JP3152036B2

JP3152036B2 - インク噴射装置

Info

Publication number: JP3152036B2
Application number: JP28470493A
Authority: JP
Inventors: 宏人菅原; 棄名張; 宏基浅井
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1993-11-15
Filing date: 1993-11-15
Publication date: 2001-04-03
Anticipated expiration: 2016-04-03
Also published as: JPH07137245A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インク噴射装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェットプリンタ等に利用
されるオンデマンド方式のインク噴射装置として電気−
熱変換素子である発熱素子を利用した、いわゆるバブル
ジェット方式のインク噴射装置や、電気−機械変換素子
である圧電素子を利用したピエゾ方式のインク噴射装置
が実用化されている。圧電素子を利用したインク噴射装
置は、発熱素子を利用したインク噴射装置に比べて、熱
の発生を伴わないことから被噴射物としての液体の制限
が少なく、またインク噴射装置の耐久性に優れる等の利
点を有している。反面、半導体製造技術を適応できる発
熱素子を利用したインク噴射装置に比べて、その集積度
・小型化の面で劣っていると言う問題があった。しかし
ながら近年、特開平２−１５０３５５号公報で開示され
ているように、圧電材料の変形モードの内、せん断モー
ド（厚み滑りモード）を圧力の発生に利用することで、
従来の圧電素子を利用したインク噴射装置に比べて、高
集積化及び小型化を達成したインク噴射装置の構成が提
案されており、以下、その概略構成を図面を参照して説
明する。

【０００３】図７に示すように、インク噴射装置１は、
圧電セラミックスプレート２とカバープレート３とノズ
ルプレート３１と基板４１とから構成されている。

【０００４】圧電セラミックスプレート２は、強誘電性
を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミッ
クス材料によって形成されている。そして、その圧電セ
ラミックスプレート２は矢印５の方向に分極処理されて
いる。次に、圧電セラミックスプレート２は、図８に示
すように、ダイヤモンドブレード３０の回転によって溝
２８が切削加工される。この切削加工時には、ダイヤモ
ンドブレード３０の切削方向が、３０Ａ，３０Ｂ，３０
Ｃと変化され、チャンネル溝部１７，Ｒ形状溝部１９，
浅溝部１６からなる溝２８が形成される。

【０００５】ダイヤモンドブレード３０の切削方向３０
Ａによりチャンネル溝部１７が形成される。続いて切削
方向が３０Ａから３０Ｂに変化されて切削加工の深さが
変化される。このとき、ダイヤモンドブレード３０の径
の曲率を有する曲面であるＲ形状溝部１９が形成され
る。そして、切削方向が３０Ｂから３０Ｃに変化されて
浅溝部１６が形成される。

【０００６】図７に示すように、このように切削加工さ
れた圧電セラミックスプレート２には、複数の溝２８が
形成されている。それらの溝２８は同じ深さであり、か
つ平行である。また浅溝部１６は圧電セラミックスプレ
ート２の一端面１５付近に形成されている。チャンネル
溝部１７及び浅溝部１６の寸法は用いるダイアモンドカ
ッターブレード３０の厚み及び設定切込み量で決定さ
れ、溝２８のピッチ及び本数は溝２８加工時の加工テー
ブルの送りピッチ及び溝加工回数を制御することで決定
され、Ｒ形状溝部１９の曲面の曲率は、ダイヤモンドブ
レード３０の径で決定される。この手法は半導体製造プ
ロセスに用いられている手法であり、厚み０．０２ｍｍ
程度の非常に薄いダイアモンドブレード３０が市販され
ているためインク噴射装置に要求される高集積化等に十
分対応できる技術であると言える。また、その溝２８の
側面となる隔壁１１は前記分極処理により矢印５の方向
に分極されている。

【０００７】また、チャンネル溝部１７とＲ形状溝部１
９の側面及び浅溝部１６の内面には、金属電極１３，１
８，９が蒸着法により形成されている。図９に示すよう
に、金属電極１３，１８（図７），９の形成時には、圧
電セラミックスプレート２は図示しない蒸着源からの蒸
気放出方向に対して傾斜される。そして、蒸気が放出さ
れると隔壁１１のシャドー効果により、チャンネル溝部
１７の側面の上半分，Ｒ形状溝部１９の側面の上からチ
ャンネル溝部１７の側面の半分の位置まで，浅溝部１６
の内面及び隔壁１１の上面に金属電極１３，１８，９，
１０が形成される。次に、圧電セラミックスプレート２
が１８０度回転されて、同様にして金属電極１３，１
８，９，１０が形成される。この後、隔壁１１の上面に
形成された不要な金属電極１０がラッピング等により除
去される。こうして、チャンネル溝部１７の両側面に形
成された金属電極１３は、Ｒ形状溝部１９の側面に形成
された金属電極１８を介して浅溝部１６の内面に形成さ
れた金属電極９により電気的に接続される。

【０００８】次に、図７に示すカバープレート３は、セ
ラミックス材料または樹脂材料等から形成されている。
そして、カバープレート３には、研削または切削加工等
によって、インク導入口２１及びマニホールド２２が形
成されている。そして、圧電セラミックスプレート２の
溝２８加工側の面とカバープレート３のマニホールド２
２加工側の面とがエポキシ系等の接着剤４（図１１）に
よって接着される。従って、インク噴射装置１には、溝
２８の上面が覆われて、横方向に互いに間隔を有する複
数のインク室１２（図１１）が構成される。そして、全
てのインク室１２内には、インクが充填される。

【０００９】圧電セラミックスプレート２及びカバープ
レート３の端面に、各インク室の位置に対応した位置に
ノズル３２が設けられたノズルプレート３１が接着され
ている。このノズルプレート３１は、ポリアルキレン
（例えばエチレン）テレフタレート、ポリイミド、ポリ
エーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルス
ルホン、ポリカーボネイト、酢酸セルロース等のプラス
チックによって形成されている。

【００１０】そして、圧電セラミックスプレート２の溝
２８の加工側に対して反対側の面には、基板４１が、エ
ポキシ系接着剤等によって接着されている。その基板４
１には各インク室１２の位置に対応した位置に導電層の
パターン４２が形成されている。その導電層のパターン
４２と浅溝部１６の底面の金属電極９とは、周知のワイ
ヤボンディング等によって導線４３で接続されている。

【００１１】次に、制御部のブロック図を示す図１０に
よって、制御部の構成を説明する。基板４１に形成され
た導電層のパターン４２は各々個々にＬＳＩチップ５１
に接続されている。また、クロックライン５２、データ
ライン５３、電圧ライン５４及びアースライン５５もＬ
ＳＩチップ５１に接続されている。ＬＳＩチップ５１
は、クロックライン５２から供給される連続したクロッ
クパルスに基づいて、データライン５３上に現れるデー
タに応じて、どのノズル３２からインク液滴の噴射を行
うべきかを判断する。そして、ＬＳＩチップ５１は、駆
動するインク室１２の金属電極１３に電気的に接続され
た導電層のパターン４２に、電圧ライン５４の電圧Ｖを
印加し、駆動するインク室１２以外の金属電極１３に接
続された導電層のパターン４２にはアースライン５５を
接続する。

【００１２】次に、図１１，図１２によって、インク噴
射装置１の動作を説明する。

【００１３】ＬＳＩチップ５１が、所要のデータに従っ
て、インク噴射装置１のインク室１２ｂからインクの噴
出を行なうと判断する。すると、そのインク室１２ｂに
対応する導電層パターン４２、金属電極９及び金属電極
１８を介して金属電極１３ｅと１３ｆとに正の駆動電圧
Ｖが印加され、金属電極１３ｄと１３ｇとが接地され
る。図１２に示すように、隔壁１１ｂには矢印１４ｂの
方向の駆動電界が発生し、隔壁１１ｃには矢印１４ｃの
方向の駆動電界が発生する。すると、駆動電界方向１４
ｂ及び１４ｃは分極方向５とが直交しているため、隔壁
１１ｂ及び１１ｃは、圧電厚みすべり効果により、この
場合、インク室１２ｂの内部方向に急速に変形する。こ
の変形によってインク室１２ｂの容積が減少してインク
圧力が急速に増大し、圧力波が発生して、インク室１２
ｂに連通するノズル３２（図７）からインク滴が噴射さ
れる。

【００１４】また、駆動電圧Ｖの印加が停止されると、
隔壁１１ｂ及び１１ｃが変形前の位置（図１１参照）に
戻るためインク室１２ｂ内のインク圧力が低下する。す
ると、インク導入口２１（図７）からマニホールド２２
（図７）を通してインク流路１２ｂ内にインクが供給さ
れる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たインク噴射装置１では、上記のように圧電セラミック
スプレート２には、基板４１が接着され、その基板４１
には各インク室１２の位置に対応した位置に導電層のパ
ターン４２が形成され、その導電層のパターン４２と浅
溝部１６の底面の金属電極９とは、周知のワイヤボンデ
ィング等によって導線４３で接続されている。

【００１６】また、インク室１２ｂ内からインクを噴射
するために、両側の隔壁１１ｂ及び１１ｃを変形させる
が、Ｒ形状溝部１９側面の隔壁１１の部分は、ほとんど
変形しないため、インク噴射のためのインクへの圧力発
生には、チャンネル溝部１７の側面である隔壁１１の部
分の変形が寄与している。すなわち、チャンネル溝部１
７に充填されたインクが圧力を受け、ノズル３２から所
定の体積のインク滴が所定の噴射速度で噴射される。つ
まり、前記噴射に寄与する圧力発生はチャンネル溝部１
７で行われており、浅溝部１６及びＲ形状溝部１９は圧
力発生には寄与していない。

【００１７】従って、基板４１のパターン４２と電気的
に接続するための浅溝部１６及びその浅溝部１６を加工
するために形成されるＲ形状溝部１９の部分の圧電材料
分、圧電セラミックスプレートの材料費が高いといった
問題があった。

【００１８】ここで、電気的には隔壁１１を構成する圧
電材料は一種のコンデンサーとして作用することとな
る。このため、実質的に圧力発生に寄与しない浅溝部１
６及びＲ形状溝部１９までもが圧電材料にて構成されて
いるので、前記コンデンサーとしての静電容量が大きく
なって電気的入力エネルギーに対する圧力発生に消費さ
れるエネルギーの効率が悪いという問題点があった。

【００１９】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、隔壁の電極と制御部との接続を
容易にし、また圧電セラミックス材料が少なく、エネル
ギー効率のよいインク噴射装置を提供することを目的と
する。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項１のインク噴射装置では、圧電セラミ
ックスで少なくとも一部が形成された隔壁によって隔て
られた複数の溝を一方の面に有するプレートと、前記隔
壁に形成された第一電極と、一端を前記溝とは反対側の
前記プレートの外面上に開口し、他端を前記溝側に延び
前記第一電極の近傍に連続して前記プレートに形成され
た連通部と、その連通部の前記第一電極と連続する位置
から前記外面上の前記開口部近傍にわたって形成され、
前記第一電極と電気的に接続した第二電極とを備えてい
る。

【００２１】請求項２では、請求項１記載のインク噴射
装置において、前記プレートに前記溝を覆って固着され
たカバープレートをさらに備え、そのカバープレートに
よって覆われた前記溝は、インクを充填しそのインクを
噴射するインク室、または両側に前記隔壁によって隔て
られて設けられた非噴射領域、もしくはその双方を構成
することを特徴とする。

【００２２】請求項３では、請求項１または２記載のイ
ンク噴射装置において、前記プレートの外面上には、制
御部に接続可能な導電性のパターンが形成され、そのパ
ターンと前記第二電極とが電気的に接続されていること
を特徴とする。

【００２３】請求項４では、請求項１から３のいずれか
に記載のインク噴射装置において、前記連通部は、前記
プレートの前記溝の長手方向端部に直交して位置するス
リットであることを特徴とする。

【００２４】請求項５では、請求項１から４のいずれか
に記載のインク噴射装置において、前記溝は、一様の深
さであることを特徴とする。

【００２５】

【作用】上記の構成を有する本発明のインク噴射装置で
は、隔壁に沿った第一の電極は、連通部内の電極によっ
て、プレートの溝とは反対側の外面に導き出され、その
外面において、制御部と接続可能になる。

【００２６】この構成は、溝をカバープレートで覆い、
その溝で、インクを充填したインク室、またはインクを
噴射しない非噴射領域、もしくはその双方を構成するこ
とによって実現される。

【００２７】また、プレートの外面上に、第二電極と接
続した導電性のパターンを形成することで、そのパター
ンをとおして制御部と接続可能になる。

【００２８】また連通部を、プレートの溝の長手方向端
部に直交して位置するスリットとして形成することがで
きる。

【００２９】また、上記構成は、溝を一様の深さとする
ことで、従来の溝のＲ形状および浅溝部がなくても溝内
の電極を制御部に接続することが可能になるとともに、
静電容量を低減できる。

【００３０】

【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。

【００３１】図１、図２及び図３に示すように、インク
噴射装置３００は、圧電セラミックスプレート３０２と
カバープレート３２０とノズルプレート（図示せず）と
マニホールド部材３０１から構成されている。

【００３２】その圧電セラミックスプレート３０２は、
チタン酸ジルコン酸鉛系（ＰＺＴ）のセラミックス材料
で形成され、圧電セラミックスプレート３０２には、ダ
イヤモンドブレード等により切削加工され、複数の溝３
０３が形成されている。また、その溝３０３の側面とな
る隔壁３０６は矢印３０５の方向に分極されている。そ
れらの溝３０３は同じ深さであり、かつ平行であり、圧
電セラミックスプレート３０２の対向する端面３０２
ａ、３０２ｂに開口して加工されている。この溝３０３
の長さは、従来のチャンネル溝部１７の長さとほぼ同じ
である。

【００３３】また、圧電セラミックスプレート３０２の
端面３０２ａには、スリット３１１ａが溝３０３に連通
するように１つ置きに形成されている。圧電セラミック
スプレート３０２の端面３０２ｂには、スリット３１１
ｂが溝３０３に連通するように１つ置きに形成されてい
る。そして、スリット３１１ａ、３１１ｂは交互に形成
されており、スリット３１１ａとスリット３１１ｂと
は、隣合う溝３０３に形成されている。尚、スリット３
１１ａは、両外側の溝３０３に設けられている。また、
圧電セラミックプレート３０２の溝３０３加工側に対し
て反対側の面３０２ｃには、パターン３２４、３２５が
形成されている。

【００３４】そして、圧電セラミックスプレート３０２
の溝加工面、且つ端面３０２ａに対して斜め上方の位置
に配置された蒸着源（図示せず）から金属電極３０８、
３０９、３１０が形成される（矢印３３０ａ、３３０ｂ
の方向から蒸着される）。尚、圧電セラミックスプレー
ト３０２の端面３０２ａ及び隔壁３０６の天頂部に金属
電極が形成されないようにマスクしておく。すると、図
１に示すように、金属電極３０８は溝３０３の両側面の
上半分の領域に形成され、金属電極３０９は、スリット
３１１ａが形成されていない溝３０３の端面３０２ａ側
の側面の一部及び底面の一部に形成され、金属電極３１
０はスリット３１１ａの側面のうち端面３０２ａ側に形
成される。尚、金属電極３０８と金属電極３０９とは電
気的に接続され、金属電極３０８と金属電極３１０とは
電気的に接続されている。

【００３５】次に、圧電セラミックスプレート３０２の
面３０２ｃ、且つ端面３０２ｂに対して斜め上方の位置
に配置された蒸着源（図示せず）から金属電極３１６、
３１７が形成される（矢印３３１ａ、３３１ｂの方向か
ら蒸着される）。尚、圧電セラミックスプレート３０２
の端面３０２ｂ及び面３０２ｃのパターン３２４、３２
５が形成された領域に金属電極が形成されないようにマ
スクしておく。すると、図３に示すように、その金属電
極３１６は、圧電セラミックスプレート３０２の面３０
２ｃにおいてスリット３１１ａの底面より端面３０２ａ
側の領域及びスリット３１１ａ内面の側面の一部に形成
される。このとき、スリット３１１ａに形成された金属
電極３１０上にも金属電極３１６が形成されて、スリッ
ト３１１ａの側面に形成された金属電極３１６が金属電
極３１０を介して金属電極３０８と電気的に接続され
る。このため、スリット３１１ａが形成された溝３０３
ａの片側の隔壁３０６に形成された金属電極３０８が、
その隔壁３０６によって構成される溝３０３ｂを挟む他
の溝３０３ａにおける該溝３０３ｂを構成するもう一つ
の隔壁３０６に形成された金属電極３０８と電気的に接
続される。また、金属電極３１６はパターン３２４に電
気的に接続される。

【００３６】そして、図２及び図３に示すように、金属
電極３１７は、圧電セラミックスプレート３０２の面３
０２ｃにおいてスリット３１１ｂの底面より圧電セラミ
ックスプレート３０２の中央側から端面３０２ｂ側の領
域、スリット３１１ｂ内面の側面の全部及びスリット３
１１ｂの端面３０２ｂ側に形成される。このとき、スリ
ット３１１ｂと連通する溝３０３ｂの金属電極３０８上
にも金属電極３１７が形成されて、スリット３１１ｂの
側面に形成された金属電極３１７と電気的に接続され
る。このため、スリット３１１ｂが形成された溝３０３
ｂの全ての金属電極３０８が金属電極３１７によって電
気的に接続される。また、金属電極３１７はパターン３
２５に電気的に接続される。

【００３７】次に、カバープレート３２０はアルミナで
形成されており、圧電セラミックスプレート３０２の溝
３０３加工側の面と、カバープレート３２０とをエポキ
シ系接着剤３２１（図５）によって接着する。従って、
インク噴射装置３００には、溝３０３の上面が覆われ
て、スリット３１１ｂと連通するインク室３０４及びス
リット３１１ａと連通する非噴射領域としての空気室３
２７が構成される。尚、インク室３０４は溝３０３ａに
対応しており、空気室３２７は溝３０３ｂに対応してい
る。インク室３０４及び空気室３２７は長方形断面の細
長い形状であり、全てのインク室３０４はインクが充填
され、空気室３２７は空気が充填される領域である。

【００３８】圧電セラミックスプレート３０２の端面３
０２ａ及びカバープレート３２０のの端面に、各インク
室３０４の位置に対応した位置にノズル（図示せず）が
設けられたノズルプレート（図示せず）が接着される。
このノズルプレートは、ポリアルキレン（例えばエチレ
ン）テレフタレート、ポリイミド、ポリエーテルイミ
ド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリ
カーボネイト、酢酸セルロース等のプラスチックによっ
て形成される。

【００３９】そして、マニホールド部材３０１が、圧電
セラミックスプレート３０２の端面３０２ｂ及び圧電セ
ラミックスプレート３０２の面３０２ｃにおけるスリッ
ト３１１ｂ側に接着される。マニホールド部材３０１に
はマニホールド３２２が形成されており、そのマニホー
ルド３２２はスリット３１１ｂを包囲している。

【００４０】圧電セラミックスプレート３０２の面３０
２ｃに形成されたパターン３２４、３２５が図示しない
フレキシブルプリント基板（図示せず）の配線パターン
と接続される。そのフレキシブルプリント基板の配線パ
ターンは、後述する制御部に接続されたリジット基板
（図示せず）に接続されている。

【００４１】次に、制御部のブロック図を示す図４によ
って、制御部の構成を説明する。パターン３２４、３２
５は、前記フレキシブルプリント基板、前記リジット基
板を介して各々個々にＬＳＩチップ３５１に接続され、
クロックライン３５２、データライン３５３、電圧ライ
ン３５４及びアースライン３５５もＬＳＩチップ３５１
に接続されている。ＬＳＩチップ３５１は、クロックラ
イン３５２から供給された連続するクロックパルスに基
づいて、データライン３５３上に現れるデータから、ど
のノズルからインク滴の噴射を行うべきかを判断し、噴
射するインク室３０４の両側の空気室３２７の金属電極
３０８に導通するパターン３２４に、電圧ライン３５４
の電圧Ｖを印加する。また、他のパターン３２４及びイ
ンク室３０４の金属電極３０８に導通するパターン３２
５をアースライン３５５に接続する。

【００４２】次に、本実施例のインク噴射装置３００の
動作を説明する。図５（ｂ）のインク室３０４ｂからイ
ンク滴を噴射するために、当該インク室３０４ｂの両側
の空気室３２７ｂ、３２７ｃのインク室３０４ｂ側の金
属電極３０８ｃ、３０８ｆに対し電圧パルスをパターン
３２４を介して与え、他の金属電極３０８には、他のパ
ターン３２４、パターン３２５を介して接地する。する
と、隔壁３０６ｂには矢印３１３ｂ方向の電界が発生
し、隔壁３０６ｃには矢印３１３ｃ方向の電界が発生し
て、隔壁３０６ｂと３０６ｃとが互いに離れるように動
く。インク室３０４ｂの容積が増えて、ノズル付近を含
むインク室３０４ｂ内の圧力が減少する。この状態をＬ
／ａで示される時間だけ維持する。すると、その間スリ
ット３１１ｂを介してマニホールド３２２からインクが
供給される。なお、上記Ｌ／ａは、インク室３０４内の
圧力波が、インク室３０４の長手方向（スリット３１１
ｂからノズルプレートまで、またはその逆）に対して、
片道伝播するに必要な時間であり、インク室３０４の長
さＬとインク中での音速ａによって決まる。

【００４３】圧力波の伝播理論によると、前記の立ち上
げからちょうどＬ／ａの時間経つとインク室３０４ｂ内
の圧力が逆転し、正の圧力に転じるが、このタイミング
に合わせて電極３０８ｃ、３０８ｆに印加されている電
圧を０Ｖに戻す。すると、隔壁３０６ｂと３０６ｃは変
形前の状態（図５（ａ））に戻り、インクに圧力が加え
られる。その時、前記正に転じた圧力と、隔壁３０６
ｂ、３０６ｃが変形前の状態に戻って発生した圧力とが
たし合わされ、比較的高い圧力がインク室３０４ｂ内の
インクに与えられて、インク滴がノズルから噴出され
る。

【００４４】また、前記実施例においては、まず駆動電
圧をインク室３０４ｂの容積が増加する方向に印加し、
次に駆動電圧の印加を停止しインク室３０４ｂの容積を
自然状態に減少してインク室３０４ｂからインク滴を噴
射していたが、まず駆動電圧をインク室３０４ｂの容積
が減少するように印加してインク室３０４ｂからインク
滴を噴射し、次に駆動電圧の印加を停止してインク室３
０４ｂの容積を前記減少状態から自然状態へと増加させ
てインク室３０４ｂ内にインクを供給してもよい。

【００４５】上述したように、本実施例のインク噴射装
置３００では、インクを噴射するインク室３０４ｂに対
して両側の空気室３２７ｂ、３２７ｃのインク室３０４
ｂ側の金属電極３０８ｃ、３０８ｆに対して電圧パルス
をパターン３２４を介して与え、他の金属電極３０８に
は、他のパターン３２４、パターン３２５を介して接地
して、インク室３０４のノズルからインク滴を噴射させ
ているので、インクが充填されたインク室３０４の金属
電極３０８には電圧が印加されないため、金属電極３０
８の劣化がしにくい。従って、インクと金属電極３０８
とを絶縁するための前記絶縁層が必要がなく、そのため
の設備、工程が必要なく、生産性を向上することがで
き、コストを低減することができる。また、インクが充
填されたインク室３０４の金属電極３０８には電圧が印
加されないので、金属電極３０８の耐食性がよい。この
ため、金属電極３０８の耐久が長く、インク噴射装置３
００の寿命が長い。

【００４６】また、空気室３２７には、空気が充填され
ているので、隔壁３０６の変形がしやすく、電圧が低く
てよい。

【００４７】また、本実施例では、圧電セラミックスプ
レート３０２の端面３０２ｂにスリット３１１ｂが形成
されているので、インク室３０４のみがスリット３１１
ｂを介してマニホールド３２２に連通し、空気室３２７
がマニホールド３２２に連通しない。このため、空気室
３２７にインクが供給されることがなく、インク室３０
４ｂからインク滴を噴射するための隔壁３０６ｂ、３０
６ｃの変形が、他のインク室３０４ａ、３０４ｃ等に影
響を及ぼすことがない。従って、各インク室３０４から
良好にインク滴が噴射され、印字品質がよい。

【００４８】また、本実施例のインク噴射装置３００で
は、圧電セラミックスプレート３０２の面３０２ｃにお
けるスリット３１１ａの底面より圧電セラミックスプレ
ート３０２の端面３０２ａ側の領域及びスリット３１１
ａ内面の側面の一部に金属電極３１６が形成されている
ので、空気室３２７の片側の金属電極３０８が、インク
室３０４を挟む他の空気室３２７の該インク室３０４側
の金属電極３０８と電気的に接続される。また、圧電セ
ラミックスプレート３０２の面３０２ｃにおけるスリッ
ト３１１ｂの底面より圧電セラミックスプレート３０２
の中央側から端面３０２ｂ側の領域及びスリット３１１
ａ内面の側面の全部に金属電極３１７が形成されるの
で、全てのインク室３０４の金属電極３０８が電気的に
接続される。

【００４９】このため、従来のようにＲ形状溝部１９
（図８）及び浅溝部１６（図８）を設けなくても、イン
ク室３０４の金属電極３０８の全てを接続し、インク室
３０４を構成する隔壁３０６に形成された両側の空気室
３２７の金属電極３０８を電気的に接続することができ
る。従って、圧電セラミックスプレート３０２の材料が
従来の圧電セラミックスプレート２より少なくてよく、
コストが下がる。また、金属電極３１６、３１７は、圧
電セラミックスプレート３０２の平面である面３０２ｃ
に形成されたパターン３２４、３２５に電気的に接続さ
れるので、パターン３２４、３２５と、フレキシブルプ
リント基板の配線パターンとを良好に且つ容易に電気的
に接続することができる。また、パターン３２４、３２
５の形状や大きさを適切にして、確実に電気的接続をす
ることができる。

【００５０】更に、上記の様なインク噴射装置３００の
駆動を考えると、インク滴噴射の為には、溝３０３の側
面となる圧電材料で形成された隔壁３０６部分への入力
信号に伴って、ドライバーから所定の電圧を印加する必
要がある。電気的には隔壁３０６を構成する圧電材料は
一種のコンデンサーとして作用することとなる。ここ
で、コンデンサーとしての静電容量（Ｃ）は圧電材料の
隔壁３０６の幅寸法（ｔ）、側面に形成された金属電極
３０８の電極面積（ｓ）及び圧電材料のもつ比誘電率
（ε₁₁ ^T）で決まり、Ｃ＝ε₁₁ ^T・ε₀・ｓ／ｔとなる
（ここでε₀：真空の比誘電率）となる。本実施例のイ
ンク噴射装置３００では、圧電材料で形成されている隔
壁３０６の長さが、従来のチャンネル溝部１７（図８）
にほぼ対応する長さであり、従来のＲ形状溝部１９及び
浅溝部６が形成されていないので、従来のインク噴射装
置１より、前記電極面積ｓが小さくなって前記静電容量
Ｃが従来より小さくなる。このため、従来よりエネルギ
ーの効率が優れている。

【００５１】また、フレキシブルプリント基板を用いず
に、圧電セラミックスプレート３０２のパターン３２
４、３２５を、前記制御部に接続された前記リジット基
板に直接接続することも可能である。

【００５２】尚、空気室３２７の幅をインク室３０４の
幅より小さくすることによって、圧電セラミックスプレ
ート３０２の幅を小さくすることができる。

【００５３】また、本実施例では、チタン酸ジルコン酸
鉛系（ＰＺＴ）のセラミックス材料で圧電セラミックス
プレート３０２が形成されて、隔壁３０６を圧電すべり
変形させていたが、圧電セラミックスプレートをチタン
酸鉛系（ＰＴ）のセラミックス材料で形成し、隔壁を圧
電縦変形させてインクを噴射させてもよい。

【００５４】また、本実施例では、複数の溝３０３が形
成された圧電セラミックスプレート３０２の溝加工側の
面に、カバープレート３２０を接着していたが、前記圧
電セラミックスプレート３０２の溝加工側の面に、複数
の溝が形成され、且つ溝の内面に電極が形成された圧電
セラミックスプレートを接着してもよい。

【００５５】更に、本実施例では、インク室３０４及び
空気室３２７を備えたインク噴射装置３００であった
が、図６に示すように、前記空気室３２７が設けられて
いないインク室２０４のみが構成されたインク噴射装置
２００にも本発明を用いることができる。この場合、複
数の溝が形成された圧電セラミックスプレート２０２に
カバープレート２２０が接着されてインク室２０４が構
成され、圧電セラミックスプレート２０４に、インク室
２０４に連通するスリット２１１が設けられ、圧電セラ
ミックスプレート２０２の溝加工側と反対側の面及びス
リット２１１の内面の一部に金属電極２０９が形成され
る。この金属電極２０９は、インク室２０４内の両側の
金属電極２０８に電気的に接続する。尚、金属電極２０
９は、各インク室２０４に対応して形成されている。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のインク噴射装置によれば、隔壁に沿った第一の電
極を、連通部内の電極によって、プレートの外面に導き
出しているので、その外面において、制御部と容易に接
続することが可能になる。

【００５７】また、これにより溝を一様の深さにするこ
とが可能になり、その結果、従来のような圧電セラミッ
クスで形成されたＲ形状部および浅溝部が必要なくな
り、このため、圧電セラミックス材料が少なくなり、コ
ストを低減することができる。また、インク噴射装置全
体での静電容量が従来より低くなり、従来よりエネルギ
ー効率が優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のインク噴射装置を示す斜視
図である。

【図２】前記実施例の圧電セラミックスプレートを示す
斜視図である。

【図３】前記実施例のインク噴射装置を示す説明図であ
る。

【図４】前記実施例のインク噴射装置の制御部を示すブ
ロック図である。

【図５】前記実施例のインク噴射装置の動作を示す説明
図である。

【図６】本発明の他のインク噴射装置を示す説明図であ
る。

【図７】従来技術のインク噴射装置を示す斜視図であ
る。

【図８】従来技術の溝加工を示す説明図である。

【図９】従来技術の圧電セラミックスプレートの電極形
成工程を示す説明図である。

【図１０】従来技術のインク噴射装置の制御部を示す説
明図である。

【図１１】従来技術のインク噴射装置の断面図である。

【図１２】従来技術のインク噴射装置の作動状態を示す
説明図である。

【符号の説明】

３００インク噴射装置３０２圧電セラミックスプレート３０３溝３０４インク室３０５分極方向３０６隔壁３０８金属電極３１０金属電極３１６金属電極３１７金属電極３１１ａスリット３１１ｂスリット３２０カバープレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/01 B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電セラミックスで少なくとも一部が形
成された隔壁によって隔てられた複数の溝を一方の面に
有するプレートと、前記隔壁に沿って形成され、電圧の印加によりその隔壁
を変形させる第一電極と、一端を前記溝とは反対側の前記プレートの外面上に開口
し、他端を前記溝側に延び前記第一電極の近傍に連続し
て前記プレートに形成された連通部と、その連通部内の前記第一電極と連続する位置から前記外
面上の前記開口部近傍にわたって形成され、前記第一電
極と電気的に接続した第二電極とを備えたことを特徴と
するインク噴射装置。
【請求項２】前記プレートに前記溝を覆って固着され
たカバープレートをさらに備え、そのカバープレートによって覆われた前記溝は、インク
を充填し前記隔壁の変形によりそのインクを前記溝の端
部に連通するノズルから噴射するインク室、または両側
に前記隔壁によって隔てられて設けられた非噴射領域、
もしくはその双方を構成することを特徴とする請求項１
記載のインク噴射装置。
【請求項３】前記プレートの外面上には、制御部に接
続可能な導電性のパターンが形成され、そのパターンと
前記第二電極とが電気的に接続されていることを特徴と
する請求項１または２記載のインク噴射装置。
【請求項４】前記連通部は、前記プレートの前記溝の
長手方向端部に直交して位置するスリットであることを
特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインク噴
射装置。
【請求項５】前記溝は、一様の深さであることを特徴
とする請求項１から４のいずれかに記載のインク噴射装
置。