JP2016041485A - Liquid injection apparatus and electrode position determination method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ノズルから液体を噴射する液体噴射装置、及び、液体噴射装置において電極の位置を決定する電極位置決定方法に関する。 The present invention relates to a liquid ejecting apparatus that ejects liquid from a nozzle, and an electrode position determining method that determines the position of an electrode in the liquid ejecting apparatus.
ノズルから液体を噴射する液体噴射装置として、特許文献1には、ノズルからインクを噴射するインクジェットヘッドが記載されている。特許文献1に記載のインクジェットヘッドは、キャビティユニットと圧電アクチュエータとを備えている、キャビティユニットは、記録用紙の配列方向に配列された複数の圧力室を有している。圧電アクチュエータは、キャビティユニットの上面に互いに積層されて配置された3つの圧電材料層と、常時第1の定電位が付与される第1の定電位電極と、常時第2定電位が付与される第2定電位電極と、個別電極とを備えている。第1定電位電極は、3枚の圧電材料層のうち、中央の圧電材料層と上側の圧電材料層との間の、圧力室の中央部と重なる部分に配置されている。第2定電位電極は、3枚の圧電材料層のうち下側の圧電材料層と中央の圧電材料層との間の、記録用紙の搬送方向における圧力室の両端部と重なる部分に配置されている。個別電極は、3枚の圧電材料層のうち上側の圧電材料層の上面の圧力室と重なる部分に、第1定電位電極及び第2定電位電極の両方と重なっている。また、上側の圧電材料層の第1定電位電極と個別電極とに挟まれた部分は厚み方向の上向きに分極されている。また、上側及び中央の圧電材料層の第2定電位電極と個別電極とに挟まれた部分は、厚み方向の下向きに分極されている。
As a liquid ejecting apparatus that ejects liquid from a nozzle,
そして、個別電極に第1の定電位が付与されると、圧電材料層の個別電極と第2定電位電極とに挟まれた部分に、分極方向と平行な厚み方向下向きの電界が発生する。これにより、圧電材料層のこの部分が面方向に収縮し、圧電アクチュエータの圧力室と重なる部分が、圧力室と反対側に撓む。一方、個別電極に第2の定電位が付与されると、圧電材料層の個別電極と第1定電位電極とに挟まれた部分に、分極方向と平行な厚み方向上向きの電界が発生する。これにより、圧電材層層のこの部分が面方向に収縮し、圧電アクチュエータの圧力室と重なる部分が、圧力室側に撓む。 When the first constant potential is applied to the individual electrode, a downward electric field in the thickness direction parallel to the polarization direction is generated in a portion sandwiched between the individual electrode and the second constant potential electrode of the piezoelectric material layer. As a result, this portion of the piezoelectric material layer contracts in the plane direction, and the portion overlapping the pressure chamber of the piezoelectric actuator bends to the opposite side of the pressure chamber. On the other hand, when the second constant potential is applied to the individual electrode, an upward electric field in the thickness direction parallel to the polarization direction is generated in a portion sandwiched between the individual electrode and the first constant potential electrode of the piezoelectric material layer. Thereby, this portion of the piezoelectric material layer is contracted in the surface direction, and the portion overlapping the pressure chamber of the piezoelectric actuator is bent toward the pressure chamber.
そして、個別電極に付与する電位を第1の定電位と第2の定電位との間で切り替えて圧電アクチュエータを駆動すると、圧電層の個別電極と第1定電位電極とに挟まれた部分が面方向に収縮するときに、圧電層の個別電極と第2定電位電極とに挟まれた部分が収縮前の状態に面方向に伸長する。また、圧電層の個別電極と第2定電位電極とに挟まれた部分が面方向に収縮するときに、圧電層の個別電極と第1定電位電極とに挟まれた部分が収縮前の状態に面方向に伸長する。このとき、圧電層の個別電極と第1定電位電極とに挟まれた部分、及び、圧電層の個別電極と第2定電位電極とに挟まれた部分のうち、一方の部分の面方向の収縮が、他方の部分の面方向の伸長によって相殺される。これにより、圧電層のある圧力室と重なる部分の変形が、圧電層の隣接する圧力室と重なる部分の変形に影響を与える、いわゆるクロストークを抑制することができる。 When the piezoelectric actuator is driven by switching the potential applied to the individual electrode between the first constant potential and the second constant potential, the portion sandwiched between the individual electrode and the first constant potential electrode of the piezoelectric layer is When contracting in the surface direction, a portion of the piezoelectric layer sandwiched between the individual electrode and the second constant potential electrode extends in the surface direction to a state before contraction. Further, when the portion sandwiched between the individual electrode and the second constant potential electrode of the piezoelectric layer contracts in the plane direction, the portion sandwiched between the individual electrode and the first constant potential electrode of the piezoelectric layer is in a state before contraction. Elongate in the surface direction. At this time, one of the portion of the piezoelectric layer sandwiched between the individual electrode and the first constant potential electrode and the portion of the piezoelectric layer sandwiched between the individual electrode and the second constant potential electrode in the surface direction. Shrinkage is offset by the planar extension of the other part. Accordingly, it is possible to suppress so-called crosstalk in which the deformation of the portion overlapping the pressure chamber with the piezoelectric layer affects the deformation of the portion overlapping the adjacent pressure chamber of the piezoelectric layer.
ここで、特許文献1に記載されているようなインクジェットヘッドでは、通常、個別電極を第1の定電位にしたときの、圧電アクチュエータの圧力室と反対側への撓みが、個別電極を第2の定電位にしたときの、圧電アクチュエータの圧力室側への撓みよりも小さい。このとき、圧電アクチュエータの、圧力室側の撓みと、圧力室と反対側への撓みとの差が大きすぎると、クロストークの抑制の効果を十分に得られない虞がある。
Here, in the ink jet head described in
一方で、特許文献1では、記録用紙の搬送方向において、第1定電位電極の端部と第2定電位電極の端部とが重なっている。しかしながら、第1定電位電極と第2定電位電極との間の電位差による下側の圧電層の変形の抑制や、第1定電位電極と第2定電位電極との間の絶縁性の確保などの観点から、第1定電位電極と第2定電位電極とは、記録用紙の搬送方向に隙間をあけて配置されていることが好ましい。ただし、この場合には、第1定電位電極と第2定電位電極とが重なっている場合と比較して、第1定電位電極及び第2定電位電極のうち、少なくとも一方の電極と個別電極とが対向する面積が小さくなってしまい、個別電極を第1の定電位と第2の定電位との間で切り替えたときの、圧電アクチュエータの撓みが小さくなってしまう虞がある。
On the other hand, in
本発明の目的は、圧電アクチュエータの撓みの減少を極力抑えつつ、クロストークを確実に抑制することが可能な液体噴射装置、及び、液体噴射装置における電極位置決定方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a liquid ejecting apparatus and a method for determining an electrode position in the liquid ejecting apparatus that can reliably suppress crosstalk while suppressing a decrease in the bending of a piezoelectric actuator as much as possible.
本発明に係る液体噴射装置は、液体を噴射するためのノズルと連通し、一方向に配列された複数の圧力室を有する流路ユニットと、前記複数の圧力室内の液体に圧力を付与するための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、前記複数の圧力室にまたがって連続的に延びた圧電層と、前記圧電層の前記圧力室の中央部と重なる部分に配置された第1電極と、前記圧電層の前記圧力室と重なる部分のうち、前記一方向における前記第1電極よりも外側の部分に配置された第2電極と、を備え、前記第1電極と前記第2電極とは、前記一方向に隙間をあけて配置され、前記隙間の中心は、前記一方向において、前記圧電層の前記圧力室の中央の領域と重なる領域である所定領域に位置し、前記所定領域は、前記所定領域全体に厚み方向の電界を発生させたときに、前記圧電アクチュエータの前記圧力室側への撓みが最大となる領域のである。 A liquid ejecting apparatus according to the present invention communicates with a nozzle for ejecting liquid, and has a flow path unit having a plurality of pressure chambers arranged in one direction, and applies pressure to the liquid in the plurality of pressure chambers. The piezoelectric actuator comprises: a piezoelectric layer continuously extending across the plurality of pressure chambers; and a first electrode disposed on a portion of the piezoelectric layer overlapping a central portion of the pressure chamber. And a second electrode disposed on a portion of the piezoelectric layer that overlaps the pressure chamber and outside the first electrode in the one direction, and the first electrode and the second electrode, Is disposed with a gap in the one direction, and the center of the gap is located in a predetermined area that is an area overlapping the central area of the pressure chamber of the piezoelectric layer in the one direction, and the predetermined area is The entire predetermined area When an electric field is generated in the viewing direction, deflection to the pressure chamber side of the piezoelectric actuator is the region of maximum.
本発明に係る電極位置決定方法は、液体を噴射するためのノズルと連通し、一方向に配列された複数の圧力室を有する流路ユニットと、前記複数の圧力室内の液体に圧力を付与するための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、前記複数の圧力室にまたがって連続的に延びた圧電層と、前記圧電層の前記圧力室の中央部と重なる部分に配置された第1電極と、前記圧電層の前記圧力室と重なる部分のうち、前記一方向における前記第1電極よりも外側の部分に配置された第2電極と、を備えた液体噴射装置において、前記第1電極及び前記第2電極の位置を決定する電極位置決定方法であって、前記第1電極と前記第2電極とが、前記一方向に隙間をあけて配置され、且つ、前記隙間の中心が、前記一方向において、前記圧電層の前記圧力室の中央の領域と重なる領域である所定領域に位置するように、前記第1電極及び前記第2電極の位置を決定し、前記所定領域は、前記所定領域全体に厚み方向に電界を発生させたときに、前記圧電アクチュエータの前記圧力室側への撓みが最大となる領域である。 An electrode position determination method according to the present invention is a flow path unit having a plurality of pressure chambers arranged in one direction and communicating with a nozzle for ejecting liquid, and applies pressure to the liquid in the plurality of pressure chambers. A piezoelectric actuator, and the piezoelectric actuator is disposed in a portion overlapping the piezoelectric layer continuously extending over the plurality of pressure chambers and a central portion of the pressure chamber of the piezoelectric layer. In the liquid ejecting apparatus, comprising: an electrode; and a second electrode disposed in a portion of the piezoelectric layer that overlaps the pressure chamber in an outer side of the first electrode in the one direction. And an electrode position determining method for determining the position of the second electrode, wherein the first electrode and the second electrode are arranged with a gap in the one direction, and the center of the gap is In one direction, front The positions of the first electrode and the second electrode are determined so as to be located in a predetermined area that is an area overlapping with a central area of the pressure chamber of the piezoelectric layer, and the predetermined area extends in the thickness direction over the entire predetermined area. When the electric field is generated, the piezoelectric actuator is the region where the deflection of the piezoelectric actuator toward the pressure chamber is maximized.
第1電極と第2電極とが圧電層の同じ面に配置される場合には、第1電極と第2電極との間に隙間を設ける必要がある。また、第1電極と第2電極とが圧電層の異なる面に配置されている場合でも、電極間の絶縁信頼性の確保などの観点から、第1電極と第2電極との間に隙間があることが好ましい。 When the first electrode and the second electrode are disposed on the same surface of the piezoelectric layer, it is necessary to provide a gap between the first electrode and the second electrode. Even when the first electrode and the second electrode are arranged on different surfaces of the piezoelectric layer, there is a gap between the first electrode and the second electrode from the viewpoint of ensuring insulation reliability between the electrodes. Preferably there is.
一方で、複数の圧力室が一方向に配列され、且つ、圧電層がこれら複数の圧力室にまたがって連続的に延びている場合、圧電層のある圧力室と重なる部分の変形が、圧電アクチュエータの隣接する圧力室と重なる部分の撓みに影響を与える、いわゆるクロストークが発生する虞がある。本発明では、第1電極を用いて圧電層に電界を発生させて圧電アクチュエータを圧力室側に撓ませた状態と、第2電極を用いて圧電層に電界を発させて圧電アクチュエータを圧力室と反対側に撓ませた状態とを切り替える際に、圧電層の第1電極と重なる部分及び第2電極と重なる部分のうち、一方の部分が収縮し、他方の部分が収縮前の状態に伸長する。これにより、上記一方の部分の収縮と、上記他方の部分の伸長とが相殺され、クロストークを抑制することができる。ただし、第1電極が圧力室の中央部と重なり、第2電極が圧力室の第1電極と重なる部分よりも外側の部分と重なるような圧電アクチュエータでは、圧力室側への撓みが、圧力室と反対側への撓みよりも大きくなる。このとき、圧力室側への撓みと、圧力室と反対側への撓みとの差が大きいと、クロストークの抑制効果は小さくなってしまう。 On the other hand, when a plurality of pressure chambers are arranged in one direction and the piezoelectric layer continuously extends across the plurality of pressure chambers, the deformation of the portion overlapping the pressure chamber with the piezoelectric layer is changed. There is a possibility that so-called crosstalk, which affects the deflection of the portion overlapping the adjacent pressure chambers, may occur. In the present invention, an electric field is generated in the piezoelectric layer using the first electrode and the piezoelectric actuator is bent toward the pressure chamber side, and an electric field is generated in the piezoelectric layer using the second electrode and the piezoelectric actuator is moved to the pressure chamber. When switching between the state bent to the opposite side, one of the portions overlapping the first electrode and the second electrode of the piezoelectric layer contracts and the other portion expands to the state before contraction. To do. As a result, the contraction of the one part and the extension of the other part are offset, and crosstalk can be suppressed. However, in a piezoelectric actuator in which the first electrode overlaps with the central portion of the pressure chamber and the second electrode overlaps with a portion outside the portion overlapping the first electrode of the pressure chamber, the deflection toward the pressure chamber is And greater than the deflection to the opposite side. At this time, if the difference between the deflection toward the pressure chamber and the deflection toward the opposite side of the pressure chamber is large, the effect of suppressing the crosstalk is reduced.
そこで、本発明では、第1電極と第2電極との隙間の中心が、一方向において、圧電層の圧力室の中央の領域と重なる所定領域に位置するように、第1電極及び第2電極を配置している。ここで、所定領域とは、所定領域全体に厚み方向の電界を発生させたときの、圧電アクチュエータの圧力室側への撓みが最も大きくなる領域のことである。これにより、上記隙間の中心が、一方向における所定領域よりも外側に位置している場合と比較して、圧電アクチュエータの圧力室側への撓みと圧力室と反対側への撓みとの差を小さくすることができる。これにより、クロストークを確実に抑制することができる。 Therefore, in the present invention, the first electrode and the second electrode are positioned so that the center of the gap between the first electrode and the second electrode is located in a predetermined region that overlaps the central region of the pressure chamber of the piezoelectric layer in one direction. Is arranged. Here, the predetermined region is a region where the deflection of the piezoelectric actuator toward the pressure chamber side is greatest when an electric field in the thickness direction is generated in the entire predetermined region. As a result, the difference between the deflection of the piezoelectric actuator toward the pressure chamber side and the deflection toward the opposite side of the pressure chamber is compared with the case where the center of the gap is located outside the predetermined region in one direction. Can be small. Thereby, crosstalk can be reliably suppressed.
また、本発明では、上記隙間の中心が、一方向における所定領域よりも外側に位置している場合と比較して、圧電アクチュエータの圧力室側への撓みが小さくなる。しかしながら、上述したように、圧電アクチュエータは、圧力室側への撓みが圧力室と反対側への撓みよりも大きい。そのため、上記隙間の中心が、一方向における所定領域に位置するようにした場合には、上記隙間の中心が、一方向における所定領域よりも外側に位置するようにした場合と比較して、隙間を形成することによる圧電アクチュエータの撓みへの影響を小さくすることができる。 Further, in the present invention, the deflection of the piezoelectric actuator toward the pressure chamber is reduced as compared with the case where the center of the gap is located outside a predetermined region in one direction. However, as described above, in the piezoelectric actuator, the deflection toward the pressure chamber side is larger than the deflection toward the side opposite to the pressure chamber. Therefore, when the center of the gap is located in a predetermined area in one direction, the gap is larger than the case where the center of the gap is located outside the predetermined area in one direction. The influence on the deflection of the piezoelectric actuator due to the formation of can be reduced.
[第1実施形態]
以下、本発明の好適な第1実施形態について説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, a preferred first embodiment of the present invention will be described.
(プリンタ)
図1に示すように、第1実施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、搬送ローラ4などを備えている。キャリッジ2は、走査方向に延びた2本のガイドレール5に支持され、ガイドレール5に沿って走査方向に往復移動する。なお、以下では、図1に示すように、走査方向の右側及び左側を定義して説明を行う。
(Printer)
As shown in FIG. 1, the
インクジェットヘッド3は、キャリッジ2に搭載され、その下面に形成された複数のノズル15からインクを噴射する。搬送ローラ4は、走査方向と直交する搬送方向におけるキャリッジ2の両側に配置され、記録用紙Pを搬送方向に搬送する。
The
そして、プリンタ1では、搬送ローラ4により記録用紙Pを搬送方向に搬送させつつ、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からインクを噴射させることによって、記録用紙Pに印刷を行う。
In the
(インクジェットヘッド)
インクジェットヘッド3は、図2〜図4に示すように、複数のノズル15や、複数のノズル15に連通する複数の圧力室10等のインク流路を有する流路ユニット21と、圧力室10内のインクに圧力を付与する圧電アクチュエータ22とを備えている。
(Inkjet head)
As shown in FIGS. 2 to 4, the
<流路ユニット>
流路ユニット21は、4枚のプレート31〜34が積層されることによって形成されている。4枚のプレート31〜34のうち、上側3枚のプレート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と同様の金属材料によって構成されていてもよい。
<Flow path unit>
The
プレート31には、複数の圧力室10が形成されている。圧力室10は、走査方向を長手方向とする略楕円形状を有し、搬送方向の長さXが250〜400[μm]程度となっている。複数の圧力室10は、搬送方向に配列されることによって圧力室列9を形成している。プレート31には、4つの圧力室列9が走査方向に配列されている。プレート32には、複数の圧力室10の左側の端部と重なる部分に略円形の複数の貫通孔12が形成されている。また、プレート32には、複数の圧力室10の右側の端部と重なる部分に、略円形の複数の貫通孔13が形成されている。
A plurality of
プレート33には、4つのマニホールド流路11が形成されている。4つのマニホールド流路11は、4つの圧力室列9に対して設けられたものであり、搬送方向に延び、対応する圧力室列9の右端部を除く部分と重なっている。4つのマニホールド流路11には、右側に配置されたものから順に、搬送方向における下流側の端部に設けられたインク供給口8からブラック、イエロー、シアン、マゼンタの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。
Four
<圧電アクチュエータ>
圧電アクチュエータ22は、インク分離層40、圧電層41、42、共通電極43、複数の第1駆動電極44、複数の第2駆動電極45などを備えている。インク分離層40は、ステンレスなどの金属材料からなり、流路ユニット21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40は、圧力室10内のインクが、圧電層41に接触してしまうのを防止するためのものである。また、インク分離層40の厚みは、例えば、10[μm」程度である。
<Piezoelectric actuator>
The
圧電層41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り、インク分離層40の上面に配置され、複数の圧力室10にまたがって連続的に延びている。また、圧電層41の厚みは、例えば、15[μm]程度である。ここで、圧電層41は、後述の共通電極43とインク分離層40とを絶縁するためのものである。圧電層42は、圧電層41と同様の圧電材料からなり、圧電層41の上面に配置されている。また、圧電層42の厚みは、例えば、18[μm]程度である。
The
共通電極43は、圧電層41と圧電層42との間のほぼ全域にわたって延びている。共通電極43は、常にグランド電位に保持されている。複数の第1個別電極44は、複数の圧力室10に対して個別に設けられている。第1個別電極44は、搬送方向における圧力室10の中央部と重なるように配置されている。また、第1個別電極44は、左側に圧力室10と重ならない部分まで延び、その先端部が接続端子44aとなっている。接続端子44aには図示しない配線部材を介して図示しないドライバICが接続されている。これにより、複数の第1個別電極44には、ドライバICにより個別に、グランド電位、及び、例えば20V程度の駆動電位のうち、いずれかの電位が選択的に付与される。
The
複数の第2個別電極45は、複数の圧力室10に対して個別に設けられている。第2個別電極45は、2つの重なり部45aと連結部45bとを備えている。2つの重なり部45aは、搬送方向における圧力室10の上流側の端部及び下流側の端部と重なっている。また、第1個別電極44と、各重なり部45aは、搬送方向に隙間46をあけて配置されている。隙間46の位置については、後程詳細に説明する。連結部45bは、搬送方向に延びて、2つの重なり部45aの右端部同士を連結させている。連結部45bには、図示しない配線部材を介して図示しないドライバICに接続されている。そして、複数の第2個別電極45には、ドライバICにより個別に、グランド電位、及び、上記駆動電位のうち、いずれかの電位が選択的に付与される。
The plurality of second
また、共通電極43、複数の第1個別電極44及び複数の第2個別電極45が上記のように配置されているのに対応して、圧電層42の、共通電極43と各第1個別電極44とに挟まれた第1活性部T1、及び、共通電極43と各第2個別電極45とに挟まれた第2活性部T2は、厚み方向の下向きに分極されている。
Corresponding to the arrangement of the
(圧電アクチュエータの駆動方法)
ここで、圧電アクチュエータ22の駆動方法について説明する。圧電アクチュエータ22では、予め、複数の第1個別電極44が駆動電位に保持され、複数の第2個別電極45がグランド電位に保持されている。この状態では、第1個別電極44と共通電極43との電位差により、第1活性部T1に分極方向と平行な厚み方向下向きの電界が発生し、第1活性部T1が分極方向と直交する面方向に収縮している。これにより、圧電層41、42及びインク分離層40の圧力室10と重なる部分が全体として、圧力室10側に撓んでいる。
(Piezoelectric actuator drive method)
Here, a driving method of the
あるノズル15からインクを噴射させるときには、まず、このノズル15に対応する第1個別電極44の電位をグランド電位に切り替えるとともに、このノズル15に対応する第2個別電極45の電位を駆動電位に切り替える。すると、第1個別電極44と共通電極43とが同電位となることにより、第1活性部T1が収縮前の状態に伸長する。また、第2個別電極45と共通電極43との電位差により、第2活性部T2に分極方向と平行な厚み方向下向きの電界が発生し、この電界により第2活性部T2が面方向に収縮する。これらのことから、圧電層41、42及びインク分離層40の圧力室10と重なる部分が全体として、圧力室10と反対側に撓む。これにより、圧力室10の容積が増大して、圧力室10内のインクの圧力が低下し、マニホールド流路11から圧力室10にインクが流れ込む。ただし、このときの圧力室10と反対側への撓みは、第1個別電極44が駆動電位に保持され、第2駆動電極45がグランド電位に保持されているときの、圧力室10側への撓みよりも小さくなっている。
When ejecting ink from a
また、このときには、第1活性部T1の伸長と第2活性部T2の収縮とが相殺されることにより、圧電層42の圧力室10と重なる部分の変形が、圧電層42の搬送方向に隣接する圧力室10と重なる部分の変形に影響を与える、いわゆるクロストークを抑制することができる。
At this time, the extension of the first active portion T1 and the contraction of the second active portion T2 are offset, so that the deformation of the portion of the
そして、所定時間経過後、第1個別電極44を駆動電位に戻すとともに、第2個別電極45をグランド電位に戻す。すると、第1活性部T1が収縮し、第2活性部T2が収縮前の状態に伸長することにより、圧電層41、42、インク分離層40の圧力室10と重なる部分が全体として圧力室10側に撓む。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増大し、圧力室10に連通するノズル15からインクが噴射される。そして、このときには、第1活性部T1の収縮と第2活性部T2の伸長とが相殺される。これにより、クロストークを抑制することができる。
Then, after a predetermined time has elapsed, the first
(隙間の位置)
次に、第1個別電極44と第2個別電極45との間の隙間46の位置について説明する。隙間46の位置は、圧電層42の所定領域Raの位置に応じて決められている。ここで、所定領域Raは、圧電層42の圧力室10中央の領域と重なり、所定領域Ra全体に厚み方向の電界を発生させたときに、圧電アクチュエータ22の圧力室10側への撓みが最大となるような領域である。すなわち、所定領域Raは、圧電層42の、厚み方向の電界を発生させたときに、圧電アクチュエータ22を圧力室10側に撓ませることに寄与する領域である。一方、圧電層42の圧力室10と重なる部分のうち、所定領域Raよりも外側の領域は、厚み方向の電界を発生させたときに、圧電アクチュエータ22を圧力室10と反対側に撓ませることに寄与する領域となる。圧電層42の所定領域Raの位置は、搬送方向における圧力室10の長さ、インク分離層40及び圧電層41、42の厚みや材質など、インクジェットヘッド3の構造が決まれば1つに決まるものである。なお、図4では、所定領域Raに、直線同士が交差するハッチングを付している。
(Gap position)
Next, the position of the
そして、第1実施形態では、搬送方向における第1個別電極44の端が、搬送方向における所定領域Raの端よりも内側に位置している。また、搬送方向における重なり部45aの第1個別電極44側の端が、搬送方向における所定領域Raの端と重なっている。これにより、隙間46は、搬送方向における中心46aを含めた全体が、所定領域Raに位置している。
In the first embodiment, the end of the first
圧電アクチュエータ22では、第1個別電極44と第2個別電極45とが、圧電層42の上面に配置されている。そのため、搬送方向において、第1個別電極44と第2個別電極45の重なり部45aとの間に隙間46を設ける必要がある。このとき、本発明とは異なり、隙間46の中心46aを、搬送方向における所定領域Raの外側に位置させることも可能である。例えば、図5(a)に示すように、中心46aを含めた隙間46全体を搬送方向における所定領域Raの外側に位置させることも可能である。あるいは、図5(b)に示すように、隙間46を、一部分を搬送方向における所定領域Raの外側に位置させることにより、中心46aを所定領域Raの外側に位置させることも可能である。
In the
しかしながら、これらの場合には、第1実施形態の場合と比較して、第1個別電極44と共通電極43とが対向する面積が大きくなり、第2個別電極45と共通電極43とが対向する面積が小さくなる。そのため、第1実施形態の場合と比較して、圧電アクチュエータ22の圧力室10側への撓みが大きくなり、圧力室10と反対側への撓みが小さくなる。上述したように、圧電アクチュエータ22は、元々、圧力室10側への撓みが圧力室10と反対側への撓みよりも大きい。そのため、これらの場合には、圧電アクチュエータ22の圧力室10側への撓みと、圧力室10と反対側への撓みとの差が、大きくなってしまう。圧電アクチュエータ22の圧力室10側への撓みと、圧力室10と反対側への撓みとの差が大きくなりすぎると、圧電アクチュエータ22の駆動時に、第1活性部T1及び第2活性部T2のうち、一方の活性部の収縮と他方の活性部の伸長とが十分に相殺されず、クロストークを十分に抑制することができない虞がある。
However, in these cases, compared with the case of the first embodiment, the area where the first
これに対して、第1実施形態では、中心46aを含めた隙間46全体が所定領域Raに位置している、したがって、隙間46の中心46aが搬送方向における所定領域Raの外側に位置している場合と比較して、圧電アクチュエータ22の圧力室10側への撓みが小さくなり、圧力室10と反対側への撓みが大きくなる。そのため、第1実施形態では、隙間46の中心46aが搬送方向における所定領域Raの外側に位置している場合と比較して、圧電アクチュエータ22の圧力室10側への撓みと、圧力室10と反対側への撓みとの差を小さくすることができる。これにより、圧電アクチュエータ22の駆動時に、第1活性部T1及び第2活性部T2のうち、一方の活性部の収縮と他方の活性部の伸長とが十分に相殺され、クロストークを確実に抑制することができる。
On the other hand, in the first embodiment, the
また、隙間46全体が所定領域Raに位置している場合には、隙間46の中心46aが搬送方向における所定領域Raの外側に位置している場合と比較して、圧電アクチュエータ22の圧力室10側への撓みが小さくなる。しかしながら、圧電アクチュエータ22は、元々、圧力室10側への撓みが、圧力室10と反対側への撓みよりも大きい。したがって、圧電アクチュエータ22の圧力室10側への撓みが小さくなることは、圧電アクチュエータ22の圧力室10と反対側への撓みが小さくなることよりも、圧電アクチュエータ22の撓みに与える影響が小さい。一方、搬送方向における重なり部45aの端を、搬送方向における所定領域Raの端と重なるように配置した場合には、圧電層42の所定領域Raよりも外側の領域における第2個別電極45と共通電極43とが重なる面積が最大となり、且つ、第2個別電極45が所定領域Raと重ならない。したがって、圧電アクチュエータ22の、圧力室10と反対側への撓みを極力大きくすることができる。
Further, when the
(所定領域の位置の特定方法)
次に、所定領域Raの位置を特定する方法について説明する。第1実施形態の圧電アクチュエータ22では、搬送方向における圧力室10の長さXが、250[μm]以上且つ400[μm]以下である場合には、長さYa[μm]を、Ya=(0.72・X+11)/2によって算出される長さとし、搬送方向において、圧力室10の中央の領域と重なり、且つ、搬送方向における両端の位置が、搬送方向における圧力室10の中心10aからYa[μm]だけ搬送方向に離れている領域を所定領域Raとして特定する。
(Method for specifying the position of the predetermined area)
Next, a method for specifying the position of the predetermined region Ra will be described. In the
ここで、図6(a)は、搬送方向における圧力室10の長さX[μm]と、所定領域Raの長さZa(=2・Ya)[μm]との関係を示す図である。なお、図6(a)は、インク分離層40の厚みが10[μm]、圧電層41の厚みが15[μm]、圧電層42の厚みが18[μm]であり、所定領域Raが搬送方向において圧力室10の中心10aに対称であるとした場合の、搬送方向における圧力室10の長さXと、所定領域Raの長さZa[μm]との関係を示している。
Here, FIG. 6A is a diagram illustrating a relationship between the length X [μm] of the
そして、横軸を長さX[μm]、縦軸を長さZa[μm]とする平面上に、図6(a)の関係を図示すると、図6(b)に示すようになる。図6(b)の結果から、圧力室10の長さX[μm]が250[μm]以上且つ400[μm]以下の範囲では、長さX[μm]と長さZa[μm]とがほぼ一次比例することがわかる。そして、図6(a)の結果を最小二乗法などによって一次近似した直線Laは、Za=0.72・X+11の関係を満たす直線となる。したがって、上述したように、長さYa(=Za/2)[μm]を算出し、その算出結果に基づいて所定領域Raの位置を特定すれば、所定領域Raの位置を正確に特定することができる。また、このようにして、所定領域Raの位置を特定すれば、所定領域Raの位置を容易に特定することができる。
Then, when the relationship of FIG. 6A is illustrated on a plane in which the horizontal axis is length X [μm] and the vertical axis is length Za [μm], it is as shown in FIG. 6B. From the result of FIG. 6B, when the length X [μm] of the
なお、第1実施形態では、圧電層42が、本発明の圧電層に相当する。また、第1個別電極44が本発明の第1電極に相当し、第2個別電極45が本発明の第2電極に相当する。また、第1実施形態では、搬送方向が、本発明の一方向に相当する。
In the first embodiment, the
[第2実施形態]
次に、本発明の好適な第2実施形態について、説明する。ただし、第2実施形態は、第1実施形態の圧電アクチュエータ22を、次に説明する圧電アクチュエータ122に置き換えたものであるため、以下では、主に圧電アクチュエータ122の構成について説明する。
[Second Embodiment]
Next, a preferred second embodiment of the present invention will be described. However, in the second embodiment, since the
(圧電アクチュエータ)
図7〜図10に示すように、第2実施形態の圧電アクチュエータ122は、インク分離層140、下部圧電層141、中間圧電層142、上部圧電層143、第1定電位電極144、第2定電位電極145、複数の個別電極146等を備えている。
(Piezoelectric actuator)
As shown in FIGS. 7 to 10, the
インク分離層140は、インク分離層40(図3参照)と同様、ステンレスなどの金属材料からなり、流路ユニット21の上面に配置され、複数の圧力室10を覆っている。インク分離層140の厚みは、例えば、10[μm]程度である。圧電層141〜143は、圧電層41、42(図3参照)と同様の圧電材料からなる。下部圧電層141は、インク分離層140の上面に、複数の圧力室10にまたがって連続的に延びている。圧電層141の厚みは、例えば、14[μm]程度である。ここで、圧電層141は、後述の第2定電位電極145とインク分離層40とを絶縁するためのものである。中間圧電層142は、下部圧電層141の上面に配置されている。また、中間圧電層142の厚みは、例えば、18[μm]程度である。上部圧電層143は、中間圧電層142の上面に配置されている。上部圧電層143の厚みは、例えば、18[μm]程度である。
Like the ink separation layer 40 (see FIG. 3), the
第1定電位電極144は、中間圧電層142と上部圧電層143との間に配置されている。第1定電位電極144は、複数の重なり部144aと、4つの連結部144bと、連結部144cと、引出部144dとを有している。重なり部144aは、複数の圧力室10に対して個別に設けられ、搬送方向における圧力室10の中央部と重なっている。4つの連結部144bは、4つの圧力室列9に対応して設けられており、搬送方向に延びて各圧力室列9に対応する複数の重なり部144aの右側の端部同士を連結している。連結部144cは、走査方向に延びて、4つの連結部144bの搬送方向下流側の端部同士を連結させている。引出部144dは、連結部144c左端部に接続され、連結部144cとの接続部から搬送方向に延びている。引出部144dは、上部圧電層143に形成されたスルーホール139aを介して上部圧電層143の上面に引き出され、上部圧電層143の上面に形成された表面電極148と接続されている。表面電極148は、図示しない配線部材を介して図示しないドライバICに接続されている。そして、第1定電位電極144は、ドライバICにより、常に、例えば20V等、所定の駆動電位に保持されている。
The first constant potential electrode 144 is disposed between the intermediate
第2定電位電極145は、下部圧電層141と中間圧電層142との間に配置されている。第2定電位電極145は、複数の重なり部145aと、4つの連結部145bと、連結部145cと、引出部145dとを有している。複数の重なり部145aは、搬送方向における複数の圧力室10の両端部と重なるように配置されている。また、第2定電位電極145の重なり部145aは、第1定電位電極144の重なり部144aと、搬送方向に隙間147をあけて配置されている。隙間147の位置については、後程詳細に説明する。4つの連結部145bは4つの圧力室列9に対応して設けられており、搬送方向に延びて、各圧力室列9に対応する複数の重なり部145aの左側の端部同士を連結している。連結部145cは、走査方向に延びて、4つの連結部145bの搬送方向における上流側の端部同士を接続させている。引出部145dは、接続部145cの左端部から搬送方向の下流側に延びている。引出部145dは、中間圧電層142及び上部圧電層143にまたがって延びたスルーホール139bを介して上部圧電層143の上面に引き出され、上部圧電層143の上面に配置された表面電極149に接続されている。表面電極149は、図示しない配線部材を介して、図示しない電源に接続されている。そして、第2定電位電極145は、図示しない電源によって常にグランド電位に保持されている。
The second constant potential electrode 145 is disposed between the lower
複数の個別電極146は、複数の圧力室10に対して個別に設けられている。個別電極146は、圧力室10のほぼ全体と重なっており、第1定電位電極144の重なり部144a及び第2定電位電極145の重なり部145aの両方と重なっている。また、個別電極146の左端部には、圧力室10よりも重ならない位置まで延びた接続端子146aが設けられている。接続端子146aは、図示しない配線部材を介して図示しないドライバICに接続されている。そして、複数の個別電極146には、ドライバICにより個別に、グランド電位、及び、上記駆動電位のうち、いずれかの電位が選択的に付与される。
The plurality of
また、第1定電位電極144、第2定電位電極145及び複数の個別電極146がこのように配置されているのに対応して、上部圧電層143の個別電極146と第1定電位電極144の重なり部144aとに挟まれた第1活性部S1が、厚み方向の上向きに分極されている。また、中間圧電層142及び上部圧電層143の、個別電極146と第2定電位電極145の重なり部145aとに挟まれた第2活性部S2が、厚み方向の下向きに分極されている。
Corresponding to the arrangement of the first constant potential electrode 144, the second constant potential electrode 145, and the plurality of
(圧電アクチュエータの駆動方法)
次に、圧電アクチュエータ122の駆動方法について説明する。圧電アクチュエータ122では、予め、全ての個別電極146がグランド電位に保持されている。この状態では、個別電極146と第1定電位電極144との電位差により、第1活性部S1に、分極方向と平行な厚み方向上向きの電界が発生している。これにより、上部圧電層143の上記部分が面方向に収縮し、圧電層141〜143、インク分離層140の圧力室10と重なる部分が全体として、圧力室10側に撓んでいる。
(Piezoelectric actuator drive method)
Next, a method for driving the
あるノズル15からインクを噴射させるときには、まず、そのノズル15に対応する個別電極146の電位を上記駆動電位に切り替える。すると、個別電極146が第1定電位電極144と同電位となり、第1活性部S1が収縮前の状態に伸長する。一方、個別電極146と第2定電位電極145との電位差により、第2活性部S2に分極方向と平行な厚み方向下向きの電界が発生し、第2活性部S2が面方向に収縮する。これにより、圧電層141〜143及びインク分離層140の圧力室10と重なる部分が、全体として圧力室10と反対側に撓む。その結果、圧力室10の容積が増大して圧力室10内のインクの圧力が低下し、圧力室10にマニホールド流路11側からインクが供給される。ただし、このときの圧力室10と反対側への撓みは、個別電極146が駆動電位に保持されているときの、圧力室10側への撓みよりも小さくなっている。また、このときには、第1活性部S1の伸長と第2活性部S2の収縮とが相殺されることにより、クロストークを抑制することができる。
When ejecting ink from a
そして、所定時間経過後、個別電極146の電位をグランド電位に戻す。すると、上述したように、第1活性部S1が面方向に収縮し、第2活性部S2が収縮前の状態に伸長する。これにより、圧電層141〜143及びインク分離層140の圧力室10と重なる部分が、全体として圧力室10側に撓む。その結果、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増大し、圧力室10に連通するノズル15からインクが噴射される。そして、このときには、第1活性部S1の収縮と第2活性部S2の伸長とが相殺され、クロストークを抑制することができる。
Then, after a predetermined time has elapsed, the potential of the
(隙間の位置)
次に、第1定電位電極144の重なり部144aと第2定電位電極145の重なり部145aとの間の隙間147の位置について説明する。隙間147の位置は、圧電層142、143の所定領域Rbの位置に応じて決められている。ここで、所定領域Rbは、上部圧電層、142、143の圧力室10の中央の領域と重なり、所定領域Rb全体に厚み方向の電界を発生させたときに、圧電アクチュエータ122の圧力室10側への撓みが最大となる領域である。所定領域Rbの位置は、搬送方向における圧力室10の長さ、インク分離層140及び圧電層141〜143の厚みや材質など、インクジェットヘッド3の構造が決まれば1つに決まるものである。
(Gap position)
Next, the position of the
そして、第1定電位電極144は、搬送方向における重なり部144aの端が、搬送方向における所定領域Rbの端よりも内側に位置するように配置されている。また、第2定電位電極145は、搬送方向における重なり部145aの重なり部144a側の端が、搬送方向における所定領域Rbの端と重なっている。これにより、隙間147は、搬送方向における中心147aを含めた全体が、所定領域Rbに位置している。
The first constant potential electrode 144 is arranged such that the end of the overlapping
(隙間の位置)
次に、第1定電位電極144と第2定電位電極145との隙間147の位置について説明する。第2実施形態では、第1定電位電極144が中間圧電層142と上部圧電層143との間に配置されているのに対して、第2定電位電極145が下部圧電層141と中間圧電層142との間に配置されている。そのため、第1実施形態とは異なり、第1定電位電極144及び第2定電位電極145を、重なり部144aと重なり部145aとが重なるように配置するように配置することも可能である。あるいは、搬送方向における重なり部144aの端及び重なり部145aの端の両方が、搬送方向における所定領域Rbの端に位置するように配置することも可能である。すなわち、重なり部144aと重なり部145aとの間に隙間147を設けないことも可能である。
(Gap position)
Next, the position of the
しかしながら、重なり部144aと重なり部145aとが重なっていると、中間圧電層142の、重なり部144aと重なり部145aとに挟まれた部分が、これらの電位差によって生じる電界により常に収縮した状態となり、圧電アクチュエータ122の撓みが阻害されてしまう虞がある。また、重なり部144aと重なり部145aとの間に隙間147がないと、重なり部144aと重なり部145aとの間の絶縁性を十分に確保することができない虞がある。
However, if the overlapping
これらのことから、重なり部144aと重なり部145aとは、隙間147をあけて配置されることが好ましい。ただし、本発明とは異なり、隙間147の中心147aを、搬送方向における所定領域Rbの外側に位置させることも可能である。例えば、図11(a)に示すように、中心147aを含めた隙間147全体を、搬送方向における所定領域Rbの外側に位置させることも可能である。あるいは、図11(b)に示すように、隙間147の一部分を搬送方向における所定領域Rbの外側に位置させることにより、隙間147の中心147aを所定領域Rbの外側に位置させることも可能である。
For these reasons, the overlapping
しかしながら、これらの場合には、第2実施形態の場合と比較して、重なり部144aと個別電極146とが対向する面積が大きくなり、重なり部145aと個別電極146とが対向する面積が小さくなる。そのため、第2実施形態の場合と比較して、圧電アクチュエータ122の圧力室10側への撓みが大きくなり、圧力室10と反対側への撓みが小さくなる。上述したように、圧電アクチュエータ122は、元々、圧力室10側への撓みが圧力室10と反対側への撓みよりも大きい。そのため、これらの場合には、圧電アクチュエータ122の圧力室10側への撓みと、圧力室10と反対側への撓みとの差が大きくなってしまう。圧電アクチュエータ122の圧力室10側への撓みと、圧力室10と反対側への撓みとの差が大きくなりすぎると、上述したように、クロストークを十分に抑制することができない虞がある。
However, in these cases, compared to the second embodiment, the area where the overlapping
これに対して、第2実施形態では、上述したように、中心147aを含めた隙間147全体が所定領域Rbに位置している。したがって、隙間147の中心147aが搬送方向における所定領域Rbの外側に位置している場合と比較して、圧電アクチュエータ122の圧力室10側への撓みが小さくなり、圧力室10と反対側への撓みが大きくなる。そのため、隙間147の中心147aが搬送方向における所定領域Rbの外側に位置している場合と比較して、圧電アクチュエータ122の圧力室10側への撓みと、圧力室10と反対側への撓みとの差を小さくすることができる。これにより、圧電アクチュエータ122の駆動時に、第1活性部S1及び第2活性部S2のうち、一方の活性部の収縮と他方の活性部の伸長とが十分に相殺され、クロストークを確実に抑制することができる。
In contrast, in the second embodiment, as described above, the
また、隙間147全体が所定領域Rbに位置している場合には、隙間147の中心147aが搬送方向における所定領域Rbの外側に位置している場合と比較して、圧電アクチュエータ122の圧力室10側への撓みが小さくなる。しかしながら、圧電アクチュエータ122は、元々、圧力室10側への撓みが、圧力室10と反対側への撓みよりも大きい。したがって、圧電アクチュエータ122の圧力室10側への撓みが小さくなることは、圧電アクチュエータ122の圧力室10と反対側への撓みが小さくなることよりも、が圧電アクチュエータ122の撓みに与える影響が小さい。一方、搬送方向における重なり部145aの端を、搬送方向における所定領域Rbの端と重なるように配置した場合には、圧電層142、143の所定領域Rbよりも外側の領域において第2定電位電極145と個別電極146とが重なる面積が最大となり、且つ、第2定電位電極145が所定領域Rbと重ならない。したがって、圧電アクチュエータ122の、圧力室10と反対側への撓みを極力大きくすることができる。
Further, when the
(所定領域の位置の決定方法)
次に、所定領域Rbの位置を特定する方法について説明する。第2実施形態の圧電アクチュエータ122では、搬送方向における圧力室10の長さXが、250[μm]以上且つ400[μm]以下である場合には、長さYb[μm]を、Yb=(0.7・X+28.333)/2によって算出される長さとし、搬送方向において、圧力室10の中央の領域と重なり、且つ、搬送方向における両端の位置が、搬送方向における圧力室10の中心10aからYb[μm]だけ搬送方向に離れている領域を所定領域Rbとして特定する。
(Method for determining the position of the predetermined area)
Next, a method for specifying the position of the predetermined region Rb will be described. In the
ここで、図12(a)は、第2実施形態における、搬送方向における圧力室10の長さX[μm]と、所定領域Rbの長さZb[μm]との関係を示す図である。なお、図12(a)は、インク分離層140の厚みが10[μm]、下部圧電層141の厚みが14[μm、]中間圧電層142の厚みが18[μm]、上部圧電層143の厚みが18[μm]であり、所定領域Rbが搬送方向において圧力室10の中心10aに対称であるとした場合の、搬送方向における圧力室10の長さX[μm]と、所定領域Rbの長さZb[μm]との関係を示している。
Here, FIG. 12A is a diagram illustrating a relationship between the length X [μm] of the
そして、横軸を長さX[μm]、縦軸を長さZb[μm]とする平面上に、図12(a)の関係を図示すると、図12(b)に示すようになる。図12(b)の結果から、長さX[μm]と長さZb[μm]とはほぼ一次比例していることがわかる。そして、図12(a)の結果を最小二乗法などによって一次近似した直線Lbは、Zb=0.7・X+28.333の関係を満たす直線となる。したがって、上述したように、長さYb(=Zb/2)[μm]を算出し、その算出結果に基づいて所定領域Rbの位置を特定すれば、所定領域Rbの位置を正確に特定することができる。また、このようにして、所定領域Rbの位置を特定すれば、所定領域Rbの位置を容易に特定することができる。 Then, when the relationship of FIG. 12A is illustrated on a plane in which the horizontal axis is length X [μm] and the vertical axis is length Zb [μm], it is as shown in FIG. From the result of FIG. 12B, it can be seen that the length X [μm] and the length Zb [μm] are approximately linearly proportional. A straight line Lb obtained by linear approximation of the result of FIG. 12A by the least square method or the like is a straight line that satisfies the relationship of Zb = 0.7 · X + 28.333. Therefore, as described above, if the length Yb (= Zb / 2) [μm] is calculated and the position of the predetermined region Rb is specified based on the calculation result, the position of the predetermined region Rb can be specified accurately. Can do. Further, if the position of the predetermined region Rb is specified in this way, the position of the predetermined region Rb can be easily specified.
なお、第2実施形態では、圧電層142、143が、本発明の圧電層に相当する。また、第1定電位電極144の重なり部144aが本発明の第1電極に相当し、第2定電位電極145の重なり部145aが本発明の第2電極に相当する。
In the second embodiment, the
次に、第1、第2実施形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。 Next, modified examples in which various changes are made to the first and second embodiments will be described.
第1実施形態では、Ya=(0.72・X+11)/2によって算出される長さYa[μm]に基づいて、圧電アクチュエータ22における所定領域Raの位置を特定し、第2実施形態では、Yb=(0.7・X+28.333)/2によって算出される長さYb[μm]に基づいて、圧電アクチュエータ122における所定領域Rbの位置を特定したが、これには限られない。
In the first embodiment, the position of the predetermined region Ra in the
第2実施形態においても、第1実施形態と同様、Ya=(0.72・X+11)/2によって算出される長さYa[μm]に基づいて、圧電アクチュエータ122における所定領域Rbの位置を特定する。この場合には、圧電アクチュエータが、第1実施形態の圧電アクチュエータ22であるか、第2実施形態の圧電アクチュエータ122であるかなど、圧電アクチュエータの構成によらず、同一の関係式を用いて、所定領域の位置を特定することができる。
In the second embodiment, as in the first embodiment, the position of the predetermined region Rb in the
ここで、第2実施形態では、上述したように、搬送方向における圧力室10の長さXと、所定領域Raの長さYとの関係を一次近似すると、Yb=0.7・X+28.333のようになる。一方、長さYa[μm]と長さYb[μm]とを比較すると、圧力室10の長さX[μm]が250[μm]以上且つ400[μm]以下の場合には、長さYaと長さYbとは、Ya<Ybの関係を満たす。したがって、第2実施形態において、長さYa[μm]に基づいて特定された所定領域は、長さYb[μm]に基づいて特定された所定領域Rbの一部分となる。そのため、隙間147全体が所定領域Rcに位置するように第1定電位電極144及び第2定電位電極145を配置すれば、必ず、隙間147全体が所定領域Rbに位置する。
Here, in the second embodiment, as described above, when the relationship between the length X of the
また、圧力室10の長さX[μm]が250[μm]以上且つ400[μm]以下の場合には、長さZa(=2・Ya)[μm]と長さZb(=2・Yb)[μm]との差(Zb−Za)[μm]は、最小で9.333[μm](X=400のとき)となり、最大で12.333[μm](X=250のとき)となる。したがって、所定領域Rcの長さZc[μm]の所定領域Rbの長さZb[μm]との差は、圧力室10の長さX[μm]のに対して十分に小さい。
Further, when the length X [μm] of the
また、圧電アクチュエータ22、122の各層の厚みは、第1、第2実施形態のものには限られない。圧電アクチュエータ22、122では、各層の厚みの違いによる搬送方向における所定領域Ra、Rbの長さの違いは、圧力室10の長さX[μm]の違いによる搬送方向における所定領域Ra、Rbの長さの違いと比較して小さいものである。したがって、圧電アクチュエータ22、122の各層の厚みが、第1、第2実施形態の場合と多少異なっていても、第1、第2実施形態と同様にして所定領域Ra、Rbの位置を特定すれば、正確に所定領域Ra、Rbの位置を特定することができる。
Moreover, the thickness of each layer of the
また、第1、第2実施の形態では、搬送方向における圧力室10の長さX[μm]が250[μm]以上且つ400[μm]以下であったが、これには限られない。搬送方向における圧力室10の長さX[μm]が、250[μm]未満であってもよいし、400[μm]よりも大きくてもよい。
In the first and second embodiments, the length X [μm] of the
これらの場合には、解析などによって、圧力室10の長さを、実際の圧力室10の長さX[μm]を含む範囲で変化させたときの、図6(a)や図12(a)のような長さXと、搬送方向における所定領域の長さとの関係を取得し、取得した関係から得られる近似式を用いて、長さYa、Ybに対応する長さを算出するなどしてもよい。
In these cases, FIG. 6A and FIG. 12A when the length of the
また、第1、第2実施の形態では、算出した長さYa[μm]、Yb[μm]に基づいて、所定領域Ra、Rbの位置を決定したが、これには限られない。例えば、圧電アクチュエータ22を備えたインクジェットヘッド3を、隙間46の位置を異ならせて複数種類製造し、これら複数種類のインクジェットヘッド3のうち、第1個別電極44に駆動電位を付与したときの、圧電アクチュエータの圧力室10側への撓みが最も大きくなる圧電アクチュエータにおいて、第1個別電極44が配置されている領域を、所定領域Raとしてもよい。また、圧電アクチュエータ122を備えたインクジェットヘッド3を、搬送方向における第1定電位電極144の重なり部144aの長さを異ならせて複数種類製造し、これら複数種類のインクジェットヘッド3のうち、個別電極146に駆動電位を付与したときの、圧電アクチュエータの圧力室10側への撓みが最も大きくなる圧電アクチュエータにおいて、重なり部144aが配置されている領域を、所定領域Rbとしてもよい。なお、これらの場合には、例えば、第1個別電極44、個別電極146に駆動電位を付与したときにノズル15から噴射されるインク滴のサイズが大きいほど、圧電アクチュエータ22、122の圧力室10側への撓みが大きいと判断すればよい。
In the first and second embodiments, the positions of the predetermined regions Ra and Rb are determined based on the calculated lengths Ya [μm] and Yb [μm]. However, the present invention is not limited to this. For example, when a plurality of types of inkjet heads 3 including the
また、第1実施形態では、搬送方向における第1個別電極44の端が、搬送方向における所定領域Raの端よりも内側に位置し、第2個別電極45の重なり部45aの第1個別電極44側の端が、搬送方向における所定領域Raの端と重なるように、第1個別電極44及び第2個別電極45を配置したが、これには限られない。
In the first embodiment, the end of the first
変形例1では、図13(a)に示すように、搬送方向における重なり部45aの第1個別電極44側の端が、搬送方向における所定領域Raの端よりも内側に位置している。また、変形例2では、図13(b)に示すように、搬送方向における隙間46の中心46aは、所定領域Raに位置しているが、搬送方向における重なり部45aの第1個別電極44側の端が、所定領域Raの外側に位置している。
In the first modification, as shown in FIG. 13A, the end of the overlapping
変形例1、2の場合にも、隙間46の中心46aが所定領域Raに位置しているため、図5(a)、(b)の場合のように隙間46の中心46aが搬送方向における所定領域Raの外側に位置している場合と比較すれば、クロストークの抑制効果は高く、隙間46を設けたことによる圧電アクチュエータ22の撓みへの影響が小さい。
Also in the first and second modifications, since the
また、第2実施形態では、搬送方向における重なり部144aの端が、搬送方向における所定領域Rbの端よりも内側に位置し、搬送方向における重なり部145aの重なり部144a側の端が、搬送方向における所定領域Rbの端と重なるように、第1定電位電極144及び第2定電位電極145を配置したが、これには限られない。
In the second embodiment, the end of the overlapping
変形例3では、図14(a)に示すように、搬送方向における重なり部145aの重なり部144a側の端が、搬送方向における所定領域Rbの端よりも内側に位置している。また、変形例4では、図14(b)に示すように、搬送方向における隙間147の中心147aは、所定領域Rbに位置しているが、搬送方向における重なり部145aの重なり部144a側の端が、所定領域Rbの外側に位置している。
In
変形例3、4の場合にも、隙間147の中心147aが所定領域Rbに位置しているため、図11(a)、(b)の場合のように隙間147の中心147aが搬送方向における所定領域Rbの外側に位置している場合と比較すれば、クロストークの抑制効果は高く、隙間147を設けたことによる圧電アクチュエータ122の撓みへの影響が小さい。
Also in the modified examples 3 and 4, since the
また、圧電アクチュエータの構成は、第1実施形態の圧電アクチュエータ22及び第2実施形態の圧電アクチュエータ122の構成であることには限られない。圧電アクチュエータは、圧電層の、搬送方向における圧力室10の中央部と重なる第1電極と、圧電層の圧力室と重なる部分のうち、搬送方向における第1電極よりも外側の部分と重なる第2電極とを備えた、別の構成を有するものであってもよい。
The configuration of the piezoelectric actuator is not limited to the configuration of the
また、以上では、ノズルからインクを噴射するインクジェットヘッド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。ノズルからインク以外の液体を噴射する、インクジェットヘッド以外の液体噴射装置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 the inkjet head which ejects an ink from a nozzle was demonstrated above, it is not restricted to this. The present invention can also be applied to a liquid ejecting apparatus other than an ink jet head that ejects liquid other than ink from a nozzle.
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
41、42 圧電層
43 共通電極
44 第1個別電極
45 第2個別電極
46 隙間
122 圧電アクチュエータ
141、142、143 圧電層
144 第1定電位電極
145 第2定電位電極
146 個別電極
147 隙間
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記複数の圧力室内の液体に圧力を付与するための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、
前記複数の圧力室にまたがって連続的に延びた圧電層と、
前記圧電層の前記圧力室の中央部と重なる部分に配置された第1電極と、
前記圧電層の前記圧力室と重なる部分のうち、前記一方向における前記第1電極よりも外側の部分に配置された第2電極と、を備え、
前記第1電極と前記第2電極とは、前記一方向に隙間をあけて配置され、
前記隙間の中心は、前記一方向において、前記圧電層の前記圧力室の中央の領域と重なる領域である所定領域に位置し、
前記所定領域は、前記所定領域全体に厚み方向の電界を発生させたときに、前記圧電アクチュエータの前記圧力室側への撓みが最大となる領域であることを特徴とする液体噴射装置。 A flow path unit having a plurality of pressure chambers arranged in one direction in communication with a nozzle for ejecting liquid;
A piezoelectric actuator for applying pressure to the liquid in the plurality of pressure chambers,
The piezoelectric actuator is
A piezoelectric layer extending continuously across the plurality of pressure chambers;
A first electrode disposed on a portion of the piezoelectric layer overlapping a central portion of the pressure chamber;
Of the portion of the piezoelectric layer that overlaps the pressure chamber, the second electrode disposed in a portion outside the first electrode in the one direction,
The first electrode and the second electrode are arranged with a gap in the one direction,
The center of the gap is located in a predetermined region which is a region overlapping the central region of the pressure chamber of the piezoelectric layer in the one direction,
The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the predetermined region is a region where the deflection of the piezoelectric actuator toward the pressure chamber is maximized when an electric field in the thickness direction is generated in the entire predetermined region.
前記所定領域は、前記圧電層の前記圧力室の中央の領域と重なり、且つ、前記一方向における両端の位置が、前記一方向における前記圧力室の中心から、Y=(0.72X+11)/2によって算出される長さY[μm]だけ前記一方向に離れている領域であることを特徴とする請求項1に記載の液体噴射装置。 The length X [μm] of the pressure chamber in the one direction is 250 [μm] or more and 400 [μm] or less,
The predetermined region overlaps the central region of the pressure chamber of the piezoelectric layer, and the positions of both ends in the one direction are Y = (0.72X + 11) / 2 from the center of the pressure chamber in the one direction. The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the liquid ejecting apparatus is a region that is separated in the one direction by a length Y [μm] calculated by the formula (1).
前記圧電アクチュエータは、前記圧電層の、前記第1電極及び前記第2電極が配置されているのと反対側の面に、前記第1電極及び前記第2電極の両方と重なる第3電極をさらに備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の液体噴射装置。 The first electrode and the second electrode are disposed on the same surface of the piezoelectric layer;
The piezoelectric actuator may further include a third electrode that overlaps both the first electrode and the second electrode on a surface of the piezoelectric layer opposite to the first electrode and the second electrode. The liquid ejecting apparatus according to claim 1, wherein the liquid ejecting apparatus is provided.
前記第1電極は、前記第1圧電層と前記第2圧電層との間に配置され、
前記第2電極は、前記第1圧電層の前記第2圧電層と反対側の面に配置され、
前記圧電アクチュエータは、前記第2圧電層の前記第1圧電層と反対側の面に、前記第1電極及び前記第2電極の両方と重なる第4電極をさらに備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の液体噴射装置。 The piezoelectric layer has a first piezoelectric layer and a second piezoelectric layer laminated on the opposite side of the first piezoelectric layer from the flow path unit,
The first electrode is disposed between the first piezoelectric layer and the second piezoelectric layer,
The second electrode is disposed on a surface of the first piezoelectric layer opposite to the second piezoelectric layer;
The piezoelectric actuator further includes a fourth electrode that overlaps both the first electrode and the second electrode on a surface of the second piezoelectric layer opposite to the first piezoelectric layer. Item 3. The liquid ejecting apparatus according to Item 1 or 2.
前記複数の圧力室内の液体に圧力を付与するための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、
前記複数の圧力室にまたがって連続的に延びた圧電層と、
前記圧電層の前記圧力室の中央部と重なる部分に配置された第1電極と、
前記圧電層の前記圧力室と重なる部分のうち、前記一方向における前記第1電極よりも外側の部分に配置された第2電極と、を備えた液体噴射装置において、前記第1電極及び前記第2電極の位置を決定する電極位置決定方法であって、
前記第1電極と前記第2電極とが、前記一方向に隙間をあけて配置され、且つ、前記隙間の中心が、前記一方向において、前記圧電層の前記圧力室の中央の領域と重なる領域である所定領域に位置するように、前記第1電極及び前記第2電極の位置を決定し、
前記所定領域は、前記所定領域全体に厚み方向に電界を発生させたときに、前記圧電アクチュエータの前記圧力室側への撓みが最大となる領域であることを特徴とする電極位置決定方法。 A flow path unit having a plurality of pressure chambers arranged in one direction in communication with a nozzle for ejecting liquid;
A piezoelectric actuator for applying pressure to the liquid in the plurality of pressure chambers,
The piezoelectric actuator is
A piezoelectric layer extending continuously across the plurality of pressure chambers;
A first electrode disposed on a portion of the piezoelectric layer overlapping a central portion of the pressure chamber;
A liquid ejecting apparatus comprising: a second electrode disposed on a portion of the piezoelectric layer that overlaps the pressure chamber, the second electrode being disposed outside the first electrode in the one direction. An electrode position determination method for determining the position of two electrodes,
The first electrode and the second electrode are arranged with a gap in the one direction, and the center of the gap overlaps with the central region of the pressure chamber of the piezoelectric layer in the one direction. Determining the position of the first electrode and the second electrode so as to be located in a predetermined region,
The electrode position determining method, wherein the predetermined region is a region where the deflection of the piezoelectric actuator toward the pressure chamber is maximized when an electric field is generated in the thickness direction over the predetermined region.
前記所定領域を、前記圧電層の前記圧力室の中央の領域と重なり、且つ、前記一方向における両端の位置が、前記一方向における前記圧力室の中心から、Y=(0.72X+11)/2によって算出される長さY[μm]だけ前記一方向に離れている領域であるとして、前記第1電極及び前記第2電極の位置を決定することを特徴とする請求項5に記載の電極位置決定方法。 When the length X [μm] of the pressure chamber in the one direction is 250 [μm] or more and 400 [μm] or less,
The predetermined region overlaps the central region of the pressure chamber of the piezoelectric layer, and the positions of both ends in the one direction are Y = (0.72X + 11) / 2 from the center of the pressure chamber in the one direction. 6. The electrode position according to claim 5, wherein the positions of the first electrode and the second electrode are determined on the assumption that the region is separated in the one direction by a length Y [μm] calculated by the following equation. Decision method.
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