JPH0516312U - インクジエツトプリンタヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧電素子の分極状態が劣化した場合でも、容
易に再分極処理を施すことができ、それにより、圧電素
子の性能を回復させる。 【構成】 厚み方向に分極処理された圧電基板１１の厚
み方向の上面及び下面には、それぞれＰＴＣサーミスタ
材料からなるＰＴＣサーミスタ層１２ａ，１２ｂが形成
されている。このＰＴＣサーミスタ層１２ａ，１２ｂの
表面に負極駆動電極１３とアース電極１４とを交互に配
置することにより圧電素子１１が構成されている。そし
て、ＰＴＣサーミスタ材料として、キュリー温度を８０
℃に調整した材料を用いている。このＰＴＣサーミスタ
材料は、キュリー温度より低温側では導電性であり、高
温側では絶縁性となる物質である。圧電素子１０の分極
状態が劣化した場合には、室温においてＰＴＣサーミス
タ層１２ａ，１２ｂにそれぞれ直流電源の陽極及び陰極
を接続することにより再分極を行うことができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、圧電材料のせん断変形を利用してインクを噴射するインクジェット プリンタヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、ノンインパクト式のプリンタヘッドとして、エネルギー発生体の作用に よりインクの噴射を行うインクジェットプリンタヘッドが提案されてきた。前記 エネルギー発生体としては、主に電気熱変換素子や電気機械変換素子が利用され ている。この電気機械変換素子として、代表的なものに圧電素子がある。つまり 、分極処理された圧電素子に電界を印加することにより変形させ、その変形によ る圧力変化をインク滴の噴射に利用するというものである。

【０００３】 圧電素子の電界印加による変形モードの内、せん断変形を利用したホットメル トインクジェットプリンタヘッドの圧電素子として、図６に示すような構成のも のが提案されている。この圧電素子５１は、図６に矢印Ａで示すように厚さ方向 の下向き方向に分極方向を持つように分極処理された圧電基板５２の両面に、電 界を印加するための駆動電極５３及びアース電極５４を設けることにより形成さ れている。そして、この圧電素子５１の駆動電極５３とアース電極５４との間に 電界を印加すると、矢印Ａで示す圧電基板５２の分極方向と矢印Ｂで示す電界印 加方向とが直交するため、局所的なせん断変形が発生して圧電基板５２は厚み方 向に変形する。この圧電基板５２の局所的せん断変形を利用することによりイン ク滴の噴射を行う。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、エネルギー発生体として圧電素子を用いた場合、圧電素子の分 極状態が温度上昇によって劣化してしまうという問題点を内在していた。そのた め、熱により圧電素子の分極状態が劣化した場合、圧電素子の持っている特性を 最大限に有効利用するためには再分極処理を施すことが必要となる。圧電式イン クジェットプリンタヘッドでは、ヘッドの組立工程中に、熱処理などによって圧 電素子の分極状態の劣化が起こったり、あるいは、ホットメルトインクの使用に 伴い長時間加熱状態にさらされることにより圧電素子の分極状態が劣化すること があった。そのような場合、上述したような圧電素子のせん断変形を利用したイ ンクジェットプリンタヘッドでは、圧電素子の分極方向と駆動電界方向とが直交 しているため、再分極処理を施すことによって分極状態を復帰させることが出来 なかった。

【０００５】 本考案は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、圧電素子の 分極状態が劣化した場合でも、容易に再分極処理を施すことができ、圧電素子の 性能を回復させることのできるインクジェットプリンタヘッドを提供することを 目的とする。

【０００６】

【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考案のインクジェットプリンタヘッドは、厚み方 向に分極処理されており、電界が加えられることによりせん断変形する圧電基板 と、前記電界を加えるための電極からなる圧電素子を有するインクジェットプリ ンタヘッドであって、前記圧電素子の厚み方向の両面に設けられたＰＴＣサーミ スタ材料からなる層を有する。

【０００７】

【作用】

上記の手段を有する本考案のインクジェットプリンタヘッドでは、圧電素子に 形成された電極間に電界を印加することによりその圧電素子がせん断変形する。 また、ＰＴＣサーミスタ材料からなる層が圧電素子の厚み方向の両面に形成され ている。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案を具体化した一実施例を図面を参照して説明する。

【０００９】 図２は本実施例のインクジェットプリンタヘッド２０で使用されている圧電素 子１０の構成を示す概略図である。

【００１０】 厚さが０．３ｍｍであり、矢印Ｃで示す厚み方向に分極処理された圧電基板１ １の厚み方向の上面及び下面には、それぞれＰＴＣサーミスタ材料からなる厚さ ０．００３ｍｍのＰＴＣサーミスタ層１２ａ，１２ｂが全面に形成されている。 そして、そのＰＴＣサーミスタ層１２の表面に負極駆動電極１３とアース電極１ ４とを交互に配置することにより圧電素子１０を構成している。なお、ＰＴＣサ ーミスタ材料としてはキュリー温度を８０℃に調整したチタン酸バリウム系の材 料を用いている。このＰＴＣサーミスタ材料は、図４に示すように、キュリー温 度Ｔｃよりも低温側では導電性であり、キュリー温度Ｔｃよりも高温側では絶縁 性であるという特性を有している。

【００１１】 このように形成されている圧電素子１０の下面には、図１に示すように、貫通 口３２が形成されているバックプレート３３が絶縁性接着剤により接着されてお り、圧電素子１０の上面には、インクキャビティ３４が形成されたキャビティプ レート３５が同様に絶縁性接着剤により接着されている。また、キャビティプレ ート３５の上面には、インクキャビティ３４内のインクを噴射するためのインク 噴射孔３６を有するノズルプレート３７が装着されている。そして、前記キャビ ティプレート３５には、インクキャビティ３４と常温では固体のインクを収納し ているインクタンク（図示せず）とを連通しているインク供給口（図示せず）が 形成されている。

【００１２】 このように構成されたインクジェットプリンタヘッド２０の搭載されたインク ジェットプリンタ（図示せず）では、インクタンク内に収納しているインクを溶 融して、その溶融状態を保持するために、インクジェットプリンタヘッド２０付 近を１００〜１２０℃で保っている。そして、所望の文字等を印字する場合には 、図示しない端末装置から前記文字等の印字データが入力されると、まず、前記 印字データに対応した負極駆動電極１３とアース電極１４との間にマイナス電圧 が印加される。すると、圧電素子１０の分極方向と電圧印加方向とが直交してい るため、圧電素子１０は局所的にせん断変形し、負極駆動電極１３及びアース電 極１４に対応するインクキャビティ３４の容積が増加しインクキャビティ３４内 の圧力が低下する。それにより、インクタンク内で溶融されたインクがインク供 給口を介してインクキャビティ３４内に供給される。

【００１３】 そして、印加された電圧が取り除かれると、圧電素子１１は電圧印加時に充電 された電荷を放電して元の形状に復帰する。そのとき、インクキャビティ３４の 容積が減少しインクキャビティ３４内の圧力が増加する。この圧力増によってイ ンクキャビティ３４内のインクがインク噴射孔３６を通じて噴射され、前記印字 データに対応した文字等が印字される。

【００１４】 このとき、前述したようにインクジェットプリンタヘッド２０付近は１００〜 １２０℃で保たれているため、圧電素子１０を構成しているＰＴＣサーミスタ層 １２ａ，１２ｂは絶縁性の物質として作用している。しかし、このような動作温 度では圧電素子１１の分極状態は徐々に劣化していく。また、インクジェットプ リンタヘッド２０の組立工程中でも圧電素子１０と他の部材との接着工程におい て、通常１５０〜２５０℃の熱を加えることが多く、その時にも圧電素子１０の 分極状態が劣化する。

【００１５】 次に、圧電素子１０の分極状態が劣化したインクジェットプリンタヘッド２０ の再分極処理の方法について、図５を参照して説明する。なお、この再分極処理 は直流電源４１を使用して室温で行うため、ＰＴＣサーミスタ材料は導電性とな る。

【００１６】 まず、直流電源４１の陽極４１ａを圧電基板１１の上面側に配置されているＰ ＴＣサーミスタ層１２ａに接続し、陰極４１ｂを圧電基板１１の下面側に配置さ れているＰＴＣサーミスタ層１２ｂに接続する。すると、圧電基板１１に直流電 界が印加され、矢印Ｃで示す方向に分極処理がなされたことになる。この再分極 処理はインクジェットプリンタヘッド２０を組み立てた後でも行うことができる ため、必要に応じて再分極を行うことにより、圧電素子１０の性能を回復するこ とができる。

【００１７】 また、図３に示すように、分極処理された圧電基板１１の分極方向の両面に負 極駆動電極１３及びアース電極１４を配置し、その駆動電極１３及びアース電極 １４の一部を露出させた状態でＰＴＣサーミスタ層１２ａ，１２ｂを分極方向の 両面に形成することにより圧電素子１０を構成して、その圧電素子１０を用いて インクジェットプリンタヘッド２０を組み立てても、上述した効果と同様の効果 が得られる。

【００１８】

【考案の効果】

以上説明したことから明かなように、本考案のインクジェットプリンタヘッド によれば、圧電素子の厚み方向の両面にＰＴＣサーミスタ材料からなる層を形成 したので、インクジェットプリンタヘッドを組み立てた後の分極処理が可能とな り、熱により圧電素子の性能が劣化した場合でも、分極処理を施すことにより、 圧電素子の性能を回復させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案を具体化したインクジェットプリンタヘ
ッドの構成を示す概略図である。

【図２】本実施例のインクジェットプリンタヘッドで使
用する圧電素子の構成を示す概略図である。

【図３】本実施例のインクジェットプリンタヘッドで使
用する圧電素子の別の構成を示す概略図である。

【図４】本実施例で使用するＰＴＣサーミスタ材料の温
度と比抵抗との関係を示すグラフである。

【図５】本実施例のインクジェットプリンタの再分極処
理の方法を示す概略図である。

【図６】従来の圧電素子構成及び電界印加時の変形の様
子を示す概略図である。

【符号の説明】

１０ 圧電素子 １１ 圧電基板 １２ａ ＰＴＣサーミスタ層 １２ｂ ＰＴＣサーミスタ層 １３ 負極駆動電極 １４ アース電極

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚み方向に分極処理されており、電界が
   加えられることによりせん断変形する圧電基板と、前記
   電界を加えるための電極からなる圧電素子を利用した圧
   電式インクジェットプリンタヘッドにおいて、 前記圧電素子の厚み方向の両面に設けられたＰＴＣサー
   ミスタ材料からなる層を有することを特徴とするインク
   ジェットプリンタヘッド。