JPH08258261A

JPH08258261A - インク噴射装置

Info

Publication number: JPH08258261A
Application number: JP6550395A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Takahashi; 高橋　　義和
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1995-03-24
Filing date: 1995-03-24
Publication date: 1996-10-08

Abstract

(57)【要約】【目的】大量生産性、信頼性に優れ、容易に電気的接
続が行えるインク噴射装置を提供すること。【構成】圧電セラミックス材料からなるアクチュエータ
１０１は、射出成形法等により作製され、図中上方向に
開口する複数の第１溝部１０２と、図中下方向に開口す
る複数の第２溝部１０３とが交互に、補強部１０９上に
一列に形成されている。前記アクチュエータ１０１は、
矢印１２０方向に分極される。前記第１溝部１０２と同
ピッチで形成した第１電極パターン１４３を有する第１
ＦＰＣ基板１４１を、前記第１電極パターン１４３と第
２傾斜部１０６上の第１電極１２１とを半田付けするこ
とでアクチュエータ１０１に接合し、同様に第２溝部１
０３と同ピッチで形成した第２電極パターン１４４を有
する第２ＦＰＣ基板１４２を、前記第２電極パターン１
４４と第４傾斜部１０７上の第２電極１２２とを半田付
けすることでアクチュエータ１０１に接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電界の発生によりアク
チュエータ部材を変形させてインク室からインクを噴射
するインク噴射装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日、これまでのインパクト方式の印字
装置にとってかわり、その市場を大きく拡大しつつある
ノンインパクト方式の印字装置のなかで、原理が最も単
純で、かつ多階調化やカラー化が容易であるものとし
て、インクジェット方式の印字装置が上げられる。なか
でも印字に使用するインク滴のみを噴射するドロップ・
オン・デマンド型が、噴射効率の良さ、ランニングコス
トの安さなどから急速に普及している。

【０００３】ドロップ・オン・デマンド型として特公昭
５３−１２１３８号公報に開示されているカイザー型、
あるいは特公昭６１−５９９１４号公報に開示されてい
るサーマルジェット型がその代表的な方式としてある。
このうち、前者は小型化が難しく、後者は高熱をインク
に加えるためにインクの耐熱性に対する要求が必要とさ
れ、それぞれに非常に困難な問題を抱えている。

【０００４】以上のような欠陥を同時に解決する新たな
方式として提案されたのが、特開昭６３−２４７０５１
号公報に開示されている圧電セラミックスを利用したせ
ん断モード型である。

【０００５】図１３に示すように、上記せん断モード型
のインク噴射装置６００は、底壁６０１、天壁６０２及
びその間のせん断モードアクチュエータ壁６０３からな
る。そのアクチュエータ壁６０３は、底壁６０１に接着
され、且つ矢印６１１方向に分極された下部壁６０７
と、天壁６０２に接着され、且つ矢印６０９方向に分極
された上部壁６０５からなっている。アクチュエータ壁
６０３は一対となって、その間にインク流路６１３を形
成し、且つ次の一対のアクチュエータ壁６０３の間に
は、インク流路６１３よりも狭い空間６１５を形成して
いる。

【０００６】各インク流路６１３の一端には、ノズル６
１８を有するノズルプレート６１７が固着され、各アク
チュエータ壁６０３の両側面には電極６１９，６２１が
金属化層として設けられている。各電極６１９，６２１
はインクと絶縁するための絶縁層（図示せず）で覆われ
ている。そして、空間６１５に面している電極６１５に
面している電極６１９，６２１はアース６２３に接続さ
れ、インク流路６１３内に設けられている電極６１９，
６２１は、アクチュエータ駆動回路を与えるシリコン・
チップ６２５に接続されている。

【０００７】次に、このインク噴射装置６００の製造方
法を説明する。まず、矢印６１１に分極された圧電セラ
ミックス層を底壁６０１に接着し、矢印６０９に分極さ
れた圧電セラミックス層を天壁６０２に接着する。各圧
電セラミックス層の厚みは、下部壁６０７、上部壁６０
５の高さに等しい。次に、圧電セラミックス層に、平行
な溝をダイヤモンドカッティング円板の回転等によって
形成して、下部壁６０７、上部壁６０５を形成する。そ
して、真空蒸着によって下部壁６０７の側面に電極６１
９を形成し、その電極６１９上に前記絶縁層を設ける。
同様にして上部壁６０５の側面に電極６２１、前記絶縁
層を設ける。

【０００８】上部壁６０５の天頂部と下部壁６０７の天
頂部とを接着してインク流路６１３と空間６１５とを形
成する。次に、ノズル６１８が形成されているノズルプ
レート６１７を、ノズル６１８がインク流路６１３と対
応するように、インク流路６１３及び空間６１５の一端
に接着し、インク流路６１３と空間６１５との他端をシ
リコン・チップ６２５とアース６２３とに接続する。

【０００９】そして、各インク流路６１３の電極６１
９，６２１にシリコン・チップ６２５が電圧を印加する
ことによって、各アクチュエータ壁６０３がインク流路
６１３の容積を増加する方向に圧電厚みすべり変形し
て、所定時間後電圧印加が停止されてインク流路６１３
の容積が増加状態から自然状態となってインク流路６１
３内のインクに圧力が加えられ、インク滴がノズル６１
８から噴射される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た構成のインク噴射装置６００では、空間６１５に面し
ている電極６１９，６２１はアース６２３に接続され、
インク流路６１３内に設けられている電極６１９，６２
１は、アクチュエータ駆動回路を与えるシリコン・チッ
プ６２５に接続されているが、その電気接続の具体的構
成および方法が開示されていない。そこで、例えば、イ
ンク流路６１３が５０個あるとすると、空気室６１５は
５１個必要となり、電極６１９，６２１の電気的接続が
１０１ケ所であり、その１０１ケ所は狭ピッチであるの
で、電気的接続が難しく、そのための工程に時間がかか
り、大量生産性に劣るといった問題点があった。

【００１１】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、大量生産性に優れ、容易に電気
的接続が行えるインク噴射装置を提供することを目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のインク噴射装置は、インクが噴射される複数
のインク液室と、分極された圧電セラミックスで少なく
とも一部が形成されたアクチュエータ部材と、前記圧電
セラミックスに駆動電界を発生するための電極とを有
し、前記電極からの電界の発生により前記アクチュエー
タ部材を変形させて前記インク液室からインクを噴射す
るものであり、更に、前記アクチュエータ部材は、第１
溝部と、前記第１溝部の両側に設けられ、且つ前記第１
溝部の開口方向とは逆方向に開口し、その長手方向が前
記第１溝部の長手方向と同方向の第２溝部とを有し、前
記電極は、前記第１溝部内部の少なくとも側表面に形成
された第１の電極と、前記第２溝部内部の少なくとも側
表面に形成された第２の電極とからなり、前記第１溝部
と前記第２溝部との少なくとも一方が前記インク液室を
構成すると共に、前記アクチュエータ部材における圧電
セラミックスの分極方向と前記各溝部の長手方向とが平
行であり、前記第１及び第２の電極の少なくとも一方
は、前記各溝部内部の側表面にその溝部の一端部から長
手方向の途中部分に亙って形成されており、これにより
駆動電界が圧電セラミックの分極方向に対してほぼ垂直
に印加されうる。

【００１３】尚、前記アクチュエータ部材は、そのアク
チュエータ部材に形成された第２溝部がインク液室を構
成し、前記第１溝部が非インク液室を構成するものであ
り、前記電極は、前記第１の電極と前記第２の電極との
いずれか一方の電極を、その対応する各溝部に共通の電
極として構成するものでもよい。

【００１４】尚、前記電極は、前記第１の電極をインク
液室の個々に対応して、各インク液室を構成するアクチ
ュエータ部材の外周面に亙って各々形成された駆動電極
として構成し、前記第２の電極をその対応する全ての第
２溝部に共通の電極として構成するものでもよい。

【００１５】尚、前記第１及び第２の電極の少なくとも
一方は、前記各溝部内部の側表面にその溝部の一端部か
ら長手方向の略半分を覆うように形成されていてもよ
い。

【００１６】尚、前記第１及び第２の電極は、インク液
室の終端が開口した前記アクチュエータ部材の端面側よ
り、各溝部の並び方向に所定の角度を持った２方向から
の蒸着を行なうことで形成されたものでもよい。

【００１７】尚、前記アクチュエータ部材は、その上下
端面が前記蒸着方向を向くように傾斜していてもよい。

【００１８】尚、前記インク液室の先端が開口した前記
アクチュエータ部材の端面側には、インク噴射ノズルが
インク液室の個々に対応して形成されていてもよい。

【００１９】尚、前記アクチュエータ部材は、圧電作用
のある材料を用いて射出成形にて作製されたものでもよ
い。

【００２０】

【作用】上記の構成を有する本発明の請求項１に係る
インク噴射装置においては、第１溝部及び第２溝部とが
交互に且つ開口方向が互いに逆になるようにアクチュエ
ータ部材に形成されている。そして、この各溝部に電極
が設けられている。各電極の取り出しはアクチュエータ
部材の上面からと下面からの二方向から可能で有り、従
来と比較して電極のピッチが２倍になるため電気的接続
が容易に行なわれる。更に、本発明のインク噴射装置に
おいては、前記第１の電極と前記第２の電極との間に駆
動電界が印加されると、前記アクチュエータ部材におけ
る前記圧電セラミックス部がインク室の長手方向に圧電
厚みすべり変形し、そのアクチュエータ部材に当接する
溝部の体積を確実に変化させ、的確にインクを噴射す
る。

【００２１】請求項２に係るインク噴射装置において
は、インク液室と非インク液室とが交互に配列されてい
るため、近隣のインク液室の駆動による影響、いわゆる
クロストークを受けない。また、電極は、前記第１の電
極と前記第２の電極とのいずれか一方の電極を、その対
応する各溝部に共通の電極として構成されているため、
電極数が少なくなり、アクチュエータ部材の駆動制御を
行なう制御回路との電気的接続が容易となる。

【００２２】請求項３に係るインク噴射装置において
は、インク液室側に形成される第２電極が共通電極であ
るため、インクを介してインク液室間で短絡が生ずるこ
とがなく、電極に絶縁層を設ける必要もなくなる。第１
電極は、インク液室の個々に対応して、各インク液室を
構成するアクチュエータ部材の外周面に亙って各々形成
された駆動電極をなし、この第１電極へ選択的に電圧が
印加されることで、任意のインク液室よりインクを噴射
する。

【００２３】請求項４に係るインク噴射装置において
は、駆動電界の印加によるインク液室の容積変化を大き
く取ることができ、より効率的にインクを噴射させるこ
とができる。

【００２４】請求項５に係るインク噴射装置において
は、第１及び第２の電極が、インク液室の終端が開口し
た前記アクチュエータ部材の端面側より、各溝部の並び
方向に所定の角度を持った２方向からの蒸着により形成
されている。そのため、マスキングや切削加工等の複雑
な加工を行なわなくとも、第１及び第２の電極を各溝部
内部の側表面にその溝部の一端部から長手方向の途中部
分に亙って形成させることができ、大量生産性に優れ
る。

【００２５】請求項６に係るインク噴射装置において
は、前記蒸着加工によって、第１溝部の個々に対応し、
且つ各第１溝部を構成するアクチュエータ部材の外周面
に亙って各々形成された第２の電極と、第２溝部の個々
に対応し、且つ各第２溝部を構成するアクチュエータ部
材の外周面に亙って各々形成された第１の電極とが形成
される。

【００２６】請求項７に係るインク噴射装置において
は、前記アクチュエータ部材の圧電厚みすべり変形によ
るインク液室内の圧力変動の伝搬を効果的に利用して、
ノズルよりインクを噴射する。

【００２７】請求項８に係るインク噴射装置において
は、圧電作用のある材料を用いて射出成形にて作製さ
れ、溝切り加工を行なうことなく容易にアクチュエータ
部材を形成することができ、大量生産性に優れる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照しながら説明する。

【００２９】図１に示すように、本発明の一実施例であ
るインク噴射装置１００は、非インク液室を構成する第
１溝部１０２及びインク液室を構成する第２の溝１０３
とが形成されたアクチュエータ１０１と、インク吐出ノ
ズル１３２（図６乃至図７参照）が形成されたノズル板
１３１と、各溝部の終端を封止するカバー板１３３と、
前記第２溝部の解放面にインク供給口１３５を備えたマ
ニホールドカバー板１３４と、前記第１溝部１０２に設
けられた第１の電極１２１と電気的に接続される第１の
ＦＰＣ基板１４１と、前記第２溝部１０３に設けられた
第２の電極１２２と電気的に接続される第２のＦＰＣ基
板１４２とからなる。

【００３０】前記アクチュエータ１０１は、チタン酸ジ
ルコン酸鉛系（ＰＺＴ）の圧電セラミックス材料で形成
されており、特に、本実施例におけるアクチュエータ１
０１は、射出成形法等により作製される。図２に示すよ
うに、アクチュエータ１０１には、例えば深さ４００μ
ｍ、幅８０μｍでＺ−Ｚ’線方向に延び、図中上方向に
開口する開口部を有する複数の第１溝部１０２と、例え
ば深さ４００μｍ、幅８０μｍでＺ−Ｚ’線方向に延
び、図中下方向に開口する開口部を有する複数の第２溝
部１０３とが交互に配列されて一列に形成されている。
また、第１溝部１０２と第２溝部１０３とを隔てて伸び
ている側壁１０８は、例えば厚さ８０μｍである。

【００３１】また、前記第１溝部１０２及び第２溝部１
０３の開口部は、各溝部の一端部から長手方向の略半分
に亙って形成されている。そして、前記開口部の形成さ
れたアクチュエータ１０１の図中前半部位が駆動部１１
５、前記開口部の形成されていないアクチュエータ１０
１の図中後半部位が補強部１０９を構成している。この
補強部１０９はアクチュエータ１０１の剛性を確保し、
印字駆動や不意の衝撃等を受けてもアクチュエータ１０
１が破損しないようにしている。

【００３２】アクチュエータ１０１は、その射出成形時
における金型からの離型性をよくするために、第１溝部
１０２の開口部が溝幅から例えば１６０μｍまで広がる
第１傾斜部１０４を備えており、また、第１溝部１０２
が形成されていない駆動部１１５の図中上面には、補強
部１０９との境界から図中前面に向かって傾斜する第２
傾斜部１０６が設けられている。同様に、第２溝部１０
３の開口部は溝幅から例えば１６０μｍまで広がる第３
傾斜部１０５を備えており、また、第２溝部１０３が形
成されていない駆動部１１５の図中下面には、補強部１
０９との境界から図中前面に向かって傾斜する第４傾斜
部１０７が設けられている。

【００３３】射出成形により上記のように形成されたア
クチュエータ１０１は、図３に示すように、分極用電極
１５６，１５７にて挟み、８０〜１３０℃の絶縁油中に
て２〜４ｋＶ／ｍｍの電界が印加される。これにより、
アクチュエータ１０１は図２の矢印１２０方向に示され
るとおり、各溝部１０２，１０３の長手方向と平行に分
極される。尚、分極方法としては、前述の方法に限らず
コロナ放電等の方法でもよい。

【００３４】次に、スパッタリング法、蒸着法などの乾
式方法により、前記第１溝部１０２内部の第１側表面１
１１と第１傾斜部１０４と第２傾斜部１０６の表面に、
金属からなる第１の電極１２１を形成する。また、第２
溝部１０３内部の第２側表面１１２と第３傾斜部１０５
と第４傾斜部１０７と第２溝部１０３内部の第２底面１
１４の表面に、金属からなる第２の電極１２２を形成す
る。このとき、図４乃至図５に示すように、アクチュエ
ータ１０１の駆動部１１５に対応する部位のみ金属電極
を形成し、補強部１０９に対応する部位には金属電極を
形成しない。また、第１溝部１０２内部の第１底面１１
３と、前記補強部１０９の貫通穴１１０内表面にも、金
属電極を形成しない。

【００３５】図１３の従来例では、分極方向がアクチュ
エータ壁６０３の高さ方向と一致していたため、前記ア
クチュエータ壁６０３の全面を厚み滑り変形するために
は、そのアクチュエータ壁６０３の長さ方向の全長にわ
たって電極６２１を形成する必要があったが、本実施例
のアクチュエータ１０１は、分極方向１２０が第１溝部
１０２の長さ方向に一致しているので、側壁１０８の前
面を厚み滑り変形させるためには側壁１０８の長さ方向
の全長にわたって電極１２１，１２２を形成する必要が
ない。従って、前記駆動部１１５の第１溝部１０２と第
２溝部１０３とを隔てている側壁１０８の表面のみに電
極１２１，１２２を形成すればよく、電極形成が困難で
ある前記補強部内１１０に形成された各溝部の内表面に
まで金属電極を形成する必要がないのである。本発明に
おいては、形成する電極１２１，１２２の長さに限定を
行なわないが、本実施例では、電極形成の容易性と駆動
時のアクチュエータ１０１の変位量とを考慮して、各溝
部１０２，１０３の略中央に相当する位置まで形成して
いる。

【００３６】ここで、金属電極を形成する方法として蒸
着による手法を例示する。図２に示すように、分極処理
がなされたアクチュエータ１０１において、その各溝部
１０２，１０３の終端が開口した駆動部１１５側の端面
（図中前面）にマスキング材料を塗布する。このマスキ
ング処理がなされたアクチュエータ１０１を、前記駆動
部１１５側の端面（図中前面）より、各溝部１０２，１
０３の並び方向に所定の角度を持った方向１２３，１２
４より蒸着を行なう。このとき、図２中のＹＺ平面での
断面図である図４に示すように、側壁１０８の遮蔽効果
を利用して、駆動部１１５のみに電極１２１，１２２が
形成されるような角度θを設定して蒸着を行なう。更
に、本実施例では、蒸着方向１２３，１２４はアクチュ
エータ１０１の上下方向にも角度を有しており、第２溝
部１０３の第２底面１１４に金属電極が形成されるよう
に蒸着方向１２３，１２４が図中斜め上方向を向くよう
に若干角度がつけられている。尚、蒸着方向１２３と蒸
着方向１２４とは各溝部の長手方向と平行な垂直面にお
いて対称である。

【００３７】アクチュエータ１０１は、第２傾斜部１０
６及び第４傾斜部１０７が蒸着方向１２３，１２４を向
くように傾斜している。そのため、この２方向１２３，
１２４からの蒸着のみで、図５に示すような、第２溝部
１０３（＝インク液室）の個々に対応して、各第２溝部
１０３を構成する側壁１０８の外周面に亙って各々形成
された第１の電極１２１と、対応する全ての第２溝部１
０３に共通の第２の電極１２２とが形成される。つま
り、本実施例ではマスキングや切削加工等の複雑な加工
を行なわなくとも、前記第１及び第２の電極１２１，１
２２を各溝部１２３，１２４内部の側表面にその溝部の
端部から長手方向の略中央部に亙って形成させることが
できる。よって、電極形成に係る工程が少なくて済み、
生産性に優れる。

【００３８】次に、図６に示すように、前記アクチュエ
ータ１０１の補強部１０９側にあたる一端面に、前記第
２溝部１０３（＝インク液室）に対応する位置にノズル
１３２を有するノズル板１３１を図示しないエポキシ系
接着剤にて接合する。このノズル板１３１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。

【００３９】前記アクチュエータ１０１の、前記ノズル
板１３１を接合した端面と反対側（駆動部１１５側）の
端面に、カバー板１３３を図示しないエポキシ系接着剤
にて接合する。

【００４０】第１溝部１０２と同ピッチで形成した第１
電極パターン１４３を有する第１ＦＰＣ基板１４１を、
その第１電極パターン１４３と前記第２傾斜部１０６上
の第１の電極１２１とを半田付けすることでアクチュエ
ータ１０１に接合し、同様に、第２溝部１０３と同ピッ
チで形成した第２電極パターン１４４を有する第２ＦＰ
Ｃ基板１４２を、その第２電極パターン１４４と、第４
傾斜部１０７上の第２の電極１２２とを半田付けするこ
とでアクチュエータ１０１に接合する。尚、第２の電極
１２２は共通電極のため、接合する第２電極パターン１
４４は単一電極であってもよい。

【００４１】また、前記第２溝部１０３の開放面にイン
ク供給口１３５を備えた、マニホールドカバー板１３４
を、図７に示すように、前記カバー板１３３と前記第２
ＦＰＣ基板１４２とに図示しないエポキシ系接着剤にて
接合する。図１に示すように、第３傾斜部１０５と第４
傾斜部１０７と前記カバー板１３３と前記マニホールド
カバー板１３４とで囲まれた空間はマニホールド１３６
となる。マニホールド１３６の両端部は図示しない蓋に
より密閉される。

【００４２】これにより、インク液室である第２溝部１
０３と、少なくとも一部が圧電セラミックスからなる側
壁１０８と、電極１２１，１２２とを複数備えたインク
噴射装置１００が作成される。

【００４３】次に、上記インク噴射装置１００の駆動制
御を行なう制御回路について説明する。図８に示すよう
に前記第１ＦＰＣ基板１４１上の第１電極パターン１４
３と、前記第２ＦＰＣ基板１４２上の第２電極パターン
１４４は、各々個々にＬＳＩチップ１５１に接続され、
クロックライン１５２、データライン１５３、電圧ライ
ン１５４及びアースライン１５５もＬＳＩチップ１５１
に接続されている。ＬＳＩチップ１５１は、クロックラ
イン１５２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１５３上に現れるデータから、ど
のノズル１３２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１５１は、駆動する第２
溝部１０３に対応する第１電極１２１に導通する第１電
極パターン１４３に、電圧ライン１５４の電圧Ｖを印加
し、前記第２溝部１０３以外の第２溝部１０３に対応す
る第１電極１２１に導通する第１電極パターン１４３
と、全ての第２溝部１０３内の第２電極１２２にアース
ライン１５５を接続して接地する。

【００４４】次に、本実施例によるインク噴射装置１０
０の動作を図９乃至図１２を用いて説明する。図９及び
図１１は、前記インク噴射装置１００の水平断面図であ
り、図１０及び図１２は、そのＸーＸ’面での縦断面図
である。

【００４５】図９の第２溝部１０３ｂからインク液滴を
噴射するために、その第２溝部１０３ｂに対応する第１
電極１２１ｂに対し電圧パルスを与える（ここで、ある
第１電極１２１に対して電圧を与えることは、その第１
電極１２１に電圧パルスを印加し、指示しない第１電極
１２１を接地することを言う）。第２電極１２２は全て
接地されている。すると、図１１、１２に示すように、
側壁１０８ｃには、矢印１４５方向、側壁１０８ｄに
は、矢印１４６方向の電界が発生し、側壁１０８ｃ、側
壁１０８ｄが圧電厚みすべり効果により、第２溝部１０
３ｂの容積が増加する方向に動く。すると、ノズル１３
２ｂ付近を含む第２溝部１０３ｂ内の圧力が減少する。
これにより、図示しないインク供給源からインク供給口
１３５、マニホールド１３６を介して第２溝部１０３ｂ
にインクが供給される。

【００４６】尚、このアクチュエータ１０１の変位にお
いては、アクチュエータ１０１とマニホールドカバー板
１３４との接合部にては生ずることがなく、近隣のイン
ク液室の駆動による影響を隣接するインク液室が受ける
ことが無い。つまり、いわゆるクロストークを受けな
い。更に、本実施例では、側壁１０８ｃ，１０８ｄが圧
電厚みすべり効果によりその長手方向において屈曲する
ように変位する。よって、アクチュエータ１０１とノズ
ル板１３１もしくはカバー板１３３との接合面に無理な
応力が加わらず、耐久性が良い。同時に、従来のものと
比較して、インク液室の体積の変位も大きくできる。

【００４７】次に、第１電極１２１ｂに与えられていた
電圧パルスが停止され、前記第１電極１２１ｂが接地さ
れると、第２溝部１０３ｂの容積は前記増加状態から自
然状態へと減少し、第２溝部１０３ｂの容積が減少し、
前記第２溝部１０３ｂ内のインクがインク液滴となり、
ノズル１３２ｂから噴射される。

【００４８】また、前記実施例においては、まず駆動電
圧を第２溝部１０３ｂの容積が増加するように印加し
て、第２溝部１０３ｂにインクを供給し、駆動電圧の印
加を停止して第２溝部１０３ｂの容積を前記増加状態か
ら自然状態へと減少させ、第２溝部１０３ｂ内のインク
をインク液滴として噴射していたが、逆に、第２溝部１
０３ｂの体積が減少する方向に駆動電圧を印加しインク
液滴を噴射し、次に駆動電圧の印加を停止し第２溝部１
０３の容積を自然状態に増加して第２溝部１０３にイン
クを供給してもよい。

【００４９】上述したように、本実施例のインク噴射装
置１００においては、１つの側壁１０８の両側面に第１
溝部１０２と第２溝部１０３とが交互に且つ開口方向が
互いに逆になるように形成されている。そして、この各
溝部１０２，１０３に第１電極１２１と、第２電極１２
２が設けられ、それぞれは別のＦＰＣ基板１４１，１４
２とアクチュエータ１０１の上面からと下面からとの２
方向から電気的に接続するので、従来よりも広い２倍の
ピッチで形成できる。従って、第１ＦＰＣ基板１４１上
に形成した第１電極パターン１４３との電気的コネク
ト、および第２ＦＰＣ基板１４２上に形成した第２電極
パターン１４４との電気的コネクトが容易且つ確実に行
える。

【００５０】また、本実施例ではインク液室側の側表面
に形成された第２電極１２２を共通電極として形成して
いるので、インク液室間には第２電極１２２間の短絡に
よる電界が発生されることがない。よって、電気的効果
による前記インク液室内のインクの変質や第２電極１２
２の劣化を引き起こすことが無い。従って、従来の様に
第２電極１２２の上に絶縁層を形成する必要が無い。更
に、共通電極にすることで、総電極数を少なくすること
ができ、駆動制御を行なう制御回路との電気的接続が容
易になる。

【００５１】また、本実施例のアクチュエータ１０１は
射出成形により一体的に形成され、溝切り加工を行なう
ことなく容易にアクチュエータ１０１を形成することが
でき、大量生産性に優れている。

【００５２】尚、本発明は上述の一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で変更が可能
である。例えば、上記実施例では前記アクチュエータ１
０１は全体がＰＺＴの圧電セラミックス材料で形成され
ているが、アクチュエータ１０１の駆動部１１５のみＰ
ＺＴの圧電セラミックス材料で形成し、補強部１０９を
アルミナ等で形成した後、その２つを接着してアクチュ
エータ１０１としたものを用いてもよい。

【００５３】また、上記実施例ではアクチュエータ１０
１は射出成形で一体的に形成されていたが、圧電セラミ
ックスプレートをダイシング等で加工して形成したもの
でもよい。

【００５４】尚、上記実施例においては、第２電極１２
２を常に接地し、平常時には全ての第１電極１２１を接
地しておき、インクの噴射時には対応する第１電極１２
１に対して電圧を与えるようにして、インクの噴射を制
御していたが、逆に、第２電極１２２に常に電圧Ｖを印
加し、平常時には全ての第１電極１２１を高インピーダ
ンス状態にしておき、インクの噴射時には対応する第１
電極１２１に対して接地、それ以外の第１電極１２１を
高インピーダンス状態にするようにして、インクの噴射
を制御するものでもよい。この制御によっても、インク
液室間には電界が発生されることがないので、電気的効
果による前記インク液室内のインクの変質や第２電極１
２２の劣化を引き起こすことが無い。

【００５５】また、前記実施例では、第２溝部１０３の
みにインクを供給し、インクを噴射していたが、第１溝
部１０２にもインクを供給して、倍密度にてインクを噴
射させるようにしてもよい。この場合は、図示しないマ
ニホールドカバー板を、第１溝部１０２の開放部に接合
する必要があり、また、第２電極１２２も共通電極でな
く、個々に独立して設ける必要がある。駆動方式として
は、第１溝部１０２のインク液室からのインク噴射と第
２溝部１０３のインク液室からのインク噴射とを時間的
にずらして、各々のインク噴射を上記実施例と同様な電
圧制御により行なうものが考えられる。

【００５６】

【発明の効果】上述したように、本実施例によるインク
噴射装置は、１つの側壁の両側面に形成された第１の電
極及び第２の電極が互いに異なる面にて各々電気的に接
続されるので、従来よりも電極パターンのピッチが広く
なり、駆動電極と駆動制御を行なう制御回路との電気的
接続が容易であり、大量生産性、信頼性が向上する。

【００５７】更に、本発明のインク噴射装置において
は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に駆動電界
が印加されると、前記アクチュエータ部材における前記
圧電セラミックス部がインク室の長手方向に圧電厚みす
べり変形し、そのアクチュエータ部材に当接する溝部の
体積を大きく変化させ、的確にインクを噴射する。ま
た、この変位は、インク噴射装置によけいな応力を与え
ることがなく、耐久性に優れたインク噴射装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のインク噴射装置を示す斜視図
である。

【図２】本発明の実施例のインク噴射装置の製造工程を
示す斜視図である。

【図３】本発明の実施例のインク噴射装置の製造工程を
示す斜視図である。

【図４】本発明の実施例のインク噴射装置の製造工程を
示す断面図である。

【図５】本発明の実施例のインク噴射装置の製造工程を
示す斜視図である。

【図６】本発明の実施例のインク噴射装置の製造工程を
示す斜視図である。

【図７】本発明の実施例のインク噴射装置の製造工程を
示す横断面図である。

【図８】本発明の実施例のインク噴射装置の制御回路を
示すブロック図である。

【図９】本発明の実施例のインク噴射装置の動作を示す
説明図である。

【図１０】本発明の実施例のインク噴射装置の動作を示
す説明図である。

【図１１】本発明の実施例のインク噴射装置の動作を示
す説明図である。

【図１２】本発明の実施例のインク噴射装置の動作を示
す説明図である。

【図１３】従来例のインク噴射装置を示す図である。

【符号の説明】

１００インク噴射装置１０２第１溝部１０３第２溝部１０８側壁１２０分極方向１２１第１電極１２２第２電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクが噴射される複数のインク液室
と、分極された圧電セラミックスで少なくとも一部が形
成されたアクチュエータ部材と、前記圧電セラミックス
に駆動電界を発生するための電極とを有し、前記電極か
らの電界の発生により前記アクチュエータ部材を変形さ
せて前記インク液室からインクを噴射するインク噴射装
置において、前記アクチュエータ部材は、第１溝部と、前記第１溝部
の両側に設けられ、且つ前記第１溝部の開口方向とは逆
方向に開口し、その長手方向が前記第１溝部の長手方向
と同方向の第２溝部とを有し、前記電極は、前記第１溝部内部の少なくとも側表面に形
成された第１の電極と、前記第２溝部内部の少なくとも
側表面に形成された第２の電極とからなり、前記第１溝部と前記第２溝部との少なくとも一方が前記
インク液室を構成すると共に、前記アクチュエータ部材における圧電セラミックスの分
極方向と前記各溝部の長手方向とが平行であり、前記第１及び第２の電極の少なくとも一方は、前記各溝
部内部の側表面にその溝部の一端部から長手方向の途中
部分に亙って形成されており、これにより駆動電界が圧
電セラミックスの分極方向に対してほぼ垂直に印加され
うることを特徴とするインク噴射装置。
【請求項２】前記アクチュエータ部材は、そのアクチ
ュエータ部材に形成された第２溝部がインク液室を構成
し、前記第１溝部が非インク液室を構成するものであ
り、前記電極は、前記第１の電極と前記第２の電極とのいず
れか一方の電極を、その対応する各溝部に共通の電極と
して構成することを特徴とする請求項１に記載のインク
噴射装置。
【請求項３】前記電極は、前記第１の電極をインク液
室の個々に対応して、各インク液室を構成するアクチュ
エータ部材の外周面に亙って各々形成された駆動電極と
して構成し、前記第２の電極をその対応する全ての第２
溝部に共通の電極として構成することを特徴とする請求
項２に記載のインク噴射装置。
【請求項４】前記第１及び第２の電極の少なくとも一
方は、前記各溝部内部の側表面にその溝部の一端部から
長手方向の略半分を覆うように形成されていることを特
徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のインク噴射
装置。
【請求項５】前記第１及び第２の電極は、インク液室
の終端が開口した前記アクチュエータ部材の端面側よ
り、各溝部の並び方向に所定の角度を持った２方向から
の蒸着を行なうことで形成されたことを特徴とする請求
項１乃至３のいずれかに記載のインク噴射装置。
【請求項６】前記アクチュエータ部材は、その上下端
面が前記蒸着方向を向くように傾斜していることを特徴
とする請求項５に記載のインク噴射装置。
【請求項７】前記インク液室の先端が開口した前記ア
クチュエータ部材の端面側には、インク噴射ノズルがイ
ンク液室の個々に対応して形成されていることを特徴と
する請求項１乃至３のいずれかに記載のインク噴射装
置。
【請求項８】前記アクチュエータ部材は、圧電作用の
ある材料を用いて射出成形にて作製されたことを特徴と
する請求項１に記載のインク噴射装置。