JP2007168319A - Droplet discharge head, droplet discharge device and process for manufacturing droplet discharge head - Google Patents

Droplet discharge head, droplet discharge device and process for manufacturing droplet discharge head Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To mount piezoelectric elements with high density by forming pressure chambers precisely. <P>SOLUTION: In a droplet head, a piezoelectric plate A is formed by laminating a plurality of piezoelectric plates 66 in which a first trench 68 is formed and a pressure chamber is formed in the first trench 68. Since formation of the first trench 68 is easier than boring, the pressure chamber can be formed precisely. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッド、その液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置及びその液滴吐出ヘッドを製造する液滴吐出ヘッド製造方法に関する。   The present invention relates to a droplet discharge head that discharges droplets, a droplet discharge apparatus that includes the droplet discharge head, and a droplet discharge head manufacturing method that manufactures the droplet discharge head.

液滴を吐出する液滴吐出ヘッドとしては、インクを吐出して記録媒体に画像を記録するインクジェット記録ヘッドが周知である。   As a droplet discharge head that discharges droplets, an inkjet recording head that discharges ink and records an image on a recording medium is well known.

インク吐出に圧電素子を用いたインクジェット記録ヘッド、特に圧電素子の圧電縦効果又は圧電横効果を利用したアクチュエータを用いたヘッド構成においては、アクチュエータの変形効率を高めるために、圧力室の一部に剛性の低い部分を設ける必要がある。しかし、圧力室に低剛性部を設けることは、圧力の発生効率を低下させることになるため問題となる。   Ink jet recording heads that use piezoelectric elements for ink ejection, especially in head configurations that use actuators that utilize the piezoelectric longitudinal or piezoelectric transverse effects of piezoelectric elements, in order to increase the deformation efficiency of the actuator, a part of the pressure chamber It is necessary to provide a portion with low rigidity. However, providing a low-rigidity portion in the pressure chamber is problematic because it reduces the efficiency of pressure generation.

一方、インクジェット記録ヘッドによる印字で高解像度化を図るには、ノズルピッチを狭めてノズルを高密度に、例えばマトリックス状に配置する必要があり、これに伴い、各ノズルに対応させて設ける圧電素子については小型で且つ高密度に配置できる構造が求められる。   On the other hand, in order to achieve high resolution by printing with an ink jet recording head, it is necessary to narrow the nozzle pitch and arrange the nozzles in high density, for example, in a matrix, and accordingly, piezoelectric elements provided corresponding to each nozzle Is required to have a small and high-density structure.

そこで、積層型の圧電素子を用いてその内部に圧力室を形成し、この圧電素子を積層方向に挟んでノズルプレートと供給路プレートを対向配置することにより、圧力室に低剛性部を設けなくとも圧力の発生効率が改善可能で、且つ、従来のカイザー型の圧電素子に比べてノズル配置を高密度化できるヘッド構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, a pressure chamber is formed inside the laminated piezoelectric element, and the nozzle plate and the supply path plate are arranged opposite to each other with the piezoelectric element sandwiched in the laminating direction, so that a low rigidity portion is not provided in the pressure chamber. In both cases, there has been proposed a head configuration that can improve the pressure generation efficiency and can increase the density of the nozzle arrangement as compared with a conventional Kaiser-type piezoelectric element (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、上記の構成では、積層型の圧電素子を積層方向に長孔をあけて圧力室を形成するため、圧力室内に正負両極の電極が露出することになる。そのため、この電極部分を完全にシールする必要があり、さらに、電極に合わせて貫通孔や溝等の加工が必要となるため、製造上の課題がある。また、各ノズルに対応させて設ける圧電素子の間に電気的不活性領域を設ける必要があり、圧電素子をより高密度に実装する際の障害となる。また、圧電素子が積層方向へ圧縮/膨張変形する際に、供給路プレート側の端面の変形状態がフラットでないため、供給路プレートと圧電素子の接合部に応力が生じて故障を招く恐れがある。   However, in the above-described configuration, since the pressure chamber is formed by making a long hole in the stacking direction in the stacked piezoelectric element, the positive and negative electrodes are exposed in the pressure chamber. Therefore, it is necessary to completely seal this electrode portion, and further, processing such as a through hole and a groove is required in accordance with the electrode, which causes a manufacturing problem. In addition, it is necessary to provide an electrically inactive region between the piezoelectric elements provided corresponding to the respective nozzles, which becomes an obstacle in mounting the piezoelectric elements at a higher density. Further, when the piezoelectric element is compressed / expanded and deformed in the stacking direction, the deformation state of the end surface on the supply path plate side is not flat, and stress may be generated at the joint between the supply path plate and the piezoelectric element, leading to a failure. .

また、圧力の発生効率を向上するためには、上記構成のように、圧力室を一方向(圧電素子の積層方向)に変形させてインクに圧力(吐出エネルギー)を加えるよりも、圧力室を複数方向に変形させ、圧力室内の多くの面でインクに圧力を加える方が望ましい。
特開平7−81055号公報
In addition, in order to improve the pressure generation efficiency, the pressure chamber is made more than the pressure chamber is deformed in one direction (piezoelectric element stacking direction) and pressure (discharge energy) is applied to the ink as in the above configuration. It is desirable to deform in multiple directions and apply pressure to the ink on many faces in the pressure chamber.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-81055

ところで、高解像度を実現するためにノズルが高密度の配置されるインクジェット記録ヘッドにおいては、圧力室も高密度に配置されるため、圧力室を精度よく形成する必要がある。   By the way, in an ink jet recording head in which nozzles are arranged with high density in order to realize high resolution, pressure chambers are also arranged with high density, and therefore it is necessary to form pressure chambers with high accuracy.

しかしながら、特許文献1のような構成では、圧電素子が、積層されて積層方向に厚いため、積層方向へ長孔をあけて圧力室を形成する場合に、精度よく加工するのが難しい。   However, in the configuration as in Patent Document 1, since the piezoelectric elements are stacked and thick in the stacking direction, it is difficult to process with high accuracy when forming a pressure chamber by opening a long hole in the stacking direction.

本発明は上記事実を考慮して、精度よく圧力室を形成できる液滴吐出ヘッド、その液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置及びその液滴吐出ヘッドを製造する液滴吐出ヘッド製造方法を提供することを課題とする。   In view of the above-described facts, the present invention provides a droplet discharge head capable of forming a pressure chamber with high accuracy, a droplet discharge apparatus including the droplet discharge head, and a droplet discharge head manufacturing method for manufacturing the droplet discharge head. The task is to do.

本発明の請求項1に係る液滴吐出ヘッドは、液体が供給される圧力室を圧電アクチュエータが加圧して液滴を吐出させる液滴ヘッドにおいて、前記圧電アクチュエータは、溝が形成された複数の圧電体プレートを積層接合して形成され、前記圧力室が前記溝内に形成されたことを特徴とする。   The droplet discharge head according to claim 1 of the present invention is a droplet head in which a piezoelectric actuator pressurizes a pressure chamber to which a liquid is supplied and discharges the droplet, and the piezoelectric actuator includes a plurality of grooves formed with grooves. A piezoelectric plate is formed by laminating and bonding, and the pressure chamber is formed in the groove.

この構成では、液体が供給される圧力室を圧電アクチュエータが加圧して液滴を吐出させる。   In this configuration, the piezoelectric actuator pressurizes the pressure chamber to which the liquid is supplied to discharge the droplets.

ここで、本発明の請求項1の圧電アクチュエータは、溝が形成された複数の圧電体プレートを積層接合して形成され、その溝内に圧力室が形成されている。溝を形成するほうが、孔を形成するのに比べ加工がしやすいため、請求項1の構成によれば、精度よく圧力室が形成できる。   Here, the piezoelectric actuator according to claim 1 of the present invention is formed by laminating and joining a plurality of piezoelectric plates each having a groove, and a pressure chamber is formed in the groove. Since forming the groove is easier to process than forming the hole, according to the configuration of the first aspect, the pressure chamber can be formed with high accuracy.

本発明の請求項2に係る液滴吐出ヘッドは、液体が供給される圧力室を圧電アクチュエータが加圧して液滴を吐出させる液滴ヘッドにおいて、前記圧電アクチュエータは、貫通孔が形成された複数の圧電体プレートを積層接合して形成され、前記圧力室が前記貫通孔内に形成されたことを特徴とする。   The droplet discharge head according to claim 2 of the present invention is a droplet head in which a piezoelectric actuator pressurizes a pressure chamber to which a liquid is supplied and discharges the droplet, and the piezoelectric actuator includes a plurality of through holes formed therein. The piezoelectric plate is formed by laminating and bonding, and the pressure chamber is formed in the through hole.

この構成では、液体が供給される圧力室を圧電アクチュエータが加圧して液滴を吐出させる。   In this configuration, the piezoelectric actuator pressurizes the pressure chamber to which the liquid is supplied to discharge the droplets.

ここで、本発明の請求項2の圧電アクチュエータは、貫通孔が形成された複数の圧電体プレートを積層接合して形成され、その貫通孔内に圧力室が形成されている。孔を形成した圧電体プレートを積層接合するほうが、圧電体プレート積層接合してから長孔を形成するのに比べ、加工がしやすいため、請求項2の構成によれば、精度よく圧力室が形成できる。   Here, the piezoelectric actuator according to claim 2 of the present invention is formed by stacking and joining a plurality of piezoelectric plates each having a through hole, and a pressure chamber is formed in the through hole. Since the piezoelectric plate in which the holes are formed is laminated and bonded more easily than the case in which the elongated holes are formed after the piezoelectric plate is laminated and bonded, the pressure chamber can be accurately formed. Can be formed.

本発明の請求項3に係る液滴吐出装置は、請求項1又は請求項2に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a liquid droplet ejection apparatus comprising the liquid droplet ejection head according to the first or second aspect.

本発明の請求項4に係る液体吐出ヘッド製造方法は、請求項1に記載の液体吐出ヘッドを製造する液体吐出ヘッド製造方法であって、溝が形成された複数の圧電体プレートを積層接合して、前記溝内に圧力室となる空洞を形成する接合工程を備えたことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a liquid discharge head manufacturing method for manufacturing the liquid discharge head according to the first aspect, wherein a plurality of piezoelectric plates having grooves are laminated and bonded. And a bonding step of forming a cavity to be a pressure chamber in the groove.

この構成では、溝が形成された複数の圧電体プレートを積層接合して、溝内に圧力室となる空洞を形成する。溝を形成するほうが、孔を形成するのに比べ、加工がしやすいため、請求項4の構成によれば、精度よく圧力室が形成できる。   In this configuration, a plurality of piezoelectric plates in which grooves are formed are laminated and joined to form a cavity that becomes a pressure chamber in the groove. Since forming the groove is easier to process than forming the hole, the pressure chamber can be formed with high accuracy according to the configuration of claim 4.

本発明の請求項5に係る液体吐出ヘッド製造方法は、請求項4の構成において、前記接合工程は、前記溝が形成された複数の圧電体プレートを積層し焼成して接合することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing a liquid ejection head according to the fourth aspect, wherein the joining step includes laminating and baking a plurality of piezoelectric plates on which the grooves are formed. To do.

この構成では、溝が形成された複数の圧電体プレートを積層し焼成して接合する。これにより、接着剤等を使用して接合する必要がなくなり、液体が供給される供給路等に接着剤等が侵入して、供給路等を塞ぐことがない。   In this configuration, a plurality of piezoelectric plates in which grooves are formed are stacked, fired, and bonded. This eliminates the need for bonding using an adhesive or the like, and prevents an adhesive or the like from entering a supply path to which a liquid is supplied and blocking the supply path or the like.

本発明の請求項6に係る液体吐出ヘッド製造方法は、請求項4又は請求項5の構成において、前記接合工程において接合された圧電体プレートを前記溝が形成された溝形成方向と直交する方向に切断する切断工程を備えたことを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a liquid ejection head according to the fourth or fifth aspect, the piezoelectric plate bonded in the bonding step is perpendicular to the groove forming direction in which the grooves are formed. And a cutting step for cutting.

本発明の請求項7に係る液体吐出ヘッド製造方法は、請求項2に記載の液体吐出ヘッドを製造する液体吐出ヘッド製造方法であって、貫通孔が形成された複数の圧電体プレートを積層接合して、前記貫通孔内に圧力室となる空洞を形成する接合工程を備えたことを特徴とする。   A liquid discharge head manufacturing method according to a seventh aspect of the present invention is a liquid discharge head manufacturing method for manufacturing the liquid discharge head according to the second aspect, wherein a plurality of piezoelectric plates having through holes are laminated and bonded. And it has the joining process which forms the cavity used as a pressure chamber in the said through-hole.

この構成では、貫通孔が形成された複数の圧電体プレートを積層接合して、貫通孔内に圧力室となる空洞を形成する。圧電体プレート積層接合してから長孔を形成するのに比べ、孔を形成した圧電体プレートを積層接合するほうが、加工がしやすいため、請求項7の構成によれば、精度よく圧力室が形成できる。   In this configuration, a plurality of piezoelectric plates formed with through holes are laminated and joined to form a cavity serving as a pressure chamber in the through hole. Compared to the case where the elongated holes are formed after the piezoelectric plates are laminated and bonded, it is easier to process by laminating and bonding the piezoelectric plates in which the holes are formed. Can be formed.

本発明の請求項8に係る液体吐出ヘッド製造方法は、請求項4〜7のいずれか1項の構成において、前記接合工程において形成された空洞の周囲の表面に周囲溝を形成して、前記空洞の周辺部を筒状にする溝形成工程を備えたこと特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, in the liquid ejection head manufacturing method according to any one of the fourth to seventh aspects, a peripheral groove is formed on a surface around the cavity formed in the joining step, and A groove forming step for forming the peripheral portion of the cavity into a cylindrical shape is provided.

本発明の請求項9に係る液体吐出ヘッド製造方法は、請求項8の構成において、前記圧電アクチュエータの電極へ駆動信号を送るための配線基板を前記圧電アクチュエータに接合する基板接合工程と、前記基板接合工程後、前記圧電アクチュエータの電極を形成する電極形成工程と、を備えたことを特徴とする。   According to a ninth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a liquid ejection head according to the eighth aspect, a substrate bonding step of bonding a wiring substrate for sending a drive signal to the electrode of the piezoelectric actuator to the piezoelectric actuator, and the substrate. And an electrode forming step of forming an electrode of the piezoelectric actuator after the joining step.

本発明の請求項10に係る液体吐出ヘッド製造方法は、請求項9の構成において、前記電極形成工程は、さらに、前記電極と前記配線基板とを電気的に接続することを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, in the configuration of the ninth aspect, the electrode forming step further includes electrically connecting the electrode and the wiring board.

本発明の請求項11に係る液体吐出ヘッド製造方法は、請求項9又は請求項10の構成において、前記電極形成工程は、スパッタリング、又は、蒸着により電極を形成するものであることを特徴とする。   According to an eleventh aspect of the present invention, in the liquid ejection head manufacturing method according to the ninth or tenth aspect of the present invention, the electrode forming step forms an electrode by sputtering or vapor deposition. .

本発明の請求項12に係る液体吐出ヘッド製造方法は、請求項9〜11のいずれか1項の構成において、前記電極形成工程は、筒状にされた前記空洞の周辺部の外周面から前記空洞の内周面に渡って電極を形成し、筒状にされた周辺部の端面を研磨して、前記空洞の周辺部の外周面と前記空洞の内周面とに前記電極を分離する分離工程を備えたことを特徴とする。   In the liquid discharge head manufacturing method according to a twelfth aspect of the present invention, in the configuration according to any one of the ninth to eleventh aspects, the electrode forming step is performed from the outer peripheral surface of the peripheral portion of the hollow cavity. Separation in which an electrode is formed over the inner peripheral surface of the cavity, the end face of the peripheral portion made into a cylindrical shape is polished, and the electrode is separated into the outer peripheral surface of the peripheral portion of the cavity and the inner peripheral surface of the cavity A process is provided.

本発明の請求項13に係る液体吐出ヘッド製造方法は、請求項9〜12のいずれか1項の構成において、前記電極を前記液体から保護する保護膜を形成する保護膜形成工程を備えたことを特徴とする。   A liquid discharge head manufacturing method according to a thirteenth aspect of the present invention includes the protective film forming step of forming a protective film for protecting the electrode from the liquid in the configuration according to any one of the ninth to twelfth aspects. It is characterized by.

本発明の請求項14に係る液体吐出ヘッド製造方法は、請求項13の構成において、前記保護膜は、低透水性膜であることを特徴とする。   According to a fourteenth aspect of the present invention, in the liquid ejection head manufacturing method according to the thirteenth aspect, the protective film is a low water permeable film.

本発明の請求項15に係る液体吐出ヘッド製造方法は、請求項13の構成において、前記保護膜は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコンのいずれかを含む無機系保護膜であることを特徴とする。   According to a fifteenth aspect of the present invention, in the liquid ejection head manufacturing method according to the thirteenth aspect, the protective film is an inorganic protective film containing any one of silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride. And

本発明の請求項16に係る液体吐出ヘッド製造方法は、請求項13〜15のいずれか1項の構成において、前記圧電アクチュエータ及び前記電気配線基板の一方に、前記圧力室となる空洞へ液体を供給するための供給路が形成された供給プレートを接合する供給プレート接合工程と、前記圧電アクチュエータ及び前記電気配線基板の他方に、前記液滴を吐出するノズルが形成されたノズルプレートを接合するノズルプレート接合工程と、を備えたことを特徴とする。   A liquid discharge head manufacturing method according to a sixteenth aspect of the present invention is the method according to any one of the thirteenth to fifteenth aspects, wherein the liquid is supplied to the cavity serving as the pressure chamber in one of the piezoelectric actuator and the electric wiring board. A supply plate bonding step for bonding a supply plate in which a supply path for supply is formed, and a nozzle for bonding a nozzle plate formed with a nozzle for discharging the droplets to the other of the piezoelectric actuator and the electric wiring board And a plate joining step.

本発明は、上記構成としたので、精度よく圧力室を形成できる。   Since the present invention has the above configuration, the pressure chamber can be formed with high accuracy.

以下に、本発明の液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッド製造方法に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。   Hereinafter, an example of an embodiment according to a droplet discharge head, a droplet discharge device, and a droplet discharge head manufacturing method of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、図1を用いて、液滴吐出装置としてのインクジェット記録装置100の概要を説明する。なお、記録媒体は記録紙Pとして説明する。また図1では、インクジェット記録装置100における記録紙Pの搬送方向を副走査方向として矢印Sで表し、その搬送方向と直交する方向を主走査方向として矢印Mで表す。   First, an outline of an ink jet recording apparatus 100 as a droplet discharge apparatus will be described with reference to FIG. The recording medium will be described as recording paper P. In FIG. 1, the conveyance direction of the recording paper P in the inkjet recording apparatus 100 is represented by an arrow S as a sub-scanning direction, and the direction orthogonal to the conveyance direction is represented by an arrow M as a main scanning direction.

図1に示されるように、本実施形態のインクジェット記録装置100は、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各インクジェット記録ユニット130(インクジェット記録ヘッド10)を搭載するキャリッジ112を備えている。キャリッジ112は、記録紙Pの搬送方向上流側に一対のブラケット114が突設されており(図では片側のブラケット114のみを示している)、この一対のブラケット114にそれぞれ形成された円形孔には、主走査方向に架設されたシャフト120が挿通されている。   As shown in FIG. 1, the ink jet recording apparatus 100 according to the present embodiment includes a carriage 112 on which black, yellow, magenta, and cyan ink jet recording units 130 (ink jet recording heads 10) are mounted. The carriage 112 has a pair of brackets 114 protruding from the upstream side in the conveyance direction of the recording paper P (only one bracket 114 is shown in the figure), and circular holes formed in the pair of brackets 114 respectively. The shaft 120 installed in the main scanning direction is inserted.

キャリッジ112に対し主走査方向の両端側には、主走査機構116を構成する駆動プーリー(図示省略)と従動プーリー(図示省略)が配設されている。これらの駆動プーリーと従動プーリーとに巻回されて、主走査方向に走行するタイミングベルト122の一部がキャリッジ112に固定されている。これにより、キャリッジ112は、駆動プーリーの回転駆動によってタイミングベルト122が主走査方向に走行すると、一対のブラケット114がシャフト120にガイドされて主走査方向に往復移動する。   A driving pulley (not shown) and a driven pulley (not shown) constituting the main scanning mechanism 116 are disposed on both ends in the main scanning direction with respect to the carriage 112. A part of a timing belt 122 that is wound around these driving pulleys and driven pulleys and travels in the main scanning direction is fixed to the carriage 112. Accordingly, when the timing belt 122 travels in the main scanning direction by the rotational driving of the driving pulley, the carriage 112 is reciprocated in the main scanning direction by the pair of brackets 114 being guided by the shaft 120.

インクジェット記録装置100の前側下部には、画像印刷前の記録紙Pを束状にして収納しておく給紙トレイ126が設けられている。この給紙トレイ126の上方には、上記各色のインクジェット記録ユニット130によって画像が印刷された記録紙Pが排出される排紙トレイ128が設けられている。また、キャリッジ112及びシャフト120の下方には、給紙トレイ126から1枚ずつ給紙された記録紙Pを所定のピッチで副走査方向へ搬送する搬送ローラー及び排出ローラーからなる副走査機構118が設けられている。   A paper feed tray 126 for storing recording paper P before image printing in a bundle is provided at the lower front side of the inkjet recording apparatus 100. Above the paper feed tray 126, a paper discharge tray 128 for discharging the recording paper P on which an image has been printed by the ink jet recording unit 130 for each color is provided. Also, below the carriage 112 and the shaft 120, there is a sub-scanning mechanism 118 composed of a transport roller and a discharge roller for transporting the recording paper P fed one by one from the paper feed tray 126 at a predetermined pitch in the sub-scanning direction. Is provided.

その他、このインクジェット記録装置100には、印刷時において各種設定を行うコントロールパネル124や、メンテナンスステーション(図示省略)等が設けられている。メンテナンスステーションは、キャップ部材、吸引ポンプ、ダミージェット受け、クリーニング機構等を含んで構成されており、吸引回復動作、ダミージェット動作、クリーニング動作等のメンテナンス動作を行うようになっている。   In addition, the inkjet recording apparatus 100 is provided with a control panel 124 for performing various settings during printing, a maintenance station (not shown), and the like. The maintenance station includes a cap member, a suction pump, a dummy jet receiver, a cleaning mechanism, and the like, and performs maintenance operations such as a suction recovery operation, a dummy jet operation, and a cleaning operation.

また、各色のインクジェット記録ユニット130は、図2及び図3に示されるインクジェット記録ヘッド10と、それにインクを供給するインクタンク(図示省略)とが一体に構成されたものであり、インクジェット記録ヘッド10の下面(インク吐出面)に形成された複数のノズル22(図3参照)が、記録紙Pと対向するようにキャリッジ112上に搭載されている。これにより、インクジェット記録ヘッド10が主走査機構116によって主走査方向に移動しながら、記録紙Pに対してノズル22から選択的にインク滴を吐出することにより、所定のバンド領域に対して画像データに基づく画像の一部が記録される。   Each color ink jet recording unit 130 is configured by integrally forming the ink jet recording head 10 shown in FIGS. 2 and 3 and an ink tank (not shown) for supplying ink to the ink jet recording head 10. A plurality of nozzles 22 (see FIG. 3) formed on the lower surface (ink ejection surface) of the recording medium P are mounted on the carriage 112 so as to face the recording paper P. As a result, the ink jet recording head 10 selectively ejects ink droplets from the nozzles 22 on the recording paper P while moving in the main scanning direction by the main scanning mechanism 116, thereby image data for a predetermined band region. A part of the image based on is recorded.

そして、主走査方向への1回の移動が終了すると、記録紙Pは、副走査機構118によって副走査方向に所定ピッチ搬送され、再びインクジェット記録ヘッド10(インクジェット記録ユニット130)が主走査方向(前述とは反対方向)に移動しながら、次のバンド領域に対して画像データに基づく画像の一部が記録されるようになっており、このような動作を複数回繰り返すことによって、記録紙Pに画像データに基づく全体画像がフルカラーで記録される。   When one movement in the main scanning direction is completed, the recording paper P is conveyed by a predetermined pitch in the sub scanning direction by the sub scanning mechanism 118, and the ink jet recording head 10 (ink jet recording unit 130) is again moved in the main scanning direction ( A part of the image based on the image data is recorded in the next band area while moving in the opposite direction). By repeating such an operation a plurality of times, the recording paper P The entire image based on the image data is recorded in full color.

次に、このインクジェット記録装置100に搭載されたインクジェット記録ヘッド(液滴吐出ヘッド)10について説明する。   Next, the ink jet recording head (droplet discharge head) 10 mounted on the ink jet recording apparatus 100 will be described.

図2〜図4に示される本実施形態のインクジェット記録ヘッド10は、図の下側からノズルプレート12、プリント配線基板14、圧電素子基板(圧電アクチュエータ)16、供給路プレート18、及びインクプールプレート20の順に積層され、各部材が互いに接合されて構成されている。   The inkjet recording head 10 of this embodiment shown in FIGS. 2 to 4 includes a nozzle plate 12, a printed wiring board 14, a piezoelectric element substrate (piezoelectric actuator) 16, a supply path plate 18, and an ink pool plate from the lower side of the figure. The members are laminated in the order of 20, and each member is joined to each other.

図2に示されるように、ノズルプレート12には円形貫通孔からなる複数のノズル22が形成されており、これらのノズル22は所定の間隔でマトリックス状に配置されている。   As shown in FIG. 2, the nozzle plate 12 has a plurality of nozzles 22 each having a circular through hole, and these nozzles 22 are arranged in a matrix at predetermined intervals.

プリント配線基板14には、ノズルプレート12の各ノズル22と対応する位置に、ノズル径よりも少し大径の円形貫通孔からなる連通路24がそれぞれ形成されている(図4(A)、(B)参照)。プリント配線基板14の上面には、各連通路24と対応する位置に、円環状のコンタクト電極26がそれぞれ形成されており、各コンタクト電極26は、基板上面に形成された配線パターン28を介して、基板上面の端部近傍に実装された駆動IC30と電気的に接続されている。また、この駆動IC30は、プリント配線基板14上に形成されたコンタクト部31を通して外部(ヘッド制御部)から制御信号(印字命令)が入力され、その制御信号に基づいて、以下に説明する圧電素子基板16の各圧電素子32に電気信号(駆動信号)を送信し、各圧電素子32をそれぞれ所定のタイミングで駆動させる。   In the printed wiring board 14, communication paths 24 each having a circular through hole having a diameter slightly larger than the nozzle diameter are formed at positions corresponding to the nozzles 22 of the nozzle plate 12 (FIGS. 4A and 4B). B)). An annular contact electrode 26 is formed on the upper surface of the printed wiring board 14 at a position corresponding to each communication path 24, and each contact electrode 26 is connected via a wiring pattern 28 formed on the upper surface of the substrate. The drive IC 30 mounted in the vicinity of the end of the upper surface of the substrate is electrically connected. The drive IC 30 receives a control signal (printing command) from the outside (head control unit) through a contact portion 31 formed on the printed wiring board 14, and a piezoelectric element described below based on the control signal. An electric signal (drive signal) is transmitted to each piezoelectric element 32 on the substrate 16 to drive each piezoelectric element 32 at a predetermined timing.

また、プリント配線基板14の上面の連通路24が設けられていない位置には、円環状のコンタクト電極26と並列に、共通接続用電極67が形成されている。共通接続用電極27は、プリント配線基板14の上面に形成された配線パターン69を介して、GND電位に接続されている。   Further, a common connection electrode 67 is formed in parallel with the annular contact electrode 26 at a position where the upper surface of the printed wiring board 14 is not provided with the communication passage 24. The common connection electrode 27 is connected to the GND potential via a wiring pattern 69 formed on the upper surface of the printed wiring board 14.

図5に示されるように、圧電素子基板16は、上記の駆動IC30によって個別に駆動される複数の圧電素子32及び、共通電極接続用圧電体73を備えている。これらの圧電素子32は、四角筒状をしており、内部に圧電素子基板16の厚み方向に沿って貫通する円形状の空洞Rが形成されている。この空洞Rの内径は、連通路24よりも少し大径とされている(図4(A)、(B)参照)。また、各圧電素子32は、上記の各ノズル22及び各連通路24に対応してマトリックス状に配置されるとともに、下端部が薄肉のベース基板部33に繋がれて一体化されている。   As shown in FIG. 5, the piezoelectric element substrate 16 includes a plurality of piezoelectric elements 32 that are individually driven by the driving IC 30 and a common electrode connecting piezoelectric body 73. These piezoelectric elements 32 have a rectangular cylindrical shape, and a circular cavity R penetrating along the thickness direction of the piezoelectric element substrate 16 is formed therein. The inner diameter of the cavity R is slightly larger than the communication path 24 (see FIGS. 4A and 4B). The piezoelectric elements 32 are arranged in a matrix corresponding to the nozzles 22 and the communication paths 24, and the lower ends thereof are integrated with the thin base substrate portion 33.

また、共通電極接続用圧電体73は、圧電素子32と略同一形状とされ、共通接続用電極67に対応する位置に形成されている。共通電極接続用圧電体73の高さは、圧電素子32の高さよりも低く(少なくとも後述する電極38、電極34の厚み分低く)構成されている。   The common electrode connecting piezoelectric body 73 has substantially the same shape as the piezoelectric element 32, and is formed at a position corresponding to the common connecting electrode 67. The height of the common electrode connecting piezoelectric body 73 is configured to be lower than the height of the piezoelectric element 32 (at least by the thickness of electrodes 38 and 34 described later).

図4(A)、(B)に示されるように、圧電素子32及び共通電極接続用圧電体73の外周面には、正極側の電極34が外周面全面を被覆するよう形成されている。各圧電素子32及び共通電極接続用圧電体73の電極34は、ベース基板部33の上面に形成された共通電極36を介して互いに電気的に接続されている。また、圧電素子32及び共通電極接続用圧電体73の内周面には、負極側の電極38が内周面全面を被覆するよう形成されている。各圧電素子32の電極38は、下端部をプリント配線基板14上の各コンタクト電極26に接触させて電気的に接続されている。   As shown in FIGS. 4A and 4B, the positive electrode 34 is formed on the outer peripheral surfaces of the piezoelectric element 32 and the common electrode connecting piezoelectric body 73 so as to cover the entire outer peripheral surface. Each piezoelectric element 32 and the electrode 34 of the common electrode connecting piezoelectric body 73 are electrically connected to each other via a common electrode 36 formed on the upper surface of the base substrate portion 33. On the inner peripheral surfaces of the piezoelectric element 32 and the common electrode connecting piezoelectric member 73, a negative electrode 38 is formed so as to cover the entire inner peripheral surface. The electrodes 38 of each piezoelectric element 32 are electrically connected with their lower ends in contact with the respective contact electrodes 26 on the printed wiring board 14.

共通電極接続用圧電体73の先端面には、先端面電極73Cが形成されている。したがって、共通電極接続用圧電体73では、電極38、及び、先端面電極73Cは、電極34と接続されており、共通電極接続用圧電体73に設けられた空洞R部分から、各圧電素子32に共通の電極34が引き出され、配線パターン69を介してGND電位に接続されている。   A distal end surface electrode 73 </ b> C is formed on the distal end surface of the common electrode connecting piezoelectric body 73. Accordingly, in the common electrode connecting piezoelectric body 73, the electrode 38 and the front end surface electrode 73 </ b> C are connected to the electrode 34, and each piezoelectric element 32 starts from the cavity R portion provided in the common electrode connecting piezoelectric body 73. The common electrode 34 is drawn out and connected to the GND potential via the wiring pattern 69.

このように、筒状の圧電素子32では、正電極(電極38)を外周面に、負電極(電極34)を内周面に設けていることにより、分極方向が圧電素子32の内外方向となるよう、詳細には、圧電素子32の外側から内側へ向かう方向となるよう構成されている。なお、この正負電極については、圧電素子32の内外で逆に配置することも可能である。また、この圧電素子32は、分極方向の側面(外側面)が壁部(ベース基板部33)に繋がれた構造であることにより、所謂Wall型の圧電素子として構成さている。これにより、駆動IC30からの電気信号が電極34、38間に配置された圧電素子32に印加されると、圧電素子32は後述する所定の変形動作を行う。   Thus, in the cylindrical piezoelectric element 32, the positive electrode (electrode 38) is provided on the outer peripheral surface and the negative electrode (electrode 34) is provided on the inner peripheral surface, so that the polarization direction is the inner and outer directions of the piezoelectric element 32. Specifically, the piezoelectric element 32 is configured so as to be directed from the outside toward the inside. The positive and negative electrodes can be arranged oppositely inside and outside the piezoelectric element 32. The piezoelectric element 32 is configured as a so-called wall-type piezoelectric element by having a structure in which a side surface (outer surface) in the polarization direction is connected to a wall portion (base substrate portion 33). Thus, when an electrical signal from the driving IC 30 is applied to the piezoelectric element 32 disposed between the electrodes 34 and 38, the piezoelectric element 32 performs a predetermined deformation operation described later.

供給路プレート18には、圧電素子基板16の各圧電素子32と対応する位置に、圧電素子32の内径よりも少し小径の円形貫通孔からなる供給路40がそれぞれ形成されている(図4(A)、(B)参照)。供給路プレート18の下面における各圧電素子32との対応位置には、供給路40を中心として圧電素子32の外径と略同径の円形状に突出された突出部(厚肉部)42がそれぞれ設けられ、これらの突出部42は各圧電素子32に強固に接合されている。また、各突出部42はそれぞれ繋がれてその繋ぎ部(突出部42の周囲)は供給路プレート本体及び突出部42よりも薄肉とされており、この繋ぎ部によって低剛性のダンパ部44が形成されている。   In the supply path plate 18, supply paths 40 each having a circular through hole slightly smaller than the inner diameter of the piezoelectric element 32 are formed at positions corresponding to the piezoelectric elements 32 of the piezoelectric element substrate 16 (FIG. 4 ( A) and (B)). At a position corresponding to each piezoelectric element 32 on the lower surface of the supply path plate 18, there is a protruding part (thick part) 42 that protrudes in a circular shape having the same diameter as the outer diameter of the piezoelectric element 32 around the supply path 40. These protrusions 42 are provided, and the protrusions 42 are firmly joined to the piezoelectric elements 32. Further, the protruding portions 42 are connected to each other, and the connecting portions (around the protruding portions 42) are thinner than the supply path plate main body and the protruding portions 42. A low-rigidity damper portion 44 is formed by the connecting portions. Has been.

供給路プレート18を圧電素子基板16に積層すると、図4(A)、(B)に示されるように、四角筒状の圧電素子32内部の空洞Rに圧力室46が形成される。この圧力室46は、上壁面46Aが突出部42の下面(可動内壁面)によって形成され、周面状とされた内側壁面46Bが、電極38が被覆形成された圧電素子32の内周面(変形部)によって形成されている。   When the supply path plate 18 is laminated on the piezoelectric element substrate 16, as shown in FIGS. 4A and 4B, a pressure chamber 46 is formed in the cavity R inside the square cylindrical piezoelectric element 32. In the pressure chamber 46, the upper wall surface 46 </ b> A is formed by the lower surface (movable inner wall surface) of the projecting portion 42, and the inner wall surface 46 </ b> B having a peripheral surface shape is the inner peripheral surface ( It is formed by the deformation part.

図4(A)に示されるように、インクプールプレート20は、下面側に空洞部が形成されており、上面には、空洞部に連通されたインクインレット(インク供給路)48が設けられている。このインクプールプレート20を供給路プレート18に積層すると、上記の空洞部によって供給路プレート18との間にインクプール50が形成される。また、供給路プレート18のダンパ部44は、インクプール50の内壁の一部を構成する構成部位となっており、このインクプール50には、外部(インクタンク)からインクインレット48を通しインクが供給されて貯留される。   As shown in FIG. 4A, the ink pool plate 20 has a cavity formed on the lower surface side, and an ink inlet (ink supply path) 48 communicating with the cavity is provided on the upper surface. Yes. When the ink pool plate 20 is stacked on the supply path plate 18, an ink pool 50 is formed between the ink path plate 18 and the supply path plate 18. Further, the damper portion 44 of the supply path plate 18 is a constituent part constituting a part of the inner wall of the ink pool 50, and ink is passed through the ink inlet 48 from the outside (ink tank) to the ink pool 50. Supplied and stored.

本実施形態のインクジェット記録ヘッド10は以上の構成とされており、このインクジェット記録ヘッド10では、上述したように、ノズル22からインクプール50までの各部(ノズル22、連通路24、圧力室46(圧電素子32)、供給路40、及びインクプール50)が、各構成部材によって層状に配置されている。   The ink jet recording head 10 of the present embodiment has the above-described configuration. In the ink jet recording head 10, as described above, each part from the nozzle 22 to the ink pool 50 (nozzle 22, communication path 24, pressure chamber 46 ( The piezoelectric element 32), the supply path 40, and the ink pool 50) are arranged in layers by the respective constituent members.

次に、上述した本実施形態のインクジェット記録ヘッド10による印字(インク吐出)動作及び作用について説明する。   Next, the printing (ink ejection) operation and action by the above-described inkjet recording head 10 of the present embodiment will be described.

インクジェット記録ヘッド10による印字では、まず、インクプール50に貯留されたインクが供給路40を通して圧力室46に供給され、さらに、圧力室46から連通路24を通してノズル22まで充填される。   In printing by the ink jet recording head 10, first, ink stored in the ink pool 50 is supplied to the pressure chamber 46 through the supply path 40, and further filled from the pressure chamber 46 to the nozzle 22 through the communication path 24.

ここで、圧電素子32は、電極34、38間に電気信号が加えられないと、図6(A)に示されるように、筒状のまま形状が保たれる。また、印字命令によって電極34、38間に電気信号が加えられると、圧電素子32は充電されて、図6(B)に示されるように、軸方向断面で見ると樽状に膨張するよう変形する。   Here, when an electrical signal is not applied between the electrodes 34 and 38, the piezoelectric element 32 is maintained in a cylindrical shape as shown in FIG. Further, when an electrical signal is applied between the electrodes 34 and 38 by a printing command, the piezoelectric element 32 is charged and deformed so as to expand in a barrel shape when viewed in the axial cross section as shown in FIG. 6B. To do.

本実施形態の圧電素子32では、図6(C)に示されるように、分極方向に電気信号を加え、それと平行方向に歪みを生じさせる圧電縦効果(d33)により、矢印d33で示した内外方向に膨張変形し、さらに、分極方向に電気信号を加え、それと垂直方向に歪みを生じさせる圧電横効果(d31)により、矢印d31(a)で示した軸方向に圧縮変形し、矢印d31(b)で示した辺方向に収縮変形する。このように、この筒状の圧電素子32は、圧電縦効果による内外方向、圧電横効果による軸方向及び辺方向の3方向に変形する。   In the piezoelectric element 32 of this embodiment, as shown in FIG. 6 (C), the piezoelectric longitudinal effect (d33) that applies an electric signal in the polarization direction and causes distortion in the direction parallel to the electric signal causes the inside and outside indicated by the arrow d33. The piezoelectric transverse effect (d31) that expands and deforms in the direction, adds an electric signal in the polarization direction, and generates distortion in the direction perpendicular thereto, compresses and deforms in the axial direction indicated by the arrow d31 (a), and moves to the arrow d31 ( It contracts and deforms in the side direction indicated by b). As described above, the cylindrical piezoelectric element 32 is deformed in three directions, ie, an inner and outer direction due to the piezoelectric longitudinal effect, an axial direction due to the piezoelectric lateral effect, and a side direction.

ここで、圧電素子32の圧電横効果による軸方向への圧縮変形により、圧電素子32の上端面に接合された供給路プレート18の突出部42、すなわち圧力室46の上壁面46Aがノズル22側へ移動し(図6(B)の矢印A)、圧力室46内のインクを加圧し圧縮する。さらに、圧電素子32の圧電縦効果による内外方向への膨張変形と、圧電横効果による辺方向への収縮変形とが合わされて、圧電素子32の内周面(変形部)、すなわち圧力室46の内側壁面46Bが内方へ膨出し(図6(B)の矢印B)、圧力室46内のインクを加圧し圧縮する。そして、これらの2つの変形動作による圧力室46の2方向への変形によって加圧された圧力室46内のインクは、連通路24を介しノズル22からインク滴として吐出される。   Here, due to the compressive deformation in the axial direction due to the piezoelectric lateral effect of the piezoelectric element 32, the protrusion 42 of the supply path plate 18 joined to the upper end surface of the piezoelectric element 32, that is, the upper wall surface 46A of the pressure chamber 46 is on the nozzle 22 side. (Arrow A in FIG. 6B), the ink in the pressure chamber 46 is pressurized and compressed. Further, the expansion deformation in the inner and outer directions due to the piezoelectric longitudinal effect of the piezoelectric element 32 and the contraction deformation in the side direction due to the piezoelectric lateral effect are combined, and the inner peripheral surface (deformation portion) of the piezoelectric element 32, that is, the pressure chamber 46. The inner wall surface 46B bulges inward (arrow B in FIG. 6B), and pressurizes and compresses the ink in the pressure chamber 46. The ink in the pressure chamber 46 pressurized by the deformation of the pressure chamber 46 in the two directions by these two deformation operations is ejected from the nozzle 22 as an ink droplet through the communication path 24.

続いて、電極34、38間への電気信号の印加を停止し、圧電素子32に蓄積された電荷を放電すると、圧電素子32は、図6(B)の状態から図6(A)に示される元の筒形状に戻る。そしてこれに伴い、ノズル22内に形成されたメニスカスの復帰力によって、吐出された分のインクがインクプール50から供給路40を通して圧力室46内に補充される。   Subsequently, when the application of the electric signal between the electrodes 34 and 38 is stopped and the electric charge accumulated in the piezoelectric element 32 is discharged, the piezoelectric element 32 is shown in FIG. 6A from the state of FIG. Return to the original cylindrical shape. Along with this, due to the return force of the meniscus formed in the nozzle 22, the ejected ink is replenished from the ink pool 50 into the pressure chamber 46 through the supply path 40.

このインク吐出動作を繰り返すことにより、インクジェット記録ヘッド10のノズル22からインク滴が連続的に吐出されて、用紙等に印字される。   By repeating this ink ejection operation, ink droplets are continuously ejected from the nozzles 22 of the inkjet recording head 10 and printed on paper or the like.

以上説明したように、本実施形態のインクジェット記録ヘッド10では、インクプール50から供給路40を介して圧力室46に供給されたインクを、ノズル22からインク滴として吐出させるため、圧電素子32の変形によって圧力室46を変形させ、圧力室46内のインクに圧力を加える構成であるが、この圧電素子32は圧電縦効果及び圧電横効果の変形によって圧力室46を2方向へ変形させるため、例えば圧電縦効果のみ、又は、圧電横効果のみの変形によって圧力室を変形させる場合に比べ、圧力の発生効率が向上する。   As described above, in the inkjet recording head 10 of the present embodiment, the ink supplied from the ink pool 50 to the pressure chamber 46 via the supply path 40 is ejected from the nozzle 22 as ink droplets. The pressure chamber 46 is deformed by deformation, and pressure is applied to the ink in the pressure chamber 46. This piezoelectric element 32 deforms the pressure chamber 46 in two directions by deformation of the piezoelectric longitudinal effect and the piezoelectric transverse effect. For example, the pressure generation efficiency is improved as compared with the case where the pressure chamber is deformed by deformation of only the piezoelectric longitudinal effect or only the piezoelectric lateral effect.

また、本実施形態では、圧力室46の内側壁面46Bを形成する圧電素子32の変形部である内周面が、圧力室46内のインクを直接的に加圧するため、インクに加えられる圧力の損失が小さくされ、圧電素子32の変形によって発生された圧力がインクに効率よく伝達される。   In this embodiment, the inner peripheral surface, which is a deformed portion of the piezoelectric element 32 that forms the inner wall surface 46B of the pressure chamber 46, directly pressurizes the ink in the pressure chamber 46, so that the pressure applied to the ink is reduced. The loss is reduced, and the pressure generated by the deformation of the piezoelectric element 32 is efficiently transmitted to the ink.

また、本実施形態では、圧電素子32の変形に伴って圧力室46の上壁面46Aが移動し、圧力室46内のインクを吐出方向(ノズル22側)へ加圧/減圧する構成であり、これにより、圧力室46のインク吐出方向への変形が可能となり、圧力の発生効率を向上することができている。また、この可動構造とした圧力室46の上壁面46A(可動内壁面)を供給路プレート18(突出部42)によって形成していることにより、このような可動内壁面を形成するために専用のプレート等を設ける場合に比べて、インクジェット記録ヘッド10を小型に構成できる。   In the present embodiment, the upper wall surface 46A of the pressure chamber 46 moves in accordance with the deformation of the piezoelectric element 32, and the ink in the pressure chamber 46 is pressurized / depressurized in the ejection direction (nozzle 22 side). Thereby, the pressure chamber 46 can be deformed in the ink discharge direction, and the pressure generation efficiency can be improved. Further, the upper wall surface 46A (movable inner wall surface) of the pressure chamber 46 having the movable structure is formed by the supply path plate 18 (projecting portion 42), so that a dedicated inner wall surface is formed to form such a movable inner wall surface. Compared with the case where a plate or the like is provided, the inkjet recording head 10 can be configured in a small size.

また、本実施形態では、上述したインク吐出動作で圧電素子32が高速駆動されるが、この高速駆動に伴い圧電素子32及び圧力室46の上壁面46A(突出部42)が振動する際に、突出部42同士を繋いで給路プレート本体よりも低剛性とされたダンパ部44によってその振動が減衰される。これにより、隣接する圧電素子32間での駆動動作の影響(クロストーク)を低減することができる。   In the present embodiment, the piezoelectric element 32 is driven at a high speed by the above-described ink ejection operation. When the piezoelectric element 32 and the upper wall surface 46A (the protruding portion 42) of the pressure chamber 46 vibrate due to the high speed driving, The vibration is attenuated by the damper portion 44 that connects the protruding portions 42 and has a lower rigidity than the supply plate main body. Thereby, the influence (crosstalk) of the driving operation between the adjacent piezoelectric elements 32 can be reduced.

また、このダンパ部44はインクプール50の内壁の一部を構成する構成部位であるため、インク滴を吐出するために圧力室46で発生された圧力はダンパ部44によって吸収される。これにより、インク滴吐出時に特定の圧力室46で発生した圧力が供給路40からインクプール50へ伝わり、隣接する圧力室46での圧力発生に及ぼす悪影響を改善することができる。したがって、インク吐出性能が安定する。   Further, since the damper portion 44 is a constituent part that constitutes a part of the inner wall of the ink pool 50, the pressure generated in the pressure chamber 46 for ejecting ink droplets is absorbed by the damper portion 44. Thereby, the pressure generated in the specific pressure chamber 46 when ink droplets are ejected is transmitted from the supply path 40 to the ink pool 50, and the adverse effect on the pressure generation in the adjacent pressure chamber 46 can be improved. Accordingly, the ink ejection performance is stabilized.

また、本実施形態のインクジェット記録装置100では、上記のインクジェット記録ヘッド10を備えることで低消費電力化が図られる。   Further, in the ink jet recording apparatus 100 of this embodiment, the power consumption can be reduced by providing the ink jet recording head 10 described above.

なお、図7(A)に示されるように、圧電素子基板60に複数設けられた圧電素子62は、内部に圧電素子基板16の厚み方向に沿って貫通する断面四角形状の空洞Rを形成してもよい。この圧電素子62も、電極34、38間に電気信号が加えられると、図7(B)に示されるように、圧電縦効果(d33)により、矢印d33で示した内外方向に膨張変形し、さらに、圧電横効果(d31)により、矢印d31(a)で示した軸方向に圧縮変形し、矢印d31(b)で示した辺方向に収縮変形して、軸方向断面で見ると、図6(B)に示した矢印A、B方向に変形する。   As shown in FIG. 7A, the plurality of piezoelectric elements 62 provided in the piezoelectric element substrate 60 form a cavity R having a square cross section penetrating along the thickness direction of the piezoelectric element substrate 16 therein. May be. When an electric signal is applied between the electrodes 34 and 38, the piezoelectric element 62 also expands and deforms in the inner and outer directions indicated by the arrow d33 due to the piezoelectric longitudinal effect (d33), as shown in FIG. Further, the piezoelectric lateral effect (d31) causes compression deformation in the axial direction indicated by the arrow d31 (a), contraction deformation in the side direction indicated by the arrow d31 (b), and a sectional view in the axial direction is shown in FIG. It is deformed in the directions of arrows A and B shown in (B).

したがって、このような断面四角形状の空洞Rを形成した圧電素子62の場合でも、圧電縦効果及び圧電横効果の各変形が合わせられ、圧力の発生効率を向上することができる。   Therefore, even in the case of the piezoelectric element 62 having such a cavity R having a quadrangular cross section, the deformations of the piezoelectric longitudinal effect and the piezoelectric transverse effect are combined, and the pressure generation efficiency can be improved.

ここで、インクジェット記録ヘッド10の製造方法について説明する。   Here, a method for manufacturing the inkjet recording head 10 will be described.

本実施形態のインクジェット記録ヘッド10の製造方法は、マトリックス状に空洞Rが形成された圧電体プレートAを製造する工程、圧電体プレートAから電極形成前の圧電素子基板16を製造する工程、電極形成前の圧電素子基板16とプリント配線基板14を接合し電極を形成する工程、形成された電極を液体から保護する保護膜を形成する保護膜形成工程、圧電素子基板16及びプリント配線基板14に各プレートを積層して接合する工程とを備えている。   The method of manufacturing the inkjet recording head 10 of the present embodiment includes a step of manufacturing a piezoelectric plate A in which cavities R are formed in a matrix, a step of manufacturing a piezoelectric element substrate 16 before electrode formation from the piezoelectric plate A, and electrodes. The step of joining the piezoelectric element substrate 16 and the printed wiring board 14 before formation to form electrodes, the protective film forming step for forming a protective film for protecting the formed electrodes from liquid, the piezoelectric element substrate 16 and the printed wiring board 14 And laminating and joining the plates.

マトリックス状に空洞Rが形成された圧電体プレートAを製造する工程は、第1溝形成工程、接合工程、切断工程を備えている。第1溝形成工程では、図8に示すように、矩形状の圧電体プレート(板状の圧電体)66に、その側面66Aに対して平行となるように、複数の第1溝68を形成する。複数の第1溝は、所定の深さに削られた矩形状をしており、等間隔で互いが平行となるように形成されている。この第1溝68は、カッター等を用いて溝部分を削り取って加工することにより形成される。この溝内の空洞の一部は、最終的に、インクジェット記録ヘッド10の圧力室46の空間となる。   The process of manufacturing the piezoelectric plate A in which the cavities R are formed in a matrix form includes a first groove forming process, a joining process, and a cutting process. In the first groove forming step, as shown in FIG. 8, a plurality of first grooves 68 are formed in a rectangular piezoelectric plate (plate-shaped piezoelectric body) 66 so as to be parallel to the side surface 66A. To do. The plurality of first grooves have a rectangular shape cut to a predetermined depth, and are formed so as to be parallel to each other at equal intervals. The first groove 68 is formed by scraping and processing the groove portion using a cutter or the like. A part of the cavity in the groove finally becomes a space of the pressure chamber 46 of the inkjet recording head 10.

次に、接合工程では、図9に示すように、溝が形成されていない圧電体プレート70の間に、第1溝形成工程で第1溝68が形成された圧電体プレート66を複数枚挟み込んで、圧電体プレート66、70を積層する。圧電体プレート66は、溝が形成された面を一方向(図9において上方)へ向けて積層される。積層された圧電体プレート66、70を一体焼成して、各圧電体プレート66、70を接合する。圧電体プレート66、70は、積層後に焼成して接合されるので、接着剤等を使用する必要がなくなる。   Next, in the joining step, as shown in FIG. 9, a plurality of piezoelectric plates 66 in which the first grooves 68 are formed in the first groove forming step are sandwiched between the piezoelectric plates 70 in which no grooves are formed. Then, the piezoelectric plates 66 and 70 are laminated. The piezoelectric plate 66 is laminated with the surface on which the grooves are formed facing in one direction (upward in FIG. 9). The laminated piezoelectric plates 66 and 70 are integrally fired to join the piezoelectric plates 66 and 70 together. Since the piezoelectric plates 66 and 70 are bonded after being laminated, it is not necessary to use an adhesive or the like.

なお、焼成した後に圧電体プレート66に第1溝68を形成して、圧電体プレート66及び焼成した圧電体プレート70を積層し、接着剤等により接合してもよい。   Alternatively, the first groove 68 may be formed in the piezoelectric plate 66 after firing, and the piezoelectric plate 66 and the fired piezoelectric plate 70 may be laminated and bonded with an adhesive or the like.

次に、切断工程では、接合工程において接合された圧電体プレート66、70を、所定の厚みになるように、第1溝68が形成された溝形成方向と直交する方向に切断する。   Next, in the cutting step, the piezoelectric plates 66 and 70 bonded in the bonding step are cut in a direction orthogonal to the groove forming direction in which the first groove 68 is formed so as to have a predetermined thickness.

このように、第1溝形成工程、接合工程、切断工程を経て、マトリックス状に空洞Rが形成された圧電体プレートAが製造される。   Thus, the piezoelectric plate A in which the cavities R are formed in a matrix is manufactured through the first groove forming step, the joining step, and the cutting step.

第1溝68は、図10に示すように、断面が半円形状の溝であってもよい。この場合の第1溝形成工程では、3枚の圧電体プレート66の両面に半円形状の第1溝68を形成し、2枚の圧電体プレート66の片面に半円形状の第1溝68を形成する。   As shown in FIG. 10, the first groove 68 may be a groove having a semicircular cross section. In the first groove forming step in this case, semicircular first grooves 68 are formed on both surfaces of the three piezoelectric plates 66, and the semicircular first grooves 68 are formed on one surface of the two piezoelectric plates 66. Form.

接合工程では、両面に第1溝68が形成された圧電体プレート66を中央部に配置し、その両側に、片面に第1溝68が形成された圧電体プレート66を挟むように配置する。さらにその両側には、溝が形成されていない圧電体プレート70を配置し、圧電体プレート66、70を積層する。圧電体プレート66は、第1溝68が互いに対向し、第1溝68同士が合わさって断面円形状の空洞Rが形成されるように、積層される。積層された圧電体プレート66、70を一体焼成して、各圧電体プレート66、70を接合する。   In the bonding step, the piezoelectric plate 66 having the first groove 68 formed on both sides is arranged in the center, and the piezoelectric plate 66 having the first groove 68 formed on one side is sandwiched between both sides thereof. Further, on both sides, piezoelectric plates 70 having no grooves are disposed, and the piezoelectric plates 66 and 70 are laminated. The piezoelectric plates 66 are stacked such that the first grooves 68 face each other and the first grooves 68 are joined together to form a cavity R having a circular cross section. The laminated piezoelectric plates 66 and 70 are integrally fired to join the piezoelectric plates 66 and 70 together.

切断工程で、所定の厚みに切断され、マトリックス状に断面円形状の空洞Rが形成された圧電体プレートAが製造される。   In the cutting step, the piezoelectric plate A is manufactured which is cut to a predetermined thickness and in which a cavity R having a circular cross section is formed in a matrix shape.

次に、マトリックス状に空洞Rが形成された圧電体プレートAを製造する工程の他の例について説明する。   Next, another example of the process for manufacturing the piezoelectric plate A in which the cavities R are formed in a matrix will be described.

この例では、図11に示すように、圧電体プレートAよりも薄い矩形状の圧電体プレート72に断面四角形状の貫通孔74をマトリックス状に形成する。貫通孔74が形成された圧電体プレート72の複数枚(本実施形態では、3枚)を積層して接合し、圧電体プレートAを製造する。なお、図12に示すように、圧電体プレート72に形成される貫通孔は、断面が円形状の貫通孔76であってもよい。   In this example, as shown in FIG. 11, through holes 74 having a rectangular cross section are formed in a matrix in a rectangular piezoelectric plate 72 that is thinner than the piezoelectric plate A. A plurality of piezoelectric plates 72 (three in the present embodiment) in which the through-holes 74 are formed are stacked and joined to manufacture the piezoelectric plate A. As shown in FIG. 12, the through hole formed in the piezoelectric plate 72 may be a through hole 76 having a circular cross section.

貫通孔74、76は、サンドブラスト加工、ウォータージェット加工、超音波加工等により形成される。また、圧電体プレート72は、焼成前にパンチにより貫通孔74、76を形成した後、焼成しても良い。圧電体プレート72の接合方法は、焼成前に圧電体プレート72を積層して一体で焼成する方法や、各圧電体プレート72を焼成後に接着接合する方法でも良い。   The through holes 74 and 76 are formed by sandblasting, water jet processing, ultrasonic processing, or the like. The piezoelectric plate 72 may be fired after the through holes 74 and 76 are formed by punching before firing. The piezoelectric plate 72 may be joined by a method of laminating the piezoelectric plates 72 before firing and firing them together, or a method of bonding and joining the piezoelectric plates 72 after firing.

次に、圧電体プレートAから電極形成前の圧電素子基板16を製造する工程が行われる。
この工程では、まず、図13(A)に示す圧電体プレートA上の共通電極接続用圧電体73が配置される部分(K)を直線上に所定の深さ分除去する(図13(B)参照)。ここでの除去は、ダイシング加工等によりおこなうことができる。
Next, a process of manufacturing the piezoelectric element substrate 16 before electrode formation from the piezoelectric plate A is performed.
In this step, first, a portion (K) where the common electrode connecting piezoelectric body 73 on the piezoelectric plate A shown in FIG. 13A is arranged is removed on a straight line by a predetermined depth (FIG. 13B). )reference). The removal here can be performed by dicing or the like.

次に、圧電体プレートAに形成された複数の空洞Rの周囲に周囲溝を形成する周囲溝形成工程が行われる。周囲溝形成工程では、まず、図13(C)示すように、圧電素子32が配置される部分に、共通電極接続用圧電体73が配置されるK部分と平行な第2溝78を複数形成する。複数の第2溝78は、所定の深さに削られた矩形状をしており、等間隔で互いが平行となるように形成されている。   Next, a peripheral groove forming step for forming peripheral grooves around the plurality of cavities R formed in the piezoelectric plate A is performed. In the peripheral groove forming step, first, as shown in FIG. 13C, a plurality of second grooves 78 parallel to the K portion where the common electrode connecting piezoelectric body 73 is arranged are formed in the portion where the piezoelectric element 32 is arranged. To do. The plurality of second grooves 78 have a rectangular shape cut to a predetermined depth, and are formed to be parallel to each other at equal intervals.

そして、図13(D)示すように、第2溝78と直交する第3溝80を複数形成して、圧電素子32及び共通電極接続用圧電体73に分離する。なお、第2溝78及び第3溝80は、ワイヤー加工、ダイシング加工等により形成することができる。このように、直交する第2溝78及び第3溝80を形成することにより、空洞Rの周囲に周囲溝を形成し、空洞Rの周辺部が四角筒状にされ、圧電素子32及び共通電極接続用圧電体73が形成される。   Then, as shown in FIG. 13D, a plurality of third grooves 80 orthogonal to the second grooves 78 are formed and separated into the piezoelectric element 32 and the common electrode connecting piezoelectric body 73. The second groove 78 and the third groove 80 can be formed by wire processing, dicing processing or the like. In this way, by forming the second groove 78 and the third groove 80 that are orthogonal to each other, a peripheral groove is formed around the cavity R, and the peripheral portion of the cavity R is formed into a square cylinder, and the piezoelectric element 32 and the common electrode A connecting piezoelectric body 73 is formed.

なお、共通電極接続用圧電体73が配置される部分を除去する工程、第2溝78を形成する工程、第3溝80を形成する工程を行う順序は、順不同で行うことが可能である。また、サンドブラスト加工やウォータージェットなどのブラスティング加工を用いることにより、第2溝78及び第3溝80を同時に形成してもよい。   The order of performing the step of removing the portion where the common electrode connecting piezoelectric body 73 is disposed, the step of forming the second groove 78, and the step of forming the third groove 80 can be performed in any order. Further, the second groove 78 and the third groove 80 may be formed at the same time by using blasting such as sand blasting or water jet.

また、図14に示すように、断面四角形状の空洞が形成された圧電体プレートAにおいても、同様の工程を経て、電極形成前の圧電素子基板が製造される。この場合では、図7(A)に示す圧電素子基板60が製造される。   Further, as shown in FIG. 14, the piezoelectric element substrate before electrode formation is manufactured through the same process in the piezoelectric plate A in which a cavity having a square cross section is formed. In this case, the piezoelectric element substrate 60 shown in FIG. 7A is manufactured.

次に、圧電素子基板16とプリント配線基板14を接合し電極を形成する工程が行われる。この工程では、電極形成前の圧電素子基板16のベース基板部33の裏面側(圧電素子32が形成されていない側)にプリント配線基板14を接合する。プリント配線基板14には、圧電素子32の空洞に対応する位置に連通路24が形成されている。連通路24は、空洞の内径よりも小径とされている。   Next, the process of joining the piezoelectric element board | substrate 16 and the printed wiring board 14, and forming an electrode is performed. In this step, the printed wiring board 14 is bonded to the back surface side (side where the piezoelectric element 32 is not formed) of the base substrate portion 33 of the piezoelectric element substrate 16 before electrode formation. A communication path 24 is formed in the printed wiring board 14 at a position corresponding to the cavity of the piezoelectric element 32. The communication path 24 has a smaller diameter than the inner diameter of the cavity.

プリント配線基板14と電極形成前の圧電素子基板16の接合は、図15(A)に示すように、圧電素子基板16のベース基板部33側とプリント配線基板14の配線面とを対向させ、プリント配線基板14上面のコンタクト電極26が圧電素子32の空洞Rへ露出されるように、また、共通接続用電極67が共通電極接続用圧電体73の空洞Rへ露出されるようにして接合する。   As shown in FIG. 15 (A), the printed circuit board 14 and the piezoelectric element substrate 16 before electrode formation are joined with the base substrate portion 33 side of the piezoelectric element substrate 16 and the wiring surface of the printed circuit board 14 facing each other. Bonding is performed so that the contact electrode 26 on the upper surface of the printed wiring board 14 is exposed to the cavity R of the piezoelectric element 32 and the common connection electrode 67 is exposed to the cavity R of the common electrode connecting piezoelectric body 73. .

次に、図15(B)に示すように、圧電素子基板16側の全面、及び、プリント配線基板14の連通路24の内壁に、電極膜Dを形成する。電極膜Dの形成は、Cuの蒸着、スパッタリング等により行うことができる。これにより、電極膜Dとプリント配線基板14のコンタクト電極26、共通接続用電極67も接続される。   Next, as shown in FIG. 15B, an electrode film D is formed on the entire surface on the piezoelectric element substrate 16 side and on the inner wall of the communication path 24 of the printed wiring board 14. The electrode film D can be formed by Cu deposition, sputtering, or the like. As a result, the electrode film D, the contact electrode 26 of the printed wiring board 14, and the common connection electrode 67 are also connected.

そして、図15(C)に示すように、圧電素子32の先端面32Cに形成された電極膜Dを、除去する。電極膜Dの除去は、CMPなどの片側研磨により行うことができる。これにより、電極膜Dは圧電素子32の内側壁32Aに形成された電極38と、圧電素子32の外側壁32Bに形成された電極34とに分離される。   Then, as shown in FIG. 15C, the electrode film D formed on the tip surface 32C of the piezoelectric element 32 is removed. The removal of the electrode film D can be performed by one-side polishing such as CMP. Thus, the electrode film D is separated into an electrode 38 formed on the inner wall 32A of the piezoelectric element 32 and an electrode 34 formed on the outer wall 32B of the piezoelectric element 32.

次に、コンタクト電極26及び電極38をインク(液体)から保護する保護膜を形成する保護膜形成工程が行われる。   Next, a protective film forming step for forming a protective film for protecting the contact electrode 26 and the electrode 38 from ink (liquid) is performed.

圧電素子基板16の表面に保護膜樹脂を充填し、コンタクト電極26を含む電極38の表面に保護膜88を形成する。インクに触れる部分である電極38及びコンタクト電極26が被覆されればよいが、すべての電極膜に保護膜88を形成してもよい。   The surface of the piezoelectric element substrate 16 is filled with a protective film resin, and a protective film 88 is formed on the surface of the electrode 38 including the contact electrode 26. The electrode 38 and the contact electrode 26 which are portions that come into contact with ink may be covered, but the protective film 88 may be formed on all electrode films.

保護膜としては、低透水性膜を用いることができ、具体的には、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコンのいずれかを含む無機系保護膜を用いることができる。なお、図16において、黒塗り部分が電極38、コンタクト電極26を含む電極膜を示し、白抜き部分が保護膜を示す。   As the protective film, a low water-permeable film can be used. Specifically, an inorganic protective film containing any of silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride can be used. In FIG. 16, a black portion indicates an electrode film including the electrode 38 and the contact electrode 26, and a white portion indicates a protective film.

次に、図4に示すように、ノズルプレート12をプリント配線基板14の下側に接合し、供給路プレート18を圧電素子基板16の上側に接合する。このとき、ノズル22と連通路24とが連通されるように、また、圧電素子32の空洞Rと供給路40とが連通されるように位置合わせを行って接合する。   Next, as shown in FIG. 4, the nozzle plate 12 is bonded to the lower side of the printed wiring board 14, and the supply path plate 18 is bonded to the upper side of the piezoelectric element substrate 16. At this time, the nozzle 22 and the communication path 24 are communicated with each other, and the positioning is performed so that the cavity R of the piezoelectric element 32 and the supply path 40 communicate with each other.

そして、供給路プレート18の上部にインクプールプレート20を接合して、インクジェット記録ヘッド10が製造される。   Then, the ink pool plate 20 is joined to the upper part of the supply path plate 18 to manufacture the ink jet recording head 10.

上記製造方法によれば、圧電素子基板16は、第1溝68が形成された複数の圧電体プレートを積層接合して形成され、その第1溝68内に圧力室46が形成される。溝を形成するほうが、孔を形成するのに比べ加工がしやすいため、精度よく圧力室46が形成できる。   According to the above manufacturing method, the piezoelectric element substrate 16 is formed by laminating and bonding a plurality of piezoelectric plates on which the first grooves 68 are formed, and the pressure chambers 46 are formed in the first grooves 68. Since the groove is easier to process than the hole, the pressure chamber 46 can be formed with high accuracy.

また、電極膜Dを形成し、その後、圧電素子32の先端面32C部分の電極膜Dを除去することにより、容易に電極38と電極34とを形成することができる。また、コンタクト電極26、共通接続用電極67と電極膜との接続も電極膜形成の工程で行うことができる。   Moreover, the electrode 38 and the electrode 34 can be easily formed by forming the electrode film D and then removing the electrode film D from the tip end surface 32C of the piezoelectric element 32. Further, the contact electrode 26, the common connection electrode 67, and the electrode film can be connected in the electrode film forming step.

さらに、共通電極接続用圧電体73を圧電素子32よりも低くしているので、圧電素子32の先端面32C部分の電極膜Dを除去する際に、共通電極接続用圧電体73の先端面73Aの電極膜は研磨により除去されず、駆動を経由させて共通の電極を容易にプリント配線基板14側に引き出すことができる。   Further, since the common electrode connecting piezoelectric body 73 is made lower than the piezoelectric element 32, when the electrode film D on the tip end surface 32C portion of the piezoelectric element 32 is removed, the tip end face 73A of the common electrode connecting piezoelectric body 73 is removed. The electrode film is not removed by polishing, and the common electrode can be easily pulled out to the printed wiring board 14 side through driving.

また、このような四角筒状の場合、エッチング加工等を用いて一枚の基板に複数の圧電素子を配列形成する際に、円筒状等に比べて個々の圧電素子の形成が容易であり、且つ、より狭い間隔で配置することができる。これにより、複数の圧電素子をマトリックス状に配置した場合に、円筒状よりも四角筒状の圧電素子の方が無駄なスペースを生じさせることなくより高密度に配置することができ、更なるノズルの高密度化が可能となる。   In addition, in the case of such a square cylindrical shape, when forming a plurality of piezoelectric elements on a single substrate using etching or the like, it is easier to form individual piezoelectric elements than in a cylindrical shape, And it can arrange | position with a narrower space | interval. As a result, when a plurality of piezoelectric elements are arranged in a matrix, the rectangular cylindrical piezoelectric elements can be arranged at a higher density without creating wasted space than the cylindrical ones. Can be made dense.

また、本実施形態では、インクジェット記録ヘッド10に設ける各部(ノズル22、連通路24、圧力室46(圧電素子32)、供給路40、及びインクプール50)を異なる層に配置していることにより、それらの各部を複数の構成部材に振り分けて形成し、各構成部材を積層することでインクジェット記録ヘッド10を製造することができる。これにより、インクジェット記録ヘッド10の製造性が向上する。   Further, in this embodiment, each part (nozzle 22, communication path 24, pressure chamber 46 (piezoelectric element 32), supply path 40, and ink pool 50) provided in the inkjet recording head 10 is arranged in different layers. In addition, the ink jet recording head 10 can be manufactured by forming each of these parts into a plurality of constituent members and stacking the constituent members. Thereby, the manufacturability of the inkjet recording head 10 is improved.

また、上記の実施形態では、液滴を吐出する液滴吐出装置として、インクを吐出して画像を記録するインクジェット記録装置について説明し、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドとして、インクを吐出して画像を記録するインクジェット記録ヘッドについて説明した。しかし、本発明に係る液滴吐出装置及び液滴吐出ヘッドとしては、記録用紙上へ画像を記録するものに限定されるものではなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。   In the above embodiment, an ink jet recording apparatus that records an image by ejecting ink is described as a liquid droplet ejecting apparatus that ejects liquid droplets, and ink is ejected as a liquid droplet ejecting head that ejects liquid droplets. The ink jet recording head for recording an image has been described. However, the droplet discharge device and the droplet discharge head according to the present invention are not limited to those that record an image on a recording sheet, and the liquid to be discharged is not limited to ink.

例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成する装置、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成する装置など、工業的に用いられる液滴吐出装置及びその液滴吐出装置に用いられる液滴吐出ヘッド全般に対して、本発明を適用することができる。   For example, it is used industrially, such as a device that creates a color filter for display by discharging ink onto a polymer film or glass, or a device that forms bumps for component mounting by discharging solder in a welded state onto a substrate. The present invention can be applied to a droplet discharge device and a droplet discharge head in general used in the droplet discharge device.

本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変形、変更、改良が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications, changes, and improvements can be made without departing from the gist of the present invention.

図1は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の外観を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of an ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2は、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの分解状態を示す分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view showing an exploded state of the ink jet recording head according to the present embodiment. 図3は、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの外観を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing an appearance of the ink jet recording head according to the present embodiment. 図4は、本実施形態にかかるインクジェット記録ヘッドの断面を示し、(A)は図3の4A−4A線断面図、(B)は(A)の4B部を拡大した断面図である。4A and 4B are cross-sectional views of the ink jet recording head according to the present embodiment. FIG. 4A is a cross-sectional view taken along the line 4A-4A in FIG. 3, and FIG. 図5は、本実施形態に係る圧電素子基板の外観を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing the appearance of the piezoelectric element substrate according to the present embodiment. 図6(A)は、本実施形態に係る圧電素子及び圧力室の未変形状態を示す断面図、図6(B)は、変形状態を示す断面図、図6(C)は、圧電素子の変形方向を示す拡大斜視図である。6A is a cross-sectional view showing an undeformed state of the piezoelectric element and the pressure chamber according to the present embodiment, FIG. 6B is a cross-sectional view showing the deformed state, and FIG. 6C is a view of the piezoelectric element. It is an expansion perspective view which shows a deformation | transformation direction. 図7は、本実施形態に係る圧電素子基板の変形例を示し、(A)は、変形例に係る圧電素子基板の外観を示す斜視図、(B)は、圧電素子の変形方向を示す拡大斜視図である。FIG. 7 shows a modification of the piezoelectric element substrate according to the present embodiment, (A) is a perspective view showing the appearance of the piezoelectric element substrate according to the modification, and (B) is an enlarged view showing the deformation direction of the piezoelectric element. It is a perspective view. 図8は、本実施形態に係る第1溝形成工程を示す図である。FIG. 8 is a view showing a first groove forming step according to the present embodiment. 図9は、本実施形態に係る接合工程及び切断工程を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a joining process and a cutting process according to the present embodiment. 図10は、本実施形態に係る圧電体プレートに円形状の空洞を形成する場合の接合工程及び切断工程を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a joining step and a cutting step when a circular cavity is formed in the piezoelectric plate according to the present embodiment. 図11は、本実施形態に係る断面四角形状の空洞が形成された圧電体プレートを製造する工程の他の例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing another example of a process for manufacturing a piezoelectric plate in which a cavity having a quadrangular cross section is formed according to the present embodiment. 図12は、本実施形態に係る断面円形状の空洞が形成された圧電体プレートを製造する工程の他の例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing another example of a process for manufacturing a piezoelectric plate in which a cavity having a circular cross section is formed according to the present embodiment. 図13は、本実施形態に係る圧電体プレートに形成された断面円形状の空洞の周囲に周囲溝を形成する周囲溝形成工程を示す図である。FIG. 13 is a view showing a peripheral groove forming step for forming a peripheral groove around a cavity having a circular cross section formed in the piezoelectric plate according to the present embodiment. 図14は、本実施形態に係る圧電体プレートに形成された断面四角形状の空洞の周囲に周囲溝を形成する周囲溝形成工程を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a peripheral groove forming step of forming a peripheral groove around a cavity having a quadrangular cross section formed in the piezoelectric plate according to the present embodiment. 図15は、本実施形態に係る電極形成工程を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating an electrode forming process according to the present embodiment. 図16は、本実施形態に係る保護膜形成工程を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating a protective film forming process according to the present embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 インクジェット記録ヘッド
12 ノズルプレート
14 プリント配線基板(配線基板)
16 圧電素子基板(圧電アクチュエータ)
18 供給路プレート
34 電極
36 共通電極
38 電極
46 圧力室
66 圧電体プレート
68 第1溝(溝)
70 圧電体プレート
72 圧電体プレート
74 貫通孔
76 貫通孔
78 第2溝(周囲溝)
80 第3溝(周囲溝)
88 保護膜
100 インクジェット記録装置
R 空洞
10 Inkjet recording head 12 Nozzle plate 14 Printed wiring board (wiring board)
16 Piezoelectric element substrate (piezoelectric actuator)
18 Supply path plate 34 Electrode 36 Common electrode 38 Electrode 46 Pressure chamber 66 Piezoelectric plate 68 First groove (groove)
70 Piezoelectric plate 72 Piezoelectric plate 74 Through hole 76 Through hole 78 Second groove (peripheral groove)
80 Third groove (peripheral groove)
88 Protective film 100 Inkjet recording apparatus R cavity

Claims (16)

液体が供給される圧力室を圧電アクチュエータが加圧して液滴を吐出させる液滴ヘッドにおいて、
前記圧電アクチュエータは、溝が形成された複数の圧電体プレートを積層接合して形成され、前記圧力室が前記溝内に形成されたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
In a droplet head in which a piezoelectric actuator pressurizes a pressure chamber to which a liquid is supplied and ejects a droplet,
The piezoelectric actuator is formed by laminating and bonding a plurality of piezoelectric plates each having a groove, and the pressure chamber is formed in the groove.
液体が供給される圧力室を圧電アクチュエータが加圧して液滴を吐出させる液滴ヘッドにおいて、
前記圧電アクチュエータは、貫通孔が形成された複数の圧電体プレートを積層接合して形成され、前記圧力室が前記貫通孔内に形成されたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
In a droplet head in which a piezoelectric actuator pressurizes a pressure chamber to which a liquid is supplied and ejects a droplet,
The piezoelectric actuator is formed by laminating and joining a plurality of piezoelectric plates each having a through hole, and the pressure chamber is formed in the through hole.
請求項1又は請求項2に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする液滴吐出装置。   A droplet discharge apparatus comprising the droplet discharge head according to claim 1. 請求項1に記載の液体吐出ヘッドを製造する液体吐出ヘッド製造方法であって、
溝が形成された複数の圧電体プレートを積層接合して、前記溝内に圧力室となる空洞を形成する接合工程を備えたことを特徴とする液体吐出ヘッド製造方法。
A liquid discharge head manufacturing method for manufacturing the liquid discharge head according to claim 1,
A method of manufacturing a liquid discharge head, comprising: a step of laminating and bonding a plurality of piezoelectric plates having grooves formed therein to form a cavity serving as a pressure chamber in the groove.
前記接合工程は、前記溝が形成された複数の圧電体プレートを積層し焼成して接合することを特徴とする請求項4に記載の液滴吐出ヘッド製造方法。   5. The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 4, wherein in the joining step, a plurality of piezoelectric plates in which the grooves are formed are stacked and fired to join. 前記接合工程において接合された圧電体プレートを前記溝が形成された溝形成方向と直交する方向に切断する切断工程を備えたことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の液滴吐出ヘッド製造方法。   6. The droplet discharge according to claim 4, further comprising a cutting step of cutting the piezoelectric plate bonded in the bonding step in a direction perpendicular to a groove forming direction in which the grooves are formed. Head manufacturing method. 請求項2に記載の液体吐出ヘッドを製造する液体吐出ヘッド製造方法であって、
貫通孔が形成された複数の圧電体プレートを積層接合して、前記貫通孔内に圧力室となる空洞を形成する接合工程を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド製造方法。
A liquid discharge head manufacturing method for manufacturing the liquid discharge head according to claim 2,
A method of manufacturing a droplet discharge head, comprising: a joining step of laminating and joining a plurality of piezoelectric plates formed with through holes to form a cavity serving as a pressure chamber in the through hole.
前記接合工程において形成された空洞の周囲の表面に周囲溝を形成して、前記空洞の周辺部を筒状にする溝形成工程を備えたこと特徴とする請求項4〜7のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッド製造方法。   8. A groove forming step of forming a peripheral groove on a surface around a cavity formed in the joining step so that a peripheral portion of the cavity is formed into a cylindrical shape. 2. A method for producing a droplet discharge head according to 1. 前記圧電アクチュエータの電極へ駆動信号を送るための配線基板を前記圧電アクチュエータに接合する基板接合工程と、
前記基板接合工程後、前記圧電アクチュエータの電極を形成する電極形成工程と、
を備えたことを特徴とする請求項8に記載の液滴吐出ヘッド製造方法。
A substrate bonding step of bonding a wiring substrate for sending a drive signal to the electrode of the piezoelectric actuator to the piezoelectric actuator;
An electrode forming step of forming electrodes of the piezoelectric actuator after the substrate bonding step;
The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 8, comprising:
前記電極形成工程は、さらに、前記電極と前記配線基板とを電気的に接続することを特徴とする請求項9に記載の液滴吐出ヘッド製造方法。   The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 9, wherein the electrode forming step further includes electrically connecting the electrode and the wiring board. 前記電極形成工程は、スパッタリング、又は、蒸着により電極を形成するものであることを特徴とする請求項9又は請求項10に記載の液滴吐出ヘッド製造方法。   The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 9, wherein the electrode forming step forms an electrode by sputtering or vapor deposition. 前記電極形成工程は、筒状にされた前記空洞の周辺部の外周面から前記空洞の内周面に渡って電極を形成し、
筒状にされた周辺部の端面を研磨して、前記空洞の周辺部の外周面と前記空洞の内周面とに前記電極を分離する分離工程を備えたことを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッド製造方法。
In the electrode forming step, an electrode is formed from the outer peripheral surface of the peripheral portion of the hollow cavity to the inner peripheral surface of the hollow,
10. A separation step of polishing an end face of a peripheral portion made into a cylindrical shape and separating the electrode into an outer peripheral surface of the peripheral portion of the cavity and an inner peripheral surface of the cavity. 12. The method for manufacturing a droplet discharge head according to any one of 11 above.
前記電極を前記液体から保護する保護膜を形成する保護膜形成工程を備えたことを特徴とする請求項9〜12のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッド製造方法。   The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 9, further comprising a protective film forming step of forming a protective film that protects the electrode from the liquid. 前記保護膜は、低透水性膜であることを特徴とする請求項13に記載の液滴吐出ヘッド製造方法。   The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 13, wherein the protective film is a low water permeable film. 前記保護膜は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコンのいずれかを含む無機系保護膜であることを特徴とする請求項13に記載の液滴吐出ヘッド製造方法。   14. The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 13, wherein the protective film is an inorganic protective film containing any one of silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride. 前記圧電アクチュエータ及び前記電気配線基板の一方に、前記圧力室となる空洞へ液体を供給するための供給路が形成された供給プレートを接合する供給プレート接合工程と、
前記圧電アクチュエータ及び前記電気配線基板の他方に、前記液滴を吐出するノズルが形成されたノズルプレートを接合するノズルプレート接合工程と、
を備えたことを特徴とする請求項13〜15のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッド製造方法。
A supply plate joining step of joining a supply plate in which a supply path for supplying a liquid to the cavity serving as the pressure chamber is formed on one of the piezoelectric actuator and the electric wiring board;
A nozzle plate joining step for joining a nozzle plate on which nozzles for discharging the droplets are formed on the other of the piezoelectric actuator and the electrical wiring board;
The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 13, comprising:
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