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発明の名称 液体移送装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−30382(P2007−30382A)
公開日 平成19年2月8日(2007.2.8)
出願番号 特願2005−218161(P2005−218161)
出願日 平成17年7月28日(2005.7.28)
代理人 【識別番号】100089196
【弁理士】
【氏名又は名称】梶 良之
発明者 菅原 宏人
要約 課題
クロストークを抑制する。

解決手段
流路ユニット2に圧力室14からノズル20に至る個別インク流路21が複数形成されている。圧力室14が隔壁10aによって隔てられている。圧電アクチュエータユニット3が、隔壁10aに固定されて圧力室14を閉塞する下側アクチュエータユニット3aと、隔壁10aと共に下側アクチュエータユニット3aを挟み込む隔壁34cを含む中間層3cと、隔壁34cに固定された上側アクチュエータユニット3bとを有している。各アクチュエータユニット3a、3bが、振動板30a、30b、これに積層された圧電層31a、31b、各圧力室14の中央部と対向する複数の個別電極32a、32b及びこれらと共に圧電層31a、31bを挟み込む共通電極33a、33bを有している。
特許請求の範囲
【請求項1】
圧力室を経て液体流出口に至る個別液体流路が複数形成されたものであって、複数の前記圧力室が所定の面において開口するように形成され、且つ、隣接する前記圧力室同士が第1の隔壁によって隔てられた流路ユニットと、
複数の前記圧力室内の液体に吐出圧を付与するものであって、第1の振動板、前記第1の振動板に積層された第1の圧電層、及び、前記第1の圧電層の一方の表面に形成された複数の第1の個別電極を有しており、前記複数の第1の個別電極が前記複数の圧力室と夫々対向するように前記第1の隔壁に固定されることによって複数の前記圧力室を閉塞する第1のアクチュエータユニットと、
前記第1の隔壁と共に前記第1のアクチュエータユニットを挟み込むものであって、前記第1の隔壁に対向するように前記第1のアクチュエータユニット上に固定された第2の隔壁と、
第2の振動板、前記第2の振動板に積層された第2の圧電層、及び、前記第2の圧電層の一方の表面に形成された複数の第2の個別電極を有しており、前記複数の第2の個別電極が前記複数の圧力室と夫々対向するように前記第2の隔壁に固定される第2のアクチュエータユニットとを備えていることを特徴とする液体移送装置。
【請求項2】
前記第1のアクチュエータユニットと前記第2のアクチュエータユニットとは、同一の変形特性を有し、且つ、同一の駆動信号が付与されるものであることを特徴とする請求項1に記載の液体移送装置。
【請求項3】
前記第1のアクチュエータユニットと前記第2のアクチュエータユニットとは、同一の形状と寸法とを有するものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の液体移送装置。
【請求項4】
前記第1のアクチュエータユニットにおける前記複数の圧力室の中央部に対向する複数の領域と、前記第2のアクチュエータユニットにおける前記複数の圧力室の中央部に対向複数の領域とに固定されることによって、これらを連結する複数の連結部を備えていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の液体移送装置。
【請求項5】
前記第2の隔壁と前記連結部とが連続した一つの層として形成されていることを特徴とする請求項4に記載の液体移送装置。
【請求項6】
前記第1のアクチュエータユニットと前記第2のアクチュエータユニットとの間に形成された空間に、前記第2の隔壁及び前記連結部と同じ材料からなり且つ前記第1の振動板の厚さ方向に延在した複数の貫通孔が形成された中間部材が配置されていることを特徴とする請求項4又は5に記載の液体移送装置。
【請求項7】
前記第1のアクチュエータユニットと前記第2のアクチュエータユニットとの間に形成された空間に、前記第2の隔壁及び前記連結部よりも弾性率の小さい弾性材料が充填されていることを特徴とする請求項4又は5に記載の液体移送装置。
【請求項8】
前記第1のアクチュエータユニットが、前記第1の圧電層を挟んで前記複数の第1の個別電極と対向する第1の共通電極をさらに有しており、
前記第2のアクチュエータユニットが、前記第2の圧電層を挟んで前記複数の第2の個別電極と対向する第2の共通電極をさらに有していることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の液体移送装置。
【請求項9】
前記第1の振動板及び前記第2の振動板が導電性を有していることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の液体移送装置。
【請求項10】
前記第1の振動板が前記流路ユニットと前記第1の圧電層との間に挟まれていると共に、前記第2の振動板が複数の前記第2の隔壁と前記第2の圧電層との間に挟まれており、
前記第1及び第2の個別電極が、前記圧力室の中央部と対向していることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の液体移送装置。
【請求項11】
前記第1の振動板が前記流路ユニットと前記第1の圧電層との間に挟まれていると共に、前記第2の振動板が複数の前記第2の隔壁と前記第2の圧電層との間に挟まれており、
前記第1及び第2の個別電極が、前記圧力室の周縁部だけと対向していることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の液体移送装置。
【請求項12】
前記第1の振動板が前記流路ユニットと前記第1の圧電層との間に挟まれていると共に、前記第2の圧電層が複数の前記第2の隔壁と前記第2の振動板との間に挟まれており、
前記第1の個別電極が前記圧力室の周縁部だけと対向していると共に、前記第2の個別電極が前記圧力室の中央部と対向していることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の液体移送装置。
【請求項13】
前記第1の振動板が前記流路ユニットと前記第1の圧電層との間に挟まれていると共に、前記第2の圧電層が複数の前記第2の隔壁と前記第2の振動板との間に挟まれており、
前記第1の個別電極が前記圧力室の中央部と対向していると共に、前記第2の個別電極が前記圧力室の周縁部だけと対向していることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の液体移送装置。
【請求項14】
前記連結部が導電性を有しており、
前記第1の個別電極及び前記第2の個別電極が前記連結部に接触していることを特徴とする請求項12又は13に記載の液体移送装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体を移送する液体移送装置に関する。
【背景技術】
【0002】
記録用紙等にインク(液体)を吐出(移送)するインクジェットヘッド(液体移送装置)としては、例えば、インク滴を吐出するノズル(液体流出口)とこのノズルに連通する圧力室とを備えた流路ユニットと、圧力室内のインクに吐出エネルギーを付与する手段とを備えているものがある。吐出エネルギーを付与する手段としては、圧力室の容積を変化させることにより圧力室に圧力を付加する圧電式のアクチュエータユニットを有する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。この圧電式のアクチュエータユニットは、複数の圧力室(加圧室)に跨る圧電層(圧電膜)と、複数の圧力室にそれぞれ対向する位置に設けられた複数の個別電極(上部電極)と、複数の個別電極との間で圧電層を挟み込むと共に導電性を有する振動板とを含んでいる。そして、個別電極と共通電極として作用する振動板との間に所定の駆動電圧が印加されると、その個別電極と振動板との間に挟まれた圧電層の一部が、電界の作用によって収縮する。このとき、収縮した圧電層の一部とこれに対向する振動板との間で歪みが生じ、アクチュエータユニット全体が変形する。これにより、対応する圧力室の容積が変化して圧力室に圧力(吐出圧)が付与される。
【0003】
【特許文献1】特開平11−334061号公報(図1)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述のアクチュエータユニットは、1つの圧力室に圧力を付与するために、当該圧力室と対向する領域のみを変形させるものであるが、このとき、その変形が隣接する他の圧力室と対向する領域まで伝播する、いわゆるクロストークが発生する。クロストークが発生すると、隣接する他の圧力室に不要な圧力が付与され、他の圧力室に係るノズルからのインク吐出性能が乱れる。
【0005】
本発明の主な目的は、クロストークを抑制することができる液体移送装置を提供することである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【0006】
本発明の液体移送装置は、圧力室を経て液体流出口に至る個別液体流路が複数形成されたものであって、複数の前記圧力室が所定の面において開口するように形成され、且つ、隣接する前記圧力室同士が第1の隔壁によって隔てられた流路ユニットを備えている。また、複数の前記圧力室内の液体に吐出圧を付与するものであって、第1の振動板、前記第1の振動板に積層された第1の圧電層、及び、前記第1の圧電層の一方の表面に形成された複数の第1の個別電極を有しており、前記複数の第1の個別電極が前記複数の圧力室と夫々対向するように前記第1の隔壁に固定されることによって複数の前記圧力室を閉塞する第1のアクチュエータユニットと、前記第1の隔壁と共に前記第1のアクチュエータユニットを挟み込むものであって、前記第1の隔壁に対向するように前記第1のアクチュエータユニット上に固定された第2の隔壁と、第2の振動板、前記第2の振動板に積層された第2の圧電層、及び、前記第2の圧電層の一方の表面に形成された複数の第2の個別電極を有しており、前記複数の第2の個別電極が前記複数の圧力室と夫々対向するように前記第2の隔壁に固定される第2のアクチュエータユニットとを備えている。
【0007】
本発明によると、第1の個別電極及び第2の個別電極の電位を制御することによって、第1のアクチュエータユニットと第2のアクチュエータユニットとを同じように変形させることができる。このとき、例えば、第1及び第2のアクチュエータユニットをともに圧力室に向かって凸となるように変形させると、これに伴って第1及び第2のアクチュエータユニットの第2の隔壁に固定された部分も、元の姿勢から傾斜した状態となるように変形しようとする。しかし、第2の隔壁が自身が容易に変形されないため、第1及び第2のアクチュエータユニットの第2の隔壁に固定された部分は、第2の隔壁によって拘束されることとなり、第1及び第2のアクチュエータユニットを凸状に変形させる前の元の状態に維持される。これにより、第1及び第2のアクチュエータユニットの第2の隔壁に固定された領域が変形しにくくなり、隣接する他の圧力室に対向する領域に対するクロストークが抑制される。
【0008】
本発明においては、前記第1のアクチュエータユニットと前記第2のアクチュエータユニットとが、同一の変形特性を有し、且つ、同一の駆動信号が付与されるものであることが好ましい。これによると、第1のアクチュエータユニットと第2のアクチュエータユニットとを同じように変形させることができるため、これらの制御が容易になる。
【0009】
また、本発明においては、前記第1のアクチュエータユニットと前記第2のアクチュエータユニットとは、同一の形状と寸法とを有するものであることがより好ましい。これによると、第1のアクチュエータユニットと第2のアクチュエータユニットの変形特性が同一になると共に液体移送装置をローコストなものにすることができる。
【0010】
さらに、本発明においては、前記第1のアクチュエータユニットにおける前記複数の圧力室の中央部に対向する複数の領域と、前記第2のアクチュエータユニットにおける前記複数の圧力室の中央部に対向する複数の領域とに固定されることによって、これらを連結する複数の連結部を備えていることがより一層好ましい。これによると、連結部によって、第2のアクチュエータユニットの変形に伴って発生する力が、第1のアクチュエータユニットに伝達されるため、圧力室に付与する圧力を大きくすることができる。
【0011】
加えて、本発明においては、前記第2の隔壁と前記連結部とが連続した一つの層として形成されていることが好ましい。これによると、第2の隔壁及び連結部を容易に形成することができる。
【0012】
また、本発明においては、前記第1のアクチュエータユニットと前記第2のアクチュエータユニットとの間に形成された空間に、前記第2の隔壁及び前記連結部と同じ材料からなり且つ前記第1の振動板の厚さ方向に延在した複数の貫通孔が形成された中間部材が配置されていてもよい。これによると、第2の隔壁及び連結部を含む層の強度を高くすることができる。これにより、製造過程において当該層のハンドリングが容易になり、液体移送装置の製造コストを低減することができる。
【0013】
または、前記第1のアクチュエータユニットと前記第2のアクチュエータユニットとの間に形成された空間に、前記第2の隔壁及び前記連結部よりも弾性率の小さい弾性材料が充填されてもよい。これによると、第1及び第2のアクチュエータユニットを含む積層体の強度を高くすることができる。
【0014】
本発明においては、前記第1のアクチュエータユニットが、前記第1の圧電層を挟んで前記複数の第1の個別電極と対向する第1の共通電極をさらに有しており、前記第2のアクチュエータユニットが、前記第2の圧電層を挟んで前記複数の第2の個別電極と対向する第2の共通電極をさらに有していてもよい。これによると、第1及び第2の振動板を、導電性を有さない部材で形成することができる。
【0015】
または、本発明においては、前記第1の振動板及び前記第2の振動板が導電性を有していてもよい。これによると、第1及び第2の振動板が共通電極を兼ねるため、第1及び第2のアクチュエータユニットの部品点数を少なくすることができる。これによって、液体移送装置をローコストなものにすることができる。
【0016】
さらに、本発明においては、前記第1の振動板が前記流路ユニットと前記第1の圧電層との間に挟まれていると共に、前記第2の振動板が複数の前記第2の隔壁と前記第2の圧電層との間に挟まれており、前記第1及び第2の個別電極が、前記圧力室の中央部と対向していてもよい。これによると、第1及び第2の個別電極の電位を第1及び第2の振動板(又は第1及び第2の共通電極)とはそれぞれ異なる電位になるように制御することによって、圧力室に対向する領域において、第1及び第2のアクチュエータユニットを圧力室に向かって凸となるように変形させることができる。
【0017】
または、本発明においては、前記第1の振動板が前記流路ユニットと前記第1の圧電層との間に挟まれていると共に、前記第2の振動板が複数の前記第2の隔壁と前記第2の圧電層との間に挟まれており、前記第1及び第2の個別電極が、前記圧力室の周縁部だけと対向していてもよい。これによると、第1及び第2の個別電極の電位を第1及び第2の振動板(又は第1及び第2の共通電極)とはそれぞれ異なる電位になるように制御することによって、圧力室に対向する領域において、第1及び第2のアクチュエータユニットを圧力室の反対側に向かって凸となるように変形させることができる。これにより、インク吐出時において圧力室内に負の圧力を発生させた後に正の圧力を発生させる場合には、インク吐出時においてのみ第1及び第2の個別電極の電位を第1及び第2の振動板(又は第1及び第2の共通電極)に電位を付与すればよく、消費電力を小さくすることができる。
【0018】
或いは、本発明においては、前記第1の振動板が前記流路ユニットと前記第1の圧電層との間に挟まれていると共に、前記第2の圧電層が複数の前記第2の隔壁と前記第2の振動板との間に挟まれており、前記第1の個別電極が前記圧力室の周縁部だけと対向していると共に、前記第2の個別電極が前記圧力室の中央部と対向していてもよい。これによると、第1及び第2の個別電極の電位を第1及び第2の振動板(又は第1及び第2の共通電極)とはそれぞれ異なる電位になるように制御することによって、圧力室に対向する領域において、第1及び第2のアクチュエータユニットを圧力室に向かって凹となるように変形させることができる。
【0019】
さらには、本発明においては、前記第1の振動板が前記流路ユニットと前記第1の圧電層との間に挟まれていると共に、前記第2の圧電層が複数の前記第2の隔壁と前記第2の振動板との間に挟まれており、前記第1の個別電極が前記圧力室の中央部と対向していると共に、前記第2の個別電極が前記圧力室の周縁部だけと対向していてもよい。これによると、第1及び第2の個別電極の電位を第1及び第2の振動板(又は第1及び第2の共通電極)とはそれぞれ異なる電位になるように制御することによって、圧力室に対向する領域において、第1及び第2のアクチュエータユニットを圧力室に向かって凸となるように変形させることができる。
【0020】
本発明においては、前記連結部が導電性を有しており、前記第1の個別電極及び前記第2の個別電極が前記連結部に接触していることが好ましい。これによると、第1の個別電極と第2の個別電極とを容易に電気的に接続することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
本発明の好適な一実施形態について説明する。本実施形態は、液体移送装置として、ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドに本発明を適用した一例である。まず、インクジェットヘッド1を備えたインクジェットプリンタについて図1を参照しつつ簡単に説明する。図1は、インクジェットプリンタの概略構成図である。図1に示すように、インクジェットプリンタ100は、図1の左右方向に移動可能なキャリッジ5と、このキャリッジ5に設けられて記録用紙Pに対してインク滴を吐出するシリアル式のインクジェットヘッド1と、記録用紙Pを図1の前方へ搬送する搬送ローラ6等を備えている。インクジェットヘッド1は、キャリッジ5と一体的に左右方向(走査方向)へ移動して、その下面のインク吐出面に形成されたノズル20(図2〜図4参照)の出射口(液体流出口)から記録用紙Pに対してインク滴を吐出する。そして、インクジェットヘッド1により記録された記録用紙Pは、搬送ローラ6により前方(紙送り方向)へ排出される。
【0022】
次に、インクジェットヘッド1について図2〜図4を参照しつつ説明する。図2は、インクジェットヘッド1の平面図である。図3は、図2に示すIII−III線の断面図である。図4は、図2に示すIV−IV線の断面図である。図2〜図4に示すように、インクジェットヘッド1は、内部にインク流路が形成された流路ユニット2と、この流路ユニット2の上面に配置された圧電アクチュエータユニット3とを有する。
【0023】
まず、流路ユニット2について図5をさらに参照しつつ説明する。図5は、図4に示すV−V線の断面図であり、流路ユニット2の部分拡大平面図である。図2〜図5に示すように、流路ユニット2はキャビティプレート10、ベースプレート11、マニホールドプレート12及びノズルプレート13を備えており、これら4枚のプレート10〜13が積層状態で接合されている。このうち、キャビティプレート10、ベースプレート11及びマニホールドプレート12は略矩形のステンレス鋼製の板である。これら3枚のプレート10〜12に、後述するマニホールド17や圧力室14等のインク流路がエッチングにより形成されている。また、ノズルプレート13は、例えば、ポリイミド等の高分子合成樹脂材料により形成され、マニホールドプレート12の下面に接着されている。なお、ノズルプレート13も、3枚のプレート10〜12と同様にステンレス鋼等の金属材料で形成されていてもよい。
【0024】
キャビティプレート10には、平面に沿って配列された複数の圧力室14が形成されており、これら複数の圧力室14は、キャビティプレート10の上面(所定の面)において、圧電アクチュエータユニット3(図3、図4の上方)に向かって開口している。また、各圧力室14は、平面視で走査方向(図2、図5の左右方向)に長い、略楕円形状に形成されている。これら複数の圧力室14は、紙送り方向(図2の上下方向)に2列に配列されている。紙送り方向に隣接している圧力室14同士は、隔壁(第1の隔壁)10aによって隔てられている。圧力室14は、ともに円形の平面形状を有するインク流入口14aとインク流出口14bとを有し、これらインク流入口14a及びインク流出口14bが圧力室14の長手方向両端部に夫々配置されている。
【0025】
ベースプレート11の、平面視で圧力室14の両端部(インク流入口14a及びインク流出口14b)と重なる位置には、夫々連通孔15、16が形成されている。また、マニホールドプレート12には、紙送り方向(図2の上下方向)に延びるマニホールド17が形成されている。マニホールド17は、平面視で、左側に配列された圧力室14の左半分、及び、右側に配列された圧力室14の右半分と夫々重なるように配置されている。そして、このマニホールド17は、インクジェットヘッド1の一端(図2の下方端)近傍に形成されたインク供給口18と連通しており、インクタンク(図示省略)からインク供給口18を介してインクが供給される。また、マニホールドプレート12の、平面視で複数の圧力室14のマニホールド17と反対側の端部と重なる位置には、夫々、複数の連通孔16に連なる複数の連通孔19が形成されている。さらに、ノズルプレート13の、平面視で複数の連通孔19に夫々重なる位置には、複数のノズル20が夫々形成されている。これらのノズル20は、例えば、ポリイミド等の高分子合成樹脂の基板にエキシマレーザー加工を施すことにより形成される。
【0026】
そして、図3に示すように、マニホールド17は連通孔15を介して圧力室14のインク流入口14aに連通し、さらに、圧力室14のインク流出口14bは、連通孔16、19を介してノズル20に連通している。このように、流路ユニット2内には、マニホールド17から圧力室14を経てノズル20に至る個別インク流路21が形成されている。
【0027】
次に、圧電アクチュエータユニット3について説明する。圧電アクチュエータユニット3は、各圧力室14内のインクに吐出圧を付与するものであり、図2〜図4に示すように、複数の圧力室14に跨るように流路ユニット2の全面に形成されている。また、圧電アクチュエータユニット3は、下側アクチュエータユニット(第1のアクチュエータユニット)3aと、上側アクチュエータユニット(第2のアクチュエータユニット)3bと、下側アクチュエータユニット3aと上側アクチュエータユニット3bとに挟持されている中間層(第2の隔壁と連結部とが連続した一つの層)3cとを有する。
【0028】
図6は、図4に示すVI−VI線の断面図であり、下側アクチュエータユニット3aの部分拡大平面図である。図2〜図4及び図6に示すように、下側アクチュエータユニット3aは、流路ユニット2の上面に配置された振動板(第1の振動板)30aと、この振動板30aの上方に積層された圧電層(第1の圧電層)31aと、この圧電層31aの上面(一方の表面:振動板30aと反対側の面)において、複数の圧力室14に夫々対応して形成された複数の個別電極(第1の個別電極)32aと、振動板30aと圧電層31aとの間に配置されており、複数の個別電極32aと共に圧電層31aを挟持する共通電極33aとを備えている。
【0029】
振動板30aは、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体であり強誘電体であるチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)からなる平面視で略矩形状の板であり、複数の圧力室14を覆うようにキャビティプレート10に接合されている。このとき、振動板30aがキャビティプレート10の隔壁10aに固定されると共に圧力室14を閉塞する。
【0030】
圧電層31aは、振動板30aと同様にPZTからなる平面視で略矩形状の板であり、振動板30aの上面において、複数の圧力室14を全面的に覆うように形成されている。なお、振動板30a及び圧電層31aは、例えば、圧電材料の粒子を基材の一表面に噴射して堆積させるエアロゾルデポジション法(AD法)により形成することができる。または、スパッタ法、CVD(化学蒸着)法、ゾル・ゲル法、水熱合成法等の、他の既知の方法で形成することもできる。あるいは、PZTのグリーンシートを焼成することにより生成された圧電シートを所定の大きさに切断し、この切断された圧電シートを貼り付けることにより形成してもよい。
【0031】
個別電極32aは、圧電層31aの上面において、圧力室14の中央部と対向するように走査方向に延在した楕円形状を有する薄膜電極である。個別電極32aは、導電性材料(例えば、金、銅、銀、パラジウム、白金、あるいは、チタン等)で形成されている。さらに、各個別電極32aの一端部からは、端子部35aが走査方向(図6の左右方向)に延びている。各端子部35aには、上側アクチュエータユニット3b及び中間層3cを厚さ方向に貫通する内部配線3dの下端部が接合されている。なお、個別電極32a及び端子部35aは、スクリーン印刷、スパッタ法、あるいは、蒸着法等により形成することができる。
【0032】
共通電極33aは、振動板30aと圧電層31aとの間において、複数の個別電極32aと対向するように延在した略矩形状を有する薄膜電極であり、複数の個別電極32aとの間で圧電層31aを挟持している。また、共通電極33aは、個別電極32aと同様に導電性材料で形成されており、常にグランド電位に保持された状態となっている。
【0033】
図7は、図4に示すVII−VII線の断面図であり、中間層3cの部分拡大平面図である。図2〜図4及び図7に示すように、中間層3cは、PZTからなる平面視で略矩形状の板であり、下側アクチュエータユニット3aの上面と上側アクチュエータユニット3bの下面とに挟持されるように固定されている。また、中間層3cには、各圧力室14と対向する領域において、走査方向に延在すると共に紙送り方向に隣接する2つの楕円孔34aが形成されている。各圧力室14と対向する2つの楕円孔34a同士の間が各圧力室14の中央部のみと対向する連結部34bとなっている。連結部34bは、下側アクチュエータユニット3a上面における各圧力室14の中央部と対向する領域と、上側アクチュエータユニット3b下面における各圧力室14の中央部と対向する領域とに固定されることによって、これらを連結している。また、紙送り方向に隣接する圧力室14同士の間の領域と対向する領域が隔壁34cとなっている。つまり、隔壁34cは、キャビティプレート10の隔壁10aと対向するように下側アクチュエータユニット3aの上面及び上側アクチュエータユニット3bの下面に固定されている。言い換えれば、隔壁34cは、隔壁10aと共に下側アクチュエータユニット3aを挟み込んでいる。
【0034】
図2〜図4に示すように、上側アクチュエータユニット3bは、中間層3cの上面に配置された振動板(第2の振動板)30bと、この振動板30bの上方に積層された圧電層(第2の圧電層)31bと、この圧電層31bの上面(一方の表面:振動板30bと反対側の面)において、複数の圧力室14に夫々対応して形成された複数の個別電極(第2の個別電極)32bと、振動板30bと圧電層31bとの間に配置されており、複数の個別電極32bと共に圧電層31bを挟持する共通電極33bとを備えている。
【0035】
振動板30bは、振動板30aと同様にPZTからなる平面視で略矩形状の板であり、複数の圧力室14を覆うように中間層3cの上方の面に接合されている。
【0036】
圧電層31bは、圧電層31aと同様にPZTからなる平面視で略矩形状の板であり、振動板30bの上面において、複数の圧力室14を全面的に覆うように形成されている。
【0037】
個別電極32bは、圧電層31bの上面において、圧力室14の中央部と対向するように走査方向に延在した楕円形状を有する薄膜電極である。つまり、個別電極32bは個別電極32aと同一形状を有している。また、個別電極32bは、導電性材料で形成されている。さらに、各個別電極32bの一端部からは、端子部35bが走査方向(図2の左右方向)に延びている。そして、これら複数の端子部35bには、フレキシブルプリント配線板(Flexible Printed Circuit:FPC)等の可撓性を有する配線部材(図示省略)を介して、ドライバIC(図示せず)が接続されている。このドライバICから複数の端子部35aを介して複数の個別電極32bに対して選択的に駆動電位が付与される。また、各端子部35bには、その下端部が対向する端子部35aに接合された内部配線3dの上端部が接合されている。これにより、個別電極32bとこれに対向する個別電極32aとが電気的に接続されている。したがって、同じ圧力室14に対向する個別電極32a、32bには常に同じ駆動電位が付与される。このとき、個別電極32a、32bとグランド電位に保持されている共通電極33a、33bとの間にはそれぞれ同じ駆動電圧が印加される。なお、個別電極32b及び端子部35bは、スクリーン印刷、スパッタ法、あるいは、蒸着法等により形成することができる。
【0038】
図8は、図4に示すVIII−VIII線の断面図であり、共通電極33bの部分拡大平面図である。図2〜図4及び図8に示すように、共通電極33bは、振動板30bと圧電層31bとの間において、複数の個別電極32bと対向するように延在した略矩形状を有する薄膜電極であり、複数の個別電極32bとの間で圧電層31bを挟持している。共通電極33bにおける端子部35bの延在方向の端部と対向する領域には、内部配線3dが通過する孔36が形成されている。また、共通電極33bは、個別電極32bと同様に導電性材料で形成されており、共通電極33aと共に常にグランド電位に保持された状態となっている。
【0039】
このように、下側アクチュエータユニット3a及び上側アクチュエータユニット3bは実質的に同一構造(同一の形状及び寸法)を有しているため、駆動電圧が印加されたときの変形特性が同じになる。
【0040】
次に、インク吐出時における圧電アクチュエータユニット3の作用について図9を参照しつつ説明する。図9は、インク吐出時におけるインクジェットヘッド1の断面図である。複数の個別電極32a、32bに対してドライバICから選択的に駆動電位が付与されると、駆動電位が付与された圧電層31a、31b上側の個別電極32a、32bとグランド電位に保持されている圧電層31a、31b下側の共通電極33a、33bとの間に所定の駆動電圧が印加される。これにより、個別電極32a、32bと共通電極33a、33bとの間に挟まれた、圧電層31a、31bの圧力室14の中央部に対向する領域にその厚み方向の電界が生じる。このとき、圧電層31a、31bの圧力室14の中央部に対向する領域が自発的に変形する活性領域となり、この活性領域がその分極方向である厚み方向に伸びて、分極方向と直交する方向である圧電層31a、31bの面と平行な方向に収縮する。一方、振動板30a、30bは、電界が生じないため非活性領域となる。
【0041】
このため、圧力室14の中央部に対向する領域において、圧電層31a、31bと振動板30a、30bとの間で分極方向に直交する方向に関する歪みの差が生じ、振動板30a、30bが圧力室14と対向する領域の中央を頂点として圧力室14に向かって凸となるように変形する(ユニモルフ変形)。すると、圧力室14内の容積が減少して、圧力室14内に正の圧力波が発生する。圧力室14内に発生した正の圧力波はノズル20に向かって個別インク流路21内を伝播し、ノズル20からインク滴が吐出される。
【0042】
このとき、圧電アクチュエータユニット3においては、下側アクチュエータユニット3aと上側アクチュエータユニット3bとが同じ変形特性を有しているため、下側アクチュエータユニット3aと上側アクチュエータユニット3bとが同じように圧力室14に向かって凸となるように変形する。そして、中間層3cにおける圧力室14と対向する領域には、楕円孔34a内の空間(他の領域より弾性率が低い領域)が位置しているため、下側アクチュエータユニット3a及び上側アクチュエータユニット3bの変形効率が損なわれにくい。さらに、楕円孔34aにより、中間層3cにおける圧力室14と対向する領域の変位が隔壁34cに伝播しにくくなっている。
【0043】
ここで、本実施形態において、クロストークの発生が抑えられる理由について、図10〜図12を参照しつつ説明する。図10は、各アクチュエータユニット3a、3bがキャビティプレート10の隔壁10aと中間層3cの隔壁34cとに接合されず、これらによる拘束が全くない状態において、個別電極32a、32bに駆動電位を付与したときの、各アクチュエータユニット3a、3bの変形状態を示した比較例のモデルである。図11は、下側アクチュエータユニット3aが隔壁10aに接合されず、各アクチュエータユニット3a、3bに接合される隔壁34cがゴム等の弾性率が非常に低い材料で形成されている場合において、個別電極32a、32bに駆動電位を付与したときの各アクチュエータユニット3a、3bの変形状態を示した比較例のモデルである。図12は、下側アクチュエータユニット3aが隔壁10aに接合されず、各アクチュエータユニット3a、3bに接合される隔壁34cがセラミックスや金属材料等の弾性率が非常に高い材料で形成されている場合において、個別電極32a、32bに駆動電位を付与したときの各アクチュエータユニット3a、3bの変形状態を示した本実施形態のモデルである。なお、これらのモデルにおいては、図示しない他の部材による物理的な影響は無視している。
【0044】
図10に示すモデルによれば、各アクチュエータユニット3a、3bがともに圧力室14方向に凸となるように変形すると、それに伴って隔壁34cと接合される領域は傾斜した状態となるように変形する。図11に示すモデルによれば、各アクチュエータユニット3a、3bがともに圧力室14方向に凸となるように変形すると、それに伴って隔壁34cと接合される領域は傾斜した状態に変形しようとする。このとき、隔壁34cは弾性率が非常に低い材料で形成されているため、各アクチュエータユニット3a、3bの隔壁34cとの接合領域の変形に伴って、図示されるように略平行四辺形状に変形する。すなわち、各アクチュエータユニット3a、3bの隔壁34cとの接合領域は、隔壁34cによって拘束されることなく、傾斜した状態に変形する。そして、この各アクチュエータユニット3a、3bの隔壁34cとの接合領域における変形は、隣接する圧力室14に伝播しクロストーク発生の原因となる。
【0045】
これらのモデルに対し、図12に示す本実施形態のモデルによれば、図11に示すモデルと同様に、各アクチュエータユニット3a、3bがともに圧力室14方向に凸となるように変形すると、それに伴って隔壁34cと接合される領域は傾斜した状態に変形しようとする。しかし、隔壁34cは弾性率が非常に高い材料で形成されていて変形し難く矩形状に維持されるため、各アクチュエータユニット3a、3bの隔壁34cとの接合領域は、隔壁34cによって拘束されることとなり、キャビティプレート10の面方向とほぼ平行な状態に維持される。したがって、本実施形態においては、各アクチュエータユニット3a、3bの変形が隣接する圧力室14にまで伝播しにくくなり、クロストークが抑制されるのである。
【0046】
以上説明したインクジェットヘッド1によると、インク吐出時において、圧電アクチュエータユニット3が変形したとき、下側アクチュエータユニット3a及び上側アクチュエータユニット3bにおける、圧力室14に対応する2つの隔壁34cと対向する領域が変形しなくなるため、下側アクチュエータユニット3a及び上側アクチュエータユニット3bにおける隣接する他の圧力室14に対向する領域に対するクロストークが抑制される。
【0047】
また、下側アクチュエータユニット3a及び上側アクチュエータユニット3bが同一の変形特性を有すると共に、個別電極32aと個別電極32bとが内部配線3dを介して電気的に接続されて同一の駆動電位が付与されるため、下側アクチュエータユニット3a及び上側アクチュエータユニット3bを同じように変形させる制御が容易となる。
【0048】
さらに、下側アクチュエータユニット3aと上側アクチュエータユニット3bとが実質的に同一構造を有しているため、下側アクチュエータユニット3aと上側アクチュエータユニット3bとの変形特性を容易に同一にすることができる。また、下側アクチュエータユニット3aと上側アクチュエータユニット3bとを同一の部品として形成できるため、インクジェットヘッド1をローコストなものにすることができる。
【0049】
加えて、中間層3cの連結部34bが、下側アクチュエータユニット3a上面における各圧力室14の中央部と対向する領域と、上側アクチュエータユニット3b下面における各圧力室14の中央部と対向する領域とに固定されることによって、これらを連結しているため、上側アクチュエータユニット3bの変形に伴って発生する力が、下側アクチュエータユニット3aに伝達されて、圧力室14に付与する圧力が大きくなる。
【0050】
また、中間層3cにおいて隔壁34cと連結部34bとが連続した一つの層となっているため、隔壁34cと連結部34bとを容易に形成することができる。
【0051】
さらに、下側アクチュエータユニット3a及び上側アクチュエータユニット3bが共通電極33a、33bを有しているため、振動板30a、30bを、導電性を有さないPZTで形成することができる。なお、これら振動板は導電性を有さない他の部材で形成されていてもよい。
【0052】
次に、本実施形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。但し、上述した実施形態とほぼ同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
【0053】
<第1変形例>
図13は、本実施形態の第1変形例に係るインクジェットヘッドの部分拡大平面図である。図14は、図13に示すXIV−XIV線の断面図である。図13及び図14に示すように、圧電アクチュエータユニット103は、下側アクチュエータユニット103aと、上側アクチュエータユニット103bと、中間層3cとを有する。下側アクチュエータユニット103aは、振動板30aと、圧電層31aと、この圧電層31aの上面において、複数の圧力室14に夫々対応して形成された複数の個別電極132aと、共通電極33aとを備えている。上側アクチュエータユニット103bは、振動板30bと、圧電層31bと、この圧電層31bの上面において、複数の圧力室14に夫々対応して形成された複数の個別電極132bと、共通電極33bとを備えている。互いに対向する個別電極132aと個別電極132bとが内部配線3dを介して電気的に接続されている(図3参照)。
【0054】
個別電極132a及び個別電極132bは同一形状を有する薄膜電極である。なお、図13においては、個別電極132bのみが表れているが、個別電極132aが表れる下側アクチュエータユニット103aの部分拡大平面図も実質的に同じである。個別電極132a、132bは、平面視において、圧力室14のインク流出口14bを避けつつ圧力室14の中央部以外の領域である周縁部に沿ったC字形状を有している。さらに、各個別電極132a、132bの一端部からは、端子部35a、35bが走査方向(図13の左右方向)に延びている。
【0055】
次に、インク吐出時における圧電アクチュエータユニット103の作用について図15を参照しつつ説明する。図15は、インク吐出時におけるインクジェットヘッド101の断面図である。複数の個別電極132a、132bに対してドライバICから選択的に駆動電位が付与されると、駆動電位が付与された圧電層31a、31b上側の個別電極132a、132bとグランド電位に保持されている圧電層31a、31b下側の共通電極33a、33bとの間に所定の駆動電圧が印加される。これにより、個別電極132a、132bと共通電極33a、33bとの間に挟まれた、圧電層31a、31bにおける圧力室14の中央部以外の領域である周縁部と対向する領域にその厚み方向の電界が生じる。このとき、圧電層31a、31bにおける圧力室14の周縁部と対向する領域が自発的に変形する活性領域となり、この活性領域がその分極方向である厚み方向に伸びて、分極方向と直交する方向である圧電層31a、31bの面と平行な方向に収縮する。一方、振動板30a、30bは、電界が生じないため非活性領域となる。
【0056】
このため、圧力室14の周縁部と対向する領域において、圧電層31a、31bと振動板30a、30bとの間で分極方向に直交する方向に関する歪みの差が生じ、振動板30a、30bが圧力室14の周縁部に対向する領域の中央を頂点として圧力室14に向かって凸となるように変形しようとする(ユニモルフ変形)。このとき、振動板30a、30bの圧力室14の短手方向外側に対向する領域がキャビティプレート10の隔壁10a及び中間層3cの隔壁34cに拘束されているため、振動板30a、30bにおける圧力室14の周縁部と対向する領域の内側端部が圧力室14の反対側に向かって反り上がる。これにより、振動板30a、30bが圧力室14と対向する領域の中央を頂点として圧力室14の反対側に向かって凸となるように変形する。すると、圧力室14内の容積が増大して、圧力室14内に負の圧力波が発生する。
【0057】
従来から知られているように、この圧力室14の容積増大に伴う負の圧力波が圧力室14の長手方向に片道伝播する時間が経過したときに、圧力室14内の圧力は正に転じる。そこで、ドライバICは、この圧力室14内の圧力が正に転じるタイミングで、このドライバICによる個別電極132a、132bへの駆動電位の付与を停止する。すると、個別電極132a、132bの電位がグランド電位になり、振動板30a、30bが元の形状に戻って圧力室14内の容積が減少するが、このとき、前述の正に転じた圧力室14の圧力波と、振動板30a、30bの復元に伴って生じた正の圧力波とが合成されるため、圧力室14内のインクに大きな正の圧力が付与されて、個別インク流路21内を伝播し、ノズル20からインク滴が吐出される。したがって、低い駆動電圧でインクに高い圧力を付与することが可能になり、圧電アクチュエータユニット103の駆動効率が高くなる。また、インク滴を吐出するタイミングにおいてのみ個別電極132a、132bに駆動電位を付与して圧電層31a、31bに電界を作用させるため、圧電層31a、31bに分極劣化が生じにくく、耐久性に優れる。さらに、待機時においてはほとんど電力を消費しないため、消費電力を小さくすることができる。
【0058】
<第2変形例>
図16は、本実施形態の第2変形例に係るインクジェットヘッドの部分拡大断面図である。図16に示すように、圧電アクチュエータユニット203は、下側アクチュエータユニット3aと、上側アクチュエータユニット203bと、中間層3cとを有する。上側アクチュエータユニット203bは、中間層3cの上面に配置された圧電層231bと、この圧電層231bの上方に積層された振動板230bと、圧電層231bの下面において、複数の圧力室14に夫々対応して形成された複数の個別電極232bと、圧電層231bの上面に配置されており、複数の個別電極232bと共に圧電層231bを挟持する共通電極233bとを備えている。個別電極232bは、上述した第1変形例の個別電極132bと実質的に同じ形状を有する薄膜電極であり、平面視において、圧力室14のインク流出口14bを避けつつ圧力室14の中央部以外の領域である周縁部に沿ったC字形状を有している(図13参照)。そして、同じ圧力室14に対向する個別電極32aと個別電極232bとが図示しない内部配線を介して電気的に接続されている。共通電極233bは、上述した共通電極33bと実質的に同じ形状を有する薄膜電極であり、共通電極33aと共に常にグランド電位に保持された状態となっている。
【0059】
次に、インク吐出時における圧電アクチュエータユニット203の作用について説明する。複数の個別電極32a、232bに対してドライバICから選択的に駆動電位が付与されると、下側アクチュエータユニット3aにおいては、駆動電位が付与された圧電層31a上側の個別電極32aとグランド電位に保持されている圧電層31a下側の共通電極33aとの間に所定の駆動電圧が印加される。そして、上述したように、振動板30aが圧力室14に対向する領域の中央を頂点として圧力室14に向かって凸となるように変形する。
【0060】
上側アクチュエータユニット203bにおいては、駆動電位が付与された圧電層231b下側の個別電極232bとグランド電位に保持されている圧電層231b上側の共通電極233bとの間に所定の駆動電圧が印加される。これにより、個別電極132bと共通電極233bとの間に挟まれた、圧電層231bにおける圧力室14の中央部以外の領域である周縁部に対向する領域にその厚み方向の電界が生じる。このとき、圧電層231bにおける圧力室14の周縁部に対向する領域が自発的に変形する活性領域となり、この活性領域がその分極方向である厚み方向に伸びて、分極方向と直交する方向である圧電層231bの面と平行な方向に収縮する。一方、振動板230bは、電界が生じないため非活性領域となる。
【0061】
このため、圧力室14の周縁部と対向する領域において、圧電層231bと振動板230bとの間で分極方向に直交する方向に関する歪みの差が生じ、振動板230bが圧力室14の周縁部に対向する領域の中央を頂点として圧力室14の反対側に向かって凸となるように変形しようとする(ユニモルフ変形)。このとき、振動板230bの圧力室14の短手方向外側に対向する領域が中間層3cの隔壁34cに拘束されているため、振動板230bにおける圧力室14の周縁部に対向する領域の内側の端部が圧力室14に向かって反り上がる。これにより、振動板230bが圧力室14と対向する領域の中央を頂点として圧力室14に向かって凸となるように変形する。このように、インク吐出時においては、下側アクチュエータユニット3a及び上側アクチュエータユニット203bが共に圧力室14に向かって凸となるように変形する。なお、本変形例においては、下側アクチュエータユニット3aと上側アクチュエータユニット203bとの構成が逆になっていてもよい。
【0062】
<第3変形例>
図17は、本実施形態の第3変形例に係るインクジェットヘッドの部分拡大断面図である。図17に示すように、圧電アクチュエータユニット303は、下側アクチュエータユニット103a(第1変形例:図13及び図14参照)と、上側アクチュエータユニット303bと、中間層3cとを有する。上側アクチュエータユニット303bは、中間層3cの上面に配置された圧電層331bと、圧電層331bの上方に積層された振動板330bと、この圧電層331bの下面において、複数の圧力室14に夫々対応して形成された複数の個別電極332bと、圧電層331bの上面に配置されており、複数の個別電極332bと共に圧電層331bを挟持する共通電極333bとを備えている。個別電極332bは、上述した個別電極32bと実質的に同じ形状を有する薄膜電極であり、平面視において、圧力室14の中央部と対向するように走査方向に延在した楕円形状を有する(図6参照)。同じ圧力室14に対向する個別電極132aと個別電極332bとが図示しない内部配線を介して電気的に接続されている。共通電極333bは、上述した共通電極33bと実質的に同じ形状を有する薄膜電極であり、共通電極33aと共に常にグランド電位に保持された状態となっている。
【0063】
次に、インク吐出時における圧電アクチュエータユニット303の作用について説明する。複数の個別電極132a、332bに対してドライバICから選択的に駆動電位が付与されると、下側アクチュエータユニット103aにおいては、駆動電位が付与された圧電層31a上側の個別電極132aとグランド電位に保持されている圧電層31a下側の共通電極33aとの間に所定の駆動電圧が印加される。そして、上述したように、振動板30aが圧力室14と対向する領域の中央を頂点として圧力室14の反対側に向かって凸となるように変形する。
【0064】
上側アクチュエータユニット303bにおいては、駆動電位が付与された圧電層331b下側の個別電極332bとグランド電位に保持されている圧電層331b上側の共通電極333bとの間に所定の駆動電圧が印加される。これにより、個別電極332bと共通電極333bとの間に挟まれた、圧電層331bにおける圧力室14の中央部に対向する領域にその厚み方向の電界が生じる。このとき、圧電層331bにおける圧力室14の中央部に対向する領域が自発的に変形する活性領域となり、この活性領域がその分極方向である厚み方向に伸びて、分極方向と直交する方向である圧電層331bの面と平行な方向に収縮する。一方、振動板330bは、電界が生じないため非活性領域となる。このため、圧電層331bと振動板330bとの間で分極方向に直交する方向に関する歪みの差が生じ、振動板330bが圧力室14と対向する領域の中央を頂点として圧力室14の反対側に向かって凸となるように変形する(ユニモルフ変形)。このように、インク吐出時においては、下側アクチュエータユニット103a及び上側アクチュエータユニット303bが共に圧力室14に向かって凸となるように変形する。なお、本変形例においては、下側アクチュエータユニット103aと上側アクチュエータユニット303bとの構成が逆になっていてもよい。
【0065】
<第4変形例>
図18は、本実施形態の第4変形例に係るインクジェットヘッドの部分拡大断面図である。図18に示すように、圧電アクチュエータユニット403は、下側アクチュエータユニット403aと、上側アクチュエータユニット403bと、中間層3cとを有する。下側アクチュエータユニット403aは、流路ユニット2の上面に配置された導電性を有する振動板430aと、この振動板430aの上方に積層された圧電層31aと、複数の個別電極32aとを備えている。つまり、振動板430aと複数の個別電極32aとで圧電層31aを挟持している。上側アクチュエータユニット403bは、中間層3cの上面に配置された導電性を有する振動板430bと、この振動板430bの上方に積層された圧電層31bと、複数の個別電極32bとを備えている。つまり、振動板430bと複数の個別電極32bとで圧電層31bを挟持している。このように、圧電アクチュエータユニット403においては、振動板430a、430bが共通電極を兼ねる構成となっており、これらが常にグランド電位が保持された状態となっている。
【0066】
これによると、下側アクチュエータユニット403a及び上側アクチュエータユニット403bの部品点数を少なくすることができる。これによって、インクジェットヘッドをローコストなものにすることができる。
【0067】
<第5変形例>
図19は、本実施形態の第5変形例に係るインクジェットヘッドの部分拡大断面図である。図19に示すように、圧電アクチュエータユニット503は、下側アクチュエータユニット403a(第4変形例)と、上側アクチュエータユニット503bと、下側アクチュエータユニット403aと上側アクチュエータユニット503bとの間に固定された中間層503cとを有する。上側アクチュエータユニット503bは、中間層503cの上面に配置された圧電層531bと、この圧電層531bの上方に積層された振動板530bと、この圧電層531bの下面において、複数の圧力室14に夫々対応して形成された複数の個別電極532bとを備えている。個別電極532bは、上述した第1変形例の個別電極132bと実質的に同じ形状を有する薄膜電極であり、平面視において、圧力室14のインク流出口14bを避けつつ圧力室14の中央部以外の領域である周縁部に沿ったC字形状を有している(図13参照)。そして、振動板530bと複数の個別電極532bとで圧電層531bを挟持している。このように、圧電アクチュエータユニット503においては、振動板430a、530bが共通電極を兼ねる構成となっており、これらが常にグランド電位が保持された状態となっている。
【0068】
また、中間層503cは、上述の中間層3cと同一の形状を有している。そして、中間層503cの連結部534bが導電性を有している。連結部534bの下面が個別電極32aと接触しており、連結部534bの上面が個別電極532bと接触している。したがって、同じ圧力室14に対向する個別電極32aと個別電極532bとが連結部534bを介して電気的に接続されている。
【0069】
これによると、圧電アクチュエータユニット503内に、同じ圧力室14に対向する個別電極32aと個別電極532bとを容易に電気的に接続することができる。これによって、同じ圧力室14に対向する個別電極32aと個別電極532bとを容易に電気的に接続するための内部配線を形成する必要がなくなり、インクジェットヘッドをローコストなものにすることができる。
【0070】
<第6変形例>
図20は、本実施形態の第6変形例に係るインクジェットヘッドの部分拡大断面図である。図20に示すように、圧電アクチュエータユニット603は、下側アクチュエータユニット3aと、上側アクチュエータユニット3bと、下側アクチュエータユニット3aと上側アクチュエータユニット3bとの間に固定された中間層603cとを有する。中間層603cは、上述した中間層3cと実質的に同じ形状を有している。すなわち、中間層603cは、PZTからなる平面視で略矩形状の板であり、各圧力室14と対向する領域において、走査方向に延在すると共に紙送り方向に隣接する2つの楕円領域(中間部材)634a(中間層3cの楕円孔34aに相当)が形成されている。各圧力室14と対向する2つの楕円領域634a同士の間が各圧力室14の中央部のみと対向する連結部34bとなっている。また、紙送り方向に隣接する圧力室14同士の間の領域と対向する領域が隔壁34cとなっている(図7参照)。つまり、楕円領域634a、連結部34b及び隔壁34cが同じ材料で形成されている。
【0071】
楕円領域634aには、その厚さ方向(振動板30a、30bの厚さ方向)に延在した多数の貫通孔が形成されている。このため、楕円領域634aは、中間層603cの他の領域と比較して弾性率が小さくなっている。
【0072】
これによると、楕円領域634aの全てが貫通孔となっている場合と比較して中間層603cの強度が高くなる。このため、製造過程において中間層603cのハンドリングが容易になり、インクジェットヘッド601の製造コストを低減することができる。
【0073】
<第7変形例>
図21は、本実施形態の第7変形例に係るインクジェットヘッドの部分拡大断面図である。図21に示すように、圧電アクチュエータユニット703は、下側アクチュエータユニット3aと、上側アクチュエータユニット3bと、中間層3cとを有する。中間層3cの楕円孔34a内には、中間層3cよりも弾性率の小さいエポキシ樹脂703eが充填されている。なお、楕円孔34a内には、エポキシ樹脂以外の他の弾性材料を充填してもよい。
【0074】
これによると、楕円孔34a内にエポキシ樹脂703eが充填されることによって、圧電アクチュエータユニット703全体の強度を高くすることができる。
【0075】
以上、本発明の好適な一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、上述の実施形態においては、下側アクチュエータユニット3aと上側アクチュエータユニット3bとが同一の変形特性を有すると共に、下側アクチュエータユニット3aと上側アクチュエータユニット3bとに同一の駆動電圧が印加される構成であるが、下側アクチュエータユニットと上側アクチュエータユニットとの変形特性が異なっていてもよいし、下側アクチュエータユニットと上側アクチュエータユニットとに異なる駆動電圧が印加される構成でもよい。
【0076】
また、上述の実施形態においては、下側アクチュエータユニット3aと上側アクチュエータユニット3bとが同一の寸法と形状とを有する構成であるが、両者の変形特性が同じであれば、下側アクチュエータユニットと上側アクチュエータユニットとが同一の寸法と形状とを有さなくてもよい。
【0077】
加えて、上述の実施形態においては、中間層3cが連結部34b及び隔壁34cを含むことによって、連結部34b及び隔壁34cが連続した一つの層として形成される構成であるが、連結部34bと隔壁34cとは個別に形成されてもよい。また、連結部34bが形成されていなくてもよい。
【0078】
また、上述の実施形態においては、圧力室14の平面形状が、楕円形状となっているが、圧力室は任意の平面形状を有していてよい。例えば、圧力室が円形状、菱形形状、矩形形状などの平面形状を有していてもよい。
【0079】
さらに、上述の実施の形態においては、下側アクチュエータユニット3a及び上側アクチュエータユニット3bが、圧力室14の中央部と対向する領域のみ自発的に変形する構成であり、下側アクチュエータユニット103a及び上側アクチュエータユニット103bが、圧力室14の周縁部と対向する領域のみが自発的に変形する構成であるが、下側アクチュエータユニットと上側アクチュエータユニットとが同じように変形可能であれば各アクチュエータユニットの構成は任意のものであってよい。例えば、圧電層の一方の面に圧力室の中央部のみと対向する個別電極が配置され、他方の面に圧力室の周縁部のみと対向する個別電極が配置され、さらに圧電層の両面に各個別電極との間で圧電層を挟み込むように共通電極が配置された構成であってもよい。これによると、圧力室の中央部と対向する領域及び圧力室の周縁部と対向する領域がそれぞれ自発的に変位可能となり、効率よく圧力室に圧力を付与することができる。
【0080】
上述した実施の形態では、インクを排出するインクジェットヘッドに本発明を適用した例が示されているが、薬液や科学溶液等の液体を排出する液体排出装置など、インク以外の導電性の液体を排出する装置、及び、マイクロ総合分析システム(μTAS)内部で薬液や生化学溶液等の液体を移送する液体移送装置、マイクロ化学システム内部で溶媒や化学溶液等の液体を移送する液体移送装置等、インク以外の導電性の液体を移送する装置に対して本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0081】
【図1】本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。
【図2】図1に示すインクジェットヘッドの平面図である。
【図3】図2に示すIII-III線の断面図である。
【図4】図2に示すIV-IV線の断面図である。
【図5】図4に示すV-V線の断面図である。
【図6】図4に示すVI-VI線の断面図である。
【図7】図4に示すVII-VII線の断面図である。
【図8】図4に示すVIII-VIII線の断面図である。
【図9】図1に示すインクジェットヘッドのインク吐出時における断面図である。
【図10】クロストークの発生が抑えられる理由を説明するための比較例のモデルを示す図である。
【図11】クロストークの発生が抑えられる理由を説明するための比較例のモデルを示す図である。
【図12】クロストークの発生が抑えられる理由を説明するための本実施形態のモデルを示す図である。
【図13】第1変形例に係るインクジェットヘッドの部分拡大断面図である。
【図14】図13に示すXIV-XIV線の断面図である。
【図15】図13に示すインクジェットヘッドのインク吐出時における断面図である。
【図16】第2変形例に係るインクジェットヘッドの部分拡大断面図である。
【図17】第3変形例に係るインクジェットヘッドの部分拡大断面図である。
【図18】第4変形例に係るインクジェットヘッドの部分拡大断面図である。
【図19】第5変形例に係るインクジェットヘッドの部分拡大断面図である。
【図20】第6変形例に係るインクジェットヘッドの部分拡大断面図である。
【図21】第7変形例に係るインクジェットヘッドの部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【0082】
1 インクジェットヘッド
2 流路ユニット
3 圧電アクチュエータユニット
3a 下側アクチュエータユニット
3b 上側アクチュエータユニット
3c 中間層
10 キャビティプレート
10a 隔壁
14 圧力室
20 ノズル
21 個別インク流路
30a、30b 振動板
31a、31b 圧電層
32a、32b 個別電極
33a、33b 共通電極
34b 連結部
34c 隔壁
100 インクジェットプリンタ




 

 


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