JPH0725012A - インク噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構成部品の接合部、および電極の寿命が長
く、信頼性が高いインク噴射装置を提供すること。 【構成】 アクチュエータセラミックスプレート５に
は、第１ＰＴＣ電極層７と圧電セラミックス層６と第２
ＰＴＣ電極層８とを積層してなる複数の側壁１１１が設
けられている。また、側壁１１１に隔てられ、図中上方
に開口する複数のインク液室１２が設けられている。圧
電セラミックス層６は矢印１６、１７の方向に分極され
ている。第１ＰＴＣ電極層７と第２ＰＴＣ電極層８は、
常温においては導電体であるが、所定の温度Ｔ１以上で
絶縁体となるＰＴＣサーミスタ材料にて構成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インク噴射装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、プリンタヘッドとして、圧電セラ
ミックスを応用したドロップオンデマンド方式のインク
ジェットプリンタヘッドが提案されている。これは、圧
電セラミックスの変形によってインク液室の容積を変化
させることにより、その容積減少時にインク液室内のイ
ンクをノズルから液滴として噴射し、容積増大時に他方
のインク導入路からインク液室内にインクを導入するよ
うにしたものである。そして、このようなインク液室を
多数互いに近接して配置し、所望の印字データに従って
所望の位置のノズルからインク液滴を噴射させることに
より、そのノズルと対向する紙面上等に所望の文字や画
像を形成するものである。

【０００３】この種のインク噴射装置としては、例えば
特開昭６３−２４７０５１号公報、特開昭６３−２５２
７５０号公報及び特開平２−１５０３５５号公報に記載
されているものがある。図１３、図１４、図１５、図１
６、及び図１７にそれら従来例の概略図を示す。以下、
インク噴射装置の断面図を示す図１３によって、従来例
の構成を具体的に説明する。複数の溝１５（図１５）及
び該溝１５を隔てる側壁１１を有し、かつ矢印４の方向
に分極処理を施した圧電セラミックスプレート１と、セ
ラミックス材料または樹脂材料等からなるカバープレー
ト２とを、エポキシ系接着剤等からなる接合層３を介し
て接合することで、溝１５（図１５）は横方向に互いに
間隔を有する複数のインク液室１２となる。インク液室
１２は長方形断面の細長い形状であり、側壁１１はイン
ク液室１２の全長にわたって伸びている。側壁１１の接
着層３付近の側壁１１上部から側壁１１中央部までの両
表面には、駆動電界印加用の電極１３が形成されてい
る。全てのインク液室１２内には、インクが充填され
る。

【０００４】次に、インク噴射装置の断面図を示す図１
４によって、従来例の動作を説明する。該インク噴射装
置において、所望の印字データに従って例えばインク液
室１２ｂが選択されると、電極１３ｅと１３ｆに急速に
正の駆動電圧が印加され、電極１３ｄと１３ｇは接地さ
れる。これにより側壁１１ｂには矢印１４ｂの方向の駆
動電界が、側壁１１ｃには矢印１４ｃの方向の駆動電界
が作用する。このとき駆動電界方向１４ｂ及び１４ｃと
分極方向４とが直交しているため、側壁１１ｂ及び１１
ｃは、圧電厚みすべり効果によってインク液室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液
室１２ｂの容積が減少してインク液室１２ｂのインク圧
力が急速に増大し、圧力波が発生して、インク液室１２
ｂに連通するノズル３２（図１５）からインク液滴が噴
射される。また、駆動電圧の印加を徐々に停止すると、
側壁１１ｂ及び１１ｃが変形前の位置（図１３参照）に
戻るためインク液室１２ｂ内のインク圧力が徐々に低下
し、インク供給口２１（図１５）からマニホールド２２
（図１５）を通してインク液室１２ｂ内にインクが供給
される。

【０００５】従来例では、隣接する２つのインク液室に
連通する２つのノズルから同時にインク液滴を噴射する
ことができないため、例えば、左端から奇数番目のイン
ク液室１２ａ、１２ｃに連通するノズルからインク液滴
を噴射した後、偶数番目のインク液室１２ｂ、１２ｄに
連通するノズルからインク液滴を噴射し、次に再び奇数
番目からインク液滴を噴射するというように、インク液
室１２及びノズル３２を複数のグループに分割してイン
ク液滴の噴射を行う。

【０００６】但し、上記の動作は従来例の基本動作に過
ぎず、製品として具体化される場合には、まず駆動電圧
を容積が増加する方向に印加し、先にインク液室１２ｂ
にインクを供給させた後に、駆動電圧の印加を停止して
元の状態（図１３参照）にしてインクを噴射させること
もある。

【０００７】次に、インク噴射装置の斜視図を示す図１
５によって、従来例の構成及び製造法を説明する。分極
処理を施した圧電セラミックスプレート１に、薄い円板
状のダイヤモンドブレードを使用した研削加工等によっ
て、前記インク液室１２を形成する平行な溝１５を作製
する。溝１５は圧電セラミックスプレート１のほぼ全域
で同じ深さの平行な溝であるが、端面１７に近づくにつ
れて徐々に浅くなり、端面１７付近では浅く平行な溝１
８となるよう作製される。この溝１５及び浅く平行な溝
１８の内面には、前記の電極１３がスパッタリング等に
よって形成される。溝１５の内面にはその側面の上半分
のみに電極１３が形成されるが、浅く平行な溝１８の内
面にはその側面及び底面全体に電極１３が形成される。
また、セラミックス材料または樹脂材料等からなるカバ
ープレート２に、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を作成する。

【０００８】次に、圧電セラミックスプレート１の溝１
５加工側の面とカバープレート２のマニホールド２２加
工側の面とを、エポキシ系接着剤等によって、各々の溝
１５が前記の形状のインク液室１２を形成するように接
着する。次に、圧電セラミックスプレート１及びカバー
プレート２の端面１６に、各インク液室１２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３
１を接着する。圧電セラミックスプレート１の溝１５加
工側と反対側の面には、各インク液室１２の位置に対応
した位置に導電層のパターン４２が設けられた基板４１
を、エポキシ系接着剤等によって接着する。そして、浅
く平行な溝１８の底面の電極１３と導電層のパターン４
２とを、周知のワイヤボンディングによって導線４３で
接続する。

【０００９】次に、制御部のブロック図を示す図１６に
よって、従来例の制御部の構成を説明する。基板４１に
設けら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、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ＬＳＩ
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から供給された連続するクロックパル
スに基づいて、データライン５３上に現れるデータか
ら、どのノズル３２からインク液滴の噴射を行うべきか
を判断し、駆動するインク液室１２内の電極１３に導通
する導電層のパターン４２に、電圧ライン５４の電圧Ｖ
を印加する。また、前記インク液室１２以外の電極１３
に導通する導電層のパターン４２にアースライン５５の
電圧０を印加する。

【００１０】次に、プリンタの斜視図を示す図１７によ
って、従来例の構成及び動作を説明する。インク噴射装
置６１及びノズルプレート３１は、図１３、図１４及び
図１５で説明した構成、動作をもつものである。インク
噴射装置６１はキャリッジ６２上に固定され、インク供
給チューブ６３はインク供給口２１（図１５）に連通
し、ＬＳＩチップ５１（図１６）はキャリッジ６２に内
蔵され、フレキシブルケーブル６４は図１６に示したク
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に対応している。キャリッジ６２
はスライダ６６に沿って矢印６５方向に記録紙７１の全
幅にわたって往復移動し、インク噴射装置６１はキャリ
ッジ６２が移動している時にプラテンローラ７２に保持
された記録紙７１に対して、ノズルプレート３１に設け
られたノズル３２（図１５）からインク液滴を噴射し、
記録紙７１上にインク液滴を付着させる。

【００１１】また、記録紙７１はインク噴射装置６１が
インク液滴を噴射しているときは静止しているが、キャ
リッジ６２が往復動作を行う度に紙送りローラ７３及び
７４によって矢印７５方向に一定量ずつ移送される。こ
れによって、インク噴射装置６１は記録紙７１の全面に
所望の文字や画像を形成することが可能となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のインク噴射装置６１では、分極方向（矢印
４）と電極１３への印加により発生する電界方向（矢印
１４ｂ，１４ｃ）とが直交しているために、圧電セラミ
ックスプレート１の圧電特性が劣化した場合に再分極処
理をすることが不可能である。そのため該電極１３の形
成工程及び該圧電セラミックスプレート１とカバープレ
ート２との接合行程をはじめとするの各部品の接合工程
において、圧電材料のキュリー温度（圧電特性を失う温
度）よりも高い温度で熱処理をすることが出来なかっ
た。その結果、電極１３の圧電セラミックスプレート１
との密着強度および、各部品の接合強度が低いために、
駆動時に接合部が破損したり、電極１３が剥離したりす
る。このため、側壁１１の変形量が小さくなったり、電
極１３が断線して側壁１１の一部に電圧が伝わらなくな
って側壁１１の一部が変形しなくなったりして、噴射が
不安定になるという問題点もあった。従って、インク噴
射装置の信頼性が低いという問題点があった。

【００１３】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、各部品間の接合強度が高く、電
極の寿命が長く、信頼性が高いインク噴射装置を提供す
ることを目的とする。

【００１４】

【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では、インクが充填されたインク液
室と、前記インク液室を隔て、少なくとも一部が分極さ
れた圧電部で構成された側壁と、前記分極方向と略直交
する電界を発生するように前記圧電部に形成された駆動
用電極とを有し、前記駆動用電極への電圧の印加により
前記側壁が圧電厚みすべり効果の変形をして、前記イン
ク液室内のインクに圧力を与えてインクを噴射するイン
ク噴射装置であって、前記駆動用電極が、所定温度Ｔ１
以上で電気抵抗が増大して絶縁体となり、前記所定温度
Ｔ１未満で電気抵抗が減少して導電体となる材料にて構
成されていることを特徴とする。

【００１５】請求項２では、前記所定温度Ｔ１は、前記
圧電部が圧電特性を失う温度より、低いことを特徴とす
る。

【００１６】請求項３では、前記駆動用電極がチタン酸
バリウム系の正温度特性サーミスタ材料から構成されて
いることを特徴とする。

【００１７】

【作用】上記の構成を有する本発明のインク噴射装置で
は、前記圧電部に形成された駆動用電極が、所定温度Ｔ
１以上で電気抵抗が増大して絶縁体となり、前記所定温
度Ｔ１未満で電気抵抗が減少して導電体となる材料にて
構成されているため、駆動時は駆動用電極に駆動電圧を
印加するが、分極をする時には、所定温度Ｔ１以上の環
境下として、前記駆動用電極を絶縁体にするので、前記
圧電部に分極電圧を印加して、電界を圧電部に均一の発
生し、その圧電部を分極する。

【００１８】

【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。尚、従来技術と同一の部材には同一
の符号を付し、その説明を省略する。

【００１９】図１は、本発明の一実施例のインク噴射装
置に用いられるアレイの断面図で、アクチュエータセラ
ミックスプレート５には、第１ＰＴＣ電極層７と圧電セ
ラミックス層６と第２ＰＴＣ電極層８とを積層してなる
複数の側壁１１１が設けられている。また、側壁１１１
に隔てられ、図中上方に開口する複数の溝１５が設けら
れている。

【００２０】前記圧電セラミックス層６は強誘電性を有
するチタン酸ジルコン酸鉛系のセラミックスにて構成さ
れており、矢印１６、１７の方向に分極されている。次
に、図５を用いて第１ＰＴＣ電極層７、第２ＰＴＣ電極
層８について説明する。第１ＰＴＣ電極層７と第２ＰＴ
Ｃ電極層８は、常温においては導電体であるが、前記キ
ュリー温度（例えば２５０℃）よりも低い所定の温度Ｔ
１（例えば１３０℃）以上で電気抵抗が急激に増加して
絶縁体となるチタン酸バリウム系の正温度特性サーミス
タ材料（ＰＴＣサーミスタ材料）にて構成されている。

【００２１】該アクチュエータセラミックスプレート５
は以下の製造方法によって製造される。

【００２２】まず、圧電セラミックス層６を構成するチ
タン酸ジルコン酸鉛系のセラミックス材料、及び第１Ｐ
ＴＣ電極層７と第２ＰＴＣ電極層８と構成するチタン酸
バリウム系の正温度特性サーミスタ材料とを用意し、そ
れらをドクターブレード法などによりそれぞれ所定の厚
さのシート状に成形して、図３に示すように、積層した
後に加圧圧着し、所定の寸法形状に切断して一体焼成す
る。この段階では圧電セラミックス層６の自発分極方向
はランダムであり、圧電特性を有さない。

【００２３】次に、図４に示されているように溝１５を
ダイヤモンドカッティング円盤の回転またはレーザ等に
より必要な本数だけ形成し、アクチュエータセラミック
スプレート５となる。

【００２４】この様にして得られたアクチュエータセラ
ミックスプレート５と、セラミックス材料または樹脂材
料からなるカバープレート２とを、図１に示すように側
壁１１１の上部にてエポキシ系接着剤等からなる接合層
３を介して接合することで溝１５は横方向に互いに間隔
を有するインク液室１２となる。インク液室１２は長方
形断面の細長い形状であり、側壁１１１はインク液室１
２の全長にわたって伸びている。圧電セラミックス層６
の分極工程よりも先にカバープレート２の接合を行うた
め、圧電セラミックス層６のキュリー温度（例えば２５
０℃）以上の温度の熱処理プロセスにより、前記接合を
行っても全く問題が無く、アクチュエータセラミックス
プレート５とカバープレート２との強固な接合が可能で
ある。

【００２５】続いて、図６に示されているように、分極
用アース端子１９と分極用プラス端子２０とをインク液
室毎交互にインク液室１２中に充填した導電ペースト９
に接触させて、分極用アース端子１９と分極用プラス端
子２０を介してアクチュエータセラミックスプレート５
の積層方向と垂直である方向に電圧を印加する。このと
きの温度は、第１ＰＴＣ電極層７と第２ＰＴＣ電極層８
が導電体となる温度Ｔ２（本実施例では１３０℃）より
も高く、かつ圧電セラミックス層６のキュリー温度（本
実施例では２５０℃）よりも低い温度、例えば１５０℃
程度である。すると第１ＰＴＣ電極層７と第２ＰＴＣ電
極層８は絶縁体となり、圧電セラミックス層６は強誘電
性を有する。このため第１ＰＴＣ電極層７と第２ＰＴＣ
電極層８との間に電圧が印加されることになり、圧電セ
ラミックス層６には矢印１６、１７の方向に良好に分極
される。このとき圧電セラミックス層６に印加される電
界は例えば２ｋＶ／ｍｍ程度である。

【００２６】このアクチュエータセラミックスプレート
５の通常の使用温度は第１ＰＴＣ電極層７と第２ＰＴＣ
電極層８が絶縁体となる温度Ｔ１（本実施例では１３０
℃）よりも十分低く、第１ＰＴＣ電極層７と第２ＰＴＣ
電極層８は導電体となり駆動用の電極として機能する。
この分極工程は従来例（図１３）においては、電極１３
の形成前に必ず行う必要があったが、本実施例において
はいつ行ってもよく、例えばインク噴射装置として使用
した後でもよいので圧電セラミックス層６の圧電特性が
熱、駆動電界等により劣化した場合に再分極処理を行
い、再び使用することが出来る。

【００２７】本発明の一実施例のインク噴射装置に用い
られるアレイには、図２に示す電気回路が設けられてお
り、また全てのインク液室１２内にはインクが充填され
ている。この電気回路において、各溝１５内に形成され
た第１ＰＴＣ電極層７がそれぞれ別々にＬＳＩチップ５
１に接続され、クロックライン５２、データライン５
３、電圧ライン５４及びアースライン５５もＬＳＩチッ
プ５１に接続されている。

【００２８】インク液室１２は隣合わない複数のグルー
プに分けられており、クロックライン５２から供給され
た連続するクロックパルスにより、ＬＳＩチップ５１が
この複数グループを続けて駆動する。データライン５３
上に現れる多ビット・ワード形式のデータにより、ＬＳ
Ｉチップ５１が各グループのうちのどのインク液室１２
を作動すべきかを決定し、その選ばれたインク液室１２
の第１ＰＴＣ電極層７に電圧ライン５４の電圧Ｖを印加
する。この選ばれたインク液室１２の両側の側壁１１１
が圧電セラミックス層６の圧電効果による変形をし、従
って各グループに於て全てのインク液室１２が作動可能
になる。このとき作動されていない同一グループのイン
ク液室１２の第１ＰＴＣ電極層７と、他のグループに属
する全てのインク液室１２の第１ＰＴＣ電極層７と第２
ＰＴＣ電極層８は接地される。

【００２９】インク噴射装置において、所望の印字デー
タに従って例えばインク液室１２ｂが選択されると、第
１ＰＴＣ電極層７ａ、７ｂに急速に正の駆動電圧が印加
される。これにより圧電セラミックス層６ａ、６ｂには
矢印１８の方向の駆動電界が作用する。このとき駆動電
界方向１４と分極方向１６、１７とが直交しているた
め、側壁１１１ａ及び１１１ｂは、圧電厚みすべり効果
によってインク液室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液室１２ｂの容積が減少し
てインク液室１２ｂのインク圧力が急速に増大し、圧力
波が発生して、インク液室１２ｂに連通する図示しない
ノズルからインク液滴が噴射される。また、駆動電圧の
印加を停止すると、側壁１１１ａ及び１１１ｂが変形前
の位置（図１参照）に戻るためインク液室１２ｂ内のイ
ンク圧力が低下し、図示しないインク供給口からインク
液室１２ｂ内にインクが供給される。

【００３０】但し、上記の動作は本実施例の基本動作に
過ぎず、製品として具体化される場合には、まず駆動電
圧を容積が増加する方向に印加し、先にインク液室１２
ｂにインクを供給させた後に、駆動電圧の印加を停止し
て元の状態（図１参照）にしてインクを噴射させること
もある。

【００３１】第１ＰＴＣ電極層７とＬＳＩチップ５１と
の接続方法として、図７に示すように予めアクチュエー
タセラミックスプレート５の作製時（図３参照）に第１
ＰＴＣ電極層７を分割パターン化しておき、溝１５後部
位置の第１ＰＴＣ電極層７の分割電極部２４にてリード
線２３を介してＬＳＩチップ５１接続してもよい。この
とき図７のように分割電極部２４のピッチを溝１５のピ
ッチよりも広くするとリード線２３の半田付け、または
ワイヤボンディングが容易となる。

【００３２】このように、本実施例のインク噴射装置で
は、側壁１１１の圧電セラミックス層６に、駆動用電極
となる第１ＰＴＣ電極層７及び第２ＰＴＣ電極層８が形
成されている。その第１ＰＴＣ電極層７及び第２ＰＴＣ
電極層８は、温度Ｔ１（１３０℃）以上で絶縁体であ
り、温度Ｔ１未満で導電体である。すなわち、常温にお
いては、第１ＰＴＣ電極層７及び第２ＰＴＣ電極層８が
導電体であって、第１ＰＴＣ電極層７及び第２ＰＴＣ電
極層８への電圧印加により側壁１１１が、圧電セラミッ
クス層６の圧電厚みすべり効果によって変形してインク
を噴射する。

【００３３】また温度Ｔ１（１３０℃）以上において
は、第１ＰＴＣ電極層７及び第２ＰＴＣ電極層８が絶縁
体であって、第１ＰＴＣ電極層７及び第２ＰＴＣ電極層
８への電圧印加によって圧電セラミックス層６を分極処
理することができる。このように圧電セラミックス層６
の分極をいつでも行うことが出来るため、アクチュエー
タセラミックスプレート５とカバープレート２との接合
などの各種製造工程に於て、圧電セラミックス層６のキ
ュリー温度（圧電特性を失う温度）よりも高い温度で熱
処理をすることが出来る。その結果、各部品とアクチュ
エータセラミックスプレート５などの接合強度が高くな
り、駆動時に接合部が破損することが防止される。

【００３４】従来では、金属である電極１３（図１５）
がインク液室１２内部のインクに接するため、インク中
に含まれる水分などによって電極１３ が腐食されるこ
とにより、電極１３の耐久性が低くなるという問題もあ
った。本実施例では、電極材料が腐食しにくいセラミッ
クスサーミスタ材料であるので、特別な保護をしなくて
もインクによる腐食は全く起こらない。

【００３５】更に、インク噴射装置を長時間使用して、
圧電セラミックス層６の圧電特性が熱、駆動電界等によ
り劣化した場合には再分極処理を行い、再び使用するこ
とが出来るため、省資源にもつながる。

【００３６】従って、各部品の接合部、および電極の寿
命が長く、信頼性が高いインク噴射装置が実現できるの
である。

【００３７】尚、本実施例では１つの側壁１１１が１つ
の圧電セラミックス層６を有しているが、第１ＰＴＣ電
極層７を介して複数の圧電セラミックス層６を有しても
よい。例えば１つの側壁１１１が上下２つの圧電セラミ
ックス層６を有する構造にすれば、駆動電圧が上記実施
例の約半分になるため、圧電セラミックス層６の駆動に
よる劣化が抑えられインク噴射装置の信頼性が向上す
る。

【００３８】続いて、本発明を具体化した第２の実施例
を図８乃至１２を参照して説明する。尚、従来例及び本
発明の第１の実施例と同一の部材には同一の符号を付
し、その説明を省略する。

【００３９】図８は、本発明の第２の実施例のインク噴
射装置に用いられるアレイの断面図で、アクチュエータ
セラミックスプレート２５は、圧電セラミックス１０か
らなる複数の側壁１１１が設けられている。また側壁１
１１に隔てられ、図中上方に開口する複数の溝１５が設
けられている。側壁１１１の上半分の表面にはＰＴＣ外
部電極２９が形成されている。

【００４０】圧電セラミックス１０は強誘電性を有する
チタン酸ジルコン酸鉛系のセラミックスにて構成されて
おり、それぞれ矢印４の方向に分極されている。一方、
ＰＴＣ外部電極２９は、常温においては導電体である
が、上記チタン酸ジルコン酸鉛系のセラミックスの強誘
電性を失う温度、すなわちキュリー温度（例えば２５０
℃）よりも低い所定の温度Ｔ１（例えば１３０℃）以上
で電気抵抗が急激に増加して絶縁体となるチタン酸バリ
ウム系の正温度特性サーミスタ材料（ＰＴＣサーミスタ
材料）にて構成されている。

【００４１】アクチュエータセラミックスプレート２５
は以下の製造方法によって製造される。

【００４２】まず、圧電セラミックス１０を構成するチ
タン酸ジルコン酸鉛系のセラミックス材料の板を図１０
に示すように溝１５を形成し、さらに図１１に示すよう
に溝１５の内部表面の図中上半分ににＰＴＣ外部電極２
９が形成される。圧電セラミックス１０の分極工程より
も先にＰＴＣ外部電極２９の形成を行うため、圧電セラ
ミックス１０のキュリー温度（例えば２５０℃）以上の
温度の熱処理プロセスを行っても全く問題が無く、圧電
セラミックス１０とＰＴＣ外部電極２９の強固な密着が
可能である。ＰＴＣ外部電極の形成方法としては、スパ
ッタ法、蒸着法、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法等がある。

【００４３】この様にして得られたアクチュエータセラ
ミックスプレート２５と、セラミックス材料または樹脂
材料からなるカバープレート２とを、図８に示すように
側壁１１１の上部にてエポキシ系接着剤等からなる接合
層３を介して接合することで溝１５は横方向に互いに間
隔を有するインク液室１２となる。圧電セラミックス１
０の分極工程よりも先に該カバープレート２の接合を行
うため、圧電セラミックス１０のキュリー温度（例えば
２５０℃）以上の温度の熱処理プロセスを行っても全く
問題が無く、アクチュエータセラミックスプレート２５
とカバープレート２の強固な接合が可能である。

【００４４】続いて、図１２に示されているように、カ
バープレート２の上部表面に分極用アース電極３０を、
アクチュエータセラミックスプレート２５の下部表面に
分極用正電極３１を銀焼付け法等により形成する。その
後分極用アース電極３０を接地し、分極用正電極３１に
分極用電圧を、図示しないシリコンオイル等の絶縁オイ
ル中にて印加する。図示しない絶縁オイルの温度は、Ｐ
ＴＣ外部電極２９が絶縁体となる温度Ｔ１（本実施例で
は１３０℃）よりも高く、かつ前記圧電セラミックス１
０のキュリー温度（本実施例では２５０℃）よりも低い
温度、例えば１５０℃程度である。

【００４５】このとき、ＰＴＣ外部電極２９は絶縁体と
なり、圧電セラミックス層１０は強誘電性を有する。こ
のため側壁１１１の図中上下方向に電圧が印加されるこ
とになり、圧電セラミックス１０にはそれぞれ矢印４の
方向に良好に分極される。このとき圧電セラミックス１
０に印加される電界は例えば２ｋＶ／ｍｍ程度である。

【００４６】このアクチュエータセラミックスプレート
２５の通常の使用温度はＰＴＣ外部電極２９が絶縁体と
なる温度Ｔ１（本実施例では１３０℃）よりも十分低
く、ＰＴＣ外部電極２９は導電体となり駆動用の電極と
して機能する。

【００４７】この分極工程は従来例（図１３）において
は、電極１３の形成前に必ず行う必要があったが、本実
施例においてはいつ行ってもよく、例えばインク噴射装
置として使用した後でもよいので圧電セラミックス１０
の圧電特性が熱、駆動電界等により劣化した場合に再分
極処理を行い、再び使用することが出来る。

【００４８】本発明の第２の実施例のインク噴射装置に
用いられるアレイには、図９に示す電気回路が設けられ
ており、また全てのインク液室１２内にはインクが充填
されている。この電気回路において、各溝１５内に形成
されたＰＴＣ外部電極２９ａ乃至２９ｆがそれぞれ別々
にＬＳＩチップ５１に接続され、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５
５もＬＳＩチップ５１に接続されている。インク液室１
２は隣合わない複数のグループに分けられており、クロ
ックライン５２から供給された連続するクロックパルス
により、ＬＳＩチップ５１がこの複数グループを続けて
駆動する。データライン５３上に現れる多ビット・ワー
ド形式のデータによりＬＳＩチップ５１が各グループの
うちのどのインク液室１２を作動すべきかを決定し、そ
の選ばれたグループのインク液室１２のＰＴＣ外部電極
２９に電圧ライン５４の電圧Ｖを印加する。

【００４９】この選ばれたインク液室１２の両側の側壁
１１１が圧電セラミックス層１０の圧電効果による変形
をし、従って各グループに於て全てのインク液室１２が
作動可能になる。このとき作動されていない同一グルー
プのインク液室１２のＰＴＣ外部電極２９と、他のグル
ープに属する全てのインク液室１２のＰＴＣ外部電極２
９は接地される。

【００５０】インク噴射装置において、所望の印字デー
タに従って例えばインク液室１２ｂが選択されると、Ｐ
ＴＣ外部電極２９ｃ、２９ｄに急速に正の駆動電圧が印
加され、ＰＴＣ外部電極２９ａ、２９ｂ、２９ｅ、２９
ｆは接地される。これにより圧電セラミックス１０ａに
は矢印１４ａの方向の駆動電界が、圧電セラミックス１
０ｂには矢印１４ｂの方向の駆動電界が作用する。この
とき駆動電界方向１４ａ及び１４ｂと分極方向４とが直
交しているため、側壁１１１ａ及び１１１ｂは、圧電厚
みすべり効果によってインク液室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液室１２ｂの容
積が減少してインク液室１２ｂのインク圧力が急速に増
大し、圧力波が発生して、インク液室１２ｂに連通する
図示しないノズルからインク液滴が噴射される。

【００５１】また、駆動電圧の印加を停止すると、側壁
１１１ａ及び１１１ｂが変形前の位置（図８参照）に戻
るためインク液室１２ｂ内のインク圧力が低下し、図示
しないインク供給口からインク液室１２ｂ内にインクが
供給される。

【００５２】但し、上記の動作は本実施例の基本動作に
過ぎず、製品として具体化される場合には、まず駆動電
圧を容積が増加する方向に印加し、先にインク液室１２
ｂにインクを供給させた後に、駆動電圧の印加を停止し
て元の状態（図８参照）にしてインクを噴射させること
もある。

【００５３】このように、本実施例のインク噴射装置に
おいても、上述した第１の実施例と同様の効果が得られ
る。

【００５４】従って、各部品の接合部、および電極の寿
命が長く、信頼性が高い、さらに製造コストの低いイン
ク噴射装置が実現できるのである。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように本発
明によれば、駆動用電極が、所定温度Ｔ１以上で電気抵
抗が増大して絶縁体となり、所定温度Ｔ１未満で電気抵
抗が減少して導電体となる材料にて構成されている。従
って常温においては前記駆動用電極が導電体となるのに
対し、所定温度Ｔ１以上の温度では前記駆動用電極が絶
縁体となる。その結果、駆動用電極形成後においても所
定温度Ｔ１以上の温度とすれば、圧電セラミックスの分
極を行うことが出来るため、圧電セラミックスプレート
とカバープレートとの接合などの各種製造工程に於て、
圧電材料のキュリー温度（圧電特性を失う温度）よりも
高い温度で熱処理をすることが出来る。その結果、各部
品と圧電セラミックスプレートなどの接合強度が高くな
り、駆動時に接合部が破損することが防止される。従っ
て、各部品の接合部、および電極の寿命が長く、信頼性
が高いインク噴射装置を提供することができる。

【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断面
図である。

【図２】本発明の一実施例のインク噴射装置の動作を示
す説明図である。

【図３】本発明の一実施例のアクチュエータセラミック
スプレートの製造工程を示す斜視図である。

【図４】本発明の一実施例のアクチュエータセラミック
スプレートの製造工程を示す断面図である。

【図５】本発明の一実施例のサーミスタ材料の電気抵抗
の温度特性を示す説明図である。

【図６】本発明の一実施例のアクチュエータセラミック
スプレートの分極工程を示す断面図である。

【図７】本発明の一実施例のインク噴射装置のリード線
の接続を示す説明図である。

【図８】本発明の変形例のインク噴射装置を示す断面図
である。

【図９】本発明の変形例のインク噴射装置の動作を示す
説明図である。

【図１０】本発明の変形例のアクチュエータセラミック
スプレートの製造工程を示す斜視図である。

【図１１】本発明の変形例のアクチュエータセラミック
スプレートの製造工程を示す断面図である。

【図１２】本発明の変形例のインク噴射装置の分極工程
を示す斜視図である。

【図１３】従来例のインク噴射装置を示す断面図であ
る。

【図１４】従来例のインク噴射装置の動作を示す説明図
である。

【図１５】従来例のインク噴射装置を示す斜視図であ
る。

【図１６】従来例の制御部を示すブロック図である。

【図１７】従来例のプリンタを示す斜視図である。

【符号の説明】

４ 分極方向 ６ 圧電セラミックス層 ７ 第１ＰＴＣ電極層 ８ 第２ＰＴＣ電極層 １０ 圧電セラミックス １２ インク液室 １４ａ 電界方向 １４ｂ 電界方向 １６ 分極方向 １７ 分極方向 ２９ ＰＴＣ外部電極 １１１ 側壁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクが充填されたインク液室と、前記
   インク液室を隔て、少なくとも一部が分極された圧電部
   で構成された側壁と、前記分極方向と略直交する電界を
   発生するように前記圧電部に形成された駆動用電極とを
   有し、前記駆動用電極への電圧の印加による前記圧電部
   の圧電厚みすべり効果により前記側壁が変形して、前記
   インク液室内のインクに圧力を与えてインクを噴射する
   インク噴射装置に於て、 前記駆動用電極が、所定温度Ｔ１以上で電気抵抗が増大
   して絶縁体となり、前記所定温度Ｔ１未満で電気抵抗が
   減少して導電体となる材料にて構成されていることを特
   徴とするインク噴射装置。
2. 【請求項２】 前記所定温度Ｔ１は、前記圧電部が圧電
   特性を失う温度より、低いことを特徴とする請求項１記
   載のインク噴射装置。
3. 【請求項３】 前記駆動用電極がチタン酸バリウム系の
   正温度特性サーミスタ材料から構成されていることを特
   徴とする請求項１記載のインク噴射装置。