JPH03293142A - インクジェット噴射装置 - 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】 夜彬欠駅 本発明は、インクジェノ１〜噴射装置に関し、より詳細
には、電歪振動子を用いた加圧オンデマンド型のインク
ジェット噴射ヘッドに関する。例えば、インフジエラ１
−プリンタやプロッタに適用されるものである。

従】Ｊ１捉 オンデマンド型インクジェット噴射装置は高速化を図る
ため、ノズルの高集積化が行なわれているが、ヘッドを
暉動する回路もＩＣ化することにより一層の集積化、小
型化、低コスト化が促進されている。従ってこれらに対
応するための課題として、■インク噴射メカニズムその
ものが小型であり、ノズルピッチを小さくできること、
■旺動電圧、電流が低く暉動回路のＩＣ化を低価格で実
現できること、が重要となっている。

本発明に係る従来技術を記載した公知文献としては、米
国特許第４５８４５９０号明細書がある。第９図は、従
来例による電界と分極方向を示す図である。図中、１］
−は電歪体、１２〜１５は電歪体暉動電極である。電極
１２．１３は負極性に、電極１４．１５は正極性にする
と電界Ｅは矢印の方向になる。この電界の方向と垂直方
向に分極Ｐさせて、中央部（＋電極部）を矢印１６の方
向に変位させている。この変位でインクを加圧する。し
かしながら、この構成によれば、電界強度が電歪体の厚
さ方向の中央部で弱くなり、また電極間距離が長くなる
ため充分な変位を得るには高い電圧が必要である。

一目一剪 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
低電圧鄭動が可能な効率のよいインクジェット噴射装置
を提供することを目的としてなされたものである。

膿−一」又 本発明は、上記目的を達成するために、（１）オンデマ
ンド型インクジェット噴射装置において、インク流入口
とインク噴射口を有するインク加圧室と、該インク加圧
室の壁面の一部を構成する電歪体と、該電歪体をその電
車体が形成する壁面の短手方向に略平行な一方向に分極
せしめ、前記電歪体を分極方向と略垂直方向にシェアモ
ードで振動させるべく、前記分極方向に略垂直な方向に
電界を印加する電極とを有し、該電極は２対あり、各々
前記電歪体の分極方向に略垂直であり、かつ方向が逆と
なるような電界を印加せしめること、更には、（２）前
記２対の電極のうち、前記電歪体の片側同一面の電位は
等価（ｖＯ）とし、反対面の電極のうち一方をＶｏより
高く、他方をＶｏより低くすることにより互いに通力向
の電界を印加すること、更には、（３）前記電位■０を
印加する側の電極を一体的に形成すること、更には、（
４）電位Ｖｏをグランドレベルとすることを特徴とした
ものである。以ド、本発明の実施例に基づいて説明する
。

まず、第４図（ａ）、（ｂ）は、本発明のインフジエラ
１〜噴射装置に用いられる電歪体のシェアモード歪みを
説明するための図で、２は電歪体、Ｅｌ、　Ｅ２は電歪
体駆動電極、Ｅは電界及びその印加方向、Ｐは分極及び
その方向である。図において、電歪体２の長方形のセグ
メントＳが示されている。電歪体２はＰ方向に分極され
ている。図（ｂ）を参照すると、電極Ｅ、、Ｅ２間に、
分極方向Ｐに直交するＥによって表わされた方向又はベ
３ り１−ルに電位を印加する。電位を与えない図（ａ）と
電位を与える図（ｂ）とを比較すると、図（ｂ）のセグ
メンｌ−Ｓには歪みがひき起こされている。

すなわち、分極Ｐの方向に垂直な方向に電界Ｅを印加す
ると図（ｂ）に示す如く剪断歪み（シェアモード歪み）
を起こすことがわかる。

第１図は、本発明によるインクジェット噴射装置に用い
られる電歪体の構成図で、図中、２は電歪体、４は電歪
体駆動電極、Ｅは電界及びその印加方向、Ｐは分極及び
その方向である。電歪体平面に平行な方向に分極させた
ものに２対の電極を図示の如く極性を持たせ、左右逆方
向の電界を分極方向に垂直に印加し、従来例と同様の変
位をさせインクを加圧する。

ここで、本発明の電歪体の特徴を説明するために、第２
図（ａ）、（ｂ）に基づいて従来例との比較をする。図
（ａ）は従来の電歪体であり、図（ｂ）が本発明の電歪
体である。

図（、）に示す従来のものでは電界が図中の点線の如く
形成されて、電界強度が電歪体の厚さ方向の中央部で弱
くなる。また、電極間距離が長くなるため、充分な変位
を得るには高い電圧が必要である。

これに対して図（ｂ）に示す本発明では、変位部全面に
電極が形成されているため、−様な電界分布が得られる
。また、電極間距離を小さくできるため、低い電圧で高
い電界強度が得られる。

第３図は、本発明の電歪体の電界と分極方向を示す図で
ある。剪断歪みを起こす部分は既に説明した通りである
が、その他の部分（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）は分
極方向と電界方向が図中に示した関係になり、長平方向
に伸び振動モードとなり、（イ）、（ニ）部は伸び、（
ロ）、（ハ）部は縮む方向に変位する。このことは図か
らも判るように、主たる歪みの剪断歪みを助長する結果
となり、更に効率を高める結果となる。

第５図（ａ）〜（ｃ）は、本発明の電歪体の変位を説明
するための図で、図（ａ）は構成図、図（ｂ）は変位状
態を示す図、図（ｃ）は従来例との比較のための説明図
である。ｔは電歪体の厚さ、Ｑｌは電極の長さ、Ｑ２は
電極間の間隔、ｖｌは左右の変位体積、ｖ２は中央部の
変位体積、△■は全体の変位体積、Ｑは電極の奥行、δ
は電歪体の変位量、■は印加電圧である。変位体積へ■
に関し次のような式が成り立つ。

△Ｖ＝２Ｖユ＋■２ ｖ２＝　Ｑ、２・　δ　・　ａ ３＝８，５．Ｖ、′・ したがって、 第６図（ａ）〜（ｃ）は、第５図（ａ）〜（ｃ）に示し
た本発明の電歪体の変位との比較のために説明する従来
の電歪体の変位を示す図である。図（ａ）は構成図、図
（ｂ）は図（ａ）の左半分の部分図、図（ｃ）は本発明
との比較のための説明図である。図（ｃ）によると次式
が成り立つ。

ｄ　ｉｓ　・　Ｖ 従ってＸ　ｅｒｏｘ方式は寸法（ｔ、＋　Ｑ工）に関係
なくＰＺＴのｄ　１５定数と印加電圧Ｖにのみ依存する
。

これに対し本発明では、第５図（ｃ）に示す如く６−ｄ
、５．Ｖ、Ｑ・ となるため、同じＰＺＴ材質と印加電圧を採用した場合
、Ω、〉ｔにすれば前述のＸ　ｅｒｏｘ方式より大きい
変位を得ることができる。したがって、同じ変位を得る
場合に駆動電圧の低減が図れる。

第７図（ａ）、（ｂ）は、本発明のインフジエラ１−噴
射装置を示す図で、図（ａ）は平面図、図（ｂ）は図（
ａ）の■−■断面図である。１はインク加圧室のハウジ
ング、２は電歪体、３ａ〜３ｃはインク加圧室、４−１
ａ〜４−４０は電歪体恥動電極、５はカウンタブロック
、６は絶縁シール体、７ａ、７ｂは接合層、８ａ〜８Ｃ
はインク噴射口、９８〜９ｃはインク流入口である。

噴射装置は、３つのインク噴射口を駆動するための単一
の電歪体２を有している。該電歪体２はその表面上に形
成された電極４−１ａ〜４−４０を有しており、電歪体
２とインク加圧室のハウジング］に取り付けられている
。該ハウジング１は、その中に形成された３つのインク
加圧室３８〜３Ｃを有しており、該インク加圧室３ａ〜
３Ｇは、インク噴射口８８〜８ｃへ接続されている。イ
ンク源は、インク流入口９８〜９ｃを介してインク加圧
室３ａ〜３ｃへ連通している。このインク加圧室３８〜
３ｃとハウジング１は絶縁シール体６によって電歪体２
と分離されている。カウンタブロック５は、電歪体２の
反対側の表面に取り付けられている。

第８図は、本発明によるインクジェット噴射装置の噴射
制御の一実施例である。図中、１０はコントローラ、そ
の他第７図と同じ作用をする部分は同一の参照番号が付
しである。

コントローラ１．　Ｏは、電源と電歪体駆動電極との接
続を行なう。図に示した状態は電源を切った状態である
が、スイッチＳを切換して電源を入れると、電極４−Ｌ
ａ、　４−１ｂ、　４−１ｃには負電位が、また電極４
−３ａ、　４−３ｂ、　４−３ｃには正電位が印加され
、第３図に示すような変位が得られる。

殖−一末 以上の説明から明らかなように、本発明によると、従来
例より著しく効率化が図られ、ヘッドの小型高積化、駆
動電圧の低減による低コストでのＩＣ化に大きな効果を
もたらす。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるインクジェット噴射装置に用い
られる電歪体の構成図、第２図（ａ）。 （ｂ）は、本発明の電歪体の特徴点を説明するための図
で、図（ａ）は従来例、図（ｂ）は本発明の例を示す図
、第３図は、本発明の電歪体の電界と分極方向を示す図
、第４図（ａ）、（ｂ）は、本発明のインクジェット噴
射装置に用いられる電歪体のシェアモード歪みを説明す
るための図、第５図（ａ）〜（ｃ）は、本発明の電歪体
の変位を説明するための図、第６図（ａ）〜（ｃ）は、
従来の電歪体の変位を説明するための図、第７図（ａ）
、（ｂ）は、本発明のインクジェット噴射装置を示す図
で１図（ａ）は平面図、図（ｂ）は図（ａ）のｎ−ｎ断
面図、第８図は、本発明によるインクジェット噴射装置
の噴射制御の一実施例を示す図、第９図は、従来の電歪
体の電界と分極方向を示す図である。 ］−・・インク加圧室のハウジング、２・・・電歪体、
３ａ〜３ｃ・・・インク加圧室、４−１ａ〜４−４０・
・電歪体師動電極、５・・カウンタブロック、６・・・
絶縁シール体、７ａ、７ｂ・・・接合層、８ａ、８ｃ・
・・インク噴射口、９８〜９Ｇ・・・インク流入口、１
０コントローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、オンデマンド型インクジェット噴射装置において、
   インク流入口とインク噴射口を有するインク加圧室と、
   該インク加圧室の壁面の一部を構成する電歪体と、該電
   歪体をその電歪体が形成する壁面の短手方向に略平行な
   一方向に分極せしめ、前記電歪体を分極方向と略垂直方
   向にシェアモードで振動させるべく、前記分極方向に略
   垂直な方向に電界を印加する電極とを有し、該電極は２
   対あり、各々前記電歪体の分極方向に略垂直であり、か
   つ方向が逆となるような電界を印加せしめることを特徴
   とするインクジェット噴射装置。