JP2008173867A - Liquid droplet discharge device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid droplet discharge device capable of keeping a large number of nozzles and pressure chambers arranged in high density with a simple constitution and applying to draw and hit by enlarging the volume of the pressure chamber by applying voltage, and to enlarge the displace quantity of the same. <P>SOLUTION: In the liquid droplet discharge device, a piezoelectric actuator 7 has a structure constituted by extending a plurality of piezoelectric sheets 7A, 7B over a plurality of rows of the pressure chambers 3 respectively and laminating and integrating the plurality of piezoelectric sheets 7A, 7B in the row direction of the pressure chambers 3. Pairs of electrodes 5, 6 is respectively oriented perpendicularly to the faces of the pressure chambers 3 between the plurality of piezoelectric sheets 7A, 7B, piezoelectric active portions S1 are polarized in the reverse direction to the pairs of electrodes 5, 6 and in a direction parallel to the faces of the pressure chambers 3. In the piezoelectric actuator 7, the volume of the pressure chambers 3 is enlarged by the contract displacement of the piezoelectric active portions S1 in a direction perpendicular to the polarizing direction by applying voltage across the pairs of electrodes 5, 6 to provide discharge pressure to ink by stopping applying the voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、インクジェットプリンタなどの液滴吐出装置に関するものである。   The present invention relates to a droplet discharge device such as an ink jet printer.

従来、液滴吐出装置の1つの形態であるインクジェットプリンタにおいて、複数枚のシートを積層し複数列に配置した複数の圧力室が設けられるキャビティユニットに、前記各圧力室に対応する活性部(エネルギー発生手段)を有する圧電アクチュエータが接合されてなるインクジェットヘッドを用いたものがある。そして、そのような圧電アクチュエータとして、表面に個別電極のパターンを形成した圧電シートと、表面にコモン電極のパターンを形成した圧電シートとを交互に積層した部分と、その部分の上側に配置され個別電極用の表面電極とコモン電極用の表面電極とが表面に形成されたトップ圧電シートとを備え、焼成されて一体化されてなるもので、前記コモン電極用の表面電極が前記トップ圧電シート上にその表面に沿う方向に長く形成されているものが知られている(例えば特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, in an ink jet printer that is one form of a droplet discharge device, an active portion (energy There is one using an ink jet head in which a piezoelectric actuator having a generating means) is joined. As such a piezoelectric actuator, a piezoelectric sheet having an individual electrode pattern formed on the surface and a piezoelectric sheet having a common electrode pattern formed on the surface are alternately laminated, and arranged individually above the portion. A top piezoelectric sheet having a surface electrode for an electrode and a surface electrode for a common electrode formed on a surface thereof, and is fired and integrated, and the surface electrode for the common electrode is formed on the top piezoelectric sheet Are long formed in the direction along the surface (see, for example, Patent Document 1).

そのようなものにおいて、ノズル、圧力室の数を増やしかつ高密度に配置して解像度を高めたいという要求がある。   In such a case, there is a demand to increase the number of nozzles and pressure chambers and to increase the resolution by arranging them at high density.

また、そのようなインクジェットヘッドの駆動方式として、圧電層を下に凸に変形させ圧力室の容積を減少させてインクを吐出させる、いわゆる押し打ち方式と、圧電層を上に凸に変形させてインクを吐出させる、いわゆる引き打ち方式(具体的には、先ず圧力室の容積を大きくして、その後圧力室内の圧力が負から正になるタイミングで圧力室の容積を元に戻す方式)とが知られている。そして、引き打ち方式の場合には、駆動周波数が高く、駆動電圧が低くなるという利点があることから、引き打ち方式を採用したいという要求があるものの、引き打ち方式の場合には、印字をしない状態で圧電層に電圧を印加しておかなければならないという欠点がある。   In addition, as a driving method of such an ink jet head, a so-called pushing method in which the piezoelectric layer is deformed in a convex manner to reduce the volume of the pressure chamber and ink is ejected, and a piezoelectric layer is deformed in a convex manner in the upward direction. There is a so-called striking method that discharges ink (specifically, a method in which the volume of the pressure chamber is first increased and then the pressure chamber is returned to its original volume when the pressure in the pressure chamber changes from negative to positive). Are known. In the case of the striking method, there is an advantage that the driving frequency is high and the driving voltage is low. Therefore, although there is a demand to adopt the striking method, printing is not performed in the case of the striking method. There is a drawback that a voltage must be applied to the piezoelectric layer in a state.

そこで、発明者は、特許文献1の圧電アクチュエータは、各圧力室の1つの面に平行に位置する一対の電極の対向方向の圧電活性部の変位を圧力室に及ぼす、いわゆる圧電縦効果を利用した構成とされているが、各圧力室の1つの面に対し直交して位置する一対の電極の対向方向と直交する圧電活性部の変位を圧力室に及ぼす、いわゆる圧電横効果を利用した構成とすれば、電圧を印加した際に圧力室の容積を大きくして引き打ちをすることができることに着想し、本発明をなすに至ったものである。   Therefore, the inventor uses the so-called piezoelectric longitudinal effect in which the piezoelectric actuator of Patent Document 1 exerts on the pressure chamber the displacement of the piezoelectric active portion in the opposing direction of a pair of electrodes positioned parallel to one surface of each pressure chamber. The structure using the so-called piezoelectric lateral effect that exerts on the pressure chamber the displacement of the piezoelectric active portion orthogonal to the opposing direction of the pair of electrodes positioned orthogonal to one surface of each pressure chamber. In this case, the inventors have conceived that the volume of the pressure chamber can be increased when a voltage is applied, and the present invention can be achieved.

ところで、引き打ち方式を簡単に実現できるインクジェット式印字ヘッドとして、複数の圧電シートを電極をはさんでノズルの列方向に直交する方向に積層して複数個分の大きさの圧電アクチュエータを製作し、それを各ノズルに連通する圧力室の1つの面ごとに分割加工した圧電アクチュエータを備えるものは知られている(例えば特許文献2参照)。
特開2006−15539号公報(図4) 特開平5−193129号公報(図4〜8)
By the way, as an ink jet type print head that can easily realize the striking method, a plurality of piezoelectric sheets are stacked in a direction perpendicular to the nozzle row direction with electrodes interposed therebetween, and a plurality of piezoelectric actuators are manufactured. A device including a piezoelectric actuator that is divided and processed for each surface of a pressure chamber communicating with each nozzle is known (for example, see Patent Document 2).
Japanese Patent Laying-Open No. 2006-15539 (FIG. 4) JP-A-5-193129 (FIGS. 4 to 8)

前記特許文献2に記載のものでは、圧電シートと電極とを積層した積層体を、ノズルの列方向に沿って配置し、1つのノズル毎に1つの圧電アクチュエータが対向するように、切断加工して分割しているので、1列のノズルに1つの積層体を配置する必要がある。このため、ノズルが複数列ある場合には、その列数だけ積層体を用意し、それぞれの積層体を基台上に固定する必要があり、構成が複雑になるとともに、多数のノズル、圧力室を高密度に配置することができない。   In the one described in Patent Document 2, a laminated body in which a piezoelectric sheet and an electrode are laminated is disposed along the nozzle row direction, and is cut so that one piezoelectric actuator faces each nozzle. Therefore, it is necessary to arrange one stacked body in one row of nozzles. For this reason, when there are a plurality of nozzles, it is necessary to prepare a stack as many as the number of the nozzles, and to fix each stack on the base, which makes the configuration complicated and increases the number of nozzles and pressure chambers. Cannot be arranged at high density.

本発明は、簡単な構成で、多数のノズル、圧力室を高密度に配置することができ、また、電圧の印加により圧力室の容積を大きくして引き打ちを可能にするとともにその変位量を大きくすることができる液滴吐出装置を提供することを目的とする。   In the present invention, a large number of nozzles and pressure chambers can be arranged with high density with a simple configuration, and the volume of the pressure chambers can be increased by applying a voltage, and the displacement can be reduced. It is an object to provide a droplet discharge device that can be enlarged.

請求項1の発明は、液滴を吐出する複数のノズルの列に対応する圧力室の複数の列を有するキャビティユニットと、前記各圧力室の1つの面に対向して位置しかつ一対の電極間に挟んだ圧電活性部を有する圧電アクチュエータと備え、前記圧電アクチュエータは、複数の圧電シートのそれぞれを前記圧力室の複数の列にわたって延在させかつその複数の圧電シートを前記圧力室の列方向に積層して一体化した構造であって、前記一対の電極のそれぞれを、前記複数の圧電シート間で前記圧力室の面と直交する方向に配向し、前記圧電活性部を、前記一対の電極の対向方向でかつ前記圧力室の面と平行な方向に分極してなり、前記一対の電極間に電圧を印加することによる、前記分極方向と直交する方向の前記圧電活性部の変位により、前記圧力室内のインクに吐出圧力を与えることを特徴とする。   A first aspect of the present invention is a cavity unit having a plurality of rows of pressure chambers corresponding to a plurality of rows of nozzles for discharging droplets, and a pair of electrodes positioned facing one surface of each pressure chamber. A piezoelectric actuator having a piezoelectric active portion sandwiched therebetween, wherein the piezoelectric actuator extends each of a plurality of piezoelectric sheets over a plurality of rows of the pressure chambers, and the plurality of piezoelectric sheets are arranged in a row direction of the pressure chambers. Each of the pair of electrodes is oriented in a direction perpendicular to the surface of the pressure chamber between the plurality of piezoelectric sheets, and the piezoelectric active portion is formed of the pair of electrodes. By the displacement of the piezoelectric active portion in the direction perpendicular to the polarization direction by applying a voltage between the pair of electrodes, and polarized in a direction parallel to the surface of the pressure chamber. Pressure Characterized in providing a discharge pressure to the ink in the chamber.

このようにすれば、複数の圧電シートのそれぞれを前記圧力室の複数の列にわたって延在させかつその複数の圧電シートを前記圧力室の列方向に積層して一体化し、前記一対の電極のそれぞれを、前記複数の圧電シート間で前記圧力室の面と直交する方向に配向し、前記圧電活性部を、前記一対の電極の対向方向でかつ前記圧力室の面と平行な方向に分極してなり、前記一対の電極間に電圧を印加することによる、前記分極方向と直交する方向の前記圧電活性部の変位により、前記圧力室内の液体に吐出圧力を与えるようにしているので、圧電活性部の変位を大きくでき、吐出の際に電圧を印加して引き打ちをすることが可能になる。前記圧力室内の液体に吐出圧力を与える際に、前記一対の電極間に電圧を印加すればよく、常時電圧を印加して吐出時に電圧の印加を遮断する方法に比べて電源系のコストを低減できる。また、複数の圧電シートを圧力室の複数の列にわたって延在させかつその複数の圧電シートを圧力室の列方向に積層しているので、多数の圧電活性部を、圧力室の複数の列がなす平面に沿って高密度に配置でき、その結果、多数のノズル、圧力室を高密度に配置することができる。   In this case, each of the plurality of piezoelectric sheets extends over a plurality of rows of the pressure chambers, and the plurality of piezoelectric sheets are stacked and integrated in the column direction of the pressure chambers, and each of the pair of electrodes Is oriented in a direction perpendicular to the surface of the pressure chamber between the plurality of piezoelectric sheets, and the piezoelectric active portion is polarized in a direction opposite to the pair of electrodes and in a direction parallel to the surface of the pressure chamber. Since the displacement of the piezoelectric active portion in a direction orthogonal to the polarization direction by applying a voltage between the pair of electrodes, a discharge pressure is applied to the liquid in the pressure chamber. The displacement can be increased, and it is possible to apply a voltage at the time of ejection to perform striking. When applying discharge pressure to the liquid in the pressure chamber, it is only necessary to apply a voltage between the pair of electrodes, which reduces the cost of the power supply system compared to a method in which voltage is constantly applied and voltage application is cut off during discharge. it can. Further, since the plurality of piezoelectric sheets are extended over the plurality of rows of the pressure chambers and the plurality of piezoelectric sheets are stacked in the column direction of the pressure chambers, the plurality of piezoelectric active portions are arranged in the plurality of rows of the pressure chambers. As a result, a large number of nozzles and pressure chambers can be arranged with high density.

請求項2に記載のように、請求項1の液滴吐出装置において、前記キャビティユニットは、前記複数の圧力室間に隔壁を有し、前記圧電アクチュエータは、前記圧電シートの積層方向とそれと直交する方向とに前記圧電活性部と変位しない不活性部とを交互に形成して前記複数の圧電シートを積層してなり、前記不活性部を前記隔壁に対向させて前記圧電アクチュエータと前記キャビティユニットとを接合した構成とすることができる。   3. The liquid droplet ejection apparatus according to claim 1, wherein the cavity unit includes a partition wall between the plurality of pressure chambers, and the piezoelectric actuator is orthogonal to a stacking direction of the piezoelectric sheets. The piezoelectric actuator and the cavity unit are formed by alternately stacking the plurality of piezoelectric sheets by alternately forming the piezoelectric active portion and the non-displaceable inactive portion in a direction to be moved. It can be set as the structure which joined.

このようにすれば、圧電アクチュエータとキャビティユニットとが、変位しない不活性部と隔壁とで接合されて、圧電活性部が圧力室に対応して配置されることになり、圧電活性部の変位により、効率よく液体が吐出される。   In this way, the piezoelectric actuator and the cavity unit are joined by the inactive portion and the partition wall that are not displaced, and the piezoelectric active portion is arranged corresponding to the pressure chamber. The liquid is discharged efficiently.

請求項3に記載のように、請求項2の液滴吐出装置において、前記キャビティユニットは、隣接する列の前記圧力室どうしが千鳥配列をなしており、前記圧電アクチュエータは、1つの列における前記圧電活性部とそれに隣接する列の前記不活性部とを前記列方向と直交する方向に並べて有する構成とすることができる。   According to a third aspect of the present invention, in the droplet discharge device according to the second aspect, the cavity unit has a staggered arrangement of the pressure chambers in adjacent rows, and the piezoelectric actuator is in the row in one row. The piezoelectric active portion and the inactive portion in the row adjacent to the piezoelectric active portion may be arranged in a direction orthogonal to the row direction.

このようにすれば、圧電アクチュエータの、1つの列における前記圧電活性部とそれに隣接する列の前記不活性部とを前記列方向と直交する方向に並べて有する構成とすることで、隣接する列の前記圧力室どうしを千鳥配列とし、多数のノズル、圧力室をより高密度に配置することができる。   According to this configuration, the piezoelectric actuators in one row of the piezoelectric actuator and the inactive portions in the row adjacent thereto are arranged side by side in a direction perpendicular to the row direction. The pressure chambers are arranged in a staggered arrangement, and a large number of nozzles and pressure chambers can be arranged with higher density.

請求項4に記載のように、請求項1〜3のいずれかの液滴吐出装置において、前記圧電アクチュエータは、表面に前記一対の電極のうち一方の電極を形成した圧電シートと、表面に前記一対の電極のうち他方の電極を形成した圧電シートとを、前記列方向に交互に積層して一体化してなる構成とすることができる。   According to a fourth aspect of the present invention, in the liquid droplet ejection device according to the first to third aspects, the piezoelectric actuator includes a piezoelectric sheet having one of the pair of electrodes formed on a surface thereof and the piezoelectric sheet on a surface thereof. A piezoelectric sheet on which the other electrode of the pair of electrodes is formed may be alternately stacked in the row direction and integrated.

このようにすれば、請求項1〜3における圧電アクチュエータを簡単に製造することができる。   If it does in this way, the piezoelectric actuator in Claims 1-3 can be manufactured easily.

請求項5に記載のように、請求項4の液滴吐出装置において、前記一方の電極は、前記各圧力室に対応して位置し、前記他方の電極は、前記隣する列の両圧力室に対応する位置に跨って延在している構成とすることができる。   5. The liquid droplet ejection apparatus according to claim 4, wherein the one electrode is positioned corresponding to each pressure chamber, and the other electrode is the two pressure chambers in the adjacent row. It can be set as the structure extended over the position corresponding to.

このようにすれば、前記他方の電極は、前記隣する列の両圧力室に対応する位置に跨って延在しているので、前記隣する列の両圧力室について共有し、圧電活性部を高密度に配置することができる。   In this way, since the other electrode extends across the position corresponding to both pressure chambers in the adjacent row, it is shared for both pressure chambers in the adjacent row, and the piezoelectric active portion is provided. It can be arranged at high density.

請求項6に記載のように、請求項1〜5のいずれかの液滴吐出装置において、前記一対の電極のうち一方の電極は、前記各圧力室毎に独立し、その一端が前記圧電アクチュエータの前記キャビティユニットとは反対側の面に露出している構成とすることもできる。   6. The liquid droplet ejection apparatus according to claim 1, wherein one of the pair of electrodes is independent for each of the pressure chambers, and one end thereof is the piezoelectric actuator. It can also be set as the structure exposed to the surface on the opposite side to the said cavity unit.

このようにすれば、一方の電極は、前記各圧力室毎に独立し、その一端が前記圧電アクチュエータの前記キャビティユニットとは反対側の面に露出しているので、前記一方の電極とフレキシブル配線基板の接続端子部などとの接続を容易に行うことができる。   In this case, one electrode is independent for each pressure chamber, and one end of the electrode is exposed on the surface opposite to the cavity unit of the piezoelectric actuator. Connection with a connection terminal portion of the substrate can be easily performed.

請求項7に記載のように、請求項6の液滴吐出装置において、前記一対の電極のうち他方の電極は、前記圧力室の複数の列にわたって延在している構成とすることができる。   According to a seventh aspect of the present invention, in the liquid droplet ejection device according to the sixth aspect, the other electrode of the pair of electrodes may extend across a plurality of rows of the pressure chambers.

このようにすれば、他方の電極は、前記圧力室の複数の列にわたって延在しているので、前記圧力室の複数の列について共有し、圧電活性部を高密度に配置することができる。   In this case, since the other electrode extends over a plurality of rows of the pressure chambers, it can be shared for the plurality of rows of the pressure chambers, and the piezoelectric active portions can be arranged at high density.

請求項8に記載のように、請求項6または7の液滴吐出装置において、前記キャビティユニットと前記圧電アクチュエータとの間に、可撓性を有する導電性の板が設けられ、この導電性の板に前記一対の電極のうち他方の電極が接続されている構成とすることができる。   As described in claim 8, in the droplet discharge device according to claim 6 or 7, a conductive plate having flexibility is provided between the cavity unit and the piezoelectric actuator. The other electrode of the pair of electrodes may be connected to the plate.

このようにすれば、圧電アクチュエータの変形機能を損なうことなく、他方の電極の電気的接続を導電性の板を通じて簡単に実現することができる。   In this way, the electrical connection of the other electrode can be easily realized through the conductive plate without impairing the deformation function of the piezoelectric actuator.

請求項9に記載のように、請求項1〜8のいずれかの液滴吐出装置において、前記キャビティユニットと前記圧電アクチュエータとの間に、可撓性を有し、前記圧力室内の液体が不透過性の板が設けられている構成とすることができる。   According to a ninth aspect of the present invention, in the droplet discharge device according to any one of the first to eighth aspects of the present invention, there is flexibility between the cavity unit and the piezoelectric actuator, and liquid in the pressure chamber is not allowed. It can be set as the structure by which the permeable board is provided.

このようにすれば、圧力室内の液体が圧電アクチュエータにしみ込み、一対の電極間を導通させてしまうことを防止することができる。   In this way, it is possible to prevent the liquid in the pressure chamber from penetrating into the piezoelectric actuator and conducting between the pair of electrodes.

請求項10に記載のように、請求項1〜9のいずれかの液滴吐出装置において、前記圧電シートはチタン酸ジルコン酸鉛からなり、前記一対の電極は、銀−パラジュウム系の導電性ペーストがスクリーン印刷されたものである構成とすることができる。   The liquid droplet ejection apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the piezoelectric sheet is made of lead zirconate titanate, and the pair of electrodes is a silver-palladium-based conductive paste. Can be configured to be screen-printed.

このようにすれば、前記圧電シートの材料であるチタン酸ジルコン酸鉛と、前記一対の電極の材料である銀−パラジュウム系の導電性ペーストとは熱収縮率の差が大きいが、前記電極を設けた部分を中心として湾曲変形が生ずるのが抑制される。   In this way, the lead zirconate titanate, which is the material of the piezoelectric sheet, and the silver-palladium-based conductive paste, which is the material of the pair of electrodes, have a large difference in thermal shrinkage. The occurrence of bending deformation around the provided portion is suppressed.

本発明は、複数の圧電シートのそれぞれを前記圧力室の複数の列にわたって延在させかつその複数の圧電シートを前記圧力室の列方向に積層して一体化し、一対の電極のそれぞれを、複数の圧電シート間で前記圧力室の面と直交する方向に配向し、圧電活性部を、前記一対の電極の対向方向でかつ前記圧力室の面と平行な方向に分極してなり、前記一対の電極間に電圧を印加することによる、前記分極方向と直交する方向の前記圧電活性部の変位により、前記圧力室内の液体に吐出圧力を与えるようにしているので、圧電活性部の変位を大きくでき、吐出の際に電圧を印加して引き打ちをすることができる。また、圧力室内の液体に吐出圧力を与える際に、前記一対の電極間に電圧を印加すればよく、常時電圧を印加して噴射時に電圧を遮断する方法に比べて電源系のコストを低減できる。また、複数の圧電シートを圧力室の複数の列にわたって延在させかつその複数の圧電シートを圧力室の列方向に積層しているので、多数の圧電活性部を、圧力室の複数の列がなす平面に沿って高密度に配置でき、その結果、多数のノズル、圧力室を高密度に配置することができる。   In the present invention, each of the plurality of piezoelectric sheets extends over a plurality of rows of the pressure chambers, and the plurality of piezoelectric sheets are stacked and integrated in the column direction of the pressure chambers, and each of the pair of electrodes The piezoelectric sheets are oriented in a direction perpendicular to the surface of the pressure chamber, and the piezoelectric active portion is polarized in a direction opposite to the pair of electrodes and in a direction parallel to the surface of the pressure chamber, By applying a voltage between the electrodes, the displacement of the piezoelectric active portion in a direction perpendicular to the polarization direction is applied to the liquid in the pressure chamber, so that the displacement of the piezoelectric active portion can be increased. It is possible to strike by applying a voltage during ejection. In addition, when the discharge pressure is applied to the liquid in the pressure chamber, a voltage may be applied between the pair of electrodes, and the cost of the power supply system can be reduced compared to a method in which a voltage is constantly applied and the voltage is cut off during ejection. . Further, since the plurality of piezoelectric sheets are extended over the plurality of rows of the pressure chambers and the plurality of piezoelectric sheets are stacked in the column direction of the pressure chambers, the plurality of piezoelectric active portions are arranged in the plurality of rows of the pressure chambers. As a result, a large number of nozzles and pressure chambers can be arranged with high density.

以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。なお、この実施の形態は、液滴吐出装置の一例であるインクジェットヘッドについて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, an ink jet head which is an example of a droplet discharge device will be described.

図1は本発明に係る液体吐出装置の一例であるインクジェットヘッドの概略構成を示す断面図、図2は図1のII-II線における断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an ink jet head which is an example of a liquid ejection apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.

図1及び図2に示すように、インクジェットヘッド1は、インク(液滴)を吐出する複数のノズル2の列に対応する圧力室3の複数の列を有するキャビティユニット4と、各圧力室3の1つの面に対向して位置しかつ一対の電極5,6間に挟んだ圧電活性部S1を有する圧電アクチュエータ7とを備える。この一対の電極5,6には、駆動信号を入力する配線(信号線)が設けられた配線基板8の接続端子部8aが接続されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the inkjet head 1 includes a cavity unit 4 having a plurality of rows of pressure chambers 3 corresponding to a row of a plurality of nozzles 2 that eject ink (droplets), and each pressure chamber 3. And a piezoelectric actuator 7 having a piezoelectric active portion S1 positioned opposite to one surface of the electrode and sandwiched between a pair of electrodes 5 and 6. Connected to the pair of electrodes 5 and 6 is a connection terminal portion 8a of a wiring board 8 provided with a wiring (signal line) for inputting a drive signal.

キャビティユニット4は、複数枚のプレート(プレート材)を積層して形成される積層体11を含み、その積層体11の上側には、振動板12が設けられる。そして、振動板12の上側に、圧電アクチュエータ7が設けられている。つまり、振動板12は、キャビティユニット4と圧電アクチュエータ7との間に設けられている。この振動板12は、圧力室3内のインクが圧電アクチュエータ7にしみ込まないように液体不透過性のものであってかつ可撓性を有している。   The cavity unit 4 includes a stacked body 11 formed by stacking a plurality of plates (plate materials), and a diaphragm 12 is provided on the upper side of the stacked body 11. A piezoelectric actuator 7 is provided on the upper side of the diaphragm 12. That is, the diaphragm 12 is provided between the cavity unit 4 and the piezoelectric actuator 7. The diaphragm 12 is liquid-impermeable and flexible so that ink in the pressure chamber 3 does not penetrate into the piezoelectric actuator 7.

この積層体11は、上側から順にキャビティプレート21、ベースプレート22、アパチャープレート23A,23B、2枚のマニホールドプレート24A,24B、ダンパープレート25、スペーサプレート14、およびノズルプレート13がそれぞれ重ねられ、接着剤または金属拡散接合により一体化したものである。ノズルプレート13を除くプレート14,21〜25は矩形の金属プレートで、これらプレートに貫通形成された貫通穴部の組み合わせによってインク流路が形成されている。   In this laminated body 11, a cavity plate 21, a base plate 22, aperture plates 23A and 23B, two manifold plates 24A and 24B, a damper plate 25, a spacer plate 14, and a nozzle plate 13 are stacked in order from the upper side, and an adhesive Alternatively, they are integrated by metal diffusion bonding. The plates 14 and 21 to 25 excluding the nozzle plate 13 are rectangular metal plates, and an ink flow path is formed by a combination of through holes formed through these plates.

ノズルプレート13は、後述のキャビティプレート21の1つの圧力室3について1つのノズル2がそれぞれ設けられた高分子合成樹脂プレート(例えばポリイミド)である。ノズル2は、高分子合成樹脂プレートにエキシマレーザー加工を施すことにより形成される。ノズル2は、図1の紙面に直交する方向(図2の紙面に沿う方向:矢印L方向)に、複数個が列をなして配置され、その列が、図1の紙面に沿う方向(矢印N方向)に、複数列配置されている。   The nozzle plate 13 is a polymer synthetic resin plate (for example, polyimide) in which one nozzle 2 is provided for each pressure chamber 3 of the cavity plate 21 described later. The nozzle 2 is formed by subjecting a polymer synthetic resin plate to excimer laser processing. A plurality of nozzles 2 are arranged in rows in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1 (direction along the paper surface of FIG. 2: arrow L direction), and the rows are arranged in the direction along the paper surface of FIG. A plurality of rows are arranged in the (N direction).

キャビティプレート21には、圧力室3となる複数の貫通穴部が、前記ノズル2に対応して複数列の配列状態で形成されている。複数の圧力室3(キャビティ)を塞ぐ状態でキャビティプレート21の上面に振動板12が積層されている。キャビティプレート21において、複数の圧力室3間に隔壁3aを有する(図2参照)。   In the cavity plate 21, a plurality of through-hole portions serving as the pressure chambers 3 are formed in a plurality of rows in an array state corresponding to the nozzles 2. The diaphragm 12 is laminated on the upper surface of the cavity plate 21 so as to block the plurality of pressure chambers 3 (cavities). The cavity plate 21 has partition walls 3a between the plurality of pressure chambers 3 (see FIG. 2).

マニホールドプレート24A,24Bには、マニホールド24Aa,24Baとなる貫通穴部が形成されている。マニホールド24Aa,24Baは、圧力室3の列毎に各列に沿って(つまり図1の紙面と直交する方向Lに)長く延びている。ベースプレート22、アパチャープレート23A,23Bには、各圧力室3の長手方向一端とマニホールド24Aa,24Baとを連通する連通路となる連通穴部22a、細長い連通穴部23Aaおよび連通穴部23Baが形成されている。なお、各マニホールド24Aa,24Baは、その端部において、インク供給源(図示しない)接続されされ、インク供給源から供給されたインクを、連通穴部23Ba、23Aa、22aを介して各列の複数の圧力室3に分配供給する。   The manifold plates 24A and 24B are formed with through holes to be the manifolds 24Aa and 24Ba. The manifolds 24 </ b> Aa and 24 </ b> Ba extend long along each row of the pressure chambers 3 (that is, in the direction L perpendicular to the paper surface of FIG. 1). The base plate 22 and the aperture plates 23A and 23B are formed with a communication hole 22a, a long and narrow communication hole 23Aa, and a communication hole 23Ba that serve as a communication path that connects one end in the longitudinal direction of each pressure chamber 3 and the manifolds 24Aa and 24Ba. ing. The manifolds 24Aa and 24Ba are connected at their ends to an ink supply source (not shown), and the ink supplied from the ink supply source is supplied to the plurality of manifolds 24Ba, 23Aa and 22a via the communication hole portions 23Ba, 23Aa and 22a. The pressure chamber 3 is distributed and supplied.

ダンパープレート25には、マニホールド24a,24bと対応する位置に薄肉のダンパ壁を残して下面に凹部として形成されるダンパー室25aが設けられる。   The damper plate 25 is provided with a damper chamber 25a formed as a recess on the lower surface, leaving a thin damper wall at a position corresponding to the manifolds 24a and 24b.

各圧力室3の長手方向他端と各ノズル2とは、ベースプレート22、アパチャープレート23A,23B、マニホールドプレート24A,24Bおよびダンパープレート25に形成された連通穴部22b,23Ab,23Bb,24Ab,24Bb,25bを介して連通されている。各圧力室3内のインクは、圧電アクチュエータから受けた吐出圧力によって、対応するノズル2から外部へ吐出される。   The other end in the longitudinal direction of each pressure chamber 3 and each nozzle 2 are connected to the base plate 22, the aperture plates 23A and 23B, the manifold plates 24A and 24B, and the communicating holes 22b, 23Ab, 23Bb, 24Ab, and 24Bb formed in the damper plate 25. , 25b. The ink in each pressure chamber 3 is ejected from the corresponding nozzle 2 to the outside by the ejection pressure received from the piezoelectric actuator.

圧電アクチュエータ7は、複数の圧電シート7A,7Bのそれぞれを圧力室3の複数の列にわたって延在させかつその複数の圧電シート7A,7Bを圧力室3の列方向に積層して一体化した構造である。つまり、各圧電シート7A,7Bは、複数の圧力室3がなす平面に対して直交する方向に偏平形状で、その偏平方向の広い面(図1の紙面と平行な面)を互いに対向させて、圧力室3の列方向(L方向)に複数枚積層されている。そして、一対の電極5,6のそれぞれを、複数の圧電シート7A,7B間で圧力室3の面と直交する方向に配向し、その一対の電極5,6を圧電シート7A,7B間にその積層方向(L方向)に交互に配置している。   The piezoelectric actuator 7 has a structure in which each of the plurality of piezoelectric sheets 7A and 7B extends over a plurality of rows of the pressure chambers 3 and the plurality of piezoelectric sheets 7A and 7B are stacked and integrated in the column direction of the pressure chambers 3. It is. That is, each of the piezoelectric sheets 7A and 7B is flat in a direction orthogonal to the plane formed by the plurality of pressure chambers 3, and has a wide flat surface (a surface parallel to the paper surface of FIG. 1) facing each other. A plurality of the pressure chambers 3 are stacked in the row direction (L direction). And each of a pair of electrodes 5 and 6 is orientated in the direction orthogonal to the surface of the pressure chamber 3 between the plurality of piezoelectric sheets 7A and 7B, and the pair of electrodes 5 and 6 are arranged between the piezoelectric sheets 7A and 7B. They are arranged alternately in the stacking direction (L direction).

一対の電極5,6のうち一方の電極(以下個別電極という)5は、図4に示すように、各圧力室3に個別に対応して位置し、圧力室3の長さ方向(N方向)に圧力室3とほぼ同じ長さを有する。圧力室3は、平面視で、隣接する列の圧力室3間の隔壁3aの延長線上に位置する、つまり隣接する列の圧力室3どうしが千鳥配列をなしている。このため、個別電極5も、それに対応した千鳥配列をなしている。他方の電極(以下コモン電極という)6は、隣する列の各圧力室3に対応する位置にわたって延在している。さらに詳細には、圧電アクチュエータ7を後述の焼結後における各圧電シート7A,7Bの2枚分の厚さが、ほぼ圧力室3および隔壁3aのそれぞれの列方向Lの幅となっているため、個別電極5が圧力室3の中央に位置し、コモン電極6が圧力室3の幅方向両側に沿って位置することになる。なお、図3のように圧力室3の幅は、圧電シート7A,7Bの2枚分の厚さよりもやや大きく形成されている。   As shown in FIG. 4, one of the pair of electrodes 5 and 6 (hereinafter referred to as individual electrode) 5 is positioned corresponding to each pressure chamber 3 individually, and the length direction of the pressure chamber 3 (N direction). ) Has approximately the same length as the pressure chamber 3. The pressure chambers 3 are located on an extension line of the partition walls 3a between the pressure chambers 3 in adjacent rows in a plan view, that is, the pressure chambers 3 in adjacent rows form a staggered arrangement. For this reason, the individual electrodes 5 also have a corresponding staggered arrangement. The other electrode (hereinafter referred to as a common electrode) 6 extends over a position corresponding to each pressure chamber 3 in the adjacent row. More specifically, the thickness of two piezoelectric sheets 7A and 7B after sintering the piezoelectric actuator 7 described later is substantially the width in the column direction L of each of the pressure chambers 3 and the partition walls 3a. The individual electrode 5 is located at the center of the pressure chamber 3, and the common electrode 6 is located along both sides of the pressure chamber 3 in the width direction. As shown in FIG. 3, the width of the pressure chamber 3 is slightly larger than the thickness of the two piezoelectric sheets 7A and 7B.

一対の電極5,6間に挟まれる圧電シート7A,7Bの領域は、公知の分極処理により両電極の対向方向(図3の矢印D方向)に分極され、該領域を圧電活性部S1としている。この分極方向は、圧力室3の上面と平行な方向でもある。隔壁3aの上方に対応する圧電シート7A,7Bの領域、つまりコモン電極6のみに挟まれる領域は、分極されない不活性部S2となっている。したがって、圧電アクチュエータ7は、圧電シート7A,7Bの積層方向(L方向)とそれと直交する方向(N方向)とに圧電活性部S1と不活性部S2とを交互に備える。   The regions of the piezoelectric sheets 7A and 7B sandwiched between the pair of electrodes 5 and 6 are polarized in the facing direction of both electrodes (in the direction of arrow D in FIG. 3) by a known polarization process, and this region is used as the piezoelectric active portion S1. . This polarization direction is also a direction parallel to the upper surface of the pressure chamber 3. The region of the piezoelectric sheets 7A and 7B corresponding to the upper side of the partition wall 3a, that is, the region sandwiched only by the common electrode 6 is an inactive portion S2 that is not polarized. Accordingly, the piezoelectric actuator 7 includes the piezoelectric active portions S1 and the inactive portions S2 alternately in the stacking direction (L direction) of the piezoelectric sheets 7A and 7B and the direction perpendicular to the piezoelectric sheet 7A and 7B (N direction).

そして、この圧電アクチュエータ7の圧電活性部S1を圧力室3に、不活性部S2を隔壁3aにそれぞれ対向させて、圧電アクチュエータ7とキャビティユニット4とを振動板12および接着剤を介して接合している。つまり、不活性部S2が隔壁3aに固定されている。   Then, the piezoelectric active part S1 of the piezoelectric actuator 7 is opposed to the pressure chamber 3, the inactive part S2 is opposed to the partition wall 3a, and the piezoelectric actuator 7 and the cavity unit 4 are joined via the diaphragm 12 and an adhesive. ing. That is, the inactive part S2 is fixed to the partition wall 3a.

各個別電極5は、圧電アクチュエータ7の上面(圧力室3とは反対側の面)にそれぞれ上端を露出し、その露出端を、圧電アクチュエータ7の上面に配置されたフレキシブルな配線基板8の各接続端子部8aと電気的に接続している。配線基板8は、駆動信号源(図示しない)からの駆動信号を入力する配線(信号線)を有し、各個別電極5に選択的に駆動信号を供給する。各コモン電極6は、圧電アクチュエータ7の下面(圧力室3側の面)にそれぞれ下端を露出し、その露出端を振動板12と電気的に接続している。振動板12は、導電性を有するもので製作され、好ましくは、配線基板8の1つの配線に接続される。振動板12は、キャビティユニット4をグランド接続する配線に接続してもよい。また、コモン電極6を振動板12に接続することなく、圧電アクチュエータ7の上面に露出して配線基板8の1つの配線に接続することもできる。この場合、振動板12は、電気絶縁性の板で形成することができる。   Each individual electrode 5 has its upper end exposed at the upper surface of the piezoelectric actuator 7 (surface opposite to the pressure chamber 3), and the exposed end of each of the flexible wiring boards 8 disposed on the upper surface of the piezoelectric actuator 7. It is electrically connected to the connection terminal portion 8a. The wiring board 8 has a wiring (signal line) for inputting a driving signal from a driving signal source (not shown), and selectively supplies a driving signal to each individual electrode 5. Each common electrode 6 has a lower end exposed at the lower surface (surface on the pressure chamber 3 side) of the piezoelectric actuator 7, and the exposed end is electrically connected to the diaphragm 12. The diaphragm 12 is made of a conductive material, and is preferably connected to one wiring of the wiring board 8. The diaphragm 12 may be connected to wiring that connects the cavity unit 4 to the ground. Further, the common electrode 6 can be exposed to the upper surface of the piezoelectric actuator 7 and connected to one wiring of the wiring board 8 without being connected to the diaphragm 12. In this case, the diaphragm 12 can be formed of an electrically insulating plate.

配線基板8を介して個別電極5に駆動信号の正電圧を印加し、コモン電極6をグランド電位に接続する、つまり個別電極5とコモン電極6との間に電圧を印加すると、圧電活性部S1に分極方向Dと同方向に電界が生じ、圧電横効果により図3に鎖線で示すように、分極方向Dと直交する方向に圧電活性部S1が収縮変位する。それに接着されている振動板12も一体に変位して圧力室3を拡大し、圧力室3内のインクに圧力変動を生じさせる。その圧力変動が負から正に変わっているタイミングで、個別電極5への電圧供給を停止し、収縮していた圧電活性部S1が復帰して圧力室3内のインクに正圧を加える。その加えられた圧力と、正に転じている圧力変動とが重畳されて、圧力室内のインクは、強い圧力でノズル2から吐出される。   When a positive voltage of the drive signal is applied to the individual electrode 5 through the wiring substrate 8 and the common electrode 6 is connected to the ground potential, that is, when a voltage is applied between the individual electrode 5 and the common electrode 6, the piezoelectric active part S1 An electric field is generated in the same direction as the polarization direction D, and the piezoelectric active portion S1 is contracted and displaced in a direction orthogonal to the polarization direction D as indicated by a chain line in FIG. The diaphragm 12 bonded thereto is also displaced integrally to enlarge the pressure chamber 3 and cause pressure fluctuation in the ink in the pressure chamber 3. At the timing when the pressure fluctuation changes from negative to positive, the voltage supply to the individual electrode 5 is stopped, and the contracted piezoelectric active portion S1 returns to apply positive pressure to the ink in the pressure chamber 3. The applied pressure and the positive pressure fluctuation are superimposed, and the ink in the pressure chamber is ejected from the nozzle 2 with a strong pressure.

このとき、圧電活性部両側の不活性部S2には、電界が発生せず、不活性部S2は変位せず、隔壁3a上に固定されたままである。   At this time, no electric field is generated in the inactive portions S2 on both sides of the piezoelectric active portion, and the inactive portion S2 is not displaced and remains fixed on the partition wall 3a.

圧電アクチュエータ7は、図5に示すように、1つのインクジェットヘッドに組み付けられる圧電アクチュエータ7よりも大きく形成した圧電シート7A、7Bを積層して一体化し、焼成した後、1個分の圧電アクチュエータ7の大きさに切断することで、製造される。   As shown in FIG. 5, the piezoelectric actuator 7 is formed by stacking and integrating piezoelectric sheets 7A and 7B formed larger than the piezoelectric actuator 7 assembled in one ink jet head, and firing. It is manufactured by cutting to the size.

つまり、圧電シート7Aにおいてはシート表面に、2個分の高さの矩形状の個別電極5(シートの端縁に沿う位置のみ1個分の電極5)がN方向の間隔でもって列状に配列され、その列が、列と直交する方向に複数列構成されている。さらに、上記の個別電極に対して平面視千鳥配列の関係になる個別電極5を備えたもう1つの圧電シート7Aが用意される。一方、圧電シート7Bにおいてはシート表面に、2個分の高さの帯状のコモン電極6が前記列方向に直交する方向に平行に複数個配列されている。そして、個別電極5,5の間のラインX1がコモン電極6の中心線Y1とほぼ一致するとともに、コモン電極6,6の間のラインX2が個別電極5の中心線Y2とほぼ一致する位置関係で両圧電シート7A,7Bが積層される。この場合、複数の圧電シート7Bの間に、2種類の圧電シート7Aを交互に挟んで、圧電アクチュエータ7のL方向の長さに対応する枚数の圧電シートが積層される。   That is, in the piezoelectric sheet 7A, two rectangular individual electrodes 5 (one electrode 5 only at a position along the edge of the sheet) are arranged in a row at intervals in the N direction on the sheet surface. A plurality of columns are arranged in a direction orthogonal to the columns. Furthermore, another piezoelectric sheet 7A provided with the individual electrodes 5 having a staggered arrangement in plan view with respect to the individual electrodes is prepared. On the other hand, in the piezoelectric sheet 7B, on the sheet surface, a plurality of strip-shaped common electrodes 6 having a height of two are arranged in parallel in a direction perpendicular to the column direction. A positional relationship in which the line X1 between the individual electrodes 5 and 5 substantially coincides with the center line Y1 of the common electrode 6 and the line X2 between the common electrodes 6 and 6 substantially coincides with the center line Y2 of the individual electrode 5 Thus, both piezoelectric sheets 7A and 7B are laminated. In this case, two types of piezoelectric sheets 7A are alternately sandwiched between the plurality of piezoelectric sheets 7B, and a number of piezoelectric sheets corresponding to the length of the piezoelectric actuator 7 in the L direction are stacked.

そして、一体化して焼結された後、ラインX1−Y1、X2−Y2に沿って切断することで、1個分の圧電アクチュエータ7の高さHが形成され、また、個別電極の列方向において1個分の圧電アクチュエータ7のN方向の長さごとに切断することで、複数個の圧電アクチュエータが形成される。これにより、一方の切断面に電極5が、他方の切断面に電極6が露出する。図5においては、露出する電極が上下方向において交互に逆になるが、電極5が露出した面を上にして使用する。   Then, after being integrated and sintered, the height H of one piezoelectric actuator 7 is formed by cutting along the lines X1-Y1 and X2-Y2, and in the column direction of the individual electrodes. A plurality of piezoelectric actuators are formed by cutting the length of one piezoelectric actuator 7 for each length in the N direction. As a result, the electrode 5 is exposed on one cut surface and the electrode 6 is exposed on the other cut surface. In FIG. 5, the exposed electrodes are alternately reversed in the vertical direction, but the surface where the electrodes 5 are exposed is used.

ここで、圧電シート7A,7Bはチタン酸ジルコン酸鉛からなり、一対の電極は、銀−パラジュウム系の導電性ペーストがスクリーン印刷されたものである。   Here, the piezoelectric sheets 7A and 7B are made of lead zirconate titanate, and the pair of electrodes are screen-printed with a silver-palladium-based conductive paste.

実施の形態では、圧力室3が複数列あるものにおいて、その複数列にわたる長さを有する圧電シート7A,7Bを、列方向に積層することで圧電アクチュエータ7を構成しているので、電極5,6間に挟まれた圧電活性部S1を高密度に配置することができる。その結果、圧力室3およびノズル2を高密度に配置することができる。しかも、圧力室3は、列方向Lの幅が、それと直交する方向Nの長さよりも短いから、その長さ方向に長い圧電シート7A,7Bを圧力室3の幅方向に積層していることで、電極5,6を圧力室3の長さ方向に配置して、圧力室3に対応する圧電活性部を少ない枚数の圧電シート7A,7Bで構成することができる。また、これにより、一層高密度に圧力室3およびノズル2を配置することができる。   In the embodiment, in the case where the pressure chambers 3 are in a plurality of rows, the piezoelectric actuator 7 is configured by laminating the piezoelectric sheets 7A and 7B having a length extending over the rows in the row direction. The piezoelectric active portions S1 sandwiched between the six can be arranged with high density. As a result, the pressure chambers 3 and the nozzles 2 can be arranged with high density. Moreover, since the pressure chamber 3 has a width in the column direction L that is shorter than a length in the direction N orthogonal thereto, piezoelectric sheets 7A and 7B that are long in the length direction are stacked in the width direction of the pressure chamber 3. Thus, the electrodes 5, 6 can be arranged in the length direction of the pressure chamber 3, and the piezoelectric active portion corresponding to the pressure chamber 3 can be constituted by a small number of piezoelectric sheets 7A, 7B. This also makes it possible to arrange the pressure chambers 3 and the nozzles 2 with higher density.

そして、各圧電シートにおいて、電極5,6が対向する方向の厚さよりもそれと直交する電極の対向長さ方向の長さを十分に大きくとれるため、厚さ方向の圧電縦効果の変位よりも長さ(図1において高さH)方向の変位を大きくすることができる。さらにその変位は、電圧印加によって圧力室の容積を拡大し、電圧の印加停止によって容積を縮小する、いわゆる引き打ちを実現することができる。   In each piezoelectric sheet, since the length in the opposing length direction of the electrode orthogonal to the thickness in the direction in which the electrodes 5 and 6 are opposed can be sufficiently large, the displacement is longer than the displacement of the piezoelectric longitudinal effect in the thickness direction. The displacement in the direction (height H in FIG. 1) can be increased. Furthermore, the displacement can realize so-called striking that expands the volume of the pressure chamber by applying a voltage and reduces the volume by stopping the application of voltage.

また、電極が多数で高密度になっても、圧電アクチュエータ7の上面にその端部を露出させることで、駆動信号源との接続を容易に行うことができる。さらに、図5のように、圧電アクチュエータの複数個分の積層体を一体に製作しておいて、切断することで圧電アクチュエータを容易に得ることができる。   Further, even when the number of electrodes is high and the density is high, the end of the piezoelectric actuator 7 is exposed on the upper surface, so that the connection with the drive signal source can be easily performed. Further, as shown in FIG. 5, a piezoelectric actuator can be easily obtained by integrally manufacturing a plurality of laminated bodies of piezoelectric actuators and cutting them.

なお、前記実施の形態においては、前記キャビティユニットと前記圧電アクチュエータとの間に、振動板12を設けているが、圧力室3で使用する液体の種類によっては、そのような板を省略することもできる。さらに、前記実施の形態においては、圧力室の幅を、ほぼ圧電シート2枚分の大きさとしているが、より多くの枚数に対応するようにしたり、圧力室の幅内に個別電極5とコモン電極6との組をより多く配置するように構成することもできる。   In the embodiment, the diaphragm 12 is provided between the cavity unit and the piezoelectric actuator. However, depending on the type of liquid used in the pressure chamber 3, such a plate may be omitted. You can also. Further, in the above-described embodiment, the width of the pressure chamber is approximately the size of two piezoelectric sheets. However, the pressure chamber can be made to correspond to a larger number of sheets or within the width of the pressure chamber. It can also comprise so that the group with the electrode 6 may be arrange | positioned more.

また、前記実施の形態は、液滴吐出装置がインクジェットプリンタである場合について説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、着色液を微小液滴として塗布、あるいは導電液を吐出して配線パターンを形成するなどする他の液滴吐出装置などにも適用することができる。   In the above embodiment, the case where the droplet discharge device is an ink jet printer has been described. However, the present invention is not limited to this, and a colored liquid is applied as fine droplets or a conductive liquid is discharged. The present invention can also be applied to other droplet discharge devices that form a wiring pattern.

本発明に係る液体吐出装置の一例であるインクジェットヘッドの概略構成を示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an inkjet head which is an example of a liquid ejection apparatus according to the present invention. 図1のII-II線における断面図である。It is sectional drawing in the II-II line of FIG. インク吐出の説明図である。It is explanatory drawing of ink discharge. フレキシブルフラットケーブルを取り除いた状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state which removed the flexible flat cable. 前記インクジェットヘッドの製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the said inkjet head.

符号の説明Explanation of symbols

1 インクジェットヘッド
2 ノズル
3 圧力室
3a 隔壁
4 キャビティユニット
5 一方の電極
6 他方の電極
7 圧電アクチュエータ
7A,7B 圧電シート
S1 圧電活性部
S2 不活性部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inkjet head 2 Nozzle 3 Pressure chamber 3a Partition 4 Cavity unit 5 One electrode 6 The other electrode 7 Piezoelectric actuator 7A, 7B Piezoelectric sheet S1 Piezoelectric active part S2 Inactive part

Claims (10)

液滴を吐出する複数のノズルの列に対応する圧力室の複数の列を有するキャビティユニットと、
前記各圧力室の1つの面に対向して位置しかつ一対の電極間に挟んだ圧電活性部を有する圧電アクチュエータと
を備え、
前記圧電アクチュエータは、複数の圧電シートのそれぞれを前記圧力室の複数の列にわたって延在させかつその複数の圧電シートを前記圧力室の列方向に積層して一体化した構造であって、前記一対の電極のそれぞれを、前記複数の圧電シート間で前記圧力室の面と直交する方向に配向し、前記圧電活性部を、前記一対の電極の対向方向でかつ前記圧力室の面と平行な方向に分極してなり、
前記一対の電極間に電圧を印加することによる、前記分極方向と直交する方向の前記圧電活性部の変位により、前記圧力室内のインクに吐出圧力を与えることを特徴とする液滴吐出装置。
A cavity unit having a plurality of rows of pressure chambers corresponding to a plurality of rows of nozzles for discharging droplets;
A piezoelectric actuator having a piezoelectric active portion located opposite to one surface of each pressure chamber and sandwiched between a pair of electrodes;
The piezoelectric actuator has a structure in which each of a plurality of piezoelectric sheets extends over a plurality of rows of the pressure chambers, and the plurality of piezoelectric sheets are stacked and integrated in a row direction of the pressure chambers, Each of the electrodes is oriented in a direction perpendicular to the surface of the pressure chamber between the plurality of piezoelectric sheets, and the piezoelectric active portion is opposed to the pair of electrodes and in a direction parallel to the surface of the pressure chamber Is polarized,
A droplet discharge device that applies discharge pressure to ink in the pressure chamber by displacement of the piezoelectric active portion in a direction orthogonal to the polarization direction by applying a voltage between the pair of electrodes.
前記キャビティユニットは、前記複数の圧力室間に隔壁を有し、
前記圧電アクチュエータは、前記圧電シートの積層方向とそれと直交する方向とに前記圧電活性部と変位しない不活性部とを交互に形成して前記複数の圧電シートを積層してなり、
前記不活性部を前記隔壁に対向させて前記圧電アクチュエータと前記キャビティユニットとを接合したことを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出装置。
The cavity unit has a partition wall between the plurality of pressure chambers,
The piezoelectric actuator is formed by laminating the plurality of piezoelectric sheets by alternately forming the piezoelectric active portions and the non-displaceable inactive portions in a direction in which the piezoelectric sheets are laminated and a direction orthogonal thereto.
The droplet discharge device according to claim 1, wherein the piezoelectric actuator and the cavity unit are joined with the inactive portion facing the partition.
前記キャビティユニットは、隣接する列の前記圧力室どうしが千鳥配列をなしており、
前記圧電アクチュエータは、1つの列における前記圧電活性部とそれに隣接する列の前記不活性部とを前記列方向と直交する方向に並べて有することを特徴とする請求項2に記載の液滴吐出装置。
In the cavity unit, the pressure chambers in adjacent rows form a staggered arrangement,
3. The droplet discharge device according to claim 2, wherein the piezoelectric actuator has the piezoelectric active portion in one row and the inactive portion in a row adjacent to the piezoelectric active portion in a direction orthogonal to the row direction. .
前記圧電アクチュエータは、表面に前記一対の電極のうち一方の電極を形成した圧電シートと、表面に前記一対の電極のうち他方の電極を形成した圧電シートとを、前記列方向に交互に積層して一体化してなることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の液滴吐出装置。   The piezoelectric actuator includes a piezoelectric sheet in which one electrode of the pair of electrodes is formed on a surface and a piezoelectric sheet in which the other electrode of the pair of electrodes is formed on a surface are alternately stacked in the column direction. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the droplet discharge device is integrated. 前記一方の電極は、前記各圧力室に対応して位置し、前記他方の電極は、前記隣接する列の両圧力室に対応する位置に跨って延在していることを特徴とする請求項4記載の液滴吐出装置。   The one electrode is positioned corresponding to each of the pressure chambers, and the other electrode extends across positions corresponding to both pressure chambers of the adjacent row. 4. The droplet discharge device according to 4. 前記一対の電極のうち一方の電極は、前記各圧力室毎に独立し、その一端が前記圧電アクチュエータの前記キャビティユニットとは反対側の面に露出していることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の液滴吐出装置。   One of the pair of electrodes is independent for each of the pressure chambers, and one end of the electrode is exposed on a surface of the piezoelectric actuator opposite to the cavity unit. 6. The droplet discharge device according to any one of 5 above. 前記一対の電極のうち他方の電極は、前記圧力室の複数の列にわたって延在していることを特徴とする請求項6に記載の液滴吐出装置。   The droplet discharge device according to claim 6, wherein the other electrode of the pair of electrodes extends over a plurality of rows of the pressure chambers. 前記キャビティユニットと前記圧電アクチュエータとの間に、可撓性を有する導電性の板が設けられ、この導電性の板に前記一対の電極のうち他方の電極が接続されていることを特徴とする請求項6または7に記載の液滴吐出装置。   A flexible conductive plate is provided between the cavity unit and the piezoelectric actuator, and the other electrode of the pair of electrodes is connected to the conductive plate. The droplet discharge device according to claim 6 or 7. 前記キャビティユニットと前記圧電アクチュエータとの間に、可撓性を有し、前記圧力室内の液体が不透過性の板が設けられていることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の液滴吐出装置。   9. The plate according to claim 1, wherein a plate is provided between the cavity unit and the piezoelectric actuator so as to be flexible and impermeable to liquid in the pressure chamber. Droplet discharge device. 前記圧電シートはチタン酸ジルコン酸鉛からなり、
前記一対の電極は、銀−パラジュウム系の導電性ペーストがスクリーン印刷されたものであることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の液滴吐出装置。
The piezoelectric sheet is made of lead zirconate titanate,
The droplet discharge device according to claim 1, wherein the pair of electrodes is a screen-printed silver-palladium conductive paste.
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