟んで信号電極及び接地電極を設けた圧電
素子を複数積層した圧電アクチュエータと、圧電アクチ
ュエータの変形により加圧されるインクを収納するイン
ク室と、複数の圧電素子の信号電極を互いに接続する信
号電極接続用導体と、複数の圧電素子の接地電極を互い
に接続する接地電極接続用導体とを備え、圧電アクチュ
エータは信号電極及び接地電極間に圧電が印加されると
電界の方向と垂直方向に変位する圧電横効果を利用して
おり、接地電極接続用導体をインク室に面している面
配置ているため、圧電アクチュエータの前方部分、即
ちグランド電極接続用導体側に特別な絶縁処理を施さな
くても他の圧電アクチュエータにインクを通じて通電が
行われてしまうことがなく、しかもインクに触れないよ
うな部品の付加処理を施す必要もない。さらに圧電変位
が直接的にインク室に作用することから、効率良くイン
クを吐出することもできる。このため、圧電アクチュエ
ータの構成が簡単となり、機器の小型化や軽量化を実現
でき、低電圧で高出力駆動が行えるので省電力化も図
、信頼度の高いインクジェットヘッド装置を低コスト
で製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に関わるインクジェットヘッド装置にお
ける1つの圧電アクチュエ−タの一例の斜視図である。
【図2】図1に示した圧電アクチュエ−タを用いたイン
クジェットヘッド装置全体の構成を概略的に示す斜視図
である。
【図3】本発明のインクジェットヘッド装置の一実施例
の平面図である。
【図4】図3のAA断面図である。
【図5】本発明のインクジェットヘッド装置の他の実施
例の平面図である。
【図6】図5のBB断面図である。
【図7】従来のインクジェットヘッド装置における1つ
の圧電アクチュエ−タの斜視図である。
【符号の説明】
20、48、58 支持部 21、41、51 ヘッドブロック部 22 溝 23、45、55 圧電アクチュエ−タ 24、42、52 インク室 25、43、53 ノズルオリフィス 26、44、54 インク供給口 30 圧電体 31、33、35 接地電極 32、34 信号電極 36、37 接続用導体 40、50 ベ−ス台 46、56 封止部材 47、57 バックアッププレ−ト 49、59 Oリング

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電体を挟んで信号電極及び接地電極を
    設けた圧電素子を複数積層した圧電アクチュエータと、
    該圧電アクチュエータの変形により加圧されるインクを
    収容するインク室と、前記複数の圧電素子の信号電極を
    互いに接続する信号電極接続用導体と、前記複数の圧電
    素子の接地電極を互いに接続する接地電極接続用導体と
    を備え、前記圧電アクチュエータは前記信号電極及び前
    記接地電極間に電圧が印加されると電界の方向と垂直方
    向に変位する圧電横効果を利用しており、前記接地電極
    接続用導体を前記インク室に面している面に配置するこ
    とで圧電アクチュエータの圧電変位と同方向にインクを
    吐出することを特徴とするインクジェットヘッド装置。
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