JPH0733089B2 - インク噴射システム用剪断形トランスデューサ - Google Patents
インク噴射システム用剪断形トランスデューサInfo
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- JPH0733089B2 JPH0733089B2 JP1502508A JP50250889A JPH0733089B2 JP H0733089 B2 JPH0733089 B2 JP H0733089B2 JP 1502508 A JP1502508 A JP 1502508A JP 50250889 A JP50250889 A JP 50250889A JP H0733089 B2 JPH0733089 B2 JP H0733089B2
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- B41J2002/14225—Finger type piezoelectric element on only one side of the chamber
Description
ーサに関し、さらに詳記すると、新規で改良されたイン
ク噴射用トランスデューサ構造に関する。
の剪断形トランスデューサが記載され、このトランスデ
ューサにおいては、圧電性トランスデューサ用プレート
が、そのプレートの平面に対して垂直な方向に極性を付
与されるとともに、インク噴射ヘッド内に位置され、こ
れにより、互いに隣接する一連の圧力室の1つの壁を構
成する。インク噴射用圧力室の中央と、その圧力室の周
辺部との間の位置で、前記トランスデューサの一表面上
に取り付けられた互いに隣接する複数の電極間に電界を
印加することにより、前記トランスデューサは、剪断作
用を行なう状態に作動されることができ、その結果、前
記圧力室壁は、その圧力室の中へ向かって内側に偏向さ
れ、これにより、前記圧力室内のインクに圧力パルスを
加え、その結果、前記圧力室に連通しているインク噴射
オリフィスからインクの滴を放出させる。
性トランスデューサがその全領域に亘って、同一の方向
内に均一に極性を付与され、これにより、便利なトラン
スデューサの極性付与技術の使用を可能にすることであ
る。この構造において、前記極性の方向に対して直角の
電界に晒される圧電性トランスデューサにより発生され
る剪断運動の量は、一般的に1ボルト当たり約0.5ナノ
メータであるd15係数により制御される。結果として、
トランスデューサの所要の偏向を得るには、前記トラン
スデューサ上で比較的狭い間隔に取り付けられている各
電極に、比較的高い電位差が印加されねばならない。例
えば、上記特許第4,584,590号に記載されているよう
に、約0.5mmだけ離間されている複数の電極に、約200ボ
ルトの電位が印加される。したがって、前記複数の電極
間に短絡もしくは洩れ経路が確実に存在しないようにす
るため、そのようなトランスデューサに関しては極端に
注意する必要があり、また、そのトランスデューサに達
する導体上に、かなりの絶縁を維持する必要がある。こ
れらの予防措置は、通常のインク噴射操作においてキャ
リッジ上で高速の往復運動を行なうように取り付けられ
ているインク噴射ヘッドの複雑さ、および重量を増大さ
せる。
を克服する剪断形トランスデューサを提供することにあ
る。
ューサよりも、かなり低い印加電位で動作することがで
きる新規で改良された剪断形トランスデューサを提供す
ることにある。
の剪断形トランスデューサを作る新規で改良された方法
を提供することにある。
レートを持つ圧電性トランスデューサが用意され、その
圧電性プレートは、そのプレートの平面に対して平行に
延在する極性パターンを有し、この極性の方向は、前記
圧力室の中央から前記圧力室の相対向する複数の壁の方
へ延在している。さらに詳説すると、インク噴射圧力室
の1つの壁を構成している部分を有するトランスデュー
サが、圧電性プレートを有し、この圧電性プレートは、
前記圧力室の壁部分の中央と、その圧力室の壁部分のエ
ッジとの間に延在する複数の方向内で、反対向きに極性
を付与され、また前記プレートの相対向する表面上に取
り付けられた複数の電極が、前記極性の方向に対してほ
ぼ垂直に電界を印加し、これにより、前記トランスデュ
ーサの剪断運動を生じさせるとともに、そのトランスデ
ューサにより形成されている前記圧力室の壁の対応する
偏向を生じさせる。
4,584,590号に記載されている構造におけるもののよう
に、前記トランスデューサの平面に交差するのではな
く、トランスデューサの平面に沿うことになり、前記プ
レートの厚さにより分割された励起中の電極の幅に等し
い「てこ」の利点を発生させるとともに、トランスデュ
ーサの所要の変位が、対応する偏向のために特許第4,58
4,590号に記載されている構造により必要とされるもの
よりも、ほぼ1桁小さい強度の電位差により行なわれる
ことを可能にする。そのように、必要な電位差が減少さ
れることにより、短絡および電圧洩れの可能性が大幅に
除去され、それに対応して、前記トランスデューサの保
護および絶縁の必要性が減少する。
性トランスデューサを作るために、前記インク噴射ヘッ
ド内の圧力室の形状に対応するパターンで電界を加える
ことにより、圧電性プレートが、そのプレートの平面に
平行に極性を付与され、その結果、前記電界は、前記プ
レートの平面に平行に延在するとともに、前記圧力室の
中央に対応する位置から、前記圧力室のエッジに対応す
る位置の方へ差し向けられ、また複数の電極が、前記圧
力室の中央とエッジとの間の位置に対応する位置で、前
記極性を付与されたプレートの相対向する複数の表面上
に取り付けられる。
して以下の説明を読むことにより明らかになる。図面に
おいて、 第1図は、本発明による典型的なインク噴射システムの
構造を概略的に示す拡大破断断面図である。
概略的に示す第1図に示されたシステムの拡大破断平面
図である。および、 第3図は、本発明によるトランスデューサを作るために
圧電性プレートに極性を付与する代表的方法を示す概略
断面図である。
な実施例においては、インク噴射ヘッドの一部が、前記
システムの動作時にインクを供給される圧力室11を通常
の要領で形成された圧力室用プレート10と、第1図で見
られるときの前記圧力室の底壁を構成する剛性付与プレ
ート12とを備えている。第2図で最も良く見られるよう
に、前記剛性付与プレートは、対応するインク導管(図
示せず)から前記圧力室へインクを供給するために、前
記圧力室11の一端部に開口13を有するとともに、反対側
に同様の開口14を有し、開口14は、オリフィス付きプレ
ート16中に設けられたインク噴射オリフィス15に連通し
ている。従来のシステムの場合と同様、前記圧力室用プ
レート10の厚さは、例えば約0.076mmであってもよく、
また前記圧力室11は、幅が約1mmで長さが9.5mmであって
もよく、一方、前記剛性付与プレート12は、例えば、厚
さが約0.13mm〜0.25mmで、その開口13および14の直径が
約0.13mm〜0.25mmであってもよいものである。前記オリ
フィス付きプレート16は、例えば、厚さが約0.05mmで、
そのインク噴射オリフィス15の直径が0.025mmであって
もよいものである。
ンクを放出し、これにより、インク滴を前記インク噴射
ヘッドから噴出させるために、圧電性トランスデューサ
部材17が、前記剛性付与プレート12の反対側で、圧力室
用プレート10に隣接して取り付けられ、かつ第1図で見
られるように、前記圧力室11の上壁を形成している。こ
のトランスデューサ部材17は、圧電性材料からなるプレ
ート18を備え、この圧電性プレート18は、本発明に従
い、そのプレート18の平面内に極性を付与されており、
その結果、その極の方向は、第1および2図における矢
印Pにより指示されているように、各圧力室の中央か
ら、前記圧力室のうちの最長の壁19の方へ延在してい
る。
材17は、前記圧力室11の方へ面した側の前記圧電性プレ
ート18の表面を被覆している連続的な導電電極20を備え
ているとともに、前記圧力室から遠ざかった側で選択さ
れた位置に取り付けられている電極用帯状材料21を有し
ている。この電極用帯状材料21は、前記圧力室の長さに
ほぼ等しい長さを有し、そして2本の帯状材料が、各圧
力室に対向する状態に位置され、かつ、その圧力室の中
央と、各最長壁19との間に配置されている。前記各電極
とそれらに隣接する導電性材料との間での短絡、もしく
は洩れを回避するために、前記トランスデューサ部材17
の全体が、絶縁材料からなる薄い層(図示せず)でコー
ティングされることも可能である。
圧力室11の1つに連通しているオリフィス15を介してイ
ンクの滴を放出するために、適切な極性を持つ電圧パル
スが、対応する電極21と共通電極20との間に印加され、
これにより、前記極の方向に対して直角の方向内で、前
記トランスデューサのうちの互いに隣接する複数の部分
を通過する電界を発生させる。図示の実施例において、
前記電極21上の電圧パルスは正である。この電界は、前
記トランスデューサ・プレートのうちの影響を受けた部
分内に剪断運動を生じさせ、この剪断運動は、第1図に
示されている図の右手側圧力室内に図示されている要領
で、前記影響を受けた領域を前記圧力室11内へ向けて内
側に偏向させる。
われているので、例えば、1ボルト当たり約0.5〜1.0ナ
ノメータのような、比較的大きい圧電係数が用意され、
さらに、前記トランスデューサのうちの対向する各側で
相対向している複数の電極により印加されている前記電
界は、トランスデューサ自身の長手に対して垂直方向に
極性を付与されているトランスデューサの一表面上に配
置された電極により印加される電界よりも、前記トラン
スデューサの極性とさらに有効に相互作用する。したが
って、圧力室11に連通しているオリフィス15からの滴の
効率的な放出のために必要とされる前記トランスデュー
サの運動は、選択された電極21と共通電極20との間で、
例えば約10〜30ボルトの範囲にある比較的低い電圧によ
り発生されることが可能であり、したがって、対応する
複数の導体間には最少の絶縁を施すだけでよい。さら
に、前記電極20および21は、前記絶縁を行なう圧電性プ
レート18により分離されているので、それらの間に短絡
もしくは電圧洩れが生じる危険がなく、また、それら
は、前記システムにおける他の導電性構成要素に対して
の短絡もしくは洩れに抗する比較的薄い絶縁層により、
保護されるだけでよい。
を作るために、圧電性材料からなるシートが、複数の極
性付与電極間に配置され、これらの極性付与電極は、第
3図に示されている要領で、所要の分極フィールドを形
成する。第1および2図に示されている極性パターンを
発生させるために、正の極性付与電極22が、前記圧力室
11の中央に対応する位置で、前記プレート18の相対向す
る各側に位置され、また負の極性付与電極23が、前記圧
力室の壁19を構成している圧力室用プレート10の複数の
部分に対応する位置で、前記圧電性プレートの相対向す
る各側上に位置されている。前記各電極により結果とし
て発生される電界は、前記圧電性プレートの平面におけ
る複数の電極間に延在する極性フィールド線24を生じさ
せる。この後、前記共通電極20が、前記極性を付与され
たプレートの一側へ着設され、また前記帯状電極21が、
前記平行なフィールド線24に近い領域において、前記プ
レートの反対側に着接される。
帯状材料21に対応する複数の帯状材料からなり、そして
それらの帯状材料から、前記プレート18を横切るように
位置されてもよい。さらに、前記電極用帯状材料21、お
よびそれに対応する共通電極用帯状材料は、もし使用さ
れるならば、マスキング技術により付着されてもよく、
このマスキング技術は、第3図に示されている極性付与
電極22および23のために、ネガのパターンとなるマスク
を使用するものである。
てきたけれども、それらの多くの変更および交換が、当
業者には容易に察知されよう。したがって、全てのその
ような交換および変更は、本発明の意図する範囲内に含
まれる。
したインク噴射システムのための圧電性トランスデュー
サであって、圧電性プレートを具備し、この圧電性プレ
ートは、このプレートの平面に平行に極性を付与され、
その極性の方向は、前記圧力室の中央領域に対応する領
域と、前記圧力室の相対向する複数の壁に対応する領域
との間に延在していることを特徴とする圧電性トランス
デューサ。
在する電界を印加するために、前記圧電性プレートの相
対向する複数の表面上に配置された少なくとも2つの電
極を備えることを特徴とする実施態様1記載の圧電性ト
ランスデューサ。
射システム圧力室に対応する複数の領域を有するととも
に、少なくとも2つの圧力室に対応する領域上に延在す
る前記圧電性プレートの1つの表面上にある共通電極
と、前記圧力室の各々に対応する領域内で前記圧電性プ
レートの反対側の表面上にある少なくとも1つの電極と
を包含し、前記各電極は、圧力室に対応する各部分のた
めに、前記プレートの極性の方向に実質的に直角に延在
する電界を選択的に印加するものであることを特徴とす
る実施態様1記載の圧電性トランスデューサ。
数の壁断片により形成されかつ中央領域および相対向す
る複数の壁を有する圧力室と、インク噴射オリフィスに
連通する前記壁断片のうちの1つのものの第1開口手段
と、インク供給導管に連通する前記壁断片のうちの1つ
のものの第2開口手段と、前記壁断片のうちの1つから
なる圧電性トランスデューサとを具備し、この圧電性ト
ランスデューサは圧電性プレートを備え、この圧電性プ
レートは、このプレートの平面に対して平行に極性を付
与され、かつ前記圧力室の中央領域および前記圧力室の
相対向する複数の壁間にほぼ延在する極性の方向を有
し、また前記圧力室構造は電極手段を具備し、この電極
手段は、前記壁断片を形成している前記圧電性プレート
の複数の部分上に、前記プレートの極性の方向に対して
直角の方向において電界を印加し、これにより、前記ト
ランスデューサを前記圧力室の中へ向けて内側に移動さ
せることを特徴とする圧力室構造。
ートの表面上の電極と、前記圧力室から遠ざかる方へ面
した前記圧電性プレートの表面上の少なくとも1つの他
の電極とを包含していることを特徴とする実施態様4記
載の圧力室構造。
圧力室から遠ざかる方へ面した前記圧電性プレートの表
面上に、少なくとも2つの電極を備えていることを特徴
とする実施態様5記載の圧力室構造。
ための圧電性トランスデューサを作る方法であって、圧
電性プレートに電界を印加し、これらの電界が、極性を
付与された圧電性プレートを作るために前記圧力室へ印
加されるよう、前記プレートの範囲内で、前記プレート
の平面に対して平行に延在し、かつ印加される領域の中
心に関して互いに反対向きの方向へ延在するようにする
工程を具備した圧電性トランスデューサを作る方法。
記圧電性プレートの領域の相対向する各側に配置されか
つ同一の極性を有する一対の極性付与電極と、前記圧力
室の周辺部の各部分に対応する領域内で、前記圧電性プ
レートの反対向きの各側に配置されかつ反対の極性を有
する2組の極性付与電極とにより印加されることを特徴
とする実施態様7記載の方法。
辺部との間の領域内で、前記極性を付与された圧電性プ
レートの相対向する表面上に、トランスデューサ作動用
電極を設ける工程を備えていることを特徴とする実施態
様8記載の方法。
圧力室を形成する複数の長尺壁と、1つの壁内の圧電性
トランスデューサ手段とを具備し、この圧電性トランス
デューサ手段は、前記圧力室の長手方向に対して直角
に、かつ前記1つの壁の表面に対して平行に極性を付与
されていることを特徴とするインク噴射システムの圧力
室構造。
ぼ直角に延在する電界を印加するための電極手段を備え
ていることを特徴とする実施態様10記載のインク噴射シ
ステムの圧力室構造。
ステム用長尺圧力室の各壁の1つからなるとともに、前
記2つの圧力室の壁の1つを形成している前記圧電性ト
ランスデューサ手段上の電極手段と、前記圧力室に対向
する領域内で前記圧電性トランスデューサ手段により形
成された前記壁の反対側の表面上の少なくとも1つの電
極とを備え、これらの電極は、圧力室に対応する各部分
のために、前記トランスデューサ手段の極性の方向に対
してほぼ直角に延在する電界を選択的に印加するための
ものであることを特徴とする実施態様10記載のインク噴
射システムの圧力室構造。
長尺の壁断片により形成された長尺の圧力室と、インク
噴射オリフィスに連通する前記壁断片のうちの1つの中
の第1開口手段と、インク供給導管に連通する前記壁断
片のうちの1つの中の第2開口手段と、前記壁断片のう
ちの1つからなる圧電性トランスデューサ手段とを具備
し、この圧電性トランスデューサ手段は、前記1つの壁
断片の表面に対して平行に、かつ前記1つの壁断片の長
手に対して直角に極性を付与され、また前記インク噴射
システムの圧力室構造は、電極手段を具備し、この電極
手段は、前記極性の方向に直角の方向内で、前記圧電性
トランスデューサ手段上に電界を印加し、これにより、
前記トランスデューサ手段を、前記1つの壁断片の表面
へ向けて横断方向へ移動させることを特徴とするインク
噴射システムの圧力室構造。
ランスデューサ手段の表面上の電極と、前記圧力室から
遠ざかる方へ面した前記圧電性手段の他の表面上の少な
くとも1つの他の電極とを備えていることを特徴とする
実施態様13記載のインク噴射システムの圧力室構造。
ンスデューサ手段の表面上に、少なくとも2つの電極を
備えていることを特徴とする実施態様14記載のインク噴
射システムの圧力室構造。
るための圧電性トランスデューサを作る方法であって、
長尺の圧電部材に電界を印加し、その結果、その電界
が、インク噴射システムの圧力室へ印加される領域にお
いて、前記圧電性部材の1つの表面に平行に、かつ前記
圧電性部材の範囲内に延在するようにすることを特徴と
する圧電性トランスデューサを作る方法。
対向する各側に配置され、かつ同一の極性を有する第1
ペアの極性付与電極と、前記第1部分から離間された第
2部分内で、前記圧電性部材の相対向する各側に配置さ
れ、かつ反対の極性を有する第2ペアの極性付与電極と
により印加されることを特徴とする実施態様16記載の方
法。
内で、前記極性を付与される圧電性部材の相対向する各
表面上にトランスデューサ作動用電極を設ける工程を備
えていることを特徴とする実施態様17記載の方法。
Claims (6)
- 【請求項1】中央領域および両側壁を備えた圧力室を有
するインク噴射システムのための圧電性トランスデュー
サであって、圧電性プレートを具備し、この圧電性プレ
ートは、このプレートの平面に平行に極性を付与され、
その極性の方向が、前記圧力室の中央領域に対応する領
域と、前記圧力室の両側壁に対応する領域との間に延在
していることを特徴とする圧電性トランスデューサ。 - 【請求項2】インク噴射システムのための圧力室装置で
あって、複数の壁手段により形成された、中央領域およ
び両側壁を有する圧力室と、前記壁手段の一部に設けら
れた、インク噴射オリフィスに連通する第1開口手段
と、前記壁手段の他の一部に設けられた、インク供給導
管に連通する第2開口手段と、前記壁手段の1つを形成
する圧電性トランスデューサとを具備してなり、 該圧電性トランスデューサは圧電性プレートと電極手段
とを備え、該圧電性プレートは、このプレートの平面に
対して平行に極性を付与され、かつ前記圧力室の中央領
域および両側壁間にほぼ延在する極性の方向を有し、前
記電極手段は、前記壁手段の1つを形成している前記圧
電性プレートの部分に、前記圧電性プレートの極性の方
向に対して直角の方向に電界を印加し、これにより、前
記トランスデューサを前記圧力室の内側へ向けて動かす
ことを特徴とする圧力室装置。 - 【請求項3】圧力室を有するインク噴射システムに使用
する、圧電性プレートを備えた圧電性トランスデューサ
を製造する方法であって、前記圧電性プレート内で、該
プレートの平面に対して平行、かつ前記圧力室の中央に
対応する位置から互いに反対向きの両方向へ延在するよ
うな電界を前記圧電性プレートに印加して極性を付与さ
れた圧電性プレートを製造することを特徴とする方法。 - 【請求項4】インク噴射システムの圧力室構造であっ
て、細長い圧力室を形成する複数の長尺壁と、前記長尺
壁のうちの1つを形成する圧電性トランスデューサ手段
とを具備してなり、この圧電性トランスデューサ手段
は、前記圧力室の長手方向に対して直角、かつ前記長尺
壁のうちの1つにおける表面に対して平行に極性を付与
されていることを特徴とするインク噴射システムの圧力
室構造。 - 【請求項5】インク噴射システムの圧力室構造であっ
て、複数の長尺の壁手段により形成された長尺の圧力室
と、前記壁手段の一部に設けられた、インク噴射オリフ
ィスに連通する第1開口手段と、前記壁手段の他の一部
に設けられた、インク供給導管に連通する第2開口手段
と、前記壁手段の1つを形成する圧電性トランスデュー
サ手段とを具備してなり、該圧電性トランスデューサ手
段は、前記壁手段の1つにおける表面に対して平行、か
つ該壁手段の1つにおける長手方向に対して直角に極性
を付与され、また前記圧電性トランスデューサ手段は電
極手段を備え、この電極手段は、前記極性の方向に直角
の方向内で、前記圧電性トランスデューサ手段に電界を
印加し、これにより、前記トランスデューサ手段を、前
記壁手段の1つにおける表面を横断する方向に動かすこ
とを特徴とするインク噴射システムの圧力室構造。 - 【請求項6】圧力室を有するインク噴射システムに使用
する、長尺の圧電性部材を備えた圧電性トランスデュー
サを製造する方法であって、 前記圧電性部材の、前記圧力室の壁の1つを形成する領
域における1つの表面に平行に、かつ前記圧電性部材内
で延在するような電界を前記圧電性部材に印加すること
を特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/161,855 US4825227A (en) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | Shear mode transducer for ink jet systems |
US161855 | 1988-02-29 | ||
PCT/US1989/000622 WO1989008240A1 (en) | 1988-02-29 | 1989-02-15 | Shear mode transducer for ink jet systems |
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Publication Number | Publication Date |
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