JP2014151584A - Method for manufacturing liquid discharge device, and method for manufacturing piezoelectric actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ノズルから液体を吐出する液体吐出装置の製造方法、及び、液体吐出装置などに用いられる圧電アクチュエータの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a liquid discharge device that discharges liquid from a nozzle, and a method for manufacturing a piezoelectric actuator used in the liquid discharge device and the like.
特許文献1では、液体吐出ヘッドを製造するために、圧電層となる複数枚のグリーンシートに、個別電極や共通電極となる導電性ペーストをスクリーン印刷し、導電性ペーストが形成された複数枚のグリーンシートを互いに積層する。そして、導電性ペーストが形成されたグリーンシートの積層体を焼成することによって、圧電アクチュエータを作製する。続いて、作製した圧電アクチュエータと、別途作製した流路ユニットとを、熱硬化性接着剤で接合する。
In
ここで、特許文献1では、流路ユニットは、金属材料からなる複数枚のプレートが互いに積層されることによって形成されたものであり、これらのプレートは、通常、圧電層よりも線膨張係数が高い。一方で、特許文献1では、圧電アクチュエータと流路ユニットとを熱硬化性接着剤で接合する際に、圧電アクチュエータ及び流路ユニットは加熱される。そのため、圧電層と、流路ユニットの圧電層と接合されるプレートとの線膨張係数の差により、流路ユニットとの接合後の圧電アクチュエータの圧電層は、流路ユニットとの接合前に対して収縮している。また、このときの圧電層の収縮量は、液体吐出ヘッド間でばらつく。ここで、圧電層の収縮量が異なると、個別電極に駆動電位を付与したときの圧電層の変形量が変動し、ノズルからの液体の吐出速度が変動する。具体的には、圧電層の収縮量が大きいほど、個別電極に駆動電位を付与したときの圧電層の変形量が小さくなり、ノズルからの液体の吐出速度が遅くなる。そして、液体吐出ヘッド間で圧電層の収縮量がばらつくと、液体吐出ヘッド間でノズルからの液体の吐出速度もばらついてしまう。
Here, in
本発明の目的は、圧電層の収縮量によらず、液体の吐出速度にばらつきが生じにくい液体吐出装置の製造方法、及び、圧電層の収縮量によらず、駆動特性にばらつきが生じにくい圧電アクチュエータの製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a liquid ejection device in which variations in the liquid ejection speed are unlikely to occur regardless of the amount of contraction of the piezoelectric layer, and a piezoelectric in which drive characteristics are less likely to vary regardless of the amount of contraction of the piezoelectric layer. It is to provide a method for manufacturing an actuator.
第1の発明に係る液体吐出装置は、ノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室と重なるように配置された圧電層と、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面の前記圧力室と重なる部分に形成された駆動用電極と、を備えた液体吐出装置の製造方法であって、前記圧電層を含む第1部材と、前記圧電層よりも線膨張係数の高い材料からなる部分を含み、前記圧力室を有する第2部材とを、熱硬化性接着剤で接合する接合工程と、前記接合工程の後に、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面の前記圧力室と対向する部分に前記駆動用電極を形成する電極形成工程と、を備え、前記電極形成工程において、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面の前記圧力室と対向する部分に、前記接合工程後の前記圧電層の前記接合工程前に対する収縮量に応じた態様の前記駆動用電極を形成する。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a liquid ejecting apparatus comprising: a nozzle; a pressure chamber communicating with the nozzle; a piezoelectric layer disposed so as to overlap the pressure chamber; and a surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber. A method of manufacturing a liquid ejection device comprising a driving electrode formed in a portion overlapping with the pressure chamber, wherein the first member including the piezoelectric layer and a material having a higher linear expansion coefficient than the piezoelectric layer A joining step of joining the second member having the pressure chamber with a thermosetting adhesive, and the pressure chamber on the surface opposite to the pressure chamber of the piezoelectric layer after the joining step An electrode forming step of forming the driving electrode in a portion opposing the pressure chamber, and in the electrode forming step, the bonding is applied to a portion of the surface opposite to the pressure chamber of the piezoelectric layer facing the pressure chamber. Shrinkage of the piezoelectric layer after the process with respect to before the bonding process Forming the drive electrodes of the embodiments according to.
第9の発明に係る圧電アクチュエータは、圧電層を含む第1部材と、前記圧電層よりも線膨張係数の高い材料からなる部分を含む第2部材とを、熱硬化性接着剤で接合する接合工程と、前記接合工程の後に、前記圧電層の前記第2部材と反対側の面に駆動用電極を形成する電極形成工程と、を備え、前記電極形成工程において、前記圧電層の前記第2部材と反対側の面に、前記接合工程後の前記圧電層の前記接合工程前に対する収縮量に応じた態様で、前記駆動用電極を形成する。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric actuator in which a first member including a piezoelectric layer and a second member including a portion made of a material having a higher linear expansion coefficient than the piezoelectric layer are bonded with a thermosetting adhesive. And an electrode forming step of forming a driving electrode on the surface of the piezoelectric layer opposite to the second member after the joining step, and in the electrode forming step, the second of the piezoelectric layer The driving electrode is formed on the surface opposite to the member in a manner corresponding to the amount of contraction of the piezoelectric layer after the joining process before the joining process.
第1部材と第2部材とを熱硬化性接着剤で接合するときには、第1部材及び第2部材が加熱されるため、圧電層と第2部材の圧電層よりも線膨張係数の高い部分との線膨張係数の差により、接合後の圧電層には応力が残留する。そして、接合工程後の圧電層は、残留した応力により、接合工程前に対して面方向に収縮している。このとき、圧電層の収縮量が大きくなるほど、駆動用電極に電圧を印加したときの圧電層の変形量が小さくなる。 When the first member and the second member are joined with the thermosetting adhesive, the first member and the second member are heated, so that the piezoelectric layer and the portion of the second member having a higher linear expansion coefficient than the piezoelectric layer Due to the difference in coefficient of linear expansion, stress remains in the bonded piezoelectric layer. Then, the piezoelectric layer after the joining process is contracted in the surface direction with respect to the pre-joining process due to the residual stress. At this time, the larger the amount of contraction of the piezoelectric layer, the smaller the amount of deformation of the piezoelectric layer when a voltage is applied to the drive electrode.
第1、第9の発明では、接合工程後の圧電層の接合工程前に対する収縮量に応じた態様の駆動用電極を形成する。これにより、第1の発明では、例えば、液体吐出装置間などにおいて、駆動用電極に所定電位を付与して圧電層を圧電変形させたときの圧電層の変形量のばらつき、すなわち、ノズルからの液体の吐出速度のばらつきを低減することができる。また、第9の発明では、圧電アクチュエータ間などにおいて、駆動用電極に所定電位を付与して圧電層を圧電変形させたときの圧電層の変形量のばらつき、すなわち、駆動特性のばらつきを低減することができる。 In the first and ninth inventions, the driving electrode having a mode corresponding to the amount of contraction of the piezoelectric layer after the bonding process before the bonding process is formed. Thus, in the first invention, for example, between the liquid ejection devices, when the piezoelectric layer is piezoelectrically deformed by applying a predetermined potential to the driving electrode, the variation in the deformation amount of the piezoelectric layer, that is, from the nozzle Variations in the liquid ejection speed can be reduced. In the ninth invention, variation in the deformation amount of the piezoelectric layer, that is, variation in drive characteristics when the piezoelectric layer is piezoelectrically deformed by applying a predetermined potential to the driving electrode between piezoelectric actuators, for example, is reduced. be able to.
第2の発明に係る液体吐出装置は、第1の発明に係る液体吐出装置において、前記電極形成工程において、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面の、前記圧力室と重なる所定の基準部分から、前記収縮量に応じた量だけ所定方向にずれた部分に、前記駆動用電極を形成する。 The liquid ejection device according to a second aspect of the present invention is the liquid ejection device according to the first aspect, wherein, in the electrode forming step, a predetermined reference that overlaps the pressure chamber on a surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber. The driving electrode is formed in a portion shifted from the portion in a predetermined direction by an amount corresponding to the contraction amount.
本発明によると、圧電層の圧力室と反対側の面の、圧力室と重なる所定の基準部分から、圧電層の収縮量に応じた量だけ所定方向にずれた部分に駆動用電極を形成するため、例えば、液体吐出装置間などにおいてノズルからの液体の吐出速度のばらつきを低減することができる。 According to the present invention, the driving electrode is formed on a portion of the surface opposite to the pressure chamber of the piezoelectric layer that is displaced in a predetermined direction by an amount corresponding to the contraction amount of the piezoelectric layer from the predetermined reference portion overlapping the pressure chamber. Therefore, for example, it is possible to reduce variations in the discharge speed of the liquid from the nozzles between the liquid discharge apparatuses.
第3の発明に係る液体吐出装置は、第2の発明に係る液体吐出装置において、前記液体吐出装置は、前記ノズル及び前記圧力室をそれぞれ複数備え、前記圧電層が、複数の前記圧力室にまたがって連続的に延び、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面の、複数の前記圧力室と重なる部分に、複数の前記駆動用電極が形成されたものであって、前記電極形成工程において、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面の、各圧力室に対応する前記基準部分から、前記収縮量に応じた同じ量だけ前記所定方向にずれた部分に、それぞれ、前記駆動用電極を形成する。 A liquid ejection apparatus according to a third aspect is the liquid ejection apparatus according to the second aspect, wherein the liquid ejection apparatus includes a plurality of the nozzles and the pressure chambers, and the piezoelectric layer is disposed in the plurality of pressure chambers. A plurality of the drive electrodes are formed on a portion of the surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chambers that overlaps the plurality of pressure chambers, the electrode forming step. In this case, the driving layer has a portion shifted in the predetermined direction by the same amount corresponding to the contraction amount from the reference portion corresponding to each pressure chamber on the surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber. An electrode is formed.
本発明によると、1つの圧電層に複数の駆動用電極を形成する場合に、圧電層の圧力室と反対側の面の、各圧力室に対応する基準部分から、圧電層の収縮量に応じた同じ量だけ所定方向にずれた部分に、それぞれ、駆動用電極を形成することにより、1つの圧電層に複数の駆動電極が形成された液体吐出装置間などにおいてノズルからの液体の吐出速度のばらつきを低減することができる。 According to the present invention, when a plurality of driving electrodes are formed in one piezoelectric layer, the piezoelectric layer is subjected to the contraction amount of the piezoelectric layer from the reference portion corresponding to each pressure chamber on the surface opposite to the pressure chamber of the piezoelectric layer. In addition, by forming the driving electrodes in the portions shifted in the predetermined direction by the same amount, the liquid discharge speed of the nozzles can be reduced between the liquid discharge devices in which a plurality of drive electrodes are formed in one piezoelectric layer. Variations can be reduced.
第4の発明に係る液体吐出装置は、第2又は第3の発明に係る液体吐出装置において、前記液体吐出装置は、互いに異なる前記圧力室と重なる、互いに分離した複数の前記圧電層を備えたものであって、前記電極形成工程において、前記収縮量が小さい前記圧電層ほど、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面の、前記基準部分から前記所定方向に大きくずれた部分に、前記駆動用電極を形成し、前記基準部分は、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面の前記圧力室と重なる領域のうち、前記駆動用電極に所定電位を付与して前記圧電層を圧電変形させたときの前記圧電層の変形量が最も大きくなる部分である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the liquid ejection device according to the second or third aspect, wherein the liquid ejection device includes a plurality of the piezoelectric layers separated from each other and overlapping the different pressure chambers. In the electrode forming step, the smaller the piezoelectric layer, the smaller the piezoelectric layer, the portion of the surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber is greatly displaced in the predetermined direction from the reference portion. A drive electrode is formed, and the reference portion applies a predetermined potential to the drive electrode in a region overlapping the pressure chamber on the surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber, thereby piezoelectrically moving the piezoelectric layer. This is the portion where the amount of deformation of the piezoelectric layer when it is deformed is the largest.
駆動用電極の、所定方向における基準部分からのずれが大きくなるほど、ノズルからのインクの吐出速度は遅くなる。一方で、圧電層の収縮量が大きいほど、ノズルからのインクの吐出速度が遅くなる。そこで、本発明では、液体吐出装置が複数の圧電層を備えている場合に、収縮量が小さい圧電層ほど、基準部分から所定方向に大きくずれた部分に駆動用電極形成することにより、複数の圧電層を備えた液体吐出装置におけるノズルからの液体の吐出速度のばらつきを低減することができる。 The greater the deviation of the driving electrode from the reference portion in the predetermined direction, the slower the ink ejection speed from the nozzle. On the other hand, the greater the amount of contraction of the piezoelectric layer, the slower the ink ejection speed from the nozzle. Therefore, in the present invention, when the liquid ejection device includes a plurality of piezoelectric layers, a piezoelectric layer having a smaller shrinkage amount is formed with a plurality of driving electrodes in a portion largely deviating from the reference portion in a predetermined direction. Variation in the discharge speed of the liquid from the nozzle in the liquid discharge apparatus including the piezoelectric layer can be reduced.
第5の発明に係る液体吐出装置は、第4の発明に係る液体吐出装置において、前記電極形成工程において、複数の前記圧電層のうち、前記収縮量が最も大きい前記圧電層の前記基準部分に、前記駆動用電極を形成する。 According to a fifth aspect of the present invention, in the liquid ejection device according to the fourth aspect of the present invention, in the electrode forming step, the reference portion of the piezoelectric layer having the largest amount of contraction among the plurality of piezoelectric layers. The driving electrode is formed.
本発明によると、ノズルからの液体の吐出速度のばらつきを低減するために駆動用電極をずらしたことによる、ノズルからの液体の吐出速度の低下を極力抑えることができる。 According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in the liquid discharge speed from the nozzle as much as possible by shifting the driving electrode in order to reduce the variation in the liquid discharge speed from the nozzle.
第6の発明に係る液体吐出装置は、第4又は第5の発明に係る液体吐出装置において、前記液体吐出装置は、前記圧力室が、前記第1部材と前記第2部材との積層方向から見て長尺形状を有するものであって、前記所定方向が、前記積層方向から見て、前記圧力室の長手方向と直交する方向である。 The liquid ejection device according to a sixth aspect of the present invention is the liquid ejection device according to the fourth or fifth aspect of the invention, wherein the pressure chamber has the pressure chamber from the stacking direction of the first member and the second member. When viewed from the stacking direction, the predetermined direction is a direction orthogonal to the longitudinal direction of the pressure chamber.
本発明によると、所定方向を圧力室の長手方向と直交する方向とすることにより、駆動用電極をずらしたときの、ノズルからの液体の吐出速度の変動量を大きくすることができる。 According to the present invention, by setting the predetermined direction to be a direction orthogonal to the longitudinal direction of the pressure chamber, it is possible to increase the amount of fluctuation in the liquid ejection speed from the nozzle when the drive electrode is shifted.
第7の発明に係る液体吐出装置は、第2〜第6のいずれかの発明に係る液体吐出装置において、前記液体吐出装置は、前記圧力室とは別の検査用空間をさらに備え、前記圧電層が、前記圧力室と前記検査用空間とにまたがって延び、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面に、前記検査用空間と重なる検査用電極がさらに形成されたものであって、前記電極形成工程において、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面に、前記駆動用電極を形成するとともに、前記所定方向に前記検査用空間よりも長い部分を有する前記検査用電極を形成する。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the liquid ejecting apparatus according to any one of the second to sixth aspects, wherein the liquid ejecting apparatus further includes an inspection space different from the pressure chamber. A layer extends across the pressure chamber and the inspection space, and an inspection electrode overlapping the inspection space is further formed on a surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber, In the electrode forming step, the driving electrode is formed on the surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber, and the inspection electrode having a portion longer than the inspection space in the predetermined direction is formed. .
検査用空間及び検査用電極を形成した場合、検査用電極に交流電圧を印加するとともに交流電圧の周波数を変化させることにより、圧電層の検査用空間と重なる部分の共振周波数を検出することができる。そして、検出された共振周波数に基づいて、液体吐出装置が所定の性能を有しているか否かの判断を行うことができる。ここで、例えば、圧電層の圧力室と反対側の面に駆動用電極及び検査用電極に対応するパターンが形成されたマスクを配置し、マスクが配置された圧電層の圧力室と反対側の面にスクリーン印刷により駆動用電極と検査用電極とを一度に形成する場合などには、駆動用電極を、圧電層の圧力室と反対側の面の基準部分から所定方向にずれた部分に形成すると、検査用電極も駆動用電極と同じだけ所定方向にずれて形成されることになる。一方で、検査用電極が検査用空間のどの部分と重なるかが変動してしまうと、検出される共振周波数が変動してしまい、液体吐出装置が所定の性能を有しているか否かの判断を正常に行うことができなくなってしまう虞がある。本発明では、検査用電極は、所定方向に検査用空間よりも長い部分を有しているため、所定方向に検査用空間からはみ出している。したがって、検査用電極が所定方向にずれて形成された場合にも、検査用空間の検査用電極と重なる部分がほとんど変化しない。これにより、液体吐出装置が所定の性能を有しているか否かの判断を正常に行うことができる。 When the inspection space and the inspection electrode are formed, by applying an alternating voltage to the inspection electrode and changing the frequency of the alternating voltage, the resonance frequency of the portion of the piezoelectric layer that overlaps the inspection space can be detected. . Based on the detected resonance frequency, it can be determined whether or not the liquid ejection device has a predetermined performance. Here, for example, a mask on which a pattern corresponding to the driving electrode and the inspection electrode is formed is disposed on the surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber, and the pressure layer on the opposite side of the pressure chamber of the piezoelectric layer on which the mask is disposed. When the driving electrode and the inspection electrode are formed on the surface by screen printing at a time, the driving electrode is formed in a portion shifted in a predetermined direction from the reference portion of the surface opposite to the pressure chamber of the piezoelectric layer. Then, the inspection electrode is formed so as to be shifted in the predetermined direction by the same amount as the driving electrode. On the other hand, if the portion of the inspection space where the inspection electrode overlaps varies, the detected resonance frequency varies, and it is determined whether or not the liquid ejection device has a predetermined performance. May not be able to be performed normally. In the present invention, since the inspection electrode has a portion longer than the inspection space in the predetermined direction, it protrudes from the inspection space in the predetermined direction. Therefore, even when the inspection electrode is formed so as to be shifted in a predetermined direction, the portion of the inspection space that overlaps the inspection electrode hardly changes. Thereby, it is possible to normally determine whether or not the liquid ejection device has a predetermined performance.
第8の発明に係る液体吐出装置は、第1〜第7のいずれかの発明に係る液体吐出装置において、前記接合工程の前に、前記圧電層の前記圧力室と反対側となる面に、前記駆動用電極が形成される領域を挟んで配置される一対のマーカを形成するマーカ形成工程と、前記マーカ形成工程の後、前記接合工程の前に、前記一対のマーカ間の距離を測定する接合前測定工程と、前記接合工程の後に、前記一対のマーカ間の距離を測定する接合後測定工程と、前記接合後測定工程において測定された前記一対のマーカ間の距離と、前記接合前測定工程において測定された前記一対のマーカ間の距離との差から前記収縮量を取得する収縮量取得工程と、をさらに備え、前記電極形成工程において、前記収縮量取得工程で取得した前記収縮量に応じた態様で、前記駆動用電極を形成する。 The liquid ejection device according to an eighth invention is the liquid ejection device according to any one of the first to seventh inventions, wherein the surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber is provided before the joining step. Measuring a distance between the pair of markers after the marker forming step and before the joining step after forming the pair of markers arranged across the region where the driving electrode is formed A pre-joining measurement step, a post-joining measurement step for measuring a distance between the pair of markers after the joining step, a distance between the pair of markers measured in the post-joining measurement step, and the pre-joining measurement. A contraction amount acquisition step of acquiring the contraction amount from a difference between the distance between the pair of markers measured in the step, and in the electrode formation step, the contraction amount acquired in the contraction amount acquisition step. Applicable aspects To form the driving electrodes.
本発明によると、接合工程の前後における一対のマーカ間の距離の差により、接合工程後の圧電層の接合工程前に対する収縮量を取得することができる。 According to the present invention, the amount of contraction of the piezoelectric layer after the joining process before the joining process can be acquired based on the difference in distance between the pair of markers before and after the joining process.
本発明によれば、例えば、液体吐出装置間や圧電アクチュエータ間などにおいて、駆動用電極に所定電位を付与して圧電層を圧電変形させたときの圧電層の変形量のばらつきを低減することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce variation in the deformation amount of the piezoelectric layer when the piezoelectric layer is piezoelectrically deformed by applying a predetermined potential to the driving electrode, for example, between liquid ejection devices or piezoelectric actuators. it can.
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
図1に示すように、本実施の形態に係るプリンタ1は、キャリッジ2、インクジェットヘッド3、用紙搬送ローラ4などを備えている。キャリッジ2は、ガイドレール5に沿って走査方向に往復移動する。インクジェットヘッド3は、キャリッジ2に搭載されており、その下面に形成された複数のノズル15からインクを吐出する。用紙搬送ローラ4は、走査方向と直交する紙送り方向におけるインクジェットヘッド3の両側に配置され、記録用紙Pを紙送り方向に搬送する。
As shown in FIG. 1, the
そして、プリンタ1では、用紙搬送ローラ4により記録用紙Pを紙送り方向に搬送しつつ、キャリッジ2とともに走査方向に往復移動するインクジェットヘッド3からインクを吐出させることにより、記録用紙Pに印刷を行う。また、印刷が完了した記録用紙Pは、用紙搬送ローラ4によって排出される。
In the
次に、インクジェットヘッド3についてより詳細に説明する。インクジェットヘッド3は、図2〜図4に示すように、ノズル15や後述の圧力室10等のインク流路が形成された流路ユニット21と、圧力室10内のインクに圧力を付与するための圧電アクチュエータ22とを備えている。
Next, the
流路ユニット21は、互いに積層された4枚のプレート31〜34が熱硬化性接着剤で接合されることによって形成されている。プレート31〜33は、ステンレスなどの金属材料からなる。プレート34はポリイミドなどの合成樹脂材料などからなる。あるいは、プレート34もプレート31〜33と同様の金属材料からなるものであってもよい。
The
プレート31には、複数の圧力室10が形成されている。複数の圧力室10は、走査方向を長手方向とする略楕円の平面形状を有している。複数の圧力室10は、紙送り方向に等間隔に配列されることにより、圧力室列9を形成している。プレート31には、紙送り方向に並んだ2つの圧力室列9が形成されている。プレート32には、複数の圧力室10の長手方向の両端部と重なる部分に、それぞれ、略円形の複数の貫通孔12、13が形成されている。
A plurality of
プレート33には、2つの圧力室列9に対応する2本マニホールド流路11が形成されている。2本のマニホールド流路11は、紙送り方向に延び、対応する圧力室列9を構成する複数の圧力室10の走査方向における略外側半分と重なっている。また、2本のマニホールド流路11は、紙送り方向下流側の端部において互いに接続されている。2本のマニホールド流路11には、互いに接続された部分に設けられたインク供給口8からインクが供給される。また、プレート33には、複数の貫通孔13と重なる部分に、略円形の複数の貫通孔14が形成されている。プレート34には、複数の貫通孔14と重なる部分に複数のノズル15が形成されている。
Two
そして、流路ユニット21では、マニホールド流路11が貫通孔12を介して複数の圧力室10と連通している。さらに、各圧力室10は、貫通孔13、14を介して対応するノズル15と連通している。すなわち、流路ユニット21には、マニホールド流路11の出口から圧力室10を経てノズル15に至る複数の個別インク流路が形成されている。
In the
圧電アクチュエータ22は、インク分離層41、圧電層42、43、共通電極44及び複数の個別電極45を備えている。インク分離層41は、ステンレスなどの金属材料からなり、プレート31の上面に複数の圧力室10を覆うように配置されている。インク分離層41とプレート31とは、熱硬化性接着剤により接合されている。インク分離層41は、圧力室10内のインクが圧電層42に接触してしまうのを防止するためのものである。
The
圧電層42は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料からなる。圧電層42は、熱硬化性接着剤50によってインク分離層41の上面に接合されている。なお、図3、図4などでは、熱硬化性接着剤50以外の、プレート31〜34の間や、プレート31とインク分離層41との間の熱硬化性接着剤の図示は省略している。圧電層43は、圧電層42と同じ圧電材料からなり、圧電層42の上面に配置されている。
The
共通電極44は、圧電層42と圧電層43との間に、そのほぼ全域にわたって形成されている。共通電極44は、図示しないドライバICにより常にグランド電位に保持されている。複数の個別電極45は、圧力室10よりも一回り小さい略楕円の平面形状を有している。複数の個別電極45は、圧電層43の上面の複数の圧力室10と重なる部分に形成されている。これにより、複数の個別電極45は、圧電層43の上面の略矩形の領域R内に配置される。複数の個別電極45には、それぞれ、図示しないドライバICにより、グランド電位及び所定の駆動電位のいずれかが選択的に付与される。
The
また、圧電層43を挟むように共通電極44と複数の個別電極45とが形成されているのに対応して、圧電層43の共通電極44と複数の個別電極45とに挟まれた部分は、その厚み方向に分極されている。
Corresponding to the formation of the
また、圧電層43の上面には、複数の個別電極45が配置された領域Rの四隅の外側に位置する部分に、それぞれ、マーカ51a〜51dが形成されている。マーカ51a〜51dは、例えば、個別電極45と同じ金属材料からなるものである。
Further,
ここで、圧電アクチュエータ22を駆動してノズル15からインクを吐出させる方法について説明する。圧電アクチュエータ22においては、図示しないドライバICにより、全ての個別電極45の電位が、予めグランド電位に保持されている。あるノズル15からインクを吐出させるためには、当該ノズル15に対応する個別電極45の電位をグランドから駆動電位に切り換える。すると、個別電極45と共通電極44との電位差により、圧電層43の個別電極45と共通電極44とに挟まれた部分に、分極方向と平行な電界が生じる。この電界により、圧電層43の当該部分が、圧電変形により、分極方向と直交する水平方向に収縮し、インク分離層41及び圧電層42、43の圧力室10と重なる部分が全体として圧力室10側に凸となるように変形する。これにより、圧力室10の容積が減少して、圧力室10内のインクの圧力が上昇し、圧力室10に連通するノズル15からインクが吐出される。
Here, a method for driving the
次に、インクジェットヘッド3の製造方法について図5のフローチャート及び図6を用いて説明する。インクジェットヘッド3を製造するためには、まず、図6(a)に示すように、圧電層42、43と共通電極44との積層体55を作製する(ステップS101、以下、単にS101などとする)。具体的には、例えば、圧電層42となる圧電材料のグリーンシートの上面に共通電極44となる導電性ペーストを形成する。また、圧電層43となる圧電材料のグリーンシートの上面にマーカ51a〜51dとなる導電性ペーストを形成する。そして、導電性ペーストが形成されたこれらのグリーンシートを互いに積層させ、例えば、800〜1000℃程度の温度で焼成する。なお、この段階では、圧電層43の上面に、個別電極45は形成されていない。そして、積層体55の作製後、4つのマーカ51a〜51dのうち、領域Rを対角に挟むマーカ51aとマーカ51cとの距離、及び、マーカ51bとマーカ51dとの距離をそれぞれ測定するとともに、これらの平均値を算出する(S102)。
Next, the manufacturing method of the
また、S101、S102と並行して、図6(b)に示すように、流路ユニット21とインク分離層41との積層体56を作製する(S103)。具体的には、例えば、流路ユニット21を形成するプレート31〜34と、インク分離層41とを積層させ、これらを熱硬化性接着剤などにより接合する。
In parallel with S101 and S102, as shown in FIG. 6B, a
続いて、図6(c)に示すように、作製した積層体55と積層体56とを、熱硬化性接着剤50により互いに接合する(S104)。なお、S103やS104における熱硬化性接着剤による接合時の加熱温度は、例えば、150〜250℃程度である。そして、積層体55と積層体56との接合後、再び、マーカ51aとマーカ51cとの距離、及び、マーカ51bとマーカ51dとの距離をそれぞれ測定するとともに、これらの平均値を算出する(S105)。
Then, as shown in FIG.6 (c), the produced
続いて、S102で測定したマーカ間の距離の平均値と、S105で測定したマーカ間の距離の平均値との差を取ることで、S104の工程後の圧電層42、43の、S104の工程前に対する、面方向の収縮量Dを算出する(S106)。そして、S105で算出した収縮量Dに基づいて、圧電層43の上面の複数の圧力室10と重なる部分に、複数の個別電極45を形成する(S107)。より詳細に説明すると、上記収縮量Dに応じて、表1に示すようなずらし量Eを決定する。そして、図6(d)に示すように、圧電層43の上面の複数の圧力室10の中央部と重なる部分から、圧力室10の長手方向と直交する方向にずらし量Eだけずれた部分に、複数の個別電極45を形成する。ここで、表1のK1、K2、K3は、K1<K2<K3の関係にあり、E1、E2は、E1>E2の関係にある。また、このとき、個別電極45を、圧力室10の長手方向と直交する方向のどちら側にずらしてもよい。
Subsequently, by taking the difference between the average value of the distance between the markers measured in S102 and the average value of the distance between the markers measured in S105, the process of S104 of the
すなわち、本実施の形態では、収縮量Dが小さいほど、圧電層43の上面の圧力室10の中央部と重なる部分から大きくずれた部分に、個別電極45を形成する。また、収縮量DがK3よりも大きいときには、作製された積層体55と積層体56とを接合したものが不良品であるとして廃棄する、リサイクル工程に送るなどする。
That is, in the present embodiment, as the contraction amount D is smaller, the
なお、本実施の形態では、表1に示すように、収縮量Dに応じて、個別電極45のずらし量EをE1、E2、0の3段階で決定したが、収縮量Dに応じて、ずらし量Eを2段階あるいは4以上の複数段階で決定してもよい。あるいは、ずらし量Eを、収縮量Dに応じて連続的に変えてもよい。
In this embodiment, as shown in Table 1, the shift amount E of the
複数の個別電極45を形成する具体的な方法について説明すると、例えば、まず、圧電層43の上面に、複数の個別電極45に対応するパターンが形成されたマスクを配置する。このとき、マスクと圧電層43との位置関係を調整することにより、マスクを、圧電層43の上面の圧力室10の中央部と重なる部分に個別電極45を形成する場合の位置から、上記ずらし量Eだけずれた位置に配置する。そして、マスクが配置された圧電層43の上面に、スクリーン印刷によって複数の個別電極45を形成する。したがって、複数の個別電極45は、収縮量Dに応じて、圧電層43の上面の、対応する圧力室10の中央部と重なる部分から同じずらし量Eだけずれた部分に形成される。ここで、スクリーン印刷により個別電極45を形成する場合には、スクリーン印刷の後、個別電極45を焼成する必要があるが、このときの加熱温度は、プレート31〜34同士、プレート31とインク分離層41、インク分離層41と圧電層42の接合が外れないように、熱硬化性接着剤が熱分解しない程度の低い温度にする。具体的には、例えば、熱硬化性接着剤が熱分解する温度が250〜400℃程度である場合に、個別電極45の焼成時の加熱温度を100℃程度にする。また、スクリーン印刷を行う代わりに、導電性材料を蒸着させて個別電極45を形成してもよい。なお、この場合には、個別電極45の焼成は不要である。
A specific method for forming the plurality of
ここで、インク分離層41を形成するステンレスなどの金属材料は、圧電層42、43を形成する圧電材料よりも線膨張係数が高い。そのため、S104において積層体55と積層体56を接合すると、積層体55と積層体56とは、接合時の加熱によりインク分離層41が圧電層42、43よりも大きく膨張した状態で接合される。そして、積層体55と積層体56との接合後に積層体55、56が冷却されると、インク分離層41は、圧電層42、43よりも大きく収縮する。そのため、積層体55と積層体56との接合後、圧電層42、43には、圧電層42、43をその面方向に収縮させる応力が残留している。
Here, a metal material such as stainless steel forming the
一方で、圧電層43の上面の圧力室10と重なる同じ部分に個別電極45が形成されているとした場合には、圧電層42、43の収縮量が大きいほど、個別電極45に駆動電位を付与したときの圧電層42、43及びインク分離層41の変形量が小さくなる。すなわち、圧電層42、43の収縮量が大きいほど、ノズル15からのインクの吐出速度は遅くなる。
On the other hand, when the
以上のことから、複数のインクジェットヘッド3を製造する場合に、本実施の形態とは異なり、S107において、例えば、常に、圧電層43の上面の圧力室10の中央部と重なる部分等、圧電層43の上面の同じ部分に個別電極45を形成すると、インクジェットヘッド3間において、ノズル15からのインクの吐出速度にばらつきが生じてしまう。
From the above, when manufacturing a plurality of ink jet heads 3, unlike this embodiment, in
また、一方で、圧力室10が略楕円の平面形状を有し、個別電極45が圧力室10よりも一回り小さい略楕円形状を有する場合には、他の条件が同じであれば、圧電層43の上面の圧力室10の中央部と重なる部分に個別電極45を形成したときに、個別電極45に駆動電位を付与したときの圧電層42、43及びインク分離層41の変形量が最も大きくなり、ノズル15からのインクの吐出速度が最も速くなる。そして、圧電層43の上面の圧力室10の中央部と重なる部分から大きくずれた部分に個別電極45を形成したときほど、圧電層42、43及びインク分離層41の変形量が小さくなり、ノズル15からのインクの吐出速度が遅くなる。
On the other hand, when the
そこで、本実施の形態では、上述したように、S104の工程後の圧電層42、43の、S104の工程前に対する収縮量Dが小さい場合ほど、圧電層43の上面の圧力室10の中央部と重なる部分から大きくずれた部分に個別電極45を形成している。これにより、インクジェットヘッド3間における、ノズル15からのインクの吐出速度のばらつきを低減することができる。
Therefore, in the present embodiment, as described above, the central portion of the
また、本実施の形態では、上述したように、S102において測定したマーカ間の距離と、S105で測定したマーカ間の距離との差によって、圧電層42、43の収縮量Dを取得することができる。また、このとき、領域Rを対角に挟むマーカ51aと51cとの距離及びマーカ51bと51dとの距離は、領域Rを紙送り方向に挟むマーカ51aと51bとの距離及びマーカ51cと51dとの距離や、領域Rを走査方向に挟むマーカ51aと51dとの距離及びマーカ51bと51cとの距離よりも長い。したがって、本実施の形態のように、S102、S105において、マーカ51aと51cとの距離、及び、マーカ51bと51dとの距離を測定し、これらの平均値を算出する場合には、マーカ51aと51bとの距離及びマーカ51cと51dとの距離を測定し、これらの平均値を算出した場合や、マーカ51aと51dとの距離及びマーカ51bと51cとの距離を測定し、これらの平均を算出した場合と比較して、S106において算出される収縮量Dが大きくなる。その結果、S102、S105においてマーカ間の距離を測定したときの測定誤差が、S106において算出される収縮量Dに与える影響を小さくすることができる。したがって、収縮量Dが圧電層42、43の収縮の程度に正確に対応したものとなる。また、S102、S105において上述したように平均値を算出し、S106において平均値の差から収縮量Dを算出しているため、収縮量Dが確実に圧電層42、43全体の収縮の程度に対応したものとなる。
In the present embodiment, as described above, the contraction amount D of the
また、本実施の形態では、圧力室10が略楕円の平面形状を有し、個別電極45が圧力室10よりも一回り小さい略楕円の平面形状を有している。このような場合には、圧電層43の上面の圧力室10の中央部と重なる部分から、圧力室10の長手方向と直交する方向にずらし量Eだけずれた部分に個別電極45を形成したときに、圧電層43の上面の圧力室10の中央部と重なる部分から、圧力室10の長手方向にずらし量Eだけずれた部分に個別電極45を形成したときよりも、圧電層42、43及びインク分離層41の変形量が大きく変化する。本実施の形態では、個別電極45を、圧力室10の長手方向と直交する方向にずらすため、圧電アクチュエータ22を駆動したときの圧電層42、43及びインク分離層41の変形量をある一定量変動させるために必要な、個別電極45のずらし量を小さくすることができる。
Further, in the present embodiment, the
なお、本実施の形態では、インクジェットヘッド3が本発明に係る液体吐出装置に相当する。個別電極45が本発明に係る駆動用電極に相当する。また、積層体55が本発明に係る第1部材に相当する。また、積層体56が本発明に係る第2部材に相当する。また、S101においてマーカ51a〜51dを形成する工程が、本発明に係るマーカ形成工程に相当する。S104の工程が、本発明に係る接合工程に相当する。また、S102の工程が本発明に係る接合前測定工程に相当する。S105の工程が、本発明に係る接合後測定工程に相当する。S106の工程が、本発明に係る収縮量取得工程に相当する。また、S107の工程が、本発明に係る電極形成工程に相当する。また、圧電層43の上面の圧力室10の中央部と重なる部分が、本発明に係る基準部分に相当する。また、個別電極45に付与される駆動電位が、本発明に係る所定電位に相当する。また、圧力室10の長手方向と直交する紙送り方向が、本発明に係る所定方向に相当する。
In the present embodiment, the
次に、本実施の形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。ただし、本実施の形態と同様の構成を有するものについては適宜その説明を省略する。 Next, modified examples in which various changes are made to the present embodiment will be described. However, description of components having the same configuration as in this embodiment will be omitted as appropriate.
上述の実施の形態では、圧電層42、43が、インクジェットヘッド3の全て圧力室10にまたがって連続的に延びていたが、これには限られない。一変形例(変形例1)では、図7に示すように、流路ユニット21に走査方向に並んだ4つの圧力室列9が形成されている。そして、これら4つの圧力室列9に対して個別に、圧電層42、43が設けられている。すなわち、変形例1では、互いに異なる圧力室列9を構成する圧力室10と重なる、互いに分離した複数の圧電層42、43が設けられている。
In the above-described embodiment, the
そして、上記S102、S105において、各圧力室列9に対応する圧電層42、43毎に個別に、マーカ51aと51cとの距離、及び、マーカ51bと51dとの距離を測定するとともに、その測定値の平均値を算出する。そして、S106において、各圧力室列9に対応する圧電層42、43毎に個別に、収縮量Dを算出する。そして、S107において、S106で算出した収縮量Dが最も大きい圧電層43の上面の圧力室10の中央部と重なる部分に、個別電極45を形成する。また、それ以外の圧電層43については、収縮量Dが小さい圧電層43ほど、圧電層43の上面の圧力室10の中央部と重なる部分から大きくずれた部分に個別電極45を形成する。
In S102 and S105, the distance between the
この場合には、圧力室列9間で、個別電極45に駆動電位を付与したときの圧電層42、43及びインク分離層41の変形量のばらつき、すなわち、ノズル15からのインクの吐出速度のばらつきを低減することができる。
In this case, the variation in the deformation amount of the
また、変形例1では、上述の通り、収縮量Dが最も大きい圧電層43の上面の圧力室10の中央部と重なる部分に個別電極45を形成している。すなわち、収縮量Dが最も大きい圧電層43については、ずらし量Eを0としている。そして、これに合わせて、それ以外の圧電層43に形成する個別電極45のずらし量Eを決定している。そのため、各圧電層43における個別電極45のずらし量Eを最小とすることができる。したがって、ノズル15からのインクの吐出速度のばらつきを低減するために個別電極45をずらしたことによる、ノズル15からのインクの吐出速度の低下を極力抑えることができる。
In the first modification, as described above, the
また、変形例1では、収縮量Dが最も大きい圧電層43の上面の圧力室10の中央部と重なる部分に個別電極45を形成したが、これには限られない。変形例1において、全ての圧電層43について、圧電層43の上面の圧力室10の中央部と重なる部分からずれた部分に個別電極45を形成してもよい。
In the first modification, the
また、上述の実施の形態では、インクジェットヘッド3が、走査方向に往復移動しつつ、ノズル15からインクを吐出する、いわゆるシリアルヘッドであったが、これには限られない。別の一変形例(変形例2)では、図8に示すように、プリンタ1に、インクジェットヘッド3の代わりに、ラインヘッド70が設けられている。ラインヘッド70は、4つのヘッドユニット71と保持部材72とを備えている。ヘッドユニット71は、流路ユニット21と同様の、ノズル15や圧力室10等のインク流路が形成された流路ユニットと、圧電アクチュエータ22と同様の、インク分離層41、圧電層42、43、共通電極44及び個別電極45を有する圧電アクチュエータとを備えている。そして、4つのヘッドユニット71は、複数のノズル15が走査方向に沿って配列されるような向きに配置され、走査方向に沿って、記録用紙Pのほぼ全長にわたって千鳥状に配列されている。保持部材72は、走査方向を長手方向とする略矩形の部材であり、4つのヘッドユニット71を保持している。
In the above-described embodiment, the
この場合には、上記S101〜S106と同様の手順で4つのヘッドユニット71の個別電極45を除いた部分をそれぞれ作製するとともに、各ヘッドユニット71における圧電層42、43の収縮量Dを算出する。そして、S107において、4つのヘッドユニット71のうち、S106で算出した収縮量Dが最も大きいヘッドユニット71については、圧電層43の上面の圧力室10の中央部と重なる部分に、個別電極45を形成する。また、それ以外のヘッドユニット71については、収縮量Dが小さいヘッドユニット71ほど、圧電層43の上面の圧力室10の中央部と重なるから大きくずれた部分に個別電極45を形成する。そして、その後、製造した4つのヘッドユニット71を保持部材72に取り付けることによってラインヘッド70が完成する。
In this case, the portions other than the
この場合には、ヘッドユニット71間で、個別電極45に駆動電位を付与したときの圧電層42、43及びインク分離層の変形量のばらつき、すなわち、ノズル15からのインクの吐出速度のばらつきを低減することができる。
In this case, the variation in the deformation amount of the
また、変形例2では、上述の通り、収縮量Dが最も大きいヘッドユニット71において、圧電層43の上面の圧力室10の中央部と重なる部分に個別電極45を形成している。すなわち、収縮量Dが最も大きいヘッドユニット71については、ずらし量Eを0としている。そして、これに合わせて、それ以外のヘッドユニット71における個別電極45のずらし量Eを決定している。そのため、各ヘッドユニット71における個別電極45のずらし量Eを最小とすることができる。したがって、ノズル15からのインクの吐出速度のばらつきを低減するために個別電極45をずらしたことによる、ノズル15からのインクの吐出速度の低下を極力抑えることができる。
In the second modification, as described above, in the
また、変形例2では、収縮量Dが最も大きいヘッドユニット71において、圧電層43の上面の圧力室10の中央部と重なる部分に個別電極45を形成したが、これには限られない。変形例2において、全てのヘッドユニット71について、圧電層43の上面の圧力室10の中央部と重なる部分からずれた部分に個別電極45を形成してもよい。
In the second modification, in the
なお、変形例2では、ラインヘッド70が本発明に係る液体吐出装置に相当する。
In the second modification, the
また、本発明は、圧電層43の上面に圧電アクチュエータ22を駆動するための個別電極45以外の電極が設けられている場合にも適用可能である。例えば、別の一変形例(変形例3)では、図9に示すように、プレート31の各圧力室列9の走査方向における外側の部分に、それぞれ、紙送り方向に並んだ、略円形の複数の検査用空間81が形成されている。インク分離層41は複数の圧力室10及び複数の検査用空間81を覆うように配置されている。圧電層42、43が、複数の圧力室10及び複数の検査用空間81にまたがって連続的に延びている。圧電層43の上面には、複数の個別電極45やマーカ51a〜51dに加えて、複数の検査用空間81に対応する複数の検査用電極82及び複数のパッド83が形成されている。
The present invention is also applicable to the case where an electrode other than the
検査用電極82は、各検査用空間81と重なるように配置されている。また、検査用電極82は、圧力室10の長手方向と直交する紙送り方向において検査用空間82よりも長く、紙送り方向における両側に、検査用空間81からはみ出している。パッド83は、検査用電極82よりも面積が大きく、各検査用電極82の走査方向における内側に配置されている。互いに対応する検査用電極82とパッド83とは、それぞれ、これらの間に設けられた接続部84により接続されている。
The
この場合には、S107において、例えば、圧電層43の上面に、図10に示すような、複数の個別電極45に対応するパターン86a、複数の検査用電極82、複数のパッド83及び複数の接続部84に対応するパターン86bが形成されたマスク86を配置し、マスク86を配置した圧電層43の上面にスクリーン印刷により、複数の個別電極45、複数の検査用電極82、複数のパッド83及び複数の接続部84を同時に形成する。
In this case, in S107, for example, on the upper surface of the
インクジェットヘッド3に、検査用空間81、検査用電極82、パッド83及び接続部84が設けられている場合には、インクジェットヘッド3の製造後、交流電圧を出力するプローブをパッド83に当てて、検査用電極82に交流電圧を印加するとともに、共通電極44からの出力電流を検出する。そして、検査用電極81に印加する交流電圧の周波数を順次変化させる。すると、検査用電極82に印加した交流電圧の周波数が、圧電アクチュエータ22の検査用空間81と重なる部分の共振周波数となったときに、共通電極44からの出力電流がピーク値となる。このことを利用して、共通電極44からの出力電流がピーク値となるときの、検査用電極82に印加された交流電圧の周波数を共振周波数として検出する。そして、例えば、検出した共振周波数と、設計上の共振周波数とを比較することによって、インクジェットヘッド3の圧電アクチュエータ22が所定の性能を有するものか否かを検査することができる。
When the
ここで、上述したように、個別電極45に対応するパターン86aと検査用電極82に対応するパターン86bとが形成されたマスク86を用いて、個別電極45と検査用電極82とを一度に形成した場合、個別電極45を圧電層43の上面の圧力室10の中央部と重なる部分から紙送り方向にずれた部分に形成したときには、検査用電極82も個別電極45と同じだけ紙送り方向にずれて形成されることになる。一方で、検査用電極82が、検査用空間81のどの部分と重なるかが変動すると、上記検査で検出される共振周波数も変動する。
Here, as described above, the
変形例3では、上述したように、検査用電極82が、圧力室10の長手方向と直交する方向における両側、つまり、個別電極45をずらす方向における両側に、検査用空間81からはみ出している。そのため、検査用電極82が圧力室10の長手方向と直交する方向にずれても、検査用電極82が検査用空間81のどの部分と重なるかがほとんど変化しない。したがって、インクジェットヘッド3の圧電アクチュエータ22が所定の性能を有するものか否かを正常に検査することができる。
In the modified example 3, as described above, the
また、上述の実施の形態では、個別電極45を、圧力室10の長手方向と直交する方向にずらしたが、これには限られない。個別電極45を、圧力室10の長手方向など、別の所定方向にずらしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上述の実施の形態では、圧力室10が略楕円の平面形状を有し、個別電極45が圧力室10よりも一回り小さい略楕円形状を有するものであったが、圧力室10や個別電極45の形状はこれには限られない。圧力室10や個別電極45の形状が異なる場合には、これらの形状に応じて、圧電層43の上面の圧力室10と重なる部分のうち、個別電極45に駆動電位を付与したときの圧電層42、43及びインク分離層41の変形量が最も大きくなる部分を基準部分にすればよい。そして、圧電層43の上面の、基準部分から収縮量Dに応じたずらし量Eだけずれた部分に個別電極45を形成すればよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述の実施の形態では、圧電層43の上面の圧力室10の中央部と重なる部分を基準部分としている。すなわち、圧電層43の上面の圧力室10と重なる部分のうち、個別電極45に駆動電位を付与したときの圧電層42、43及びインク分離層41の変形量が最も大きくなる部分を基準部分としている。しかしながら、これには限られない。例えば、圧電層43の上面の圧力室10の中央部から所定のずらし量だけずれた部分を基準部分とし、圧電層42、43の収縮量Dが大きいほど、個別電極45を、圧力室10の中央部に近づけるように基準部分からずらすなどしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the portion overlapping the central portion of the
また、上述の実施の形態では、S102、S105において、複数の個別電極45が配置された領域Rを対角に挟むマーカ51aと51cとの距離、及び、マーカ51bと51dとの距離を測定し、これらの平均値を算出したが、これには限られない。例えば、S102、S105において、領域Rを紙送り方向に挟むマーカ51aと51bとの距離、及び、マーカ51cと51dとの距離を測定し、これらの平均値を算出してもよい。あるいは、S102、S105において、領域Rを走査方向に挟むマーカ51aと51dとの距離、及び、マーカ51bと51cとの距離を測定し、これらの平均値を算出してもよい。
In the above-described embodiment, in S102 and S105, the distance between the
また、上述したような平均値をとることにも限られない。例えば、圧電層43の上面に、複数の個別電極45が配置された領域Rを挟むマーカを2つだけ設け、S102、S105において、これら2つのマーカ間の距離を測定してもよい。
Moreover, it is not restricted to taking the average value as mentioned above. For example, only two markers sandwiching the region R where the plurality of
さらには、圧電層43の上面に形成したマーカ間の距離を測定し、その測定結果から圧電層42、43の収縮量Dを算出することにも限られない。例えば、圧電層42、43の長さを直接測定する等、マーカの距離を測定する以外の方法で収縮量を測定してもよい。
Furthermore, the distance between the markers formed on the upper surface of the
また、上述の実施の形態では、S103において、インク分離層41と流路ユニット21との積層体56を作製し、S104において、積層体55と積層体56とを接合したが、これには限られない。例えば、S103において、インク分離層41と流路ユニット21を形成するプレート31〜34のうち、プレート31を含む一部のプレートとの積層体を作製し、S104において、積層体55とS103で作製した積層体とを接合してもよい。なお、この場合には、インク分離層41と、プレート31〜34のうち、プレート31を含む上記一部のプレートとの積層体が、本発明に係る第2部材に相当する。また、この場合には、S104の後に、S104で形成された積層体に、プレート31〜34のうち、残りのプレートを接合する工程が必要となる。
In the above-described embodiment, the
あるいは、S103の積層体の作製を行わず、S104で、積層体55と、プレート31〜34と接合されていないインク分離層41とを接合してもよい。この場合には、S104の後、S107の個別電極45の形成前に、インク分離層41にプレート31〜34を接合する工程が必要となる。なお、この場合には、積層体55とインク分離層41とを接合する工程と、インク分離層41にプレート31〜34を接合する工程とを合わせたものが、本発明に係る接合工程に相当する。
Alternatively, the
また、この場合には、S107の個別電極の形成後にインク分離層41にプレート31〜34を接合してもよい。
In this case, the
また、上述したように、積層体55に複数回に分けてインク分離層41及びプレート31〜34を接合する場合には、個別電極45を形成する直前におけるマーカ間の距離と、複数回の接合のうち最初の接合よりも前の段階におけるマーカ間の距離との差に基づいて、収縮量Dを算出する。あるいは、個別電極45を形成する直前におけるマーカ間の距離と、複数回の接合のうち2回目以降の接合の直前におけるマーカ間の距離との差に基づいて、収縮量Dを算出してもよい。
Further, as described above, when the
また、上述の実施の形態では、プレート31と圧電層42との間にインク分離層41が配置されていたが、これには限られない。例えば、別の一変形例(変形例4)では、図11に示すように、熱硬化性接着剤50により、圧電層42が直接、流路ユニット21のプレート31の上面に接合されている。そして、この場合には、上記S103において、流路ユニット21を作製し、上記S104において、積層体55と流路ユニット21とを、熱硬化性接着剤50で接合する。
In the above-described embodiment, the
この場合には、圧電層42、43とプレート31との線膨張係数の差により、上述の実施の形態と同様、積層体55と流路ユニット21との接合後の圧電層42、43が、接合前に対して収縮する。しかしながら、変形例4でも、上述の実施の形態と同様、上記S107において、圧電層43の上面の、圧力室10の中央部と重なる部分から、圧電層42、43の収縮量に応じたずらし量だけずれた部分に、個別電極45を形成する。したがって、上述の実施の形態の場合と同様、インクジェットヘッド3間でのノズル15からのインクの吐出特性のばらつきを低減することができる。なお、変形例4では、流路ユニット21が本発明に係る第2部材に相当する。
In this case, due to the difference in linear expansion coefficient between the
また、以上の例では、圧電層42と、圧電層42よりも線膨張係数の高い材料からなるインク分離層41やプレート31とが、熱硬化性接着剤50により直接接合されていたが、これには限られない。圧電層42と、インク分離層41あるいはプレート31との間に、別の薄膜などの層が介在していてもよい。
In the above example, the
また、上述の実施の形態では、圧電層43の上面の複数の圧力室10と重なる部分に、個別に電位を切り換え可能な複数の個別電極45が形成されていたが、これには限られない。別の一変形例(変形例5)では、図12、図13に示すように、圧電層43の上面に共通電極91が形成されている。共通電極91は、複数の駆動部91aと連結部91bとを有している。複数の駆動部91aは、個別電極45(図2参照)とほぼ同じ略楕円の平面形状を有しており、複数の圧力室10と重なって配置されている。連結部91bは、複数の駆動部91a同士を連結することで、互いに導通させている。また、変形例5では、圧電層42と43との間の、複数の圧力室10と重なる部分に、個別電極45とほぼ同じ略楕円の平面形状を有する複数の個別電極92が形成されている。
Further, in the above-described embodiment, the plurality of
この場合には、S101において、圧電層42、43と複数の個別電極92との積層体を形成する。そして、S107において、圧電層43の上面に、共通電極91を形成する。このとき、例えば、共通電極91を、複数の駆動部91aが対応する圧力室10の中央部と重なる部分から、S106で算出した収縮量Dに応じたずらし量Eだけずれた部分に形成する。
In this case, in S101, a laminated body of the
そして、この場合でも、上述の実施の形態と同様、インクジェットヘッド3におけるノズル15からのインクの吐出速度のばらつきを低減することができる。なお、変形例5では、共通電極91が、本発明に係る駆動用電極に相当する。また、共通電極91に付与されるグランド電位が、本発明に係る所定電位に相当する。
Even in this case, as in the above-described embodiment, it is possible to reduce variations in the ejection speed of ink from the
また、本発明は、以上に説明したのとは異なる構成を有する圧電アクチュエータを備えたインクジェットヘッドの製造や、インクジェットヘッドを構成する圧電アクチュエータの製造にも適用可能である。例えば、特開2010−233428号公報に記載されているようなインクジェットヘッドの製造や圧電アクチュエータの製造に、本発明を適用することも可能である。この場合には、上部圧電層の上面に形成される上部電極を、圧力室の中央部と重なる部分から、圧電層の収縮量に応じたずらし量だけずれた部分に形成する。 The present invention can also be applied to the manufacture of an inkjet head including a piezoelectric actuator having a configuration different from that described above, and the manufacture of a piezoelectric actuator constituting the inkjet head. For example, the present invention can be applied to the manufacture of an ink jet head and the manufacture of a piezoelectric actuator as described in JP 2010-233428 A. In this case, the upper electrode formed on the upper surface of the upper piezoelectric layer is formed in a portion shifted from the portion overlapping the central portion of the pressure chamber by a shift amount corresponding to the contraction amount of the piezoelectric layer.
また、上述の実施の形態では、圧電層42、43の収縮量Dに応じて個別電極45のずらし量を変えたが、これには限られない。例えば、圧電層42、43の収縮量Dに応じて個別電極45の大きさや形状など、個別電極45の位置以外の態様を変えてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the shift amount of the
また、以上では、ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドの製造、及び、インクジェットヘッドに用いられる圧電アクチュエータの製造に本発明を適用した例について説明したが、これには限られない。インク以外の液体を吐出するインクジェットヘッド以外の液体吐出装置の製造や、液体吐出装置に用いられる圧電アクチュエータの製造に本発明を適用することも可能である。また、液体吐出装置以外の装置に用いられる圧電アクチュエータの製造に本発明を適用することも可能である。 Moreover, although the example which applied this invention to manufacture of the inkjet head which discharges an ink from a nozzle, and manufacture of the piezoelectric actuator used for an inkjet head was demonstrated above, it is not restricted to this. The present invention can also be applied to the manufacture of a liquid discharge apparatus other than an ink jet head that discharges liquid other than ink, and the manufacture of a piezoelectric actuator used in the liquid discharge apparatus. The present invention can also be applied to the manufacture of piezoelectric actuators used in devices other than liquid ejection devices.
3 インクジェットヘッド
10 圧力室
15 ノズル
21 流路ユニット
22 圧電アクチュエータ
31 プレート
41 インク分離層
42、43 圧電層
45 個別電極
81 検査用空間
82 検査用電極
91 共通電極
3
Claims (9)
前記ノズルに連通する圧力室と、
前記圧力室と重なるように配置された圧電層と、
前記圧電層の前記圧力室と反対側の面の前記圧力室と重なる部分に形成された駆動用電極と、を備えた液体吐出装置の製造方法であって、
前記圧電層を含む第1部材と、前記圧電層よりも線膨張係数の高い材料からなる部分を含み、前記圧力室を有する第2部材とを、熱硬化性接着剤で接合する接合工程と、
前記接合工程の後に、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面の前記圧力室と対向する部分に前記駆動用電極を形成する電極形成工程と、を備え、
前記電極形成工程において、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面の前記圧力室と対向する部分に、前記接合工程後の前記圧電層の前記接合工程前に対する収縮量に応じた態様の前記駆動用電極を形成することを特徴とする液体吐出装置の製造方法。 A nozzle,
A pressure chamber communicating with the nozzle;
A piezoelectric layer disposed to overlap the pressure chamber;
A driving electrode formed on a portion of the surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber that overlaps the pressure chamber, and a manufacturing method of a liquid ejection device comprising:
A bonding step of bonding a first member including the piezoelectric layer and a second member including a portion made of a material having a higher linear expansion coefficient than the piezoelectric layer and having the pressure chamber with a thermosetting adhesive;
An electrode forming step of forming the driving electrode on a portion of the surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber opposite to the pressure chamber after the bonding step;
In the electrode forming step, the portion of the surface opposite to the pressure chamber of the piezoelectric layer facing the pressure chamber is in a form according to the contraction amount of the piezoelectric layer after the bonding step with respect to the bonding step. A method of manufacturing a liquid ejection apparatus, comprising forming a drive electrode.
前記ノズル及び前記圧力室をそれぞれ複数備え、
前記圧電層が、複数の前記圧力室にまたがって連続的に延び、
前記圧電層の前記圧力室と反対側の面の、複数の前記圧力室と重なる部分に、複数の前記駆動用電極が形成されたものであって、
前記電極形成工程において、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面の、各圧力室に対応する前記基準部分から、前記収縮量に応じた同じ量だけ前記所定方向にずれた部分に、それぞれ、前記駆動用電極を形成することを特徴とする請求項2に記載の液体吐出装置の製造方法。 The liquid ejection device includes:
A plurality of the nozzles and the pressure chambers are provided,
The piezoelectric layer extends continuously across the plurality of pressure chambers;
A plurality of the driving electrodes are formed on a portion of the surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber, which overlaps the plurality of pressure chambers,
In the electrode forming step, on the surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber, from the reference portion corresponding to each pressure chamber, to a portion shifted in the predetermined direction by the same amount according to the contraction amount, respectively. The method for manufacturing a liquid ejection apparatus according to claim 2, wherein the driving electrode is formed.
互いに異なる前記圧力室と重なる、互いに分離した複数の前記圧電層を備えたものであって、
前記電極形成工程において、前記収縮量が小さい前記圧電層ほど、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面の、前記基準部分から前記所定方向に大きくずれた部分に、前記駆動用電極を形成し、
前記基準部分は、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面の前記圧力室と重なる領域のうち、前記駆動用電極に所定電位を付与して前記圧電層を圧電変形させたときの前記圧電層の変形量が最も大きくなる部分であることを特徴とする請求項2又は3に記載の液体吐出装置の製造方法。 The liquid ejection device includes:
A plurality of the piezoelectric layers separated from each other, which overlap with different pressure chambers,
In the electrode forming step, the driving electrode is formed on a portion of the surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber on the side opposite to the pressure chamber, which is largely deviated from the reference portion in the predetermined direction, as the shrinkage amount is smaller And
The reference portion includes the piezoelectric layer when the piezoelectric layer is piezoelectrically deformed by applying a predetermined potential to the driving electrode in a region overlapping the pressure chamber on the surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber. 4. The method of manufacturing a liquid ejection apparatus according to claim 2, wherein the deformation amount of the layer is the largest.
前記圧力室が、前記第1部材と前記第2部材との積層方向から見て長尺形状を有するものであって、
前記所定方向が、前記積層方向から見て、前記圧力室の長手方向と直交する方向であることを特徴とする請求項4又は5に記載の液体吐出装置の製造方法。 The liquid ejection device includes:
The pressure chamber has a long shape when viewed from the stacking direction of the first member and the second member,
6. The method of manufacturing a liquid ejection apparatus according to claim 4, wherein the predetermined direction is a direction orthogonal to a longitudinal direction of the pressure chamber when viewed from the stacking direction.
前記圧力室とは別の検査用空間をさらに備え、
前記圧電層が、前記圧力室と前記検査用空間とにまたがって延び、
前記圧電層の前記圧力室と反対側の面に、前記検査用空間と重なる検査用電極がさらに形成されたものであって、
前記電極形成工程において、前記圧電層の前記圧力室と反対側の面に、前記駆動用電極を形成するとともに、前記所定方向に前記検査用空間よりも長い部分を有する前記検査用電極を形成することを特徴とする請求項2〜6のいずれかに記載の液体吐出装置の製造方法。 The liquid ejection device includes:
Further comprising an inspection space separate from the pressure chamber;
The piezoelectric layer extends across the pressure chamber and the inspection space;
An inspection electrode that overlaps the inspection space is further formed on the surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber,
In the electrode forming step, the driving electrode is formed on the surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber, and the inspection electrode having a portion longer than the inspection space in the predetermined direction is formed. The method of manufacturing a liquid ejection device according to claim 2, wherein
前記マーカ形成工程の後、前記接合工程の前に、前記一対のマーカ間の距離を測定する接合前測定工程と、
前記接合工程の後に、前記一対のマーカ間の距離を測定する接合後測定工程と、
前記接合後測定工程において測定された前記一対のマーカ間の距離と、前記接合前測定工程において測定された前記一対のマーカ間の距離との差から前記収縮量を取得する収縮量取得工程と、をさらに備え、
前記電極形成工程において、前記収縮量取得工程で取得した前記収縮量に応じた態様で、前記駆動用電極を形成することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の液体吐出装置の製造方法。 Before the joining step, a marker forming step of forming a pair of markers disposed on the surface of the piezoelectric layer opposite to the pressure chamber with a region where the driving electrode is formed,
After the marker forming step and before the joining step, a pre-joining measurement step for measuring a distance between the pair of markers,
After the joining step, a post-joining measurement step for measuring a distance between the pair of markers,
A contraction amount acquisition step of acquiring the contraction amount from a difference between a distance between the pair of markers measured in the post-joining measurement step and a distance between the pair of markers measured in the pre-joining measurement step; Further comprising
The liquid ejection apparatus according to claim 1, wherein, in the electrode formation step, the driving electrode is formed in a mode corresponding to the contraction amount acquired in the contraction amount acquisition step. Production method.
前記接合工程の後に、前記圧電層の前記第2部材と反対側の面に駆動用電極を形成する電極形成工程と、を備え、
前記電極形成工程において、前記圧電層の前記第2部材と反対側の面に、前記接合工程後の前記圧電層の前記接合工程前に対する収縮量に応じた態様で、前記駆動用電極を形成することを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。 A bonding step of bonding a first member including a piezoelectric layer and a second member including a portion made of a material having a higher linear expansion coefficient than the piezoelectric layer with a thermosetting adhesive;
An electrode forming step of forming a driving electrode on a surface opposite to the second member of the piezoelectric layer after the bonding step;
In the electrode forming step, the driving electrode is formed on the surface of the piezoelectric layer opposite to the second member in a manner corresponding to the amount of contraction of the piezoelectric layer after the bonding step with respect to the bonding step. A method for manufacturing a piezoelectric actuator.
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JP2016137641A (en) * | 2015-01-28 | 2016-08-04 | ブラザー工業株式会社 | Manufacturing method of liquid discharge device and the liquid discharge device |
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