JP2005288916A - Discharging head and manufacturing method of discharging head - Google Patents

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JP2005288916A JP2004107853A JP2004107853A JP2005288916A JP 2005288916 A JP2005288916 A JP 2005288916A JP 2004107853 A JP2004107853 A JP 2004107853A JP 2004107853 A JP2004107853 A JP 2004107853A JP 2005288916 A JP2005288916 A JP 2005288916A
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Takeshi Mita
剛 三田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a discharging head and its manufacturing method which prevent the warpage of a piezoelectric element at the time of baking from occurring while being able to manufacture the piezoelectric element of sheet-like easily. <P>SOLUTION: At the internal part of a piezoelectric element substrate 55 formed by laminating a piezoelectric material and electrode material by turns, a low-rigidity part 59 consisting of a hollow part is provided at the opposite side of a pressure chamber 52 of a piezoelectric active part 58 composed of a single-layer piezoelectric element. While securing the easiness of handling for manufacturing by making the thickness of the piezoelectric element substrate 55 increased, the sheet-like piezoelectric active part 58 can be formed. If a second low-rigidity part which has nearly the same shape and size as the ones of the low-rigidity part 59 is provided at the position symmetrical to the face dividing the thickness direction of the low-rigidity part 59 and the piezoelectric element substrate 55 into nearly two parts in the internal part of the piezoelectric element substrate 55, the curve at the time of baking the piezoelectric element substrate 55 can be prevented from occurring. For the low-rigidity part 59, a member with the rigidity lower than the one of the piezoelectric element may be used instead of the hollow part. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は吐出ヘッド及び吐出ヘッド製造方法に係り、特に薄板積層構造を有する吐出ヘッドの構造及びに製造技術に関する。   The present invention relates to an ejection head and an ejection head manufacturing method, and more particularly, to an ejection head structure having a thin plate laminated structure and a manufacturing technique thereof.

近年、画像やドキュメント等のデータ出力装置としてインクジェットプリンターが普及している。インクジェットプリンターは記録ヘッドに備えられたノズル等の記録素子をデータに応じて駆動させ、該ノズルから吐出されるインクによって記録紙などの被印字媒体(記録メディア)上にデータを形成することができる。   In recent years, inkjet printers have become widespread as data output devices for images and documents. An ink jet printer can drive recording elements such as nozzles provided in a recording head according to data, and can form data on a printing medium (recording medium) such as recording paper by ink ejected from the nozzles. .

インクジェットプリンターでは、多数のノズルを有する印字ヘッドと被印字媒体とを相対的に移動させ、該ノズルからインク滴を吐出させることによって被印字媒体上に所望の画像が形成される。   In an ink jet printer, a desired image is formed on a print medium by relatively moving a print head having a large number of nozzles and the print medium and ejecting ink droplets from the nozzles.

インクジェット記録装置に備えられる印字ヘッドからインクを吐出させる方式には、インクが収容されている圧力室の壁面を形成する振動板に圧電素子などのアクチュエータを備え、該アクチュエータを駆動させることにより該圧力室を変形させ、該圧力室体積の変化量に応じたインク量を吐出させる方式や、圧力室内に設けられたヒータによって該圧力室内のインクを加熱し、これによって該圧力室内に発生したバブルの圧力に応じてインクを吐出させるバブルジェット方式がある。   In a method of ejecting ink from a print head provided in an ink jet recording apparatus, an actuator such as a piezoelectric element is provided on a vibration plate forming a wall surface of a pressure chamber in which ink is stored, and the pressure is obtained by driving the actuator. The ink in the pressure chamber is heated by a method in which the chamber is deformed and the amount of ink corresponding to the amount of change in the pressure chamber volume is discharged, or by a heater provided in the pressure chamber. There is a bubble jet method in which ink is ejected in accordance with pressure.

圧電素子の変形によってインクを吐出させる方式を適用した印字ヘッドは、インク滴を吐出するノズルが形成されるノズルプレート、圧力室やインク流路が形成される流路プレート、振動板、圧電素子などが薄板状に形成され、これらの薄板状部材を接着剤等により接着させて積層させる積層構造を有している。   A print head using a method of ejecting ink by deformation of a piezoelectric element includes a nozzle plate on which nozzles for ejecting ink droplets are formed, a channel plate on which pressure chambers and ink channels are formed, a vibration plate, a piezoelectric element, and the like Is formed in a thin plate shape, and has a laminated structure in which these thin plate-like members are laminated by bonding with an adhesive or the like.

該圧電素子を形成する場合、バルク材またはグリーンシートを積層して加圧形成した後に焼成したものを、研磨等によって所望の厚さに加工する。更に、個別電極、共通電極が取り付けられ、圧電素子が完成する。このように形成された圧電体は振動板に接合され、振動板の圧電体と反対側には圧力室(壁)、流路プレート、ノズルプレートがこの順に接着等によって接合される。   In the case of forming the piezoelectric element, a bulk material or a green sheet is laminated and pressed, and then fired, and then processed into a desired thickness by polishing or the like. Furthermore, an individual electrode and a common electrode are attached to complete the piezoelectric element. The piezoelectric body formed in this way is joined to the diaphragm, and the pressure chamber (wall), the flow path plate, and the nozzle plate are joined in this order by bonding or the like on the opposite side of the diaphragm from the piezoelectric body.

これらの薄板状部材同士を接合させる際に、接合させる部材間では位置決め精度や接着剤の塗布量(厚み)の精度を確保する必要がある。しかし、この積層体を形成する薄板状部材は薄く、また、微細加工が施されているものもあるので、位置決め精度よく積層させることは困難である。また、該薄板状部材を接合させる際に必要な接着剤はごく少量なために接着剤の厚みを制御することは非常に難しい。したがって、これらの薄板状部材から積層体を形成するためには、接合工程を省くために複数の部材を一体形成するなど、その積層方法や接合方法に様々な工夫がなされている。   When joining these thin plate-shaped members, it is necessary to ensure the positioning accuracy and the accuracy of the application amount (thickness) of the adhesive between the members to be joined. However, since the thin plate-like members forming this laminated body are thin and some are finely processed, it is difficult to laminate them with high positioning accuracy. In addition, since the amount of adhesive necessary for joining the thin plate members is very small, it is very difficult to control the thickness of the adhesive. Therefore, in order to form a laminated body from these thin plate-like members, various contrivances have been made to the laminating method and joining method, such as forming a plurality of members integrally in order to omit the joining step.

特許文献1に記載されたセラミックインクジェットヘッドとその製造方法では、圧力室の接着位置決めばらつき及び接着剤の厚みばらつきの問題を回避する手段として、感光性樹脂を使用して圧力室、流路、空孔の母型を作るように構成されている。   In the ceramic ink jet head described in Patent Document 1 and the manufacturing method thereof, as a means for avoiding the problems of the adhesive chamber positioning and adhesive thickness variations, a photosensitive resin is used as a means to avoid pressure chamber, flow path, and empty space. It is configured to create a hole matrix.

また、特許文献2に記載されたインクジェット記録ヘッド及びその製造方法では、感光性樹脂でできた空孔パターン上に金属薄板を塗り、圧電材及び電極材を交互に積層させ、感光樹脂でできた空孔パターンを焼成工程で溶解させて、内面に金属箔膜が塗布されたインクキャビティを形成するように構成されている。   Further, in the ink jet recording head described in Patent Document 2 and the manufacturing method thereof, a metal thin plate is applied on a hole pattern made of a photosensitive resin, and a piezoelectric material and an electrode material are alternately laminated to make the photosensitive resin. The pore pattern is dissolved in the baking process to form an ink cavity having a metal foil film applied to the inner surface.

また、特許文献3に記載されたインクジェット記録ヘッド及びその製造方法では、円柱状の圧力室形成部と両端に形成された細径上の流路形成部とを、電極材の溶液及び圧電材の溶液に交互に複数回浸し、脱バインド工程で空孔パターン部材を取り除き、電極層と圧電体層を交互に複数層形成させるように構成されている。   In addition, in the ink jet recording head described in Patent Document 3 and the manufacturing method thereof, a cylindrical pressure chamber forming portion and a small-diameter flow path forming portion formed at both ends are combined with a solution of an electrode material and a piezoelectric material. It is configured to alternately immerse in the solution a plurality of times, remove the hole pattern member in the debinding step, and alternately form a plurality of electrode layers and piezoelectric layers.

また、特許文献4に記載されたインクジェット記録ヘッドでは、圧電体をノズルピッチ方向に積層し、圧力室となる空孔部をシートで設けるように構成されている。   In addition, the ink jet recording head described in Patent Document 4 is configured such that piezoelectric bodies are stacked in the nozzle pitch direction and a hole portion serving as a pressure chamber is provided by a sheet.

また、特許文献5に記載されたインクジェットヘッド及びその製造方法では、インクジェットヘッドはグリーンシートを積層して形成され、インクジェットヘッド内では感光性樹脂を用いてグリーンシート上にインク流路のパターンが形成され、これらのグリーンシートを積層した積層体からバインダを除いて焼成することによってインク流路パターンを形成するように構成されている。
特公平7−96301号公報 特開平8−25625号公報 特開平8−20109号公報 特開2001−334662号公報 特開平2−3311号公報
In addition, in the inkjet head and the manufacturing method thereof described in Patent Document 5, the inkjet head is formed by stacking green sheets, and the ink flow path pattern is formed on the green sheet using a photosensitive resin in the inkjet head. In addition, the ink flow path pattern is formed by firing after removing the binder from the laminate in which these green sheets are laminated.
Japanese Patent Publication No. 7-96301 JP-A-8-25625 JP-A-8-20109 JP 2001-334661 A Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-33311

しかしながら、d31モードの圧電素子を低電圧で駆動する場合や、高密度化のために圧電素子の寸法や取付位置に制約がある場合などには、圧電素子の厚みを薄くしなければならないことがある。グリーンシートやバルクを用いて非常に薄い(例えば、厚さ20〜30μm )圧電素子を作るにはハンドリング上の制約があり、一旦多数の層を積層させてハンドリング可能な厚みを得てから、加圧成形し焼成させた後に研磨やサンドブラスト等によって所定の厚さに加工する方法が用いられ、研磨やサンドブラスト等の後加工が必須となる。したがって、後加工による加工コストの上昇を招くと共に、研磨やサンドブラストでの厚み制御が難しいといった問題が生じてしまう。 However, the thickness of the piezoelectric element must be reduced when driving the d 31 mode piezoelectric element at a low voltage, or when there are restrictions on the dimensions and mounting position of the piezoelectric element for high density. There is. There are restrictions in handling to make a very thin piezoelectric element (for example, 20 to 30 μm thick) using green sheets or bulk. Once the layers are stacked to obtain a handleable thickness, A method of processing to a predetermined thickness by polishing or sand blasting after the pressure forming and firing is used, and post-processing such as polishing or sand blasting is essential. Therefore, the processing cost is increased due to post-processing, and there arises a problem that it is difficult to control the thickness by polishing or sandblasting.

また、グリーンシート等の薄板を単層で作る場合、圧電素子を焼成させる際の熱によって圧電素子に反りが発生することがあり、振動板との接合不良が起きたり、印字ヘッド全体に反りが起きたりすることがある。特に、被印字媒体の印字可能領域の全幅に対応したフルライン型ヘッド等の長尺ヘッド用の圧電素子ではその長手方向に反りが顕著に現れる。印字ヘッドに反りが起こると被印字媒体上のインク着弾位置にずれを生じ、印字性能を低下させてしまう。   In addition, when a thin plate such as a green sheet is made of a single layer, the piezoelectric element may be warped due to the heat generated when the piezoelectric element is fired, and bonding failure with the vibration plate may occur, or the entire print head may be warped. I sometimes get up. In particular, in a piezoelectric element for a long head such as a full-line head corresponding to the entire width of the printable area of the printing medium, warpage appears remarkably in the longitudinal direction. When the print head is warped, the ink landing position on the print medium is displaced, and the printing performance is deteriorated.

特許文献1に記載されたセラミックインクジェットヘッドとその製造方法では、接着工程を除去するために、圧力室と積層圧電体を一体で形成させる手法が開示されているが、圧電体(インクジェットヘッド)の反りについては開示されていない。   In the ceramic ink jet head and the manufacturing method thereof described in Patent Document 1, a method of integrally forming a pressure chamber and a laminated piezoelectric body in order to remove the bonding process is disclosed. The warpage is not disclosed.

また、特許文献2に記載されたインクジェット記録ヘッド及びその製造方法では、圧電体の焼成工程におけるインクキャビティの寸法変化及び圧電体の欠損の防止が目的であり、圧電体の薄膜化や反り防止については開示されていない。   In addition, the inkjet recording head and the manufacturing method thereof described in Patent Document 2 are aimed at preventing dimensional change of the ink cavity and the loss of the piezoelectric body in the firing process of the piezoelectric body. Is not disclosed.

また、特許文献3に記載されたインクジェット記録ヘッド及びその製造方法では、寸法精度の向上と製造容易、低価格化が目的であり、圧電体の薄板化や反り防止については開示されていない。   In addition, the inkjet recording head and the method for manufacturing the same described in Patent Document 3 are intended to improve dimensional accuracy, be easy to manufacture, and reduce the price, and do not disclose the thinning of the piezoelectric body and the prevention of warping.

また、特許文献4に記載されたインクジェット記録ヘッドでは、圧電素子の幅を広げるとノズル密度が低下するために、高密度化(マルチ化)が難しい。また、配線の引き出し方法が複雑になり、配置精度を得ることが難しい。   Further, in the ink jet recording head described in Patent Document 4, when the width of the piezoelectric element is widened, the nozzle density is lowered, so that it is difficult to increase the density (multiple). Moreover, the wiring drawing method becomes complicated, and it is difficult to obtain the placement accuracy.

また、特許文献5に記載されたインクジェットヘッド及びその製造方法では、高密度化するためには各層を薄肉化する必要があり、印字ヘッド全体の強度が低下する恐れがある。   Further, in the ink jet head and the manufacturing method thereof described in Patent Document 5, it is necessary to reduce the thickness of each layer in order to increase the density, and the strength of the entire print head may be reduced.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、薄板状の圧電体を容易に製造できると共に圧電体の焼成時に起こる反りを防止する吐出ヘッド及び吐出ヘッド製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a discharge head and a discharge head manufacturing method capable of easily manufacturing a thin plate-shaped piezoelectric body and preventing warpage occurring when the piezoelectric body is fired. To do.

前記目的を達成するために請求項1に係る発明は、被吐出媒体上に液滴を吐出させる吐出ヘッドであって、電極材料及び圧電材料が交互に積層され、電界を作用させると歪みを生じる圧電活性部が含まれる圧電体基板と、前記圧電体基板に積層接合され、前記被吐出媒体上に吐出させる液を収容する圧力室及び前記圧力室に液が供給される際の液流路が含まれる流路部材と、を備え、前記圧電体基板は、前記圧電活性部の前記圧力室が積層接合される面と反対側の前記圧電体基板内部に圧電材料が欠落した変形用低剛性部を有することを特徴としている。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is an ejection head for ejecting liquid droplets on a medium to be ejected, in which electrode materials and piezoelectric materials are alternately laminated, and distortion occurs when an electric field is applied. A piezoelectric substrate including a piezoelectric active part, a pressure chamber that is laminated and bonded to the piezoelectric substrate, and stores a liquid to be discharged onto the discharge target medium, and a liquid flow path when the liquid is supplied to the pressure chamber And the piezoelectric substrate has a deformable low-rigidity portion in which a piezoelectric material is missing inside the piezoelectric substrate on the side opposite to the surface on which the pressure chamber of the piezoelectric active portion is laminated and bonded. It is characterized by having.

即ち、圧電活性部の圧力室と反対側の圧電体基板内部に圧電材料が欠落した変形用低剛性部を有するので、圧電体基板の厚みを厚くしても電界を作用させると歪みを生じる圧電活性部の厚みを薄くすることができる。したがって、該圧電体基板は製造時のハンドリングが容易であり、また、厚みが薄い圧電活性部を得るための研磨やサンドブラストなどによる圧電活性部の加工が不要になるので、該圧電基板の破損を防止でき、信頼性の向上が見込まれる。   That is, the piezoelectric substrate that has a deformed low-rigidity portion in which the piezoelectric material is missing is located inside the piezoelectric substrate opposite to the pressure chamber of the piezoelectric active portion. The thickness of the active part can be reduced. Therefore, the piezoelectric substrate is easy to handle at the time of manufacture, and the processing of the piezoelectric active portion by polishing or sandblasting to obtain a piezoelectric active portion having a small thickness is not required. Can be prevented, and reliability is expected to improve.

圧電活性部は、圧電体に電界(駆動電圧)を印加すると歪みが発生する部分を含み、駆動電圧が印加される個別電極配設領域が含まれる。言い換えると、圧電活性部は、その両面に電極が設けられる構造を有し、一方の電極(個別電極)に印加される駆動信号に応じて圧力室内の液に吐出力を与える圧電アクチュエータとして機能する。   The piezoelectric active portion includes a portion where distortion occurs when an electric field (driving voltage) is applied to the piezoelectric body, and includes an individual electrode arrangement region to which the driving voltage is applied. In other words, the piezoelectric active portion has a structure in which electrodes are provided on both surfaces thereof, and functions as a piezoelectric actuator that applies discharge force to the liquid in the pressure chamber in accordance with a drive signal applied to one electrode (individual electrode). .

圧電体には、単層から成る単層圧電体や複数の圧電体層が積層された多層(スタック型)圧電体が含まれている。積層圧電体では圧電体層の間に電極層が形成され、各圧電体層は電極層に挟まれる構造を持ち、一方の電極は駆動信号の基準電位に接続される共通電極であり、もう一方の電極は駆動信号(駆動電圧)が印加される個別電極となる。   The piezoelectric body includes a single-layer piezoelectric body composed of a single layer and a multilayer (stacked) piezoelectric body in which a plurality of piezoelectric layers are stacked. In a laminated piezoelectric material, an electrode layer is formed between piezoelectric layers, each piezoelectric layer has a structure sandwiched between electrode layers, one electrode is a common electrode connected to a reference potential of a drive signal, and the other These electrodes become individual electrodes to which a drive signal (drive voltage) is applied.

また、圧電体には、1つの圧電体に複数の個別電極を備え、各個別電極を独立に制御することで1つの圧電体を等価的に複数の圧電体として機能させる電極分割型圧電体を含んでいてもよい。   In addition, the piezoelectric body includes an electrode-divided piezoelectric body that includes a plurality of individual electrodes in one piezoelectric body and controls each individual electrode independently to allow one piezoelectric body to function equivalently as a plurality of piezoelectric bodies. May be included.

圧電材料には、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウムなどの圧電セラミックを適用してもよい。   A piezoelectric ceramic such as lead zirconate titanate or barium titanate may be applied to the piezoelectric material.

流路形成部材には、圧電体基板が接合される面の反対側面に液滴の吐出孔が圧力室に対応して設けられている吐出孔部材が接合されてもよいし、該吐出孔部材を流路部材と一体形成してもよい。   The flow path forming member may be bonded with a discharge hole member in which a droplet discharge hole is provided corresponding to the pressure chamber on the side surface opposite to the surface to which the piezoelectric substrate is bonded. May be formed integrally with the flow path member.

圧電体基板と流路部材とを積層接合させる態様は、圧電体基板の1つの面に流路部材を直接接合してもよいし、圧電体基板と流路部材とを他の部材を介して接合してもよい。   In an aspect in which the piezoelectric substrate and the flow path member are laminated and bonded, the flow path member may be directly bonded to one surface of the piezoelectric substrate, or the piezoelectric substrate and the flow path member may be connected via another member. You may join.

圧電体基板の内部に設けられた変形用低剛性部は空洞(空隙)でもよいし、圧電材料よりも剛性が低い部材を充填してもよい。また、変形用低剛性部は圧電体基板で密閉されていてもよいし、開口や穴等を介して圧電体基板外部と連通されてもよい。   The deformation-use low-rigidity portion provided inside the piezoelectric substrate may be a cavity (void) or may be filled with a member having rigidity lower than that of the piezoelectric material. Further, the low rigidity portion for deformation may be sealed with a piezoelectric substrate, or may be communicated with the outside of the piezoelectric substrate through an opening or a hole.

吐出ヘッドには、被吐出媒体の全幅に対応する長さにわたって液滴を吐出させる吐出孔が並べられたフルライン型吐出ヘッドや、被吐出媒体の全幅に対応する長さよりも短い長さにわたって液滴を吐出させる吐出孔が並べられた短尺ヘッドを被吐出媒体の幅方向に走査させながら被吐出媒体上に液滴を吐出させるシリアル型吐出ヘッド(シャトルスキャン型吐出ヘッド)などがある。   The ejection head includes a full line type ejection head in which ejection holes for ejecting droplets are arranged over a length corresponding to the entire width of the ejection medium, and a liquid over a length shorter than the length corresponding to the entire width of the ejection medium. There is a serial type discharge head (shuttle scan type discharge head) that discharges droplets onto a discharge medium while scanning a short head in which discharge holes for discharging droplets are arranged in the width direction of the discharge medium.

また、フルライン型の吐出ヘッドには、被吐出媒体の全幅に対応する長さに満たない短尺の吐出孔列を有する短尺ヘッドを千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、被吐出媒体の全幅に対応する長さとしてもよい。   In addition, in a full-line type ejection head, short heads having short ejection hole arrays that are less than the length corresponding to the full width of the medium to be ejected are arranged in a staggered manner and connected to form the full width of the medium to be ejected. It may be a corresponding length.

請求項2に示すように、請求項1に記載された発明は、前記圧電活性部は2層の圧電体を積層して形成されるバイモルフ型圧電体を含むことを特徴としている。   As shown in claim 2, the invention described in claim 1 is characterized in that the piezoelectric active portion includes a bimorph type piezoelectric body formed by laminating two layers of piezoelectric bodies.

バイモルフ型圧電体には、2つの圧電体を積層し(厚み方向に接合させ)、圧電横効果を利用して各層を互いに反対方向に歪ませる(一方は横方向に伸び、他方は横方向に縮む)ことで屈曲変位を得る圧電体を含んでいる。   A bimorph piezoelectric body is formed by laminating two piezoelectric bodies (bonded in the thickness direction) and using the piezoelectric lateral effect, each layer is distorted in the opposite direction to each other (one extending in the lateral direction and the other in the lateral direction). It includes a piezoelectric body that obtains a bending displacement by shrinking.

また、請求項3に示すように、請求項1に記載された発明は、前記圧電体基板と前記流路部材との間に前記圧電活性部の歪みに応じて変形する振動板を備えたことを特徴としている。   Moreover, as shown in claim 3, the invention described in claim 1 includes a diaphragm that deforms according to the distortion of the piezoelectric active portion between the piezoelectric substrate and the flow path member. It is characterized by.

振動板は圧電材料を用いて形成してもよいし、非圧電材料を用いて形成してもよい。   The diaphragm may be formed using a piezoelectric material or a non-piezoelectric material.

また、請求項4に示すように、請求項3に記載された発明は、前記振動板は圧電部材を含む材料で形成されると共に前記圧電体基板と一体形成されることを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, the diaphragm according to the third aspect is characterized in that the diaphragm is formed of a material including a piezoelectric member and is integrally formed with the piezoelectric substrate.

即ち、振動板を圧電体基板と一体形成させることで、振動板を圧電体基板に接合させる工程を省略できるので、接合不良等を防止でき信頼性を向上させることができる。   That is, by integrally forming the diaphragm with the piezoelectric substrate, the step of bonding the diaphragm to the piezoelectric substrate can be omitted, so that poor bonding can be prevented and reliability can be improved.

振動板が液と接する部分には耐液処理を施す態様が好ましい。   A mode in which a liquid-resistant treatment is applied to a portion where the diaphragm is in contact with the liquid is preferable.

また、請求項5に示すように、請求項1乃至4のうち何れか1項に記載された発明は、前記流路部材は非圧電部材を含む材料で形成されることを特徴としている。   In addition, as shown in claim 5, the invention described in any one of claims 1 to 4 is characterized in that the flow path member is formed of a material including a non-piezoelectric member.

即ち、流路部材を非圧電材料で形成することで、該流路部材に含まれる圧力室、該圧力室に連通される液流路などの液適正(耐液性)が向上する。   That is, by forming the flow path member with a non-piezoelectric material, the liquid suitability (liquid resistance) of the pressure chamber included in the flow path member and the liquid flow path communicating with the pressure chamber is improved.

また、請求項6に示すように、請求項1乃至5のうち何れか1項に記載された発明は、前記圧電活性部はd31モードの変位を発生する圧電体を含むことを特徴としている。 Further, according to a sixth aspect of the present invention, the invention described in any one of the first to fifth aspects is characterized in that the piezoelectric active portion includes a piezoelectric body that generates a d 31 mode displacement. .

該圧電活性部にd31モードの変位を発生する圧電体を適用すると、安価で且つ、配線が容易である。 When a piezoelectric body that generates a d 31 mode displacement is applied to the piezoelectric active portion, it is inexpensive and wiring is easy.

31モードの変位を発生する圧電体に振動板を接合させると、該圧電体の横方向の歪み(圧電横効果)に応じて該振動板を縦方向に変位させることができる。なお、該圧電体の歪みを発生させる部分には個別電極が設けられる。 When a diaphragm is joined to a piezoelectric body that generates a d 31 mode displacement, the diaphragm can be displaced in the vertical direction in accordance with a lateral strain (piezoelectric lateral effect) of the piezoelectric body. In addition, an individual electrode is provided in a portion where the distortion of the piezoelectric body is generated.

また、2つのd31モードの変位を発生する圧電体を積層し、圧電横効果を利用して各層を互いに反対方向に歪ませる(一方は横方向に伸び、他方は横方向に縮む)ことで屈曲変位を得るバイモルフ型圧電体を形成することができる。 Also, by laminating two piezoelectric materials that generate a d 31 mode displacement, and using the piezoelectric lateral effect, each layer is distorted in opposite directions (one stretches laterally and the other shrinks laterally). A bimorph piezoelectric body that obtains bending displacement can be formed.

また、請求項7に示すように、請求項1乃至6のうち何れか1項に記載された発明は、前記圧電体基板は、該圧電体基板内部に前記変形用低剛性部と前記圧電体基板の厚み方向に対称の位置に圧電材料が欠落した反り防止用低剛性部を備えたことを備えたことを特徴としている。   According to a seventh aspect of the present invention, in the invention described in any one of the first to sixth aspects, the piezoelectric substrate includes the low rigidity portion for deformation and the piezoelectric body inside the piezoelectric substrate. A low-rigidity portion for preventing warpage in which a piezoelectric material is missing is provided at a position symmetrical to the thickness direction of the substrate.

即ち、変形用低剛性部と圧電体基板の積層方向(厚み方向)に対称の位置に反り防止用低剛性部を備えたので、圧電体基板に熱を与えて焼成させる際に発生する反りを抑制することができる。   That is, since the low-rigidity portion for warpage prevention is provided at a position symmetrical to the laminating direction (thickness direction) of the low-rigidity portion for deformation and the piezoelectric substrate, warpage that occurs when heat is applied to the piezoelectric substrate for firing. Can be suppressed.

変形用低剛性部と反り防止用低剛性部は同一形状、同一サイズであることが好ましい。   It is preferable that the low rigidity portion for deformation and the low rigidity portion for warpage prevention have the same shape and the same size.

また、請求項8に示すように、請求項1乃至7のうち何れか1項に記載された発明は、前記圧電体基板は、該圧電体基板内部の電界を作用させても歪みを生じない圧電不活性部に圧電材料が欠落した干渉防止用低剛性部を備えたことを特徴としている。   Further, as shown in claim 8, in the invention described in any one of claims 1 to 7, the piezoelectric substrate is not distorted even if an electric field inside the piezoelectric substrate is applied. The piezoelectric inactive portion is provided with a low-rigidity portion for preventing interference in which a piezoelectric material is missing.

即ち、電界を作用させても歪みを生じない圧電不活性部に干渉防止用低剛性部を設けると、隣り合う圧力室の圧電体を駆動させるときに発生する隣接クロストークを緩和させることができる。   That is, if a low-rigidity portion for preventing interference is provided in a piezoelectric inactive portion that does not cause distortion even when an electric field is applied, adjacent crosstalk that occurs when driving a piezoelectric body in an adjacent pressure chamber can be mitigated. .

また、請求項9に示すように、請求項8に記載された発明は、前記圧電体基板は、該圧電体基板内部に前記干渉防止用低剛性部の該圧電体基板の厚み方向に対称の位置に反り干渉防止用低剛性部を備えたことを特徴としている。   According to a ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect of the invention, the piezoelectric substrate is symmetrical in the thickness direction of the piezoelectric substrate of the low rigidity portion for preventing interference inside the piezoelectric substrate. It is characterized by having a low-rigidity part for preventing interference by warping at a position.

即ち、反り防止用低剛性部と圧電体基板の厚み方向に対称の位置に反り干渉防止用低剛性部を備えることで、干渉防止用低剛性部を備えても、圧電体基板の焼成時に発生する反りを抑えることができる。   In other words, by providing a low-rigidity portion for preventing warpage and a low-rigidity portion for preventing warpage at positions symmetrical to the thickness direction of the piezoelectric substrate, even if it has a low-rigidity portion for preventing interference, it occurs when the piezoelectric substrate is fired. Warping can be suppressed.

また、前記目的を達成するために請求項10に記載された発明は、被吐出媒体上に液滴を吐出させる吐出ヘッドの製造方法であって、電極材料及び圧電材料が交互に積層され、電界を作用させると歪みを生じる圧電活性部を含んだ圧電体基板を形成させる圧電体基板形成工程と、前記圧電体基板に前記被吐出媒体上へ吐出させる液を収容する圧力室及び前記圧力室に液が供給される際の液流路が形成される流路部材を積層接合させる接合工程と、を含み、前記圧電体基板形成工程は、前記圧電活性部の前記圧力室と反対側の前記圧電体基板内部に圧電材料が欠落した変形用低剛性部を形成する変形用低剛性部形成工程を含むことを特徴としている。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 10 is a method of manufacturing an ejection head for ejecting liquid droplets on a medium to be ejected, wherein electrode materials and piezoelectric materials are alternately laminated, and an electric field is produced. A piezoelectric substrate forming step for forming a piezoelectric substrate including a piezoelectric active part that generates distortion when the pressure is applied, a pressure chamber for storing liquid to be discharged onto the discharge target medium on the piezoelectric substrate, and the pressure chamber A bonding step of laminating and bonding a flow path member in which a liquid flow path is formed when the liquid is supplied, wherein the piezoelectric substrate forming step includes the piezoelectric member on the side opposite to the pressure chamber of the piezoelectric active portion. It includes a deforming low-rigidity portion forming step of forming a deforming low-rigidity portion in which a piezoelectric material is missing inside the body substrate.

変形用低剛性部として形成された空洞部に圧電体基板に比べて剛性が低い部材を変形用低剛性部に充填する充填工程を含んでもよい。   The hollow portion formed as the low rigidity portion for deformation may include a filling step of filling the low rigidity portion for deformation with a member having lower rigidity than the piezoelectric substrate.

請求項11によれば、請求項10に記載された発明は、前記変形用低剛性部形成工程は、前記圧電体基板に前記圧電材料と比べて剛性が低い部材を含んだ少なくとも一部が除去される変形用低剛性部除去層を形成する変形用低剛性部除去層形成工程と、変形用低剛性部除去層形成工程によって形成された前記変形用低剛性部除去層に圧電材料を積層させる圧電層積層工程と、前記圧電層積層工程後の前記圧電体基板に熱を与えて前記圧電体基板を焼成させる際に、前記変形用低剛性部除去層の少なくとも一部が除去されて圧電材料が欠落した前記変形用低剛性部が形成される加熱工程と、を含むことを特徴としている。   According to an eleventh aspect of the present invention, in the tenth aspect of the invention, the deformation low-rigidity portion forming step removes at least a part of the piezoelectric substrate including a member having a rigidity lower than that of the piezoelectric material. A piezoelectric material is laminated on the deformation low rigidity portion removal layer forming step and the deformation low rigidity portion removal layer formed by the deformation low rigidity portion removal layer. Piezoelectric layer laminating step, and at the time of firing the piezoelectric substrate by applying heat to the piezoelectric substrate after the piezoelectric layer laminating step, at least a part of the low-rigidity portion removing layer for deformation is removed and the piezoelectric material And a heating step in which the deforming low-rigidity portion lacking is formed.

変形用低剛性部除去層には、加熱工程における熱によって少なくとも一部が焼失(溶解)して除去される部材が適用される。該部材には、バインダ樹脂などを適用してもよい。   A member that is removed at least partly burned out (dissolved) by the heat in the heating process is applied to the low rigidity portion removing layer for deformation. A binder resin or the like may be applied to the member.

加熱工程によって、変形用低剛性部除去層が全て取り除かれてもよいし、該変形用低剛性部除去層の一部が残存してもよい。   By the heating process, the deformation-use low rigidity portion removal layer may be completely removed, or a part of the deformation-use low rigidity portion removal layer may remain.

また、請求項12によれば、請求項11に記載された発明は、前記圧電体基板内部には、前記変形用低剛性部除去層と前記圧電体基板の前記圧電体基板の各層が積層される厚み方向に対称の位置に圧電材料と比べて剛性が低い部材を含んだ少なくとも一部が除去される反り防止用低剛性部除去層を形成させる反り防止用低剛性部除去層形成工程を含み、前記加熱工程によって前記反り防止用低剛性部除去層の少なくとも一部が除去されて圧電材料が欠落した反り防止用低剛性部が形成されることを特徴としている。   According to a twelfth aspect of the invention, in the eleventh aspect of the invention, the piezoelectric substrate is laminated with each of the deformation low-rigidity portion removing layer and the piezoelectric substrate in the piezoelectric substrate. Including a step for forming a low-rigidity removing layer for preventing warpage, wherein a low-rigidity removing layer for preventing warpage is formed in which at least a part including a member having rigidity lower than that of the piezoelectric material is removed at a position symmetrical to the thickness direction. The heating step removes at least a part of the low-rigidity removing layer for preventing warpage to form a low-rigidity portion for preventing warping in which a piezoelectric material is missing.

反り防止用低剛性部除去層形成工程は変形用低剛性部除去層形成工程と同一手法を用いる態様が好ましい。   It is preferable that the low-rigidity removing layer forming step for preventing warpage uses the same technique as the deforming low-rigidity removing layer forming step.

また、請求項13によれば、請求項10、11又は12に記載された発明は、前記加熱工程後の前記圧電体基板に該圧電体基板と前記流路部材との間に非圧電材料を含む材料で形成される振動板を接合する振動板接合工程を含むことを特徴としている。   According to a thirteenth aspect, in the tenth, eleventh or twelfth aspect of the invention, a non-piezoelectric material is provided between the piezoelectric substrate and the flow path member on the piezoelectric substrate after the heating step. The present invention is characterized by including a diaphragm joining step of joining diaphragms formed of a material containing.

振動板と圧電体基板の接合及び、流路部材と振動板との接合には接着剤を用いた接着などの方法が適用可能である。   Methods such as adhesion using an adhesive can be applied to the bonding of the diaphragm and the piezoelectric substrate and the bonding of the flow path member and the diaphragm.

また、請求項14によれば、請求項10乃至13のうち何れか1項に記載された発明は、前記吐出力付与部材形成工程後の後加工によって、前記圧電体基板内部の電界を作用させても歪みを生じない圧電不活性部に圧電材料が欠落した干渉防止用低剛性部を形成させる干渉防止用低剛性部形成工程を含むことを特徴としている。   According to a fourteenth aspect of the present invention, the invention described in any one of the tenth to thirteenth aspects causes the electric field inside the piezoelectric substrate to act by post-processing after the ejection force applying member forming step. However, the present invention is characterized by including an interference preventing low-rigidity portion forming step of forming an interference-preventing low-rigidity portion in which a piezoelectric material is missing in a piezoelectric inactive portion that does not cause distortion.

即ち、圧電体基板を焼成させた後に後加工によって干渉防止用低剛性部を形成させるので、反り防止のために干渉防止用低剛性部とペアで形成される反り干渉防止用低剛性部を形成させる必要がない。   That is, after firing the piezoelectric substrate, the low rigidity portion for interference prevention is formed by post-processing, so the low rigidity portion for preventing warpage interference formed in pairs with the low rigidity portion for interference prevention is formed to prevent warpage. There is no need to let them.

干渉防止用低剛性部の形状は、溝形状でもよいし、穴形状でもよい。また、干渉防止用低剛性部は、1ヶ所の圧電不活性部に複数設けてもよい。   The shape of the interference preventing low-rigidity portion may be a groove shape or a hole shape. Also, a plurality of interference-preventing low-rigidity parts may be provided in one piezoelectric inactive part.

本発明によれば、圧電活性部の圧力室と反対側の圧電体基板内部には、圧電材料が欠落した変形用低剛性部を有するので、圧電体基板の厚みを厚くしても圧電活性部の厚みを薄くすることができる。したがって、該圧電体基板は製造時のハンドリングが容易であり、また、厚みが薄い圧電活性部を得る際に研磨やサンドブラストなどによる圧電活性部の加工が不要になるので、該圧電基板の破損を防止でき、信頼性の向上が見込まれる。   According to the present invention, since the piezoelectric substrate on the side opposite to the pressure chamber of the piezoelectric active portion has the low rigidity portion for deformation lacking the piezoelectric material, the piezoelectric active portion can be obtained even if the thickness of the piezoelectric substrate is increased. Can be made thinner. Therefore, the piezoelectric substrate is easy to handle at the time of manufacture, and when the piezoelectric active portion having a small thickness is obtained, the processing of the piezoelectric active portion by polishing, sandblasting, or the like is not required. Can be prevented, and reliability is expected to improve.

以下、図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

〔本発明に係る印字ヘッドを搭載したインクジェット記録装置の全体構成〕
図1は本発明の実施形態に係る印字ヘッドが搭載されたインクジェット記録装置の全体構成図である。同図に示したように、このインクジェット記録装置10は、インクの色ごとに設けられた複数の印字ヘッド12K,12C,12M,12Yを有する印字部12と、各印字ヘッド12K,12C,12M,12Yに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵/装填部14と、記録紙16を供給する給紙部18と、記録紙16のカールを除去するデカール処理部20と、前記印字部12のノズル面(インク吐出面)に対向して配置され、記録紙16の平面性を保持しながら記録紙16を搬送する吸着ベルト搬送部22と、印字部12による印字結果を読み取る印字検出部24と、印字済みの記録紙16(プリント物)を外部に排紙する排紙部26と、を備えている。
[Overall Configuration of Inkjet Recording Apparatus Mounted with Print Head According to the Present Invention]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an ink jet recording apparatus equipped with a print head according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the inkjet recording apparatus 10 includes a print unit 12 having a plurality of print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y provided for each ink color, and each print head 12K, 12C, 12M, An ink storage / loading unit 14 for storing ink to be supplied to 12Y, a paper feeding unit 18 for supplying recording paper 16, a decurling unit 20 for removing curling of the recording paper 16, and a nozzle of the printing unit 12 A suction belt transport unit 22 that is disposed to face a surface (ink ejection surface) and transports the recording paper 16 while maintaining the flatness of the recording paper 16, and a print detection unit 24 that reads a printing result by the printing unit 12, A paper discharge unit 26 that discharges the printed recording paper 16 (printed material) to the outside.

図1では、給紙部18の一例としてロール紙(連続用紙)のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。   In FIG. 1, a magazine for rolled paper (continuous paper) is shown as an example of the paper supply unit 18, but a plurality of magazines having different paper widths, paper quality, and the like may be provided side by side. Further, instead of the roll paper magazine or in combination therewith, the paper may be supplied by a cassette in which cut papers are stacked and loaded.

複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコード或いは無線タグなどの情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。   When multiple types of recording paper are used, an information recording body such as a barcode or wireless tag that records paper type information is attached to the magazine, and the information on the information recording body is read by a predetermined reader. Therefore, it is preferable to automatically determine the type of paper to be used and perform ink ejection control so as to realize appropriate ink ejection according to the type of paper.

給紙部18から送り出される記録紙16はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部20においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム30で記録紙16に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。   The recording paper 16 delivered from the paper supply unit 18 retains curl due to having been loaded in the magazine. In order to remove this curl, heat is applied to the recording paper 16 by the heating drum 30 in the direction opposite to the curl direction of the magazine in the decurling unit 20. At this time, it is more preferable to control the heating temperature so that the printed surface is slightly curled outward.

ロール紙を使用する装置構成の場合、図1のように、裁断用のカッター(第1のカッター)28が設けられており、該カッター28によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター28は、記録紙16の搬送路幅以上の長さを有する固定刃28Aと、該固定刃28Aに沿って移動する丸刃28Bとから構成されており、印字裏面側に固定刃28Aが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃28Bが配置される。なお、カット紙を使用する場合には、カッター28は不要である。   In the case of an apparatus configuration that uses roll paper, a cutter (first cutter) 28 is provided as shown in FIG. 1, and the roll paper is cut into a desired size by the cutter 28. The cutter 28 includes a fixed blade 28A having a length equal to or greater than the conveyance path width of the recording paper 16, and a round blade 28B that moves along the fixed blade 28A. The fixed blade 28A is provided on the back side of the print. The round blade 28B is disposed on the printing surface side with the conveyance path interposed therebetween. Note that the cutter 28 is not necessary when cut paper is used.

デカール処理後、カットされた記録紙16は、吸着ベルト搬送部22へと送られる。吸着ベルト搬送部22は、ローラ31、32間に無端状のベルト33が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部12のノズル面及び印字検出部24のセンサ面に対向する部分が水平面(フラット面)をなすように構成されている。   After the decurling process, the cut recording paper 16 is sent to the suction belt conveyance unit 22. The suction belt conveyance unit 22 has a structure in which an endless belt 33 is wound between rollers 31 and 32, and at least portions facing the nozzle surface of the printing unit 12 and the sensor surface of the printing detection unit 24 are horizontal ( Flat surface).

ベルト33は、記録紙16の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔(不図示)が形成されている。図1に示したとおり、ローラ31、32間に掛け渡されたベルト33の内側において印字部12のノズル面及び印字検出部24のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ34が設けられており、この吸着チャンバ34をファン35で吸引して負圧にすることによってベルト33上の記録紙16が吸着保持される。   The belt 33 has a width that is greater than the width of the recording paper 16, and a plurality of suction holes (not shown) are formed on the belt surface. As shown in FIG. 1, a suction chamber 34 is provided at a position facing the nozzle surface of the print unit 12 and the sensor surface of the print detection unit 24 inside the belt 33 spanned between the rollers 31 and 32. Then, the suction chamber 34 is sucked by the fan 35 to be a negative pressure, whereby the recording paper 16 on the belt 33 is sucked and held.

ベルト33が巻かれているローラ31、32の少なくとも一方にモータ(図1中不図示,図7中符号88として記載)の動力が伝達されることにより、ベルト33は図1上の時計回り方向に駆動され、ベルト33上に保持された記録紙16は図1の左から右へと搬送される。   When the power of a motor (not shown in FIG. 1, described as reference numeral 88 in FIG. 7) is transmitted to at least one of the rollers 31 and 32 around which the belt 33 is wound, the belt 33 rotates in the clockwise direction in FIG. , And the recording paper 16 held on the belt 33 is conveyed from left to right in FIG.

縁無しプリント等を印字するとベルト33上にもインクが付着するので、ベルト33の外側の所定位置(印字領域以外の適当な位置)にベルト清掃部36が設けられている。ベルト清掃部36の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、或いはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラ線速度を変えると清掃効果が大きい。   Since ink adheres to the belt 33 when a borderless print or the like is printed, the belt cleaning unit 36 is provided at a predetermined position outside the belt 33 (an appropriate position other than the print area). Although details of the configuration of the belt cleaning unit 36 are not shown, for example, there are a method of niping a brush roll, a water absorbing roll, etc., an air blow method of blowing clean air, or a combination thereof. In the case where the cleaning roll is nipped, the cleaning effect is great if the belt linear velocity and the roller linear velocity are changed.

なお、吸着ベルト搬送部22に代えて、ローラ・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラ・ニップ搬送すると、印字直後に記録紙16の印字面をローラが接触するので画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面を接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。   Although an embodiment using a roller / nip conveyance mechanism instead of the suction belt conveyance unit 22 is also conceivable, if the roller / nip conveyance is performed in the printing area, the roller contacts the printing surface of the recording paper 16 immediately after printing, so that the image is displayed. There is a problem of easy bleeding. Therefore, as in this example, suction belt conveyance that does not bring the image surface into contact with each other in the print region is preferable.

吸着ベルト搬送部22により形成される記録紙搬送路上において印字部12の上流側には、加熱ファン40が設けられている。加熱ファン40は、印字前の記録紙16に加熱空気を吹き付け、記録紙16を加熱する。印字直前に記録紙16を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。   A heating fan 40 is provided on the upstream side of the printing unit 12 on the recording paper conveyance path formed by the suction belt conveyance unit 22. The heating fan 40 heats the recording paper 16 by blowing heated air onto the recording paper 16 before printing. Heating the recording paper 16 immediately before printing makes it easier for the ink to dry after landing.

印字部12は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを記録紙搬送方向と直交方向(主走査方向)に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている(図2参照)。詳細な構造例は後述するが(図3乃至図5)、各印字ヘッド12K,12C,12M,12Yは、図2に示したように、本インクジェット記録装置10が対象とする最大サイズの記録紙16の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口(ノズル)が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。   The printing unit 12 is a so-called full line type head in which line type heads having a length corresponding to the maximum paper width are arranged in a direction (main scanning direction) orthogonal to the recording paper conveyance direction (see FIG. 2). Although a detailed structural example will be described later (FIGS. 3 to 5), each of the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y is a recording paper of the maximum size targeted by the inkjet recording apparatus 10 as shown in FIG. The line head includes a plurality of ink discharge ports (nozzles) arranged over a length exceeding at least one side of 16.

記録紙16の送り方向(以下、記録紙搬送方向という。)に沿って上流側から黒(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の順に各色インクに対応した印字ヘッド12K,12C,12M,12Yが配置されている。記録紙16を搬送しつつ各印字ヘッド12K,12C,12M,12Yからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙16上にカラー画像を形成し得る。   A print head corresponding to each color ink in the order of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) from the upstream side along the feeding direction of the recording paper 16 (hereinafter referred to as the recording paper transport direction). 12K, 12C, 12M, and 12Y are arranged. A color image can be formed on the recording paper 16 by discharging the color inks from the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y while the recording paper 16 is conveyed.

このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色ごとに設けられてなる印字部12によれば、副走査方向について記録紙16と印字部12を相対的に移動させる動作を一回行うだけで(すなわち1回の副走査で)、記録紙16の全面に画像を記録することができる。これにより、印字ヘッドが主走査方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。   Thus, according to the printing unit 12 in which the full line head that covers the entire area of the paper width is provided for each ink color, the operation of relatively moving the recording paper 16 and the printing unit 12 in the sub-scanning direction is performed once. An image can be recorded on the entire surface of the recording paper 16 only by performing it (that is, by one sub-scan). Thereby, it is possible to perform high-speed printing as compared with a shuttle type head in which the print head reciprocates in the main scanning direction, and productivity can be improved.

なお、本例では、KCMYの標準色(4色)の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出する印字ヘッドを追加する構成も可能である。   In this example, the configuration of KCMY standard colors (four colors) is illustrated, but the combination of ink colors and the number of colors is not limited to this embodiment, and light ink and dark ink are added as necessary. May be. For example, it is possible to add a print head that discharges light ink such as light cyan and light magenta.

図1に示したように、インク貯蔵/装填部14は、各印字ヘッド12K,12C,12M,12Yに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは不図示の管路を介して各印字ヘッド12K,12C,12M,12Yと連通されている。また、インク貯蔵/装填部14は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段(表示手段、警告音発生手段)を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。   As shown in FIG. 1, the ink storage / loading unit 14 has tanks that store inks of colors corresponding to the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y, and each tank is connected via a conduit (not shown). The print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y communicate with each other. Further, the ink storage / loading unit 14 includes notifying means (display means, warning sound generating means) for notifying when the ink remaining amount is low, and has a mechanism for preventing erroneous loading between colors. ing.

印字検出部24は、印字部12の打滴結果を撮像するためのイメージセンサを含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。   The print detection unit 24 includes an image sensor for imaging the droplet ejection result of the print unit 12, and functions as a means for checking nozzle clogging and other ejection defects from the droplet ejection image read by the image sensor.

本例の印字検出部24は、少なくとも各印字ヘッド12K,12C,12M,12Yによるインク吐出幅(画像記録幅)よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤(R)の色フィルタが設けられた光電変換素子(画素)がライン状に配列されたRセンサ列と、緑(G)の色フィルタが設けられたGセンサ列と、青(B)の色フィルタが設けられたBセンサ列と、からなる色分解ラインCCDセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。   The print detection unit 24 of this example is composed of a line sensor having a light receiving element array that is wider than at least the ink ejection width (image recording width) by the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y. The line sensor includes an R sensor row in which photoelectric conversion elements (pixels) provided with red (R) color filters are arranged in a line, a G sensor row provided with green (G) color filters, The color separation line CCD sensor is composed of a B sensor array provided with a blue (B) color filter. Instead of the line sensor, an area sensor in which the light receiving elements are two-dimensionally arranged can be used.

印字検出部24は、各色の印字ヘッド12K,12C,12M,12Yにより印字されたテストパターンを読み取り、各印字ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定などで構成される。   The print detection unit 24 reads the test pattern printed by the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y for each color, and detects the ejection of each print head. The ejection determination includes the presence / absence of ejection, measurement of dot size, measurement of dot landing position, and the like.

印字検出部24の後段には、後乾燥部42が設けられている。後乾燥部42は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。   A post-drying unit 42 is provided following the print detection unit 24. The post-drying unit 42 is means for drying the printed image surface, and for example, a heating fan is used. Since it is preferable to avoid contact with the printing surface until the ink after printing is dried, a method of blowing hot air is preferred.

多孔質のペーパーに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパーの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。   When printing on porous paper with dye-based ink, the weather resistance of the image is improved by preventing contact with ozone or other substances that cause dye molecules to break by pressurizing the paper holes with pressure. There is an effect to.

後乾燥部42の後段には、加熱・加圧部44が設けられている。加熱・加圧部44は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ45で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。   A heating / pressurizing unit 44 is provided following the post-drying unit 42. The heating / pressurizing unit 44 is a means for controlling the glossiness of the image surface, and pressurizes with a pressure roller 45 having a predetermined surface uneven shape while heating the image surface to transfer the uneven shape to the image surface. To do.

こうして生成されたプリント物は排紙部26から排出される。本来プリントすべき本画像(目的の画像を印刷したもの)とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置10では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部26A、26Bへと送るために排紙経路を切り替える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター(第2のカッター)48によってテスト印字の部分を切り離す。カッター48は、排紙部26の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター48の構造は前述した第1のカッター28と同様であり、固定刃48Aと丸刃48Bとから構成される。   The printed matter generated in this manner is outputted from the paper output unit 26. It is preferable that the original image to be printed (printed target image) and the test print are discharged separately. The ink jet recording apparatus 10 is provided with a sorting means (not shown) that switches the paper discharge path so as to select the print product of the main image and the print product of the test print and send them to the discharge units 26A and 26B. Yes. Note that when the main image and the test print are simultaneously formed in parallel on a large sheet, the test print portion is separated by a cutter (second cutter) 48. The cutter 48 is provided immediately before the paper discharge unit 26, and cuts the main image and the test print unit when the test print is performed on the image margin. The structure of the cutter 48 is the same as that of the first cutter 28 described above, and includes a fixed blade 48A and a round blade 48B.

また、図1には示さないが、本画像の排出部26Aには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられる。   Although not shown in FIG. 1, the paper output unit 26A for the target prints is provided with a sorter for collecting prints according to print orders.

次に、印字ヘッドの構造について説明する。インク色ごとに設けられている各印字ヘッド12K,12C,12M,12Yの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号50によって印字ヘッドを示すものとする。   Next, the structure of the print head will be described. Since the structures of the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y provided for the respective ink colors are common, the print heads are represented by reference numeral 50 in the following.

図3(a) は印字ヘッド50の構造例を示す平面透視図であり、図3(b) はその一部の拡大図である。また、図3(c) は印字ヘッド50の他の構造例を示す平面透視図、図4はインク室ユニットの立体的構成を示す断面図(図3(b) 中の4−4線に沿う断面図)である。なお、図4ではインクの吐出方向を上方向に示している。   FIG. 3 (a) is a plan perspective view showing an example of the structure of the print head 50, and FIG. 3 (b) is an enlarged view of a part thereof. 3C is a perspective plan view showing another example of the structure of the print head 50, and FIG. 4 is a sectional view showing the three-dimensional configuration of the ink chamber unit (along line 4-4 in FIG. 3B). FIG. In FIG. 4, the ink ejection direction is shown upward.

記録紙面上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、印字ヘッド50におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例の印字ヘッド50は、図3(a) 〜(c) 及び図4に示したように、インク滴が吐出されるノズル51と、各ノズル51に対応する圧力室52等からなる複数のインク室ユニット53を千鳥でマトリックス状に配置させた構造を有し、これにより見かけ上のノズルピッチの高密度化を達成している。   In order to increase the dot pitch printed on the recording paper surface, it is necessary to increase the nozzle pitch in the print head 50. As shown in FIGS. 3A to 3C and FIG. 4, the print head 50 of this example includes a plurality of nozzles 51 from which ink droplets are ejected and pressure chambers 52 corresponding to the nozzles 51. It has a structure in which the ink chamber units 53 are arranged in a staggered matrix, thereby achieving a high density of the apparent nozzle pitch.

即ち、本実施形態における印字ヘッド50は、図3(a) ,(b) に示すように、インクを吐出する複数のノズル51が記録紙搬送方向と略直交する方向に記録紙16の全幅に対応する長さにわたって配列された1列以上のノズル列を有するフルラインヘッドである。   That is, as shown in FIGS. 3A and 3B, the print head 50 according to the present embodiment has a plurality of nozzles 51 for ejecting ink in the full width of the recording paper 16 in a direction substantially perpendicular to the recording paper transport direction. A full line head having one or more nozzle rows arranged over corresponding lengths.

また、図3(c) に示すように、短尺の2次元に配列されたヘッド50’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、印字媒体の全幅に対応する長さとしてもよい。   Further, as shown in FIG. 3 (c), short two-dimensionally arranged heads 50 'may be arranged in a staggered manner and connected to form a length corresponding to the entire width of the print medium.

各ノズル51に対応して設けられている圧力室52は、その平面形状が概略正方形となっており、対角線上の両隅部にノズル51と供給口54(図4には不図示)が設けられている。各圧力室52は供給口54を介して不図示の共通流路と連通されている。   The pressure chamber 52 provided corresponding to each nozzle 51 has a substantially square planar shape, and nozzles 51 and supply ports 54 (not shown in FIG. 4) are provided at both corners on the diagonal line. It has been. Each pressure chamber 52 communicates with a common channel (not shown) via a supply port 54.

図4に示すように、インク室ユニット53(印字ヘッド50)は、電極層を形成する電極材料と圧電体となる圧電材料が交互に積層されて多層の圧電体が形成される圧電体基板55の最上面には共通電極55Aが設けられている。圧電体基板55の最上位層が電極層になるように圧電体基板55を形成し、該最上位層となる電極層と共通電極55Aとを兼用してもよい。   As shown in FIG. 4, the ink chamber unit 53 (print head 50) includes a piezoelectric substrate 55 on which a multilayer piezoelectric body is formed by alternately laminating an electrode material forming an electrode layer and a piezoelectric material serving as a piezoelectric body. A common electrode 55A is provided on the uppermost surface. The piezoelectric substrate 55 may be formed so that the uppermost layer of the piezoelectric substrate 55 becomes an electrode layer, and the electrode layer serving as the uppermost layer may be used as the common electrode 55A.

電極層を形成する電極材料には金、銀、銅、ニッケル、プラチナなどの金属材料が適用され、圧電体層を形成する圧電材料にはチタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウムなどが用いられる。   A metal material such as gold, silver, copper, nickel, or platinum is applied to the electrode material that forms the electrode layer, and lead zirconate titanate or barium titanate is used as the piezoelectric material that forms the piezoelectric layer.

また、共通電極55Aの圧電体基板55と反対側の面には振動板56が設けられている。振動板56は金属材料が用いられ、共通電極55Aと電気的に接続される。なお、振動板56と共通電極55Aとを兼用するように構成してもよい。振動板56の材料には金属材料以外にも、金属酸化物やシリコン、樹脂、圧電材料など様々な材料を適用可能である。振動板56に圧電材料が適用される場合には、圧電体基板55と振動板56とを一体形成させて圧電体の不活性部(駆動信号を与えても歪みを生じない領域)を振動板56として用いてもよい。   A diaphragm 56 is provided on the surface of the common electrode 55A opposite to the piezoelectric substrate 55. The diaphragm 56 is made of a metal material and is electrically connected to the common electrode 55A. In addition, you may comprise so that the diaphragm 56 and the common electrode 55A may be combined. In addition to the metal material, various materials such as a metal oxide, silicon, a resin, and a piezoelectric material can be applied to the material of the diaphragm 56. When a piezoelectric material is applied to the diaphragm 56, the piezoelectric substrate 55 and the diaphragm 56 are integrally formed so that an inactive portion of the piezoelectric body (a region where no distortion occurs even when a drive signal is given) is diaphragm. 56 may be used.

更に、振動板56の共通電極55Aと反対側の面には圧力室52、供給口54(図4には不図示)、前記共通流路が形成されている流路部材52Aが設けられ、流路部材52Aの振動板56と反対側の面にはノズル51が形成されるノズルプレート51Aが設けられている。   Further, a pressure chamber 52, a supply port 54 (not shown in FIG. 4), and a flow path member 52A in which the common flow path is formed are provided on the surface of the diaphragm 56 opposite to the common electrode 55A. A nozzle plate 51A on which the nozzles 51 are formed is provided on the surface of the path member 52A opposite to the diaphragm 56.

流路部材52A(圧力室52が形成される圧力室プレート)のうち、圧力室52となる領域には開口が形成される。この流路部材52Aと振動板56を接合させると、振動板56は圧力室52の1つの壁面を形成することになるので、振動板56は少なくとも圧力室52の壁面となる部分では耐インク性を備えた材料が用いられる。なお、振動板56の少なくとも圧力室52の壁面となる部分(インクと接触する部分)に耐インク処理を施してもよい。   Of the flow path member 52A (pressure chamber plate in which the pressure chamber 52 is formed), an opening is formed in a region to be the pressure chamber 52. When the flow path member 52A and the vibration plate 56 are joined, the vibration plate 56 forms one wall surface of the pressure chamber 52. Therefore, the vibration plate 56 is ink resistant at least in a portion that becomes the wall surface of the pressure chamber 52. A material with is used. In addition, an ink-resistant treatment may be performed on at least a portion (a portion in contact with ink) that becomes the wall surface of the pressure chamber 52 of the diaphragm 56.

また、流路部材52Aには、金属や樹脂など、所定の剛性を有する非圧電材料が用いられる。流路部材52Aは、圧力室52や、前記共通流路、図4に示した供給口などとなる開口、穴、溝等が形成されるキャビティプレートを積層して構成してもよい。   The flow path member 52A is made of a non-piezoelectric material having a predetermined rigidity such as metal or resin. The flow path member 52A may be configured by laminating a pressure chamber 52, a cavity plate in which the common flow path, an opening, a hole, a groove, and the like to be the supply port shown in FIG. 4 are formed.

即ち、圧力室52を形成する壁面のうち、振動板56が接合される壁面以外の5つの壁面は、非圧電材料を用いて形成される。振動板56に非圧電材料を用いると、圧力室52を形成する壁面には非圧電材料が用いられる。   That is, among the wall surfaces forming the pressure chamber 52, five wall surfaces other than the wall surface to which the diaphragm 56 is joined are formed using a non-piezoelectric material. When a non-piezoelectric material is used for the diaphragm 56, a non-piezoelectric material is used for the wall surface forming the pressure chamber 52.

なお、振動板56と流路部材52Aとの接合、流路部材52Aとノズルプレート51Aとの接合には接着剤を用いて接着してもよいし、これ以外の接合方法を用いてもよい。   Note that an adhesive may be used to bond the diaphragm 56 and the flow path member 52A, and the flow path member 52A and the nozzle plate 51A may be bonded, or other bonding methods may be used.

一方、圧電体基板55の圧電体層のうち、最も圧力室側にある一層には個別電極57が取り付けられる。即ち、圧電体基板55内部の圧力室52に対応する位置(図4では圧力室52の下部)には、インク吐出時に駆動信号が印加される個別電極57が接合される。   On the other hand, the individual electrode 57 is attached to the piezoelectric layer of the piezoelectric substrate 55 that is closest to the pressure chamber. That is, an individual electrode 57 to which a drive signal is applied when ink is ejected is joined to a position corresponding to the pressure chamber 52 inside the piezoelectric substrate 55 (lower portion of the pressure chamber 52 in FIG. 4).

言い換えると、個別電極57は最も圧力室側にある圧電体層(一層)の振動板56及び共通電極55A反対側の面に接合されている。また、個別電極57は共通電極55Aと同様に、金、銀、銅、ニッケル、プラチナなどの金属材料や金属酸化物材料が用いられる。   In other words, the individual electrode 57 is joined to the surface of the piezoelectric layer (one layer) closest to the pressure chamber on the opposite side of the diaphragm 56 and the common electrode 55A. The individual electrode 57 is made of a metal material such as gold, silver, copper, nickel, or platinum, or a metal oxide material, like the common electrode 55A.

圧電体層のうち最も圧力室側にある一層の個別電極57が接合される領域は、前記駆動信号に応じて歪みが起こる圧電活性部58としての機能を有する。即ち、共通電極55Aと個別電極57との間に挟まれた圧電体は、圧電効果を発生する圧電活性部58として機能する。   A region to which the individual electrode 57 on the most pressure chamber side of the piezoelectric layer is bonded has a function as a piezoelectric active portion 58 in which distortion occurs according to the drive signal. That is, the piezoelectric body sandwiched between the common electrode 55A and the individual electrode 57 functions as a piezoelectric active part 58 that generates a piezoelectric effect.

個別電極57に駆動信号が印加されると、圧電活性部58には、共通電極55A及び個別電極57間に生じる電界によって該電界の方向と略直交する方向(図4の左右方向)に歪みが生じるので、圧電活性部58はd31モードの(圧電横効果)圧電体として機能する。 When a drive signal is applied to the individual electrode 57, the piezoelectric active portion 58 is distorted in a direction (right and left direction in FIG. 4) substantially orthogonal to the direction of the electric field due to the electric field generated between the common electrode 55A and the individual electrode 57. As a result, the piezoelectric active portion 58 functions as a d 31 mode (piezoelectric lateral effect) piezoelectric body.

上述した圧電活性部58の歪みに応じて、振動板56は図4の上下方向に変形され、この振動板56の変位に応じて圧力室52の体積が変化することによって、圧力室52の体積変化量に相当するインク量がノズル51から吐出される。   The diaphragm 56 is deformed in the vertical direction in FIG. 4 according to the distortion of the piezoelectric active portion 58 described above, and the volume of the pressure chamber 52 is changed according to the displacement of the diaphragm 56. An ink amount corresponding to the change amount is ejected from the nozzle 51.

即ち、単層圧電体を含んだ圧電活性部58をユニモルフ駆動させると、振動板56はインク吐出方向(図4では、下から上へ向かう方向)及びその反対方向に変位し、圧力室52に収容されているインクをノズル51から吐出させることができる。   That is, when the piezoelectric active portion 58 including the single-layer piezoelectric body is driven by unimorph, the vibration plate 56 is displaced in the ink discharge direction (the direction from the bottom to the top in FIG. 4) and the opposite direction to the pressure chamber 52. The stored ink can be ejected from the nozzle 51.

また、圧電活性部58の個別電極57の反対側の面は変形用低剛性部59が設けられている。変形用低剛性部59は、図4に示すように空洞部を設けてもよいし、圧電体より剛性が低い低剛性部材を用いてもよい。   Further, a deforming low-rigidity portion 59 is provided on the surface of the piezoelectric active portion 58 opposite to the individual electrode 57. As shown in FIG. 4, the deformation-use low-rigidity portion 59 may be provided with a hollow portion, or a low-rigidity member having rigidity lower than that of the piezoelectric body may be used.

変形用低剛性部59には、ガラス系材料、ガラス繊維材料、チタン(Ti)合金、低ヤング率金属、ナノコンポジット材料(Si3 4 /BN、AIN/BN、Al2 3 /BN、SIC/BN)等を用いてもよい。また、変形用低剛性部59は圧電体基板55の外部と連通されてもよいし、圧電体基板55の外部と非連通でもよい。 The low rigidity portion 59 for deformation includes a glass-based material, a glass fiber material, a titanium (Ti) alloy, a low Young's modulus metal, a nanocomposite material (Si 3 N 4 / BN, AIN / BN, Al 2 O 3 / BN, SIC / BN) or the like may be used. Further, the low rigidity portion 59 for deformation may be communicated with the outside of the piezoelectric substrate 55 or may not be communicated with the outside of the piezoelectric substrate 55.

このように、個別電極57の圧電活性部58と反対側の面に圧電体基板55よりも剛性が低い低剛性部を設けることで、駆動信号が印加されるときに振動板56が変位することができるようになり、圧電体基板55の厚さに比べて十分に薄い圧電活性部58(圧電アクチュエータ)を形成することができる。   As described above, by providing the low rigidity portion having rigidity lower than that of the piezoelectric substrate 55 on the surface opposite to the piezoelectric active portion 58 of the individual electrode 57, the diaphragm 56 is displaced when the drive signal is applied. Thus, the piezoelectric active portion 58 (piezoelectric actuator) that is sufficiently thinner than the thickness of the piezoelectric substrate 55 can be formed.

かかる構造を有する多数のインク室ユニット53を図5に示す如く、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向に沿って一定の配列パターンで格子状に配列させた構造になっている。主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット53を一定のピッチdで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチPはd× cosθとなる。   As shown in FIG. 5, a large number of ink chamber units 53 having such a structure are arranged along a row direction along the main scanning direction and an oblique column direction having a constant angle θ that is not orthogonal to the main scanning direction. The structure is arranged in a grid pattern. With a structure in which a plurality of ink chamber units 53 are arranged at a constant pitch d along a certain angle θ with respect to the main scanning direction, the pitch P of the nozzles projected so as to be aligned in the main scanning direction is d × cos θ. .

すなわち、主走査方向については、各ノズル51が一定のピッチPで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が1インチ当たり2400個(2400ノズル/インチ)におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。以下、説明の便宜上、ヘッドの長手方向(主走査方向)に沿って各ノズル51が一定の間隔(ピッチP)で直線状に配列されているものとして説明する。   That is, in the main scanning direction, each nozzle 51 can be handled equivalently as a linear arrangement with a constant pitch P. With such a configuration, it is possible to realize a high-density nozzle configuration in which 2400 nozzle rows are projected per inch (2400 nozzles / inch) so as to be aligned in the main scanning direction. Hereinafter, for convenience of explanation, it is assumed that the nozzles 51 are linearly arranged at a constant interval (pitch P) along the longitudinal direction (main scanning direction) of the head.

なお、用紙の全幅に対応したノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時には、(1)全ノズルを同時に駆動する、(2)ノズルを片方から他方に向かって順次駆動する、(3)ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動する等の駆動制御が行われ、記録紙16の幅方向(記録紙搬送方向と直交する方向)に1列のドットによるライン又は複数列のドットから成るラインを印字するようなノズルの駆動を主走査と定義する。   When the nozzles are driven by a full line head having a nozzle row corresponding to the full width of the paper, (1) all the nozzles are driven simultaneously, (2) the nozzles are sequentially driven from one side to the other (3) ) The nozzles are divided into blocks, and drive control such as sequentially driving from one side to the other for each block is performed, and one row of dots in the width direction of the recording paper 16 (direction perpendicular to the recording paper transport direction) Nozzle driving that prints a line or a line composed of a plurality of rows of dots is defined as main scanning.

特に、図5に示すようなマトリクスに配置されたノズル51を駆動する場合は、上記(3)のような主走査が好ましい。即ち、ノズル51-11 、51-12 、51-13 、51-14 、51-15 、51-16 を1つのブロックとし(他にはノズル51-21 、…、51-26 を1つのブロック、ノズル51-31 、…、51-36 を1つのブロック、…として)記録紙16の搬送速度に応じてノズル51-11 、51-12 、…、51-16 を順次駆動することで記録紙16の幅方向に1ラインを印字する。   In particular, when the nozzles 51 arranged in the matrix as shown in FIG. 5 are driven, the main scanning as described in the above (3) is preferable. That is, the nozzles 51-11, 51-12, 51-13, 51-14, 51-15, 51-16 are made into one block (other nozzles 51-21,..., 51-26 are made into one block, The nozzles 51-31,..., 51-36 are set as one block,..., And the recording paper 16 is driven by sequentially driving the nozzles 51-11, 51-12,. One line is printed in the width direction.

一方、上述したフルラインヘッドと用紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された1列のドットによるライン又は複数列のドットから成るラインの印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。   On the other hand, the sub-scan is defined as the above-described full-line head and the paper are moved relative to each other to repeatedly print a line composed of one row of dots or a line composed of a plurality of rows of dots formed by the above-described main scan. To do.

なお、本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されない。例えば、主走査方向にノズル列が1列配置されていてもよいし、副走査方向に複数のノズルを有する配置でもよい。   In the implementation of the present invention, the nozzle arrangement structure is not limited to the illustrated example. For example, one nozzle row may be arranged in the main scanning direction, or an arrangement having a plurality of nozzles in the sub-scanning direction may be used.

図6はインクジェット記録装置10におけるインク供給系の構成を示した概要図である。   FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the ink supply system in the inkjet recording apparatus 10.

インク供給タンク60はインクを供給するための基タンクであり、図1で説明したインク貯蔵/装填部14に設置される。インク供給タンク60の形態には、インク残量が少なくなった場合に、不図示の補充口からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式とがある。使用用途に応じてインク種類を変える場合には、カートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコード等で識別して、インク種類に応じた吐出制御を行うことが好ましい。なお、図6のインク供給タンク60は、先に記載した図1のインク貯蔵/装填部14と等価のものである。   The ink supply tank 60 is a base tank for supplying ink, and is installed in the ink storage / loading unit 14 described with reference to FIG. There are two types of ink supply tank 60: a system that replenishes ink from a replenishment port (not shown) and a cartridge system that replaces the entire tank when the ink remaining amount is low. A cartridge system is suitable for changing the ink type according to the intended use. In this case, it is preferable that the ink type information is identified by a barcode or the like, and ejection control is performed according to the ink type. The ink supply tank 60 in FIG. 6 is equivalent to the ink storage / loading unit 14 in FIG. 1 described above.

図6に示したように、インク供給タンク60と印字ヘッド50の中間には、異物や気泡を除去するためにフィルタ62が設けられている。フィルタ・メッシュサイズは、ノズル径と同等若しくはノズル径以下(一般的には、20μm程度)とすることが好ましい。   As shown in FIG. 6, a filter 62 is provided between the ink supply tank 60 and the print head 50 in order to remove foreign substances and bubbles. The filter mesh size is preferably equal to or smaller than the nozzle diameter (generally about 20 μm).

なお、図6には示さないが、印字ヘッド50の近傍又は印字ヘッド50と一体にサブタンクを設ける構成も好ましい。サブタンクは、ヘッドの内圧変動を防止するダンパー効果及びリフィルを改善する機能を有する。   Although not shown in FIG. 6, a configuration in which a sub tank is provided in the vicinity of the print head 50 or integrally with the print head 50 is also preferable. The sub-tank has a function of improving a damper effect and refill that prevents fluctuations in the internal pressure of the head.

また、インクジェット記録装置10には、ノズル51の乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ64と、ノズル面の清掃手段としてのクリーニングブレード66とが設けられている。   Further, the inkjet recording apparatus 10 is provided with a cap 64 as a means for preventing the nozzle 51 from drying or preventing an increase in ink viscosity near the nozzle, and a cleaning blade 66 as a nozzle surface cleaning means.

これらキャップ64及びクリーニングブレード66を含むメンテナンスユニットは、不図示の移動機構によって印字ヘッド50に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置から印字ヘッド50下方のメンテナンス位置に移動される。   The maintenance unit including the cap 64 and the cleaning blade 66 can be moved relative to the print head 50 by a moving mechanism (not shown), and is moved from a predetermined retracted position to a maintenance position below the print head 50 as necessary. The

キャップ64は、図示せぬ昇降機構によって印字ヘッド50に対して相対的に昇降変位される。電源OFF時や印刷待機時にキャップ64を所定の上昇位置まで上昇させ、印字ヘッド50に密着させることにより、ノズル面をキャップ64で覆う。   The cap 64 is displaced up and down relatively with respect to the print head 50 by an elevator mechanism (not shown). The cap 64 is raised to a predetermined raised position when the power is turned off or during printing standby, and is brought into close contact with the print head 50, thereby covering the nozzle surface with the cap 64.

印字中又は待機中において、特定のノズル51の使用頻度が低くなり、ある時間以上インクが吐出されない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してインク粘度が高くなってしまう。このような状態になると、圧電活性部58が動作してもノズル51からインクを吐出できなくなってしまう。   During printing or standby, if the frequency of use of a specific nozzle 51 is reduced and ink is not ejected for a certain period of time, the ink solvent near the nozzle evaporates and the ink viscosity increases. In such a state, ink cannot be ejected from the nozzle 51 even if the piezoelectric active portion 58 operates.

このような状態になる前に(圧電活性部58の動作により吐出が可能な粘度の範囲内で)圧電活性部58を動作させ、その劣化インク(粘度が上昇したノズル近傍のインク)を排出すべくキャップ64(インク受け)に向かって予備吐出(パージ、空吐出、つば吐き、ダミー吐出)が行われる。   Before this state is reached (within the range of viscosity that can be discharged by the operation of the piezoelectric active portion 58), the piezoelectric active portion 58 is operated, and the deteriorated ink (ink near the nozzle whose viscosity has increased) is discharged. Accordingly, preliminary discharge (purge, idle discharge, collar discharge, dummy discharge) is performed toward the cap 64 (ink receiver).

また、印字ヘッド50内のインク(圧力室52内)に気泡が混入した場合、圧電活性部58が動作してもノズルからインクを吐出させることができなくなる。このような場合には印字ヘッド50にキャップ64を当て、吸引ポンプ67で圧力室52内のインク(気泡が混入したインク)を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク68へ送液する。   Further, when air bubbles are mixed into the ink in the print head 50 (in the pressure chamber 52), the ink cannot be ejected from the nozzle even if the piezoelectric active portion 58 is operated. In such a case, the cap 64 is applied to the print head 50, the ink in the pressure chamber 52 (ink mixed with bubbles) is removed by suction with the suction pump 67, and the suctioned and removed ink is sent to the collection tank 68. .

この吸引動作は、初期のインクのヘッドへの装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも粘度上昇(固化)した劣化インクの吸い出しが行われる。なお、吸引動作は圧力室52内のインク全体に対して行われるので、インク消費量が大きくなる。したがって、インクの粘度上昇が小さい場合には予備吐出を行う態様が好ましい。   In this suction operation, the deteriorated ink with increased viscosity (solidified) is sucked out when the ink is initially loaded into the head or when the ink is used after being stopped for a long time. Since the suction operation is performed on the entire ink in the pressure chamber 52, the amount of ink consumption increases. Therefore, it is preferable to perform preliminary ejection when the increase in ink viscosity is small.

クリーニングブレード66は、ゴムなどの弾性部材で構成されており、図示せぬブレード移動機構(ワイパー)により印字ヘッド50のインク吐出面(ノズル板表面)に摺動可能である。ノズル板にインク液滴又は異物が付着した場合、クリーニングブレード66をノズル板に摺動させることでノズル板表面を拭き取り、ノズル板表面を清浄する。なお、該ブレード機構によりインク吐出面の汚れを清掃した際に、該ブレードによってノズル51内に異物が混入することを防止するために予備吐出が行われる。   The cleaning blade 66 is made of an elastic member such as rubber, and can slide on the ink discharge surface (surface of the nozzle plate) of the print head 50 by a blade moving mechanism (wiper) (not shown). When ink droplets or foreign substances adhere to the nozzle plate, the nozzle plate surface is wiped by sliding the cleaning blade 66 on the nozzle plate to clean the nozzle plate surface. It should be noted that when the ink ejection surface is cleaned by the blade mechanism, preliminary ejection is performed in order to prevent foreign matter from being mixed into the nozzle 51 by the blade.

図7はインクジェット記録装置10のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置10は、通信インターフェース70、システムコントローラ72、メモリ74、モータドライバ76、ヒータドライバ78、プリント制御部80、画像バッファメモリ82、ヘッドドライバ84等を備えている。   FIG. 7 is a principal block diagram showing the system configuration of the inkjet recording apparatus 10. The inkjet recording apparatus 10 includes a communication interface 70, a system controller 72, a memory 74, a motor driver 76, a heater driver 78, a print control unit 80, an image buffer memory 82, a head driver 84, and the like.

通信インターフェース70は、ホストコンピュータ86から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース70にはUSB、IEEE1394、イーサネット、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ(不図示)を搭載してもよい。ホストコンピュータ86から送出された画像データは通信インターフェース70を介してインクジェット記録装置10に取り込まれ、一旦メモリ74に記憶される。メモリ74は、通信インターフェース70を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ72を通じてデータの読み書きが行われる。メモリ74は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。   The communication interface 70 is an interface unit that receives image data sent from the host computer 86. As the communication interface 70, a serial interface such as USB, IEEE 1394, Ethernet, and wireless network, or a parallel interface such as Centronics can be applied. In this part, a buffer memory (not shown) for speeding up communication may be mounted. The image data sent from the host computer 86 is taken into the inkjet recording apparatus 10 via the communication interface 70 and temporarily stored in the memory 74. The memory 74 is a storage unit that temporarily stores an image input via the communication interface 70, and data is read and written through the system controller 72. The memory 74 is not limited to a memory made of a semiconductor element, and a magnetic medium such as a hard disk may be used.

システムコントローラ72は、通信インターフェース70、メモリ74、モータドライバ76、ヒータドライバ78等の各部を制御する制御部である。システムコントローラ72は、中央演算処理装置(CPU)及びその周辺回路等から構成され、ホストコンピュータ86との間の通信制御、メモリ74の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ88やヒータ89を制御する制御信号を生成する。   The system controller 72 is a control unit that controls the communication interface 70, the memory 74, the motor driver 76, the heater driver 78, and the like. The system controller 72 includes a central processing unit (CPU) and its peripheral circuits, and performs communication control with the host computer 86, read / write control of the memory 74, and the like, and controls the motor 88 and heater 89 of the transport system. A control signal to be controlled is generated.

モータドライバ76は、システムコントローラ72からの指示にしたがってモータ88を駆動するドライバ(駆動回路)である。ヒータドライバ78は、システムコントローラ72からの指示にしたがって後乾燥部42等のヒータ89を駆動するドライバである。   The motor driver 76 is a driver (drive circuit) that drives the motor 88 in accordance with an instruction from the system controller 72. The heater driver 78 is a driver that drives the heater 89 such as the post-drying unit 42 in accordance with an instruction from the system controller 72.

プリント制御部80は、システムコントローラ72の制御に従い、メモリ74内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字制御信号(印字データ)をヘッドドライバ84に供給する制御部である。プリント制御部80において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ84を介して印字ヘッド50のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御(打滴制御)が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。   The print control unit 80 has a signal processing function for performing various processing and correction processing for generating a print control signal from image data in the memory 74 in accordance with the control of the system controller 72, and the generated print control. A control unit that supplies a signal (print data) to the head driver 84. Necessary signal processing is performed in the print controller 80, and the ejection amount and ejection timing (droplet ejection control) of the ink droplets of the print head 50 are performed via the head driver 84 based on the image data. Thereby, a desired dot size and dot arrangement are realized.

プリント制御部80には画像バッファメモリ82が備えられており、プリント制御部80における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ82に一時的に格納される。なお、図7において画像バッファメモリ82はプリント制御部80に付随する態様で示されているが、メモリ74と兼用することも可能である。また、プリント制御部80とシステムコントローラ72とを統合して一つのプロセッサで構成する態様も可能である。   The print control unit 80 includes an image buffer memory 82, and image data, parameters, and other data are temporarily stored in the image buffer memory 82 when image data is processed in the print control unit 80. In FIG. 7, the image buffer memory 82 is shown in a mode associated with the print control unit 80, but it can also be used as the memory 74. Also possible is an aspect in which the print controller 80 and the system controller 72 are integrated and configured with a single processor.

ヘッドドライバ84はプリント制御部80から与えられる印字データに基づいて各色の印字ヘッド12K,12C,12M,12Yのアクチュエータを駆動する。ヘッドドライバ84にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。   The head driver 84 drives the actuators of the print heads 12K, 12C, 12M, and 12Y for each color based on the print data given from the print control unit 80. The head driver 84 may include a feedback control system for keeping the head driving conditions constant.

不図示のプログラム格納部には各種制御プログラムが格納されており、システムコントローラ72の指令に応じて、制御プログラムが読み出され、実行される。前記プログラム格納部はROMやEEPROMなどの半導体メモリを用いてもよいし、磁気ディスクなどを用いてもよい。外部インターフェースを備え、メモリカードやPCカードを用いてもよい。もちろん、これらの記録媒体のうち、複数の記録媒体を備えてもよい。   Various control programs are stored in a program storage unit (not shown), and the control programs are read and executed in accordance with instructions from the system controller 72. The program storage unit may be a semiconductor memory such as a ROM or EEPROM, or a magnetic disk. An external interface may be provided and a memory card or PC card may be used. Of course, you may provide several recording media among these recording media.

なお、前記プログラム格納部は動作パラメータ等の記録手段(不図示)と兼用してもよい。   The program storage unit may also be used as a recording unit (not shown) for operating parameters.

印字検出部24は、図1で説明したように、ラインセンサを含むブロックであり、記録紙16に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況(吐出の有無、打滴のばらつきなど)を検出し、その検出結果をプリント制御部80に提供する。   As described with reference to FIG. 1, the print detection unit 24 is a block including a line sensor, reads an image printed on the recording paper 16, performs necessary signal processing, and the like to perform a print status (whether ejection is performed, droplet ejection And the detection result is provided to the print control unit 80.

プリント制御部80は、必要に応じて印字検出部24から得られる情報に基づいて印字ヘッド50に対する各種補正を行う。   The print control unit 80 performs various corrections on the print head 50 based on information obtained from the print detection unit 24 as necessary.

なお、図1に示した例では、印字検出部24が印字面側に設けられており、ラインセンサの近傍に配置された冷陰極管などの光源(不図示)によって印字面を照明し、その反射光をラインセンサで読み取る構成になっているが、本発明の実施に際しては他の構成でもよい。   In the example shown in FIG. 1, the print detection unit 24 is provided on the print surface side, and the print surface is illuminated by a light source (not shown) such as a cold cathode tube disposed in the vicinity of the line sensor. Although the configuration is such that the reflected light is read by the line sensor, other configurations may be used in the implementation of the present invention.

本実施形態では、フルライン型の印字ヘッドを例示したが、本発明はシャトル型ヘッドにも適用可能である。   In the present embodiment, a full-line type print head has been exemplified, but the present invention is also applicable to a shuttle type head.

図8(a) 、(b) に、図4に示したインク室ユニット53の変形例を示す。なお、図8(a) 、(b) 中、図4と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。   FIGS. 8A and 8B show a modification of the ink chamber unit 53 shown in FIG. 8A and 8B, the same reference numerals are given to the same or similar parts as those in FIG. 4, and the description thereof is omitted.

図4では、圧電活性部58が単層の圧電体によって形成される態様を示したが、図8(a) には、圧電活性部58が3層の積層圧電体によって形成される態様を示し、図8(b) には、圧電活性部58が2層の積層圧電体によって形成される態様 (バイモルフ型)を示している。   FIG. 4 shows a mode in which the piezoelectric active portion 58 is formed of a single-layer piezoelectric body, but FIG. 8A shows a mode in which the piezoelectric active portion 58 is formed of a three-layer laminated piezoelectric body. FIG. 8 (b) shows a mode (bimorph type) in which the piezoelectric active portion 58 is formed of two layers of laminated piezoelectric bodies.

図8(a) に示す態様では、圧電活性部58は共通電極55A側から順に、第1の圧電体層55B、内層個別電極57A、第2の圧電体層55C、内層共通電極55D、第3の圧電体層55E、個別電極57が形成された積層構造を有している。   In the embodiment shown in FIG. 8 (a), the piezoelectric active portion 58 includes, in order from the common electrode 55A side, the first piezoelectric layer 55B, the inner layer individual electrode 57A, the second piezoelectric layer 55C, the inner layer common electrode 55D, and the third layer. The piezoelectric layer 55E and the individual electrode 57 are formed in a laminated structure.

また、第3の圧電体層55Eの内層共通電極55Dと反対側には、個別電極57及び変形用低剛性部59が形成される第4の圧電体層55Fが形成されている。   Further, on the opposite side of the third piezoelectric layer 55E from the inner common electrode 55D, a fourth piezoelectric layer 55F in which the individual electrode 57 and the deformation low-rigidity portion 59 are formed is formed.

共通電極55A及び内層共通電極55Dは電気的に接続され、また、個別電極57及び内層個別電極57Aは電気的に接続される。共通電極55Aと内層共通電極55Dとの接続方法、個別電極57と内層個別電極57Aとの接続方法は、接続される電極間に形成されたスルーホールを用いる方法など、公知の方法が用いられる。   The common electrode 55A and the inner layer common electrode 55D are electrically connected, and the individual electrode 57 and the inner layer individual electrode 57A are electrically connected. As a connection method between the common electrode 55A and the inner layer common electrode 55D and a connection method between the individual electrode 57 and the inner layer individual electrode 57A, a known method such as a method using a through hole formed between the electrodes to be connected is used.

このように多層圧電体で形成された圧電活性部58では、第1の圧電体層55Bと第3の圧電体層55Eとは分極方向が同一になる。一方、第1の圧電体層55B(第3の圧電体層55E)と第2の圧電体層55Cとは異なる分極方向を有している。   In this way, in the piezoelectric active portion 58 formed of a multilayer piezoelectric body, the first piezoelectric layer 55B and the third piezoelectric layer 55E have the same polarization direction. On the other hand, the first piezoelectric layer 55B (third piezoelectric layer 55E) and the second piezoelectric layer 55C have different polarization directions.

即ち、第1の圧電体層55Bの分極方向は内層個別電極57Aから共通電極55Aへ向かう方向(図8(a) では、下から上へ向かう方向)であり、第2の圧電体層55Cの分極方向は内層個別電極57Aから内層共通電極55Dへ向かう方向(図8では、上から下へ向かう方向)である。また、第3の圧電体層55Eの分極方向は個別電極57から内層共通電極へ向かう方向(図8(a) では、下から上へ向かう方向)である。   That is, the polarization direction of the first piezoelectric layer 55B is the direction from the inner layer individual electrode 57A to the common electrode 55A (the direction from the bottom to the top in FIG. 8 (a)). The polarization direction is a direction from the inner layer individual electrode 57A toward the inner layer common electrode 55D (in FIG. 8, a direction from top to bottom). The polarization direction of the third piezoelectric layer 55E is the direction from the individual electrode 57 toward the inner common electrode (in FIG. 8A, the direction from the bottom to the top).

図8(a) に示した圧電活性部58の個別電極57に駆動信号を印加すると、各圧電体層には印加電圧(作用する電界)の方向に応じて横方向の歪みが発生し、振動板56をインクの吐出方向及びその反対方向に変位させることができる。   When a drive signal is applied to the individual electrode 57 of the piezoelectric active portion 58 shown in FIG. 8A, lateral distortion occurs in each piezoelectric layer depending on the direction of the applied voltage (acting electric field), and vibration occurs. The plate 56 can be displaced in the ink ejection direction and in the opposite direction.

図8(a) に示したように、圧電活性部58を積層構造にすることで単層構造よりも大きなエネルギーを発生させることができる。   As shown in FIG. 8 (a), by making the piezoelectric active portion 58 a laminated structure, it is possible to generate energy larger than that of a single layer structure.

図8(a) には振動板56に圧電材料を用い、圧電体基板55と一体成形される態様を例示したが、図4に示すように、振動板56には金属材料などの非圧電材料を用いてもよい。図8(a) に示す圧力室52は、図4に示した圧力室52と同様に、振動板56が接合(形成)される面を除いて非圧電材料が用いられる。   8A illustrates an example in which a piezoelectric material is used for the diaphragm 56 and is integrally formed with the piezoelectric substrate 55. As shown in FIG. 4, the diaphragm 56 has a non-piezoelectric material such as a metal material. May be used. As in the pressure chamber 52 shown in FIG. 4, the pressure chamber 52 shown in FIG. 8A is made of a non-piezoelectric material except for the surface to which the diaphragm 56 is joined (formed).

また、図8(b) には、d31モードの圧電体である第1の圧電体層55B、第2の圧電体層55Cを積層させる構造を有し、第1の圧電体層55Bは横方向に伸びる歪みを発生し、第2の圧電体層55Cは横方向に縮む歪みを発生させるように駆動すると、該積層圧電体から成る圧電活性部58は縦方向(図8(b) では上方向に凸)の屈曲変位を得ることができるバイモルフ型圧電体として機能する。 Further, FIG. 8B shows a structure in which a first piezoelectric layer 55B and a second piezoelectric layer 55C, which are d 31 mode piezoelectric bodies, are stacked. When the second piezoelectric layer 55C is driven to generate a strain that contracts in the lateral direction, and the second piezoelectric layer 55C generates a strain that contracts in the lateral direction, the piezoelectric active portion 58 made of the multilayered piezoelectric body moves in the vertical direction (in FIG. It functions as a bimorph piezoelectric body capable of obtaining a bending displacement that is convex in the direction.

即ち、圧電活性部58は個別電極57側から順に、第1の圧電体層55B、内層共通電極55A、第2の圧電体層55C、第2の個別電極57’(内層個別電極層57A)が形成された積層構造を有している。なお、個別電極57の圧力室52側(即ち、インクと接する面)には所定の耐インク処理が施される。もちろん、個別電極57に耐インク性を有する材料を用いてもよい。   That is, the piezoelectric active portion 58 includes, in order from the individual electrode 57 side, the first piezoelectric layer 55B, the inner common electrode 55A, the second piezoelectric layer 55C, and the second individual electrode 57 ′ (the inner individual electrode layer 57A). It has a formed laminated structure. A predetermined ink-resistant treatment is performed on the pressure chamber 52 side of the individual electrode 57 (that is, the surface in contact with the ink). Of course, a material having ink resistance may be used for the individual electrode 57.

このように、圧電活性部58にバイモルフ型圧電体を適用すると、振動板56を省略することができると供に、積層構造を簡素化することができる。   Thus, when a bimorph type piezoelectric material is applied to the piezoelectric active portion 58, the diaphragm 56 can be omitted, and the laminated structure can be simplified.

次に、図9乃至図11を用いて、本実施形態の応用例を説明する。   Next, application examples of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9 to 11.

図9(a) は、圧電体基板55の立体構造を示す断面図であり、図9(b) は、インク室ユニット53の立体構造を示す断面図(図3(a) 中の9b−9b線に沿う断面図)である。なお、図9(a) 、(b) 中図4及び図8と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。   9A is a cross-sectional view showing the three-dimensional structure of the piezoelectric substrate 55, and FIG. 9B is a cross-sectional view showing the three-dimensional structure of the ink chamber unit 53 (9b-9b in FIG. 3A). It is sectional drawing which follows a line. 9 (a) and 9 (b), the same or similar parts as those in FIGS. 4 and 8 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図9(a) 、(b) に示す圧電体基板55には、変形用低剛性部59及び反り防止用低剛性部102が複数形成されている。これら複数の変形用低剛性部は同一構成であり、同様に複数の反り防止用低剛性部は同一構成であるので、ここでは、複数の変形用低剛性部及び反り防止用低剛性部を代表して符号を付した変形用低剛性部59及び反り防止用低剛性部102について説明する。   In the piezoelectric substrate 55 shown in FIGS. 9A and 9B, a plurality of low-rigidity portions 59 for deformation and low-rigidity portions 102 for preventing warpage are formed. The plurality of low-rigidity parts for deformation have the same configuration, and similarly, the plurality of low-rigidity parts for warpage prevention have the same configuration. Therefore, here, the plurality of low-rigidity parts for deformation and the low-rigidity parts for warpage prevention are representative. The deformation-use low-rigidity portion 59 and the warpage-preventing low-rigidity portion 102 will be described below.

圧電体基板55の内部では、変形用低剛性部59と圧電体基板55の厚みを略2等分する面に対して対称な位置に反り防止用低剛性部102が設けられている。   Inside the piezoelectric substrate 55, a low rigidity portion for warping prevention 102 is provided at a position symmetrical to a plane that bisects the thickness of the deformation low rigidity portion 59 and the piezoelectric substrate 55 into approximately two equal parts.

即ち、図9(a) に示す断面では、圧電体基板55の厚み方向を略2等分する線104に対して線対称の位置(厚み方向に対称の位置)に反り防止用低剛性部102が設けられている。   That is, in the cross section shown in FIG. 9 (a), the low-rigidity portion 102 for preventing warpage is located at a line-symmetrical position (a position symmetrical to the thickness direction) with respect to the line 104 that bisects the thickness direction of the piezoelectric substrate 55. Is provided.

言い換えると、圧電体基板55の厚み方向を略2等分する線104からの距離が略同一になるように、略同一形状、略同一サイズの変形用低剛性部59と反り防止用低剛性部102とが設けられている。なお、圧電体基板55の厚み方向を略2等分する線104は、図9(a) 、(b) の断面図上で圧電体基板55の厚みを略2等分する面を表している。   In other words, the deformable low-rigidity portion 59 and the warpage-preventing low-rigidity portion 59 having substantially the same shape and substantially the same size so that the distance from the line 104 that bisects the thickness direction of the piezoelectric substrate 55 is substantially equal. 102. A line 104 that bisects the thickness direction of the piezoelectric substrate 55 represents a plane that bisects the thickness of the piezoelectric substrate 55 in the cross-sectional views of FIGS. 9 (a) and 9 (b). .

一方、変形用低剛性部59には反り防止用低剛性部102と反対側の面に個別電極57が形成される。もちろん、変形用低剛性部59と反り防止用低剛性部102が同一形状、同一構造になるように反り防止用低剛性部102に個別電極57に相当する電極層を設けてもよい。   On the other hand, an individual electrode 57 is formed on the surface of the deforming low-rigidity portion 59 on the side opposite to the warpage-preventing low-rigidity portion 102. Of course, an electrode layer corresponding to the individual electrode 57 may be provided on the warpage preventing low-rigidity portion 102 so that the deforming low-rigidity portion 59 and the warpage preventing low-rigidity portion 102 have the same shape and the same structure.

本例では、変形用低剛性部59と略同一形状、略同一サイズの反り防止用低剛性部102を示したが、反り防止用低剛性部102を変形用低剛性部59と異なる形状、異なるサイズに形成してもよいし、1つの変形用低剛性部59に対して複数の反り防止用低剛性部102を設けてもよい。また、複数の変形用低剛性部59に対して1つの反り防止用低剛性部102を設けてもよい。   In this example, the warp prevention low rigidity portion 102 having substantially the same shape and the same size as the deformation low rigidity portion 59 is shown, but the warpage prevention low rigidity portion 102 is different in shape from the deformation low rigidity portion 59 and different. You may form in a size and you may provide the low rigidity part 102 for several curvature prevention with respect to the low rigidity part 59 for a deformation | transformation. Further, one warp preventing low rigidity portion 102 may be provided for the plurality of deformation low rigidity portions 59.

即ち、圧電体基板焼成時の反りを防止するために、圧電体基板55全体の剛性がほぼ均一になるように、変形用低剛性部59に対応して反り防止用低剛性部102が設けられる。   That is, in order to prevent warping during firing of the piezoelectric substrate, the warp preventing low rigidity portion 102 is provided corresponding to the deformation low rigidity portion 59 so that the rigidity of the entire piezoelectric substrate 55 is substantially uniform. .

図9(b) には、図9(a) に示した変形用低剛性部59及び反り防止用低剛性部102が設けられた圧電体基板55に共通電極55A、振動板56、流路部材52A、ノズルプレート51Aが接合される状態を示す。   9 (b) shows a common electrode 55A, a diaphragm 56, and a flow path member on the piezoelectric substrate 55 provided with the low rigidity portion 59 for deformation and the low rigidity portion 102 for preventing warpage shown in FIG. 9 (a). The state where 52A and the nozzle plate 51A are joined is shown.

図9(b) に示す圧電体基板55は1つの圧電体基板に複数の個別電極を設け、各個別電極ごとに駆動信号を与えて複数の圧電体として駆動させる電極分割型圧電体である。   A piezoelectric substrate 55 shown in FIG. 9B is an electrode-divided piezoelectric body in which a plurality of individual electrodes are provided on one piezoelectric substrate, and a drive signal is given to each individual electrode to drive it as a plurality of piezoelectric bodies.

図9の如く形成された圧電体基板55では、製造時の焼成工程において発生する反りを防止することができる。なお、圧電体基板55の製造工程の詳細は後述する。   In the piezoelectric substrate 55 formed as shown in FIG. 9, it is possible to prevent warping that occurs in the firing process during manufacturing. Details of the manufacturing process of the piezoelectric substrate 55 will be described later.

図10(a) 、(b) には、図9(a) 、(b) に示した態様の変形例を示す。   10 (a) and 10 (b) show a modification of the embodiment shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b).

図10(a) に示す圧電体基板55は、図9(a) に示した圧電体基板55に共通電極55A及び圧電材料から成る振動板56が一体形成され、振動板56の内部には干渉防止用低剛性部110、圧電体基板55の内部には、干渉防止用低剛性部110と圧電体基板55の厚み方向を略2等分する線104に対して線対称の位置である厚み方向に対称の位置に反り干渉防止用低剛性部112が設けられている。   A piezoelectric substrate 55 shown in FIG. 10A has a common electrode 55A and a diaphragm 56 made of a piezoelectric material formed integrally with the piezoelectric substrate 55 shown in FIG. A thickness direction that is symmetrical with respect to a line 104 that bisects the thickness directions of the interference-preventing low-rigidity portion 110 and the piezoelectric substrate 55 in the thickness direction of the low-rigidity prevention portion 110 and the piezoelectric substrate 55. Are provided with a low-rigidity portion 112 for preventing warpage and interference.

干渉防止用低剛性部110は、図4及び図8示した圧電活性部58に対応した領域(即ち、変形用低剛性部59が設けられる領域)を除く、振動板56のうち、インク吐出時に圧電活性部58の歪みに応じて変形する変形領域114以外の非変形領域116に設けられている。また、干渉防止用低剛性部110と反り干渉防止用低剛性部112とは同一形状、同一サイズを有している。   The interference preventing low-rigidity portion 110 is a part of the diaphragm 56 excluding a region corresponding to the piezoelectric active portion 58 shown in FIGS. 4 and 8 (that is, a region where the deformation low-rigidity portion 59 is provided). It is provided in the non-deformation region 116 other than the deformation region 114 that deforms according to the strain of the piezoelectric active portion 58. Further, the interference preventing low rigidity portion 110 and the warpage interference preventing low rigidity portion 112 have the same shape and the same size.

図10(b) は、図10(a) に示した圧電体基板55を用いたインク室ユニット53を示している。   FIG. 10B shows an ink chamber unit 53 using the piezoelectric substrate 55 shown in FIG.

図10の如く形成された圧電体基板55では、製造時の焼成工程において発生する反りを防止することができると供に、インク吐出時に起こる隣接クロストークを緩和することが可能になる。   In the piezoelectric substrate 55 formed as shown in FIG. 10, it is possible to prevent the warpage that occurs in the baking process at the time of manufacture, and to alleviate the adjacent crosstalk that occurs during ink ejection.

即ち、干渉防止用低剛性部110はインク吐出時の隣接クロストーク緩和に寄与し、反り干渉防止用低剛性部112は干渉防止用低剛性部110を設けることによって起こり得る圧電体基板55の反りの防止に寄与する。   That is, the interference preventing low-rigidity portion 110 contributes to alleviating adjacent crosstalk during ink ejection, and the warpage interference preventing low-rigidity portion 112 can be warped by providing the interference preventing low-rigidity portion 110. Contributes to the prevention of

図11には、圧電体基板55に隣接クロストークを緩和するための溝120を備えた態様を示す。   FIG. 11 shows an aspect in which the piezoelectric substrate 55 is provided with a groove 120 for relaxing adjacent crosstalk.

図11に示すように、溝120は、圧電活性部58の両側のうち少なくとも一方の隣にある個別電極57が配設されていない圧電不活性部122に設けられ、圧電体基板55の焼成後に切削等の加工手段によって形成される。   As shown in FIG. 11, the groove 120 is provided in the piezoelectric inactive portion 122 where the individual electrode 57 adjacent to at least one of both sides of the piezoelectric active portion 58 is not disposed, and after the piezoelectric substrate 55 is fired. It is formed by processing means such as cutting.

圧電不活性部122は、駆動信号が印加される個別電極57と共通電極55Aにはさまれていない領域を含んでおり、圧電活性部58の周囲を囲むように形成されている。即ち、圧電不活性部122は圧電基板55のうち圧電効果を生じない領域が含まれている。   The piezoelectric inactive part 122 includes a region not sandwiched between the individual electrode 57 and the common electrode 55A to which a drive signal is applied, and is formed so as to surround the periphery of the piezoelectric active part 58. That is, the piezoelectric inactive portion 122 includes a region of the piezoelectric substrate 55 that does not produce a piezoelectric effect.

本例では、隣り合う圧電活性部の間に溝120を2本形成する態様を例示したが、もちろん、溝120は1本でもよいし、3本以上でもよい。また、溝120の形状は、図11に示すように、その断面形状が略長方形(四角形)でもよいし、穴形状などの他の形状でもよい。   In this example, an example in which two grooves 120 are formed between adjacent piezoelectric active portions is illustrated, but of course, the number of grooves 120 may be one or three or more. Further, as shown in FIG. 11, the shape of the groove 120 may be a substantially rectangular (quadrangle) cross-sectional shape, or may be another shape such as a hole shape.

上述したように、隣接クロストークを緩和するための溝120を圧電体基板55焼成後に切削等の加工手段によって形成させるので、圧電体基板55の反り防止のために圧電体基板55内部の厚み方向に対象の位置(圧電体基板55の厚み方向を略2等分する線104に対して線対称の位置)に溝120に対応する溝を設けなくてもよい。   As described above, since the groove 120 for reducing the adjacent crosstalk is formed by processing means such as cutting after the piezoelectric substrate 55 is fired, the thickness direction inside the piezoelectric substrate 55 is prevented in order to prevent the piezoelectric substrate 55 from warping. It is not necessary to provide a groove corresponding to the groove 120 at a target position (a position symmetrical with respect to the line 104 that bisects the thickness direction of the piezoelectric substrate 55).

上述した、図4及び図8に示した変形用低剛性部59、図9に示した変形用低剛性部59、反り防止用低剛性部102、図10に示した干渉防止用低剛性部110、反り干渉防止用低剛性部112、図11に示した溝120の内部に圧電体よりも合成の低い材料を充填してもよい。   4 and FIG. 8, the deformation low rigidity portion 59 shown in FIG. 9, the warpage prevention low rigidity portion 102, and the interference prevention low rigidity portion 110 shown in FIG. In addition, the low rigidity portion 112 for preventing warpage interference and the groove 120 shown in FIG. 11 may be filled with a material that is less synthetic than the piezoelectric body.

〔印字ヘッド製造方法〕
次に、本発明に係る印字ヘッド50の製造方法について詳説する。
[Print head manufacturing method]
Next, a method for manufacturing the print head 50 according to the present invention will be described in detail.

図12(a) 〜 (i)を用いて印字ヘッド50の製造方法をその工程の順を追って説明する。   A method of manufacturing the print head 50 will be described in the order of the steps with reference to FIGS.

図12(a) は、グリーンシート積層工程を示している。   FIG. 12A shows a green sheet laminating process.

グリーンシート積層工程では、グリーンシート(圧電材料)200と電極材料から成る内層電極202とを交互に積層させ、圧電材料と電極材料との積層体204が形成される。なお、グリーンシートを積層させる代わりのスクリーン印刷によって積層体204を形成してもよいし、ゾルゲル法によって積層体204を形成してもよい。   In the green sheet lamination step, green sheets (piezoelectric material) 200 and inner layer electrodes 202 made of an electrode material are alternately laminated to form a laminate 204 of the piezoelectric material and the electrode material. Note that the laminate 204 may be formed by screen printing instead of laminating green sheets, or the laminate 204 may be formed by a sol-gel method.

図12(b) は、バインダ印刷工程を示している。   FIG. 12B shows the binder printing process.

図4及び図8に示した変形用低剛性部59、図9乃至図11に示した変形用低剛性部59を形成させる部分にバインダ樹脂210が形成される。バインダ樹脂210に液体バインダを用いる場合には印刷手法が用いられる。一方、固体バインダを用いる場合にはバインダ固形物をフォトリソグラフ工程でグリーンシート上に着けてもよい。   A binder resin 210 is formed on the portion where the low rigidity portion 59 for deformation shown in FIGS. 4 and 8 and the low rigidity portion 59 for deformation shown in FIGS. 9 to 11 are formed. When a liquid binder is used for the binder resin 210, a printing method is used. On the other hand, when a solid binder is used, the solid binder may be applied on the green sheet by a photolithography process.

本工程で用いられるバインダ材料は、グリーンシート、印刷ペーストに用いられるバインダ材料であり、アクリル系、ポリウレタン系、ナイロン系、テフロン系、シリコン系などが考えられる。   The binder material used in this step is a binder material used for green sheets and printing pastes, and acrylic, polyurethane, nylon, Teflon, silicon, and the like are conceivable.

また、図12(a) に示した第1のグリーンシート積層工程において、図9に示した反り防止用低剛性部102及び図10に示した反り干渉防止用低剛性部112を形成させる部分にもバインダ樹脂210が印刷される。   Further, in the first green sheet laminating step shown in FIG. 12 (a), the portion for forming the low rigidity portion 102 for preventing warpage shown in FIG. 9 and the low rigidity portion 112 for preventing warpage interference shown in FIG. Also, the binder resin 210 is printed.

図12(c) は、個別電極形成工程を示している。   FIG. 12C shows the individual electrode forming process.

図12(b) に示したバインダ印刷工程において、グリーンシート上に印刷されたバインダ樹脂210のグリーンシートと反対側には個別電極57となる電極材料が積層される。   In the binder printing process shown in FIG. 12 (b), an electrode material to be the individual electrode 57 is laminated on the opposite side of the binder resin 210 printed on the green sheet from the green sheet.

図12(d) は、第2のグリーンシート積層工程を示している。   FIG. 12 (d) shows a second green sheet laminating step.

積層体204のバインダ樹脂210及び個別電極57形成面側に、更にグリーンシート200が積層される。   A green sheet 200 is further laminated on the surface of the laminate 204 where the binder resin 210 and the individual electrode 57 are formed.

図12(e) は、加圧工程及び脱脂・焼成工程を示している。   FIG. 12 (e) shows a pressurizing step and a degreasing / firing step.

第2のグリーンシート積層工程を経た積層体204は、厚み方向(図12の上下方向)に加圧成形された後に、脱脂及び焼成される。   The laminate 204 that has undergone the second green sheet laminating step is pressure-molded in the thickness direction (vertical direction in FIG. 12), and then degreased and fired.

焼成工程では、積層体204には600℃〜1300℃の熱が加えられ、圧電材料は焼成され、バインダ樹脂210が焼失する。本工程において、バインダ樹脂210が焼失することによりグリーンシート間(圧電体層間)に変形用低剛性部59(変形用低剛性部59)となる空孔(空洞部)が形成される。   In the firing step, heat of 600 ° C. to 1300 ° C. is applied to the laminate 204, the piezoelectric material is fired, and the binder resin 210 is burned away. In this step, the binder resin 210 is burned out, so that voids (cavities) serving as the deformation low-rigidity portions 59 (deformation low-rigidity portions 59) are formed between the green sheets (piezoelectric layers).

なお、本工程において、バインダ樹脂210が完全に焼失せずにバインダ樹脂210が残った場合にも、残存したバインダ樹脂は低剛性体として作用し、吐出力(発生圧力)を上げることができ、振動防止効果(ダンパ効果)、破壊防止(信頼性の向上)の役割を果たす。   In this step, even when the binder resin 210 remains without being completely burned out, the remaining binder resin acts as a low-rigidity body and can increase the discharge force (generated pressure). Plays a role in preventing vibration (damper effect) and preventing damage (improving reliability).

図12(f) は、共通電極形成工程を示している。   FIG. 12F shows a common electrode forming process.

図12(e) に示した脱脂・焼成工程を経て、変形用低剛性部59が形成された圧電体基板55の上面側には電極材料から成る共通電極55Aが形成される。共通電極55Aを圧電体基板55上に形成させる方法には蒸着やスパッタなど公知の薄膜形成技術を用いることができる。   Through the degreasing and firing steps shown in FIG. 12 (e), a common electrode 55A made of an electrode material is formed on the upper surface side of the piezoelectric substrate 55 on which the low rigidity portion 59 for deformation is formed. As a method of forming the common electrode 55A on the piezoelectric substrate 55, a known thin film forming technique such as vapor deposition or sputtering can be used.

図12(g) は、振動板接合工程を示している。   FIG. 12 (g) shows the diaphragm joining process.

図12(f) に示した共通電極形成工程によって形成された共通電極55Aには振動板56が接合される。   A diaphragm 56 is joined to the common electrode 55A formed by the common electrode forming step shown in FIG.

なお、振動板56は圧電材料を用いて形成する場合には、共通電極形成工程と振動板接合工程は省略される。   When the diaphragm 56 is formed using a piezoelectric material, the common electrode forming process and the diaphragm joining process are omitted.

図12(h) は、流路部材接合工程を示している。   FIG. 12 (h) shows the flow path member joining step.

図12(f) に示した振動板接合工程によって圧電体基板55に振動板56が接合されると、振動板56の圧電体基板55と反対側の面には流路部材52Aが形成される。   When the diaphragm 56 is joined to the piezoelectric substrate 55 by the diaphragm joining step shown in FIG. 12 (f), a flow path member 52A is formed on the surface of the diaphragm 56 opposite to the piezoelectric substrate 55. .

図12(i) は、ノズルプレート接合工程を示している。   FIG. 12 (i) shows the nozzle plate joining step.

図12(f) に示した流路部材接合工程によって流路部材52Aが接合されると、流路部材52Aの振動板56と反対側の面にはノズルプレート51Aが接合される。   When the flow path member 52A is joined by the flow path member joining step shown in FIG. 12 (f), the nozzle plate 51A is joined to the surface of the flow path member 52A opposite to the diaphragm 56.

共通電極55Aと振動板56との接合及び、振動板56と流路部材52Aとの接合、流路部材52Aとノズルプレート51Aとの接合は、接着材を用いて接着してもよいし、他の接合方法を用いてもよい。   Bonding of the common electrode 55A and the diaphragm 56, bonding of the diaphragm 56 and the flow path member 52A, and bonding of the flow path member 52A and the nozzle plate 51A may be performed using an adhesive, The joining method may be used.

個別電極57の配線及び圧電体基板55の内層にある電極層の配線は変形用低剛性部59(空孔)からビアを用いて引き出してもよい。また、図12(c) に示した個別電極形成工程に代わり、第2のグリーンシート積層工程において積層させるグリーンシート200のバインダ側の面全体に電極層を形成してこの電極層を共通電極とし、圧電体基板55の焼成後に圧電体基板の振動板接合面側に個別電極を形成してもよい。   The wiring of the individual electrode 57 and the wiring of the electrode layer in the inner layer of the piezoelectric substrate 55 may be drawn out from the deformation low rigidity portion 59 (hole) using a via. Further, instead of the individual electrode forming step shown in FIG. 12 (c), an electrode layer is formed on the entire surface of the binder side of the green sheet 200 to be laminated in the second green sheet laminating step, and this electrode layer is used as a common electrode. The individual electrodes may be formed on the diaphragm bonding surface side of the piezoelectric substrate after the piezoelectric substrate 55 is fired.

なお、圧電体基板55内部の内層電極層202は、図示せぬ配線工程によって、共通電極55A或いは個別電極57に配線され、図8に示した、内層共通電極55D及び内層個別電極57Aとして機能する。   The inner layer electrode layer 202 inside the piezoelectric substrate 55 is wired to the common electrode 55A or the individual electrode 57 by a wiring process (not shown), and functions as the inner layer common electrode 55D and the inner layer individual electrode 57A shown in FIG. .

図10に示した干渉防止用低剛性部110を形成させる際には、共通電極55Aとなる電極層が形成された後に、干渉防止用低剛性部110が形成される位置にバインダ樹脂210が配置される。   When the interference preventing low-rigidity portion 110 shown in FIG. 10 is formed, the binder resin 210 is disposed at a position where the interference preventing low-rigidity portion 110 is formed after the electrode layer to be the common electrode 55A is formed. Is done.

また、図11に示した溝120を形成する場合には、図12(e) に示した脱脂・焼成工程の後に溝加工工程が設けられる。   When the groove 120 shown in FIG. 11 is formed, a groove processing step is provided after the degreasing / firing step shown in FIG.

更に、図4及び図8に示した変形用低剛性部59、図9に示した変形用低剛性部59、反り防止用低剛性部102、図10に示した干渉防止用低剛性部110、反り干渉防止用低剛性部112、図11に示した溝120の内部に圧電体よりも合成の低い材料を充填する充填工程を設けてもよい。   4 and 8, the deformation low rigidity portion 59 shown in FIG. 9, the warpage prevention low rigidity portion 102, the interference prevention low rigidity portion 110 shown in FIG. 10, A filling process for filling the material of the low rigidity part 112 for preventing warpage interference and the groove 120 shown in FIG.

上記の如く構成された印字ヘッド50は、圧電材料と電極材料とを交互に積層させた圧電体基板55を用いて印字ヘッド50から吐出されるインクの吐出力付与手段となる圧電体を形成し、また、圧電体焼成時に少なくとも一部が焼失するバインダ樹脂210を用いて圧電活性部58(圧電アクチュエータ)の圧力室52とは反対側に空孔などの変形用低剛性部59を設けたので、圧電体基板55に比べて厚みが薄い圧電活性部58(圧電活性部)を形成することができる。   The print head 50 configured as described above uses a piezoelectric substrate 55 in which piezoelectric materials and electrode materials are alternately laminated to form a piezoelectric body that serves as an ejection force application unit for ink ejected from the print head 50. In addition, since the binder resin 210 that is at least partially burned off when the piezoelectric body is fired, the deformation low-rigidity portion 59 such as a hole is provided on the side opposite to the pressure chamber 52 of the piezoelectric active portion 58 (piezoelectric actuator). The piezoelectric active portion 58 (piezoelectric active portion) having a thickness smaller than that of the piezoelectric substrate 55 can be formed.

したがって、圧電体基板55に厚みがあるために大面積の印字ヘッドを製造する際にもハンドリング性を確保でき、更に、圧電体基板55の厚みに比べて十分に薄い圧電活性部58(圧電アクチュエータ)を形成する際に、研磨やサンドブラスト等の後工程が不要になる。   Therefore, since the piezoelectric substrate 55 has a thickness, it is possible to ensure handling even when a large-area print head is manufactured. Further, the piezoelectric active portion 58 (piezoelectric actuator) that is sufficiently thin compared to the thickness of the piezoelectric substrate 55. ), A post-process such as polishing or sandblasting is not necessary.

圧電体基板55の内部には、変形用低剛性部59の圧電体基板55の厚み方向に対象の位置(圧電体基板55の厚み方向を略2等分する線104に対して線対称の位置)に反り防止用低剛性部102を設けたので、圧電体基板55焼成時の熱によって起こる反りを防止することができる。   Inside the piezoelectric substrate 55, a position symmetrical with respect to the target position in the thickness direction of the piezoelectric substrate 55 of the low rigidity portion 59 for deformation (a line 104 that bisects the thickness direction of the piezoelectric substrate 55 substantially equally). ) Is provided with the low-rigidity portion 102 for preventing warpage, it is possible to prevent warpage caused by heat during firing of the piezoelectric substrate 55.

本実施形態では液滴の吐出ヘッドとしてインクジェット記録装置に用いられる印字ヘッドを例示したが、本発明は、ウエハやガラス基板、エポキシなどの基板類等の被吐出媒体上に液類(水、薬液、レジスト、処理液)を吐出させて画像、回路配線、加工パターンなどの形状を形成させる液吐出装置に用いられる吐出ヘッドにも適用可能である。   In this embodiment, a print head used in an inkjet recording apparatus is exemplified as a droplet discharge head. However, the present invention is not limited to liquids (water, chemicals) on a discharge medium such as a wafer, a glass substrate, or an epoxy substrate. In addition, the present invention can also be applied to a discharge head used in a liquid discharge apparatus that forms shapes such as images, circuit wirings, and processing patterns by discharging a resist and a processing liquid.

本発明の実施形態に係る印字ヘッドを搭載したインクジェット記録装置の基本構成図1 is a basic configuration diagram of an ink jet recording apparatus equipped with a print head according to an embodiment of the present invention. 図1に示したインクジェット記録装置の印字周辺の要部平面図FIG. 1 is a plan view of the main part around the printing of the ink jet recording apparatus shown in FIG. 印字ヘッドの構造例を示す平面透視図Plane perspective view showing structural example of print head 図3中の4−4線に沿う断面図Sectional drawing which follows the 4-4 line in FIG. 図3に示した印字ヘッドのノズル配列を示す拡大図FIG. 3 is an enlarged view showing the nozzle arrangement of the print head shown in FIG. 本実施形態に係る印字ヘッドを搭載したインクジェット記録装置におけるインク供給系の構成を示した概念図1 is a conceptual diagram showing the configuration of an ink supply system in an ink jet recording apparatus equipped with a print head according to the present embodiment. 本実施形態に係る印字ヘッドを搭載したインクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図Main part block diagram which shows the system configuration | structure of the inkjet recording device carrying the printing head which concerns on this embodiment. 図4に示したインク室ユニットの変形例の立体構造を示す断面図Sectional drawing which shows the three-dimensional structure of the modification of the ink chamber unit shown in FIG. 図4及び図8に示した圧電体基板及びインク室ユニットの変形例を示す図The figure which shows the modification of the piezoelectric material board and ink chamber unit which were shown in FIG.4 and FIG.8. 図9に示した圧電体基板及びインク室ユニットの応用例を示す図FIG. 9 is a diagram showing an application example of the piezoelectric substrate and the ink chamber unit shown in FIG. 図9に示した圧電体基板の他の応用例を示す図The figure which shows the other application example of the piezoelectric material board shown in FIG. 本発明に係る印字ヘッドの製造工程を説明する図The figure explaining the manufacturing process of the print head concerning this invention

符号の説明Explanation of symbols

10…インクジェット記録装置、50…印字ヘッド、52…圧力室、52A…流路部材、55…圧電体基板、55A,55D…共通電極、56…振動板、57,57A…個別電極、58…圧電活性部、59,100,102,110,112…低剛性部、120…溝、210…バインダ樹脂
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Inkjet recording device, 50 ... Print head, 52 ... Pressure chamber, 52A ... Flow path member, 55 ... Piezoelectric substrate, 55A, 55D ... Common electrode, 56 ... Diaphragm, 57, 57A ... Individual electrode, 58 ... Piezoelectric Active part, 59, 100, 102, 110, 112 ... low rigidity part, 120 ... groove, 210 ... binder resin

Claims (14)

被吐出媒体上に液滴を吐出させる吐出ヘッドであって、
電極材料及び圧電材料が交互に積層され、電界を作用させると歪みを生じる圧電活性部が含まれる圧電体基板と、
前記圧電体基板に積層接合され、前記被吐出媒体上に吐出させる液を収容する圧力室及び前記圧力室に液が供給される際の液流路が含まれる流路部材と、
を備え、
前記圧電体基板は、前記圧電活性部の前記圧力室が積層接合される面と反対側の前記圧電体基板内部に圧電材料が欠落した変形用低剛性部を有することを特徴とする吐出ヘッド。
An ejection head that ejects liquid droplets onto a medium to be ejected,
A piezoelectric substrate including a piezoelectric active portion in which electrode materials and piezoelectric materials are alternately stacked and a strain is generated when an electric field is applied;
A pressure chamber that is laminated and bonded to the piezoelectric substrate and contains a liquid to be discharged onto the discharge target medium, and a flow path member including a liquid flow path when the liquid is supplied to the pressure chamber;
With
The ejection head according to claim 1, wherein the piezoelectric substrate has a deforming low-rigidity portion in which a piezoelectric material is missing inside the piezoelectric substrate opposite to a surface where the pressure chamber of the piezoelectric active portion is laminated and bonded.
前記圧電活性部は2層の圧電体を積層して形成されるバイモルフ型圧電体を含むことを特徴とする請求項1記載の吐出ヘッド。   The ejection head according to claim 1, wherein the piezoelectric active portion includes a bimorph piezoelectric body formed by laminating two layers of piezoelectric bodies. 前記圧電体基板と前記流路部材との間に前記圧電活性部の歪みに応じて変形する振動板を備えたことを特徴とする請求項1記載の吐出ヘッド。   The ejection head according to claim 1, further comprising a diaphragm that deforms according to distortion of the piezoelectric active portion between the piezoelectric substrate and the flow path member. 前記振動板は圧電部材を含む材料で形成されると共に前記圧電体基板と一体形成されることを特徴とする請求項3記載の吐出ヘッド。   4. The ejection head according to claim 3, wherein the diaphragm is formed of a material including a piezoelectric member and is integrally formed with the piezoelectric substrate. 前記流路部材は非圧電部材を含む材料で形成されることを特徴とする請求項1乃至4のうち何れか1項に記載の吐出ヘッド。   5. The ejection head according to claim 1, wherein the flow path member is formed of a material including a non-piezoelectric member. 前記圧電活性部はd31モードの変位を発生する圧電体を含むことを特徴とする請求項1乃至5のうち何れか1項に記載の吐出ヘッド。 The ejection head according to claim 1, wherein the piezoelectric active portion includes a piezoelectric body that generates a d 31 mode displacement. 前記圧電体基板は、該圧電体基板内部に前記変形用低剛性部と前記圧電体基板の厚み方向に対称の位置に圧電材料が欠落した反り防止用低剛性部を備えたことを備えたことを特徴とする請求項1乃至6のうち何れか1項に記載の吐出ヘッド。   The piezoelectric substrate is provided with the low rigidity portion for deformation inside the piezoelectric substrate and the low rigidity portion for warpage prevention in which a piezoelectric material is missing at a position symmetrical to the thickness direction of the piezoelectric substrate. The ejection head according to any one of claims 1 to 6, wherein 前記圧電体基板は、該圧電体基板内部の電界を作用させても歪みを生じない圧電不活性部に圧電材料が欠落した干渉防止用低剛性部を備えたことを特徴とする請求項1乃至7のうち何れか1項に記載の吐出ヘッド。   The piezoelectric substrate includes an interference-preventing low-rigidity portion in which a piezoelectric material is missing in a piezoelectric inactive portion that does not generate distortion even when an electric field inside the piezoelectric substrate is applied. The discharge head according to any one of 7. 前記圧電体基板は、該圧電体基板内部に前記干渉防止用低剛性部の該圧電体基板の厚み方向に対称の位置に反り干渉防止用低剛性部を備えたことを特徴とする請求項8記載の吐出ヘッド。   9. The piezoelectric substrate includes a low-rigidity portion for preventing warping at a position symmetrical to the thickness direction of the piezoelectric substrate of the low-rigidity portion for preventing interference inside the piezoelectric substrate. The discharge head described. 被吐出媒体上に液滴を吐出させる吐出ヘッドの製造方法であって、
電極材料及び圧電材料が交互に積層され、電界を作用させると歪みを生じる圧電活性部を含んだ圧電体基板を形成させる圧電体基板形成工程と、
前記圧電体基板に前記被吐出媒体上へ吐出させる液を収容する圧力室及び前記圧力室に液が供給される際の液流路が形成される流路部材を積層接合させる接合工程と、
を含み、
前記圧電体基板形成工程は、前記圧電活性部の前記圧力室と反対側の前記圧電体基板内部に圧電材料が欠落した変形用低剛性部を形成する変形用低剛性部形成工程を含むことを特徴とする吐出ヘッド製造方法。
A method for manufacturing a discharge head that discharges droplets onto a discharge medium,
A piezoelectric substrate forming step in which an electrode material and a piezoelectric material are alternately laminated and a piezoelectric substrate including a piezoelectric active portion that generates distortion when an electric field is applied;
A bonding step of laminating and bonding a pressure chamber for storing a liquid to be discharged onto the discharge target medium on the piezoelectric substrate and a flow path member in which a liquid flow path is formed when the liquid is supplied to the pressure chamber;
Including
The piezoelectric substrate forming step includes a deforming low-rigidity portion forming step of forming a deforming low-rigidity portion in which the piezoelectric material is missing inside the piezoelectric substrate on the side opposite to the pressure chamber of the piezoelectric active portion. A discharge head manufacturing method.
前記変形用低剛性部形成工程は、前記圧電体基板に前記圧電材料と比べて剛性が低い部材を含んだ少なくとも一部が除去される変形用低剛性部除去層を形成する変形用低剛性部除去層形成工程と、
変形用低剛性部除去層形成工程によって形成された前記変形用低剛性部除去層に圧電材料を積層させる圧電層積層工程と、
前記圧電層積層工程後の前記圧電体基板に熱を与えて前記圧電体基板を焼成させる際に、前記変形用低剛性部除去層の少なくとも一部が除去されて圧電材料が欠落した前記変形用低剛性部が形成される加熱工程と、
を含むことを特徴とする請求項10記載の吐出ヘッド製造方法。
In the deforming low-rigidity portion forming step, the deforming low-rigidity portion forming a deforming low-rigidity portion removing layer from which at least a part including a member having rigidity lower than that of the piezoelectric material is removed is formed on the piezoelectric substrate. A removal layer forming step;
A piezoelectric layer laminating step of laminating a piezoelectric material on the deforming low rigidity portion removing layer formed by the deforming low rigidity portion removing layer; and
When the piezoelectric substrate after the piezoelectric layer laminating step is heated to fire the piezoelectric substrate, at least a part of the low rigidity portion removing layer for deformation is removed and the piezoelectric material is missing. A heating step in which a low-rigidity part is formed;
The method of manufacturing an ejection head according to claim 10, comprising:
前記圧電体基板内部には、前記変形用低剛性部除去層と前記圧電体基板の前記圧電体基板の各層が積層される厚み方向に対称の位置に圧電材料と比べて剛性が低い部材を含んだ少なくとも一部が除去される反り防止用低剛性部除去層を形成させる反り防止用低剛性部除去層形成工程を含み、
前記加熱工程によって前記反り防止用低剛性部除去層の少なくとも一部が除去されて圧電材料が欠落した反り防止用低剛性部が形成されることを特徴とする請求項11記載の吐出ヘッド製造方法。
The piezoelectric substrate includes a member having a rigidity lower than that of the piezoelectric material at a symmetrical position in the thickness direction in which the deformation low rigidity portion removing layer and each layer of the piezoelectric substrate of the piezoelectric substrate are laminated. Including a low-rigidity removing layer forming step for preventing warpage, which forms a low-rigidity removing layer for preventing warping from which at least a part is removed,
The discharge head manufacturing method according to claim 11, wherein at least a part of the warpage preventing low-rigidity removing layer is removed by the heating step to form a warpage-preventing low-rigidity portion in which a piezoelectric material is missing. .
前記加熱工程後の前記圧電体基板に該圧電体基板と前記流路部材との間に非圧電材料を含む材料で形成される振動板を接合する振動板接合工程を含むことを特徴とする請求項10、11又は12記載の吐出ヘッド製造方法。   A vibration plate joining step of joining a vibration plate formed of a material containing a non-piezoelectric material between the piezoelectric substrate and the flow path member to the piezoelectric substrate after the heating step. Item 13. The discharge head manufacturing method according to Item 10, 11 or 12. 前記吐出力付与部材形成工程後の後加工によって、前記圧電体基板内部の電界を作用させても歪みを生じない圧電不活性部に圧電材料が欠落した干渉防止用低剛性部を形成させる干渉防止用低剛性部形成工程を含むことを特徴とする請求項10乃至13のうち何れか1項に記載の吐出ヘッド製造方法。
By post-processing after the ejection force applying member forming step, interference prevention is achieved by forming a low-rigidity portion for preventing interference in which a piezoelectric material is missing in a piezoelectric inactive portion that does not cause distortion even when an electric field inside the piezoelectric substrate is applied. The method for manufacturing an ejection head according to claim 10, further comprising a low-rigidity portion forming step.
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