JPH05124186A - 液滴噴射装置 - Google Patents

液滴噴射装置

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JPH05124186A
JPH05124186A JP3289924A JP28992491A JPH05124186A JP H05124186 A JPH05124186 A JP H05124186A JP 3289924 A JP3289924 A JP 3289924A JP 28992491 A JP28992491 A JP 28992491A JP H05124186 A JPH05124186 A JP H05124186A
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ink
piezoelectric transducer
piezoelectric
groove
liquid chamber
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JP3289924A
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Hiroto Sugawara
宏人 菅原
Masahiko Suzuki
雅彦 鈴木
Yoshikazu Takahashi
高橋  義和
Takahiro Kanegae
隆弘 鐘ケ江
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Brother Industries Ltd
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    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • 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
    • B41J2/14209Structure of print heads with piezoelectric elements of finger type, chamber walls consisting integrally of piezoelectric material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B41J2/135Nozzles
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    • B41J2002/14387Front shooter

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液滴噴射装置のアレイ全体のインク噴射周期
が短くて印字速度が早く、また電極の形成が容易な液滴
噴射装置を提供することを目的とする。 【構成】 各々対向する方向に分極処理を行った第1の
圧電トランスデューサ6及び第2の圧電トランスデュー
サ7を接合することによって形成され、表面に電極26
及び27を備えた圧電トランスデューサと、前記圧電ト
ランスデューサと係合してインク液室を構成する部材3
6と、オリフィス38と、所要の位置の電極に電界を印
加することにより、所要の位置のオリフィスからインク
液室内のインク液滴を噴射させる噴射制御手段とを備え
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液滴噴射装置に係わ
り、さらに詳しくは圧電トランスデューサの変形を利用
した液滴噴射装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、プリンタヘッドに圧電式インクジ
ェットを利用したものが提案されている。これは、圧電
トランスデューサの変形によってインク流路の容積を変
化させることにより、その容積減少時にインク流路内の
インクをオリフィスから噴射し、容積増大時に他方の弁
からインク流路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、このような噴射装置を複数互いに近接して配置し、
所定の位置の噴射装置からインクを噴射させることによ
り、所望する文字や画像を形成するものである。
【0003】この種の液滴噴射装置としては、例えば特
開昭63−247051号公報及び特開昭63−252
750号公報に記載されているものがある。図3及び図
4にそれら従来例の概略図を示す。以下、液滴噴射装置
のアレイの一部の断面図を示す図3によって従来例を具
体的に説明すると、複数の側壁2a、2b、2c、2d
を有し、かつ矢印51の方向に分極処理を施した圧電セ
ラミックス板(圧電トランスデューサ)1と、金属材
料、ガラス材料またはセラミックス材料等からなるカバ
ー板21とを、接合層12を介して接合することで、横
方向に互いに間隔を有する複数のインク流路31a、3
1b、31cが構成される。インク流路31は長方形断
面の細長い形状であり、側壁2はインク流路の全長にわ
たって伸び、インク流路軸及び分極方向に対して垂直方
向に変形可能である。該側壁2の表面には駆動電界印加
用の金属電極11が形成してある。
【0004】該アレイにおいて、所定の印字データに従
って例えば噴射装置31bが選択されると、金属電極1
1c、11dと金属電極11e、11fの各々の間に駆
動電界が印加される。このとき駆動電界方向と分極方向
とが直交しているため、側壁2bと側壁2cは圧電厚み
すべり効果によってインク流路31bの内部方向に変形
する。この変形によってインク流路31b内の容積が減
少してインク圧が増大し、オリフィス42(図4)から
インク液滴が噴射される。また、駆動電界の印加を停止
すると、側壁は変形前の位置に戻るため流路内のインク
圧が低下し、図示されていないインク供給部から流路内
にインクが供給される。
【0005】前記アレイは以下の製造法によって製造さ
れる。図4に示すように、矢印51方向に分極処理を施
した圧電セラミックス板1に、ダイヤモンドカッティン
グ円板の回転による研削加工等によって、前記の形状の
インク流路を形成する平行な溝3を作製する。この溝3
の表面には、前記の金属電極をスパッタリング等によっ
て形成する。該圧電セラミックス板1の溝側の上面4a
にカバー板21を接着する。また、圧電セラミックス板
の溝のインク噴射側の端面4bに、インク流路の位置に
対応した位置にオリフィス42が設けられたオリフィス
板41を接着する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の液滴噴射装置は、圧電セラミックスの側壁
が圧電厚みすべり効果によってインク流路の内部方向に
変形するが、圧電セラミックスの側壁が隣接するインク
流路の間に存在するため、隣接するインク流路から同時
にインク液滴を噴射することが不可能で、液滴噴射装置
のアレイを複数のグループに分割して噴射制御を行って
いる。このため、この液滴噴射装置のアレイ全体のイン
ク噴射周期は、隣接するインク流路から同時にインク液
滴を噴射することが可能な場合と比較して長く、印字速
度が遅いという問題点があった。
【0007】また、上記のような従来の液滴噴射装置
は、金属電極が各々の側壁の表面、即ち各々の溝の内面
のみに設けられており、スパッタリングなどで側壁表面
及び側壁上面に金属電極を作製した後、側壁上面の金属
電極のみを除去するというように、金属電極の作製工程
が複雑でしかも困難であるという問題点があった。
【0008】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、液滴噴射装置のアレイ全体のイ
ンク噴射周期が短くて印字速度が早く、また電極の作製
が容易な液滴噴射装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の液滴噴射装置は、各々対向する方向に分極処
理を行った第1及び第2の圧電トランスデューサを接合
することによって形成され、表面に電極を備えた圧電ト
ランスデューサと、前記圧電トランスデューサと係合し
てインク液室を構成する部材と、オリフィスと、所要の
位置の電極に電界を印加することにより、所要の位置の
オリフィスからインク液室内のインク液滴を噴射させる
噴射制御手段とを備えたものである。
【0010】
【作用】上記の構成を有する本発明の液滴噴射装置によ
れば、噴射制御手段により、所要の位置の電極に電界を
印加することにより、各々対向する方向に分極処理を行
った第1及び第2の圧電トランスデューサが電界の印加
による圧電厚みすべり効果によって変形して、インク液
室内のインク圧力が増大し、オリフィスからインク液室
内のインク液滴が噴射される。
【0011】
【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。
【0012】まず、液滴噴射装置アレイの斜視図を示す
図1によって本発明の一実施例の構成を具体的に説明す
る。第1の圧電セラミックスブロック(圧電トランスデ
ューサ)6は、矢印56方向に分極処理が施されてい
る。また、第2の圧電セラミックスブロック(圧電トラ
ンスデューサ)7は、矢印57方向に分極処理が施され
ている。前記第1の圧電セラミックスブロックと前記第
2の圧電セラミックスブロックとは接合層16を介して
接合されている。また、第1及び第2の圧電セラミック
スブロック6及び7の片面にはインク液室の一部を構成
する溝17が形成され、これと反対側の面には圧電セラ
ミックスブロック6及び7を個々のインク液室に分割す
る溝18が形成されている。さらに、溝18側の面の溝
18の部分以外の表面には駆動電界印加用の金属電極2
6が、溝17の内面の全面には駆動電界印加用の金属電
極27がスパッタリング等によって形成されている。
【0013】インク液室を構成する部材36は樹脂材料
などの軟質材料でできており、片側の表面には溝18の
位置に対応する位置に側壁37を備え、また各々のイン
ク液室の位置に対応する隣接する側壁37の中間の位置
にオリフィス38を備えている。
【0014】前記第1及び第2の圧電セラミックスブロ
ック6及び7と前記インク液室を構成する部材36は、
溝18の位置に側壁37が、また各々のインク液室の位
置にオリフィス38が対応するように係合される。この
係合手段は、接着剤等による接合でもよいし、押圧力の
みによる係合でもよい。
【0015】次に、液滴噴射装置アレイの中の1つの噴
射装置の断面図を示す図2によって本発明の一実施例の
動作を具体的に説明する。所定の印字データに従ってこ
の噴射装置が選択されると、第1及び第2の圧電セラミ
ックスブロックの金属電極26及び27の間に駆動電界
が印加される。このとき駆動電界方向と分極方向とが直
交しているため、第1及び第2の圧電セラミックスブロ
ックは圧電厚みすべり効果によってインク液室の一部を
構成する溝17の内部方向に変形する。この変形によっ
て溝17の容積が減少し、インク液室内部に充填されて
いるインクの圧力が増大し、オリフィス38からインク
液滴46が噴射される。また、駆動電界の印加を停止す
ると、第1及び第2の圧電セラミックスブロックは変形
前の位置に戻るため溝17の内部のインクの圧力が低下
し、図示しないインク供給路からインクが供給される。
【0016】従来の液滴噴射装置によれば、駆動電圧の
印加により変形する圧電セラミックスの側壁が隣接する
インク流路の間に存在するため、隣接するインク流路か
ら同時にインク液滴を噴射することが不可能で、液滴噴
射装置のアレイを複数のグループに分割して噴射制御を
行っている。このため、この液滴噴射装置のアレイ全体
のインク噴射周期は、隣接するインク流路から同時にイ
ンク液滴を噴射することが可能な場合と比較して長く、
印字速度が遅いという問題点があった。しかしながら、
本実施例の液滴噴射装置によれば、駆動電圧の印加によ
り変形する圧電セラミックスブロックの部分が、隣接す
るインク液室の間ではなく、隣接するインク液室の横方
向に存在するため、隣接するインク流路から同時にイン
ク液滴を噴射することが可能で、この液滴噴射装置のア
レイ全体のインク噴射周期が短く、印字速度を速くする
ことが可能である。
【0017】また、従来の液滴噴射装置によれば、金属
電極が各々の側壁の表面、即ち各々の溝の内面のみに設
けられており、スパッタリングなどで側壁表面及び側壁
上面に金属電極を形成した後、側壁上面の金属電極のみ
を除去するというように、金属電極の作製工程が複雑で
しかも困難であるという問題点があった。しかしなが
ら、本実施例の液滴噴射装置によれば、第1及び第2の
圧電セラミックスブロックを接合し、インク液室の一部
を構成する溝17を作製した後、溝17の内面の全面に
金属電極27を、またこれと反対側の全面に金属電極2
6をスパッタリング等によって形成し、その後溝18を
作製することのみによって金属電極が作製できる。金属
電極26は個々の液滴噴射装置に分割され、また金属電
極27は全ての液滴噴射装置に連続している。このよう
に、本実施例の液滴噴射装置によれば、金属電極の作製
が極めて容易となる。
【0018】尚、本発明は前記実施例に限定されるもの
ではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において数々の変
形を加えることもできる。例えば、第1及び第2の圧電
セラミックスブロックの分極方向は各々矢印56方向及
び矢印57方向と逆方向でもよい。
【0019】また、インク液滴の噴射時およびインクの
供給時における電界の印加方向は前記方向と逆でもよ
い。つまり、駆動電圧の印加により第1及び第2の圧電
セラミックスブロックは圧電厚みすべり効果によってイ
ンク液室の一部を構成する溝17の外部方向に変形す
る。この変形によって溝17の容積が増大し、インク液
室内部に充填されているインクの圧力が減少し、図示し
ないインク供給路からインクが供給される。また、駆動
電界の印加を停止すると、側壁は変形前の位置に戻るた
め溝内部のインクの圧力が増大し、オリフィス38から
インク液滴46が噴射される。
【0020】
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の液滴噴射装置によれば、駆動電圧の印加により変
形する圧電トランスデューサの部分が、隣接するインク
液室の間ではなく、隣接するインク液室の横方向に存在
するため、隣接するインク流路から同時にインク液滴を
噴射することが可能で、この液滴噴射装置のアレイ全体
のインク噴射周期が短く、印字速度を速くすることが可
能である。また、容易に金属電極を形成することが可能
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の液滴噴射装置アレイの構成
を示す斜視図である。
【図2】本発明の一実施例の液滴噴射装置アレイの中の
1つの噴射装置の断面図である。
【図3】従来の技術の液滴噴射装置のアレイの一部の断
面図である。
【図4】従来の技術の液滴噴射装置のアレイの構成を示
す斜視図である。
【符号の説明】
6 第1の圧電セラミックスブロック(圧電トランス
デューサ) 7 第2の圧電セラミックスブロック(圧電トランス
デューサ) 16 接合層 17 インク液室の一部を構成する溝 18 圧電セラミックスブロックを個々のインク液室に
分割する溝 26 溝18側の面の駆動電界印加用の金属電極 27 溝17の内面の駆動電界印加用の金属電極 36 インク液室を構成する部材 37 インク液室を構成する部材の側壁 38 オリフィス 46 インク液滴 56 第1の圧電セラミックスブロックの分極方向 57 第2の圧電セラミックスブロックの分極方向
フロントページの続き (72)発明者 鐘ケ江 隆弘 名古屋市瑞穂区苗代町15番1号ブラザー工 業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電トランスデューサを用いてインク流
    路の容積を変化させることにより該インク流路内のイン
    クを噴射する噴射装置を複数備えた液滴噴射装置におい
    て、 各々対向する方向に分極処理を行った第1及び第2の圧
    電トランスデューサを接合することによって形成され、
    表面に電極が設けられた圧電トランスデューサと、前記
    圧電トランスデューサと係合してインク液室を構成する
    部材と、各々のインク液室に連通して設けられたオリフ
    ィスと、所要の位置の電極に電界を印加することによ
    り、所要の位置のオリフィスからインク液室内のインク
    液滴を噴射させる噴射制御手段とを備えたことを特徴と
    する液滴噴射装置。
JP3289924A 1991-11-06 1991-11-06 液滴噴射装置 Pending JPH05124186A (ja)

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US07/947,395 US5434608A (en) 1991-11-06 1992-09-21 Droplet ejecting device
DE69217449T DE69217449T2 (de) 1991-11-06 1992-10-29 Tröpfchenausstossvorrichtung
EP92309926A EP0541294B1 (en) 1991-11-06 1992-10-29 Droplet ejecting device

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EP0541294B1 (en) 1997-02-12
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