JPS61280942A - 液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、インクジェットプリンタのインク噴１、射装
置や、医療用機器あるいは理化学計測機器等に使用され
るマイクロポンプなどの液体噴射装置に関するものであ
り、特に、圧電セラミックス管の変形を利用して液体を
噴射する方式の液体噴射装置の改良に関するものである
。

「従来の技術」 液体噴射装置としては、従来より種々の方式のものが提
案され実用化されているが、近年、圧電セラミックス管
を利用した方式のものが注目を集めている。この方式の
液体噴射の原理は、液体導管の外周に圧電セラミックス
管を嵌合し、該圧電セラミックス管に電圧を印加してそ
れを変形させることにより、液体導管内部に充満してい
る液体を液体導管先端に設けられている噴出孔から噴出
させるものである（例えば、特公昭５１’−３９４９５
号公報等参照）。

この方式の液体噴射装置においては、通常、圧電セラミ
ックスからなる管の内周面と外周面にそれぞれ数μｍ程
度の厚さの導電体薄層からなる−対の電極を設けるとと
もに、該電極と電源とを接続するための導線が各電極に
それぞれハンダ付けされている。しかし、このように導
線を電極にハンダ付けする場合、各電極の厚さが数μＩ
以下。

特に１μ閣以下となるような厚さでは圧電セラミックス
と電極との間の接合強度が弱いためにハンダ付けにより
電極が剥離してしまう恐れがある。

このため、各電極はハンダ付けに耐えられる程度の厚さ
が必要であるとされている。

しかし、電極自身は伸縮作用を持たないので、電極が厚
くなると圧電セラミックス管の伸縮作用運動を阻害する
。この阻害の程度は、圧電セラミックス管の肉厚と電極
の厚みの相対関係で決まり、圧電セラミックス管の肉厚
が薄い程、また電極の厚みが厚い程、顕著になる。しか
しながら、この種液体噴射装置においては、圧電セラミ
ックス管の肉厚は装置の構成上たかだか０．１〜１■の
ものが多く、また、電極の厚さは数μ−程度とされてい
るのが実情である。

「発明が解決しようとする問題点」 上述したように、液体噴射装置における圧電セラミック
ス管の内周面および外周面に設ける電極は、あまり厚く
することができないとされている。

このため、圧電セラミックス管と導線とのハンダ付は強
度が充分でなく、電極に電圧を印加して圧電セラミック
ス管を伸縮させる場合、しばしば電極がハンダ付は部分
から剥がれ圧電素子として使用できないという問題が生
じている。特に、圧電セラミックス管の共振点で動作さ
せる場合には、伸縮の程度が極めて大きくなるので、電
極剥離の頻度も多くなるという欠点があった。

本発明は上記問題点を解決し、圧電セラミックス管の本
来の伸縮作用いわゆる圧電特性を阻害することなく、圧
電セラミックス管と電極とのハンダ接合強度の充分大き
な電極が形成された新規な構成の液体噴射装置を提供す
ることを目的とするものである。

ｒ問題点を解決するための手段」 本発明は上記目的を達成するために、圧電セラミックス
管の内周面および外周面にそれぞれ設けられた電極にお
ける導線ハンダ付は部分を他の部分より厚肉にしたこと
を特徴とするものであり。

これにより電極剥離の問題点を解決したものである。

以下、本発明を、図面を参照してより詳細に説明する。

第１図は、本発明による液体噴射装置の一例を示す概略
構成説明図である０図において、１はガラスからなる液
体導管であり、その先端部分には液体噴出孔２が形成さ
れ、後端部は図示しない液体溜に接続されている。液体
導管１の外周には、圧電セラミックからなる管３が嵌合
されており。

該圧電セラミックス管３の内周面および外周面には、そ
れぞれ導電体薄層からなる陽・陰一対の電極４ａ、４ｂ
が形成されている。これら電極のうち内周側の電極４ａ
は、管端面に設けられた導電体薄層部を介して外周面に
まで廻り込み延長形成されている。各電極４ａ、４ｂに
は、導線５ａ。

５ｂがハンダ付けされており、該導線が電源（図示せず
）と接続される。この導線５ａ、５ｂがハンダ付けされ
る部分６ａ、６ｂは、いずれも残りの他の電極部分より
厚肉に形成されており、これによって、圧電セラミック
ス管と電極との接合強度を大とし、該部分６ａ、６ｂに
導線がハンダ付けされてもそれが起因となって電極部分
が剥離しないように構成されている。

上記構成の本発明液体噴出装置は、次のように作用する
０例えば圧電セラミックス管３に電圧を印加したときに
圧電セラミックス管が軸方向に収縮してその内径が縮小
し液体導管１が圧縮変形されると、該変形圧によって液
体導管先端の噴出孔２から液体が噴出する０次に、電圧
が変化し圧電セラミックス管３の変位が元に戻ると、液
体導管１の形状も復帰しそ°の内容積が拡大するために
液体導管内が負圧になり、液体溜から液体導管１内に液
体が吸引され補充される。このように、液体導管１を圧
電セラミックス管３の変形作用により繰り返し変形せし
めることにより、液体導管内の液体を連続的に噴射する
ことができる。

このとき、前述したごとく本発明液体噴出装置において
は、ハンダ付けによる剥離を考慮しなくても良いために
、各電極の導線を接合しない部分４ａ、４ｂの厚さは１
μｍ以下の極めて薄い厚さに形成可能であり、このため
圧電セラミックス管３の伸縮作用が阻害されないので低
電圧でも大きな変位を生じるようにすることが出来る利
点がある。

また、第２図は、本発明による液体噴射装置の他の例を
示す構成説明図である。第１図に示した装置においては
セラミックス管の全周に厚肉部を形成したが、この例の
ものは、導線をハンダ付けする部分６ａ’　、６ｂ’の
みを厚く形成したものである。

第３図は、本発明による液体噴射装置のさらに他の例を
示す構成説明図である。この例においては、液体導管の
主要部が圧電セラミックス管り′自体から構成されてお
り、圧電セラミックス管３′の一端はオリフィス状に形
成され噴出孔２′が設けられている。このような構成の
圧電セラミックス管内に直接液体を充填し、圧電セラミ
ックス管自身の伸縮作用により直接管内の液体を噴射す
るときは、液体導管による圧電セラミックス管の伸縮作
用に対する影響を排除できるために、より優れた効果が
得られる利点がある。

このように本発明によれば、圧電セラミックス管が圧縮
・伸長を繰り返しても、ハンダ付は部が肉厚に形成され
ているがためにその接合強度は大であり、したがって、
ハンダ付は部から電極が剥離することはない。

「実施例」 以下、本発明を実施例に基づきより具体的に説明する。

長さｉｏｌｌｍ、内径０．７ｍｍｔ外径１．１＋ａｍの
圧電セラミックス管を用い、その内周面、外周面、およ
び管端面全域にニッケルメッキにより厚さ１μｍ程度の
電極を形成した。次に、一端から２１１Ｉｍの区間の外
周部分にのみ更にニッケルメッキを施した後、更にその
上に金メッキして肉厚のハンダ付は部分を形成した。そ
の後、ハンダ付は部分および該部分の形成側とは反対の
管端のメッキ部分をそ九ぞれ加工し、電極部分を２つに
分割して一対の電極を構成した。この圧電セラミックス
管の各電極のハンダ付は部分に導線をハンダ付けし、あ
らかじめ準備したガラス管からなる液体導管に嵌合して
第１図に示した構造の液体噴出装置を作製した。この装
置を用い、４０Ｖの電圧を印加して駆動したところ極め
て良好に液体が噴出された。また、この装置を１００万
回連続して駆動したが、導線ハンダ付は部分からの電極
部の剥離は認められなかった。

「発明の効果」 以上の通り１本発明の液体噴射装置は、圧電セラミック
ス管の電極の厚さを１μｍ以下にしているので、低い電
圧でも十分な変位が得られるため液体の噴出速度を所定
以上にでき、かつ電源接続のための導線のハンダ付けも
、その部分の電極を厚肉にしているので接合強度も大き
く、電極部の剥離の問題も無い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液体噴射装置の一例を示す概略構成断
面図、第２図は本発明の液体噴射装置の他の例を示す概
略構成断面図、第３図は本発明の液体噴射装置の更に他
の例を示す概略構成断面図である。 １：液体導管、２：噴出孔、３：圧電セラミックス管、
４：電極、５：導線、６：ハンダ付は部悴　７　図 第　３　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内周面および外周面にそれぞれ電極を有する圧電
   セラミックス管に駆動電圧を印加して圧電セラミックス
   管を変形せしめ、この変形作用により液体を噴射させる
   ようにした液体噴射装置において、前記電極のうち導線
   をハンダ付けする部分が、他の部分よりも厚肉に形成さ
   れていることを特徴とする液体噴射装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、上記
   電極のハンダ付けする部分以外の部分の厚さが１μｍ以
   下の厚さであることを特徴とする液体噴射装置。
3. （３）特許請求の範囲第１項または第２項のいずれかに
   記載の装置において、上記液体がインクであることを特
   徴とするインクジェットプリンタ用の液体噴射装置。