JP4670159B2

JP4670159B2 - Inkjet printer head

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Publication number: JP4670159B2
Application number: JP2001041146A
Authority: JP
Inventors: 章好北島
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2001-02-19
Filing date: 2001-02-19
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2021-02-19
Also published as: JP2002240278A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタヘッドに関し、特に、圧電アクチュエータにおける内部電極の位置を外部から把握して、その内部電極の位置に応じてキャビティプレートと圧電アクチュエータとを組み合わせることができるインクジェットプリンタヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
先行技術のオンディマンド型の圧電式インクジェットプリンタヘッドは、複数個のノズル及びこの各ノズルごとの圧力室を備えたキャビティプレートと、前記各圧力室ごとに形成された平面状の個別電極及び隣接する複数の圧力室に共通するコモン電極により圧電シート（セラミック材料からなるグリーンシート）を挟んで積層したプレート型の圧電アクチュエータとからなり、この圧電アクチュエータを、前記キャビティプレートに、当該圧電アクチュエータにおける各個別電極が各圧力室に対応するように重ねて構成されている。
【０００３】
このように構成された圧電式インクジェットプリンタヘッドにおける前記圧電アクチュエータは、前記各個別電極の端部を圧電シートの端縁部まで延出して露出させ、積層方向の側面に、少なくとも前記各個別電極の露出端部に電気的に導通する側面電極を、金属の真空蒸着又は、スパッタリング、或いは導電性ペーストの塗布等にて形成して、この各側面電極を介して個別電極を外部に接続するように構成していた。
【０００４】
圧電アクチュエータの個別電極とキャビティプレートの圧力室とを対応させるとき、個別電極の端部は側面電極によって覆われているので見えない。側面電極は、これを形成する際にわずかずつの位置ずれが避けられず、個別電極を圧力室と対応させるための組立マークとしては使えない。このため、前記圧電シートの端縁部であって、その端縁部まで延出された各個別電極の端部の間に切欠きを設け、この切欠きを圧電アクチュエータとキャビティープレートとの組立用マークとしていた。
【０００５】
しかしながら、前記個別電極の配置間隔が小さいことから、切欠きの幅もかなり小さくなるため、認識が困難となり、組立作業精度が悪化し、いわゆる製品歩留りが悪化するという問題があった。
【０００６】
そこで、圧電シートに設けられた個別電極を図９に示すように配列し、組立用マークを設けるスペースを確保していた。図９は従来の圧電シートにおける個別電極の配列パターンを示した図である。具体的には、圧電シート５０の長手方向の端縁部の中央に所定幅の切り欠き５３を配置し、その切り欠き５３の少なくとも一方の側の個別電極５１の端部５１ａを、切り欠き５３を避けるように屈曲させていた。圧電シート５０の中心部に対して２列の個別電極５１のパターンが点対称にあるのは、後述する実施の形態で説明するように、キャビティプレートに圧力室が２列あるためである。
【０００７】
これにより、位置決め用マーク及び組立用マークとしての切欠き５３を設けるスペースを確保することができるのである。こうして、図１０に示すように各圧電シートを積層してなる圧電アクチュエータ５６の側面に形成される切欠き５３とキャビティプレート５７の表面に形成されたマーク５８とを目標として、圧電アクチュエータ５６とキャビティプレート５７とを組み合わせ、さらに圧電アクチュエータ５６の表面にフレキシブルフラットケーブル５５とを組み合わせることにより、インクジェットプリンタヘッドを構成していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した個別電極には屈曲部を有しているため、かかる電極をスクリーン印刷により印刷する場合には、屈曲部には均一電極材を塗れず、その表面に凹凸が発生する。この凹凸により個別電極における屈曲部より先の静電容量が一定せず、インクの吐出が不均一になったり、吐出不良を引き起こす原因となるという問題があった。
【０００９】
また、キャビティプレートとの組立用マークとしての切欠きは、個別電極とは別個独立に存在しているため、圧電アクチュエータの焼結工程における収縮に伴い個別電極の位置が変化した場合には、個別電極と組立て用マークとしての切欠きとの位置関係が不明なものとなり、キャビティプレートの圧力室と圧電アクチュエータの個別電極とを対応させて組み合わせる必要があるところ、個別電極の位置をその組立用マークに反映できないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、圧電アクチュエータにおける内部電極の位置を外部から把握して、その内部電極の位置に応じてキャビティプレートと圧電アクチュエータとを組み合わせることができるインクジェットプリンタヘッドを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために請求項１記載のインクジェットプリンタヘッドは、複数個のノズル及びその複数個のノズルごとに形成される圧力室を有するキャビティプレートと、前記各圧力室のそれぞれに対応して設けられた複数の内部電極及び圧電シートを複数枚積層した圧電アクチュエータとを重ねて構成されており、前記圧電シートの内部電極は、その圧電シートの積層方向に貫通されたスルーホールとそのスルーホールに充填された導電材料とにより相互に電気的に接続されており、その内部電極の少なくとも１つは、前記圧電シートの端縁部まで延出されている延出内部電極であり、前記キャビティプレートは、前記延出内部電極と対応する圧力室の位置を示すマークを備えている。
【００１２】
この請求項１記載のインクジェットプリンタヘッドによれば、インク供給源からインクジェットプリンタヘッドに供給されるインクは、キャビティプレートに設けられた複数の圧力室に分配される。インクが分配された複数の圧力室は、この各圧力室のそれぞれに対応して設けられた複数の内部電極によって変動される圧電シートによって、その内部の圧力が変動する。この圧力変動により、複数の圧力室に対応して設けられた複数のノズルからインクが吐出され、印字が行われる。
【００１３】
ここで、圧電アクチュエータは、複数の内部電極及び圧電シートを複数枚積層してなり、その圧電シートの内部電極は、圧電シートの積層方向に貫通されたスルーホールとそのスルーホールに充填された導電材料とにより相互に電気的に接続されている。そして複数の内部電極のうち、圧電シートの端縁部まで延出されている少なくとも１つの内部電極によって内部電極の位置を把握して、キャビティプレートの圧力室と対応させて、圧電アクチュエータとキャビティプレートとを重ねてインクジェットプリンタヘッドを構成する。
【００１４】
請求項２記載のインクジェットプリンタヘッドは、請求項１記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記圧電アクチュエータの各圧電シートには、他の圧電シートと対応する位置に各内部電極が設けられており、前記内部電極のうち前記圧電シートの端縁部まで延出される前記延出内部電極の位置は、各圧電シートにおいて同じである。
【００１５】
この請求項２記載のインクジェットプリンタヘッドによれば、請求項１記載のインクジェットプリンタヘッドと同様に作用する上、圧電アクチュエータの各圧電シートの各内部電極は、他の圧電シートの対応する各内部電極と同じ位置に設けられている。そして、同じ位置に設けられた各圧電シートの内部電極が、圧電シートの端縁部まで延出される。
【００１７】
請求項３記載のインクジェットプリンタヘッドは、請求項１又は２に記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記圧力室は２列に配列されており、前記内部電極は、前記圧力室の各列に対応して、前記圧電シートの長辺端縁部に沿って２列に配列され、その内部電極の各列ごとに、少なくとも１つの前記延出内部電極が設けられている。
【００１８】
この請求項３記載のインクジェットヘッドプリンタによれば、請求項１又は２に記載のインクジェットプリンタヘッドと同様に作用する上、圧力室は２列に配列されており、内部電極は、圧力室の各列に対応して、圧電シートの長辺端縁部に沿って２列に配列される。そして、延出内部電極のうち少なくとも１つは、内部電極の各列に設けられている。
【００１９】
請求項４記載のインクジェットプリンタヘッドは、請求項３に記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記延出内部電極は、前記内部電極の各列のほぼ中央に設けられている。
【００２０】
請求項５記載のインクジェットプリンタヘッドは、請求項１から４のいずれかに記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記延出内部電極は、前記各圧電シートに直線状に形成されている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明のインクジェット記録装置としてのカラーインクジェットプリンタの一実施形態を示す斜視図である。図１において、このカラーインクジェットプリンタ１００は、例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のカラーインクがそれぞれ充填されるインクカートリッジ６１と、用紙６２に印字するためのインクジェットプリンタヘッド６（以下ヘッド６という）を備えるヘッドユニット６３と、インクカートリッジ６１およびヘッドユニット６３が搭載されるキャリッジ６４と、このキャリッジ６４を直線方向に往復移動させる駆動ユニット６５と、キャリッジ６４の往復移動方向に延び、ヘッド６と対向配置されるプラテンローラ６６と、パージ装置６７とを備えている。
【００２２】
駆動ユニット６５は、キャリッジ６４の下端部に配置されプラテンローラ６６と平行に延びるキャリッジ軸７１と、キャリッジ６４の上端部に配置されキャリッジ軸７１に平行に延びるガイド板７２と、そのキャリッジ軸７１とガイド板７２との間であって、キャリッジ軸７１の両端部に配置される２つのプーリー７３および７４と、これらのプーリー７３および７４の間に掛け渡されるエンドレスベルト７５とからなる。
【００２３】
そして、一方のプーリ７３が、モータの駆動により正逆回転されると、そのプーリ７３の正逆回転に伴って、エンドレスベルト７５に接合されているキャリッジ６４が、キャリッジ軸７１およびガイド板７２に沿って、直線方向に往復移動される。
【００２４】
用紙６２は、インクジェットプリンタ１００の側方に設けられた給紙カセット（図示せず）から給紙され、ヘッド６と、プラテンローラ６６との間に導入されて、ヘッド６から吐出されるインクにより所定の印字がなされ、その後、排紙される。なお、図１においては、用紙６２の給紙機構および排紙機構の図示を省略している。
【００２５】
パージ装置６７は、プラテンローラ６６の側方に設けられ、ヘッドユニット６３がリセット位置にある時に、ヘッド６に対向するように配置されている。このパージ装置６７は、ヘッド６の後述する複数のノズルを覆うように当該ノズルの開口面に対し当接するパージキャップ８１と、ポンプ８２およびカム８３と、インク貯留部８４と、を備えており、ヘッドユニット６３が、リセット位置にある時に、ヘッド６のノズルをパージキャップ８１で覆い、ヘッド６の内部に溜まる気泡などを含んだ不良インクを、カム８３の駆動によりポンプ８２によって吸引することにより、ヘッド６の回復を図るようにしている。なお、吸引された不良インクは、インク貯留部８４に貯められる。
【００２６】
キャップ８５は、インクの乾燥を防止するため、印字が終了するとリセット位置に戻されるキャリッジ６４に搭載されたヘッド６の複数のノズル１５（図２参照）を覆うものである。
【００２７】
図２は、ヘッドユニット６３のノズル１５側を上にした斜視図を示すものである。用紙６２に沿って走行するキャリッジ６４に搭載されるヘッドユニット６３は、図２に示すように、上面開放の略箱状に形成されており、その上方から４つのインクカートリッジ６１を着脱自在に装着できる搭載部を有し、該搭載部の一側部位には、各インクカートリッジ６１のインク放出部に接続できるインク供給通路４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄがヘッドユニット６３の底板５の下面まで連通している。なお、このインク供給通路４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄには、後述するインク供給孔１９ａと密接できるようにしたゴム製等のパッキング４７が配置されている。
【００２８】
底板５の下面側には、ヘッド６を４つ並列させて配置するための４つの支持部８を段付き状に形成する。該各支持部８には、ヘッド６をＵＶ接着材にて固定するための複数の空所９ａ、９ｂが上下に貫通するように形成されている。
【００２９】
図３は、ヘッド６の斜視図を示すものである。ヘッド６は、図３に示すように、積層型のキャビティプレート１０と、該キャビティプレート１０に対して接着剤または接着シートを介して接着、積層されるプレート型の圧電アクチュエータ２０と、その上面に外部機器との電気的接続のために、フレキシブルフラットケーブル４０が接着剤にて重ね接合されて構成されており、キャビティプレート１０の下面側に開口されたノズル１５から下向きにインクが吐出する。なお、圧電アクチュエータ２０については、図６において詳細に説明する。
【００３０】
図４は、キャビティプレート１０の分解斜視図を示すものである。図５は、キャビティプレート１０の分解拡大斜視図（図３のＶ−Ｖ方向断面）を示すものである。キャビティプレート１０は、図４に示すように、ノズルプレート１１、２枚のマニホールドプレート１２Ｘ、１２Ｙ、スペーサプレート１３、ベースプレート１４の５枚の薄い金属板をそれぞれ接着剤にて重ね接合して積層した構造である。本実施形態では、これらの各プレート１１〜１４は、４２％ニッケル合金鋼板（４２合金）製で、５０μｍ〜１５０μｍ程度の厚さを有している。なお、これらの各プレート１１〜１４は、金属製に限られず、例えば、樹脂により形成してもよい。
【００３１】
ベースプレート１４には、図５に示すように、ベースプレート１４の長手方向に対して直交する方向に延びる細幅の複数の圧力室１６が千鳥状配列で２列に穿設されている。また、ベースプレート１４のスペーサプレート１３側には、各圧力室１６と接続される絞り部１６ｄと、当該絞り部１６ｄと接続されるインク供給孔１６ｂとが凹設されている。各インク供給孔１６ｂは、スペーサプレート１３における左右両側部位に穿設された各インク供給孔１８を介して、マニホールドプレート１２Ｘにおける共通インク室１２ａに連通している。ここで、各絞り部１６ｄにおけるインクが流れる方向と直交する断面積は、各圧力室１６における当該断面積より小さい構造となっている。これは、絞り部１６ｄの断面積を小さくすることにより、流路抵抗を増すためである。
【００３２】
各圧力室１６の一端部１６ａは、ノズルプレート１１における千鳥状配列のノズル１５に、スペーサプレート１３および二枚のマニホールドプレート１２Ｘ、１２Ｙに同じく千鳥状配列で穿設されている微小径の貫通孔１７を介して連通している。
【００３３】
また、ベースプレート１４およびスペーサプレート１３には、図４に示すように、共通のインクカートリッジからインクをマニホールドプレート１２における２つの共通インク室１２ａに供給するための２つのインク供給孔１９ａ、１９ｂがそれぞれ穿設されている。
【００３４】
ベースプレート１４のインク供給孔１９ａは、インクジェットヘッドを小型にするため、複数の圧力室１６のなす列の端部に接近して穿設されている。また、２つのインク供給孔１９ａに供給されるインクは、共通のインクカートリッジから供給されるので、２つのインク供給孔１９ａは、互いに接近して配置さている。なお、２つのインク供給孔１９ａは、スペーサプレート１３に穿設された２つのインク供給孔１９ｂを介して、対応する２つの共通インク室１２ａにインクを供給するため、スペーサプレート１３上のインク供給孔１９ｂが２つ穿設されておれば、ベースプレート１４上のインク供給孔１９ａは、１つであっても良い。
【００３５】
２枚のマニホールドプレート１２Ｘ、１２Ｙには、図４に示すように、それぞれ２つの共通インク室１２ａ、１２ｂが、ノズルプレート１１における複数のノズル１５のなす列を挟んで設けられている。この共通インク室１２ａ、１２ｂは、ベースプレート１４における複数の圧力室１６がなす面と平行な面内に位置し、かつ当該複数の圧力室１６よりも、ノズルプレート１１における複数のノズル１５開口面側に配置されている。
【００３６】
２枚のマニホールドプレートのうちスペーサプレート１３側のマニホールドプレート１２Ｘには、該マニホールドプレート１２Ｘを貫通して共通インク室１２ａが形成され、ノズルプレート１１側のマニホールドプレート１２Ｙには、前者のマニホールドプレート１２Ｘ側にのみ開放するように凹設されている。そして、２枚のマニホールドプレート１２Ｘ、１２Ｙとスペーサプレート１３とを積層することにより、上下に重なった共通インク室１２ａ、１２ｂが、貫通孔１７の列の両側に１つずつの共通インク室をそれぞれ形成する。これにより、複数の圧力室１６に対し供給するインク量を十分に確保することができる。貫通孔１７の列の両側に２列の共通インク室を設けたのは、２列に配置された圧力室１６に対応させるためである。
【００３７】
ノズルプレート１１には、図４に示すように、微小径（本実施形態では、２５μｍ程度）の複数のインク吐出用のノズル１５が、当該ノズルプレート１１における長手方向に沿って、微小ピッチＰの間隔で千鳥状配列で穿設されている。
【００３８】
以上のキャビティプレート１０の構成により、ベースプレート１４およびスペーサプレート１３の一端部に穿設されたインク供給孔１９ａ、１９ｂから共通インク室１２ａ、１２ｂ内に流入したインクは、共通インク室１２ａから各インク供給孔１８、各インク供給孔１６ｂ、絞り部１６ｄを通って各圧力室１６に分配される。そして、各圧力室１６の一端部１６ａの方向にインクが流れ、各貫通孔１７を通って、各圧力室１６に対応するノズル１５に至ることとなる。
【００３９】
図６は、プレート型圧電アクチュエータ２０の分解斜視図であり、図６に示すように、プレート型圧電アクチュエータ２０は、１０枚の圧電シート２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０を積層した構造に形成されている。
【００４０】
各圧電シート２１〜３０のうち、圧電シート２６、２８、３０の上面には、前記キャビティプレート１０に設けられた各圧力室１６（図５参照）に対応する位置に細幅の個別電極３１が各々形成されている。また、後述するコモン電極３２の端部３２ａと対応する位置に圧電シートの変形には関与しないランドパターンである捨てパターン電極３２ｂが形成されている。尚、具体的な個別電極３１のパターンについては図７において説明する。
【００４１】
圧電シート２５、２７、２９の上面には、複数個の圧力室１６に対して共通の電極となる帯状のコモン電極３２が形成されている。また、上記個別電極３１の端部３１ａと対応する位置に圧電シートの変形には関与しないランドパターンである捨てパターン電極３１ｂが形成されている。捨てパターン電極３１ｂ、３２ｂは、個別電極３１及びコモン電極３２と同じ厚みに形成され、後述するように圧電シートを積層したとき、個別電極３１及びコモン電極３２のない部分の圧電シートが凹むのを補正している。圧電シート２２、２３、２４の上面には、上記コモン電極３２及び捨てパターン３１ｂが形成されているが、これらのシートに圧電動作はさせない。
【００４２】
最上段の圧電シート２１の上面には、前記個別電極３１の各々に対する表面電極３３と、前記コモン電極３２に対する表面電極３４とが、前記個別電極３１の配列方向と並行に延びる側縁に沿って２列に設けられている。
【００４３】
前記最下段の圧電シート３０を除いて、他の全ての圧電シート２１〜２９には、更に、前記表面電極３３と、それに対応する位置（同じ上下位置）の個別電極３１及び捨てパターン電極３１ｂとが互いに連通するように、スルーホール３６が穿設されている（図７参照）。同様に表面電極３４と、それに対応する位置のコモン電極３２ａ及び捨てパターン電極３２ｂとが互いに連通するように、スルーホール３７が穿設されている。
【００４４】
スルーホール３６、３７内には、導電性材料が充填され、各層の個別電極３１同士及びそれと対応する位置の表面電極３３とが電気的に接続されるよう構成され、同様に、各層のコモン電極３２同士及びそれと対応する位置の表面電極３４とが電気的に接続されるよう構成されている。
【００４５】
図７は、圧電シート２６、２８、３０に設けられた個別電極３１と捨てパターン電極３２ｂとの配置パターンを表した図である。図７に示すように、各圧電シート２６等の長辺端部の一方の側の列における個別電極３１のパターンは、直線状で且つ圧電シート２６等の端縁部に対して直交する方向に延びるように形成し、他方の側の列における個別電極３１のパターンは、一方の側の列の個別電極３１に対し半分だけずらした千鳥配列状の位置にあって、圧電シート２６等の端縁部に対して直交する方向に延びるように形成されている。
【００４６】
また、各個別電極３１の端部３１ａは、各圧電シート２６等の端縁部から露出していない。各圧電シート２６等の対応する個別電極３１同士は、スルーホール３６とそのスルーホール３６に充填された導電材料とにより相互に電気的に接続されるので、例えば、各個別電極３１の端部３１ａを露出させて側面電極により個別電極３１同士を相互に電気的に接続させる場合と異なり、各個別電極３１の端部３１ａを各圧電シート２２等の端縁部から露出させる必要はないからである。
【００４７】
しかし、すべての個別電極３１の端部３１ａを各圧電シート２６等から露出させないとすると、各圧電シート２６等を積層した場合には、個別電極３１の位置を外部から把握することができない。そこで、各圧電シート２６等に形成された各列における個別電極３１のパターンのうち、中央の個別電極３１Ｘの端部３１Ｘａを各圧電シート２６等の端縁部まで延長して露出させ、その端部３１Ｘａを内部電極の位置を示すマークとするものである。
【００４８】
延出個別電極３１Ｘを個別電極３１の各列のほぼ中央に設けたのは、後述するように、圧電アクチュエータ２０は、圧電シート２２等を積層して焼結することにより製造されるが、かかる焼結工程においては収縮が生じ、その収縮は圧電アクチュエータごとにわずかずつ異なり、また、個別電極３１のピッチとキャビティプレートの圧力室１６のピッチとは正確には一致していない。中央の延出個別電極３１Ｘの端部３１Ｘａを基準にしてキャビティプレート１０との組立てを行えば、両端での内部電極３１と対応する圧力室との位置誤差を少なくすることができるからである。
【００４９】
なお、延出個別電極３１Ｘの位置と対応する位置に設けられる圧電シート２２、２３、２４、２５、２７、２９における捨てパターン電極３１ｂの端部と圧電シート２１における表面電極３３の端部も同様に、各圧電シートから露出されている。
【００５０】
次に、圧電アクチュエータの製造方法について説明する。まず、圧電シート２６（２８、３０も同様）を複数個マトリックス状に並べた大きさを有する第１素材シート（セラミックグリーンシート）を成形するとともに、そのうち圧電シート２６、２８となるものの各圧電シートとなる箇所の周縁に沿って予めスルーホール３６、３７を穿設する。同様に、圧電シート２２（２３、２４、２５、２７、２９も同様）を複数個マトリックス状に並べた大きさを有する第２素材シート（セラミックグリーンシート）を成形するとともに、そのうち各圧電シートとなる箇所の周縁に沿って予めスルーホール３７、３６を穿設する。さらに、前記と同様に、最上層の圧電シート２１を複数個マトリックス状に並べた大きさを有する第３素材シート（セラミックグリーンシート）を成形するとともに、その表面のうち最上層の圧電シート２１となる箇所の周縁に沿ってスルーホール３６、３７を穿設する。
【００５１】
次に、グリーンシートの表面に各圧電シート２６、２８、３０となる箇所に対して個別電極３１及び捨てパターン電極３２ｂを、グリーンシートの表面に圧電シート２２、２３、２４、２５、２７、２９となる箇所に対してコモン電極３２および捨てパターン電極３１ｂを、グリーンシートの表面に最上層の圧電シート２１となる箇所に対して表面に表面電極３３、３４を、それぞれ、導電ぺーストのスクリーン印刷にて形成する。
【００５２】
ここで、各スルーホール３６、３７は、各グリーンシートの上下広幅面に貫通しているので、各スルーホール３６、３７内にも前記導電ペーストが侵入し、各スルーホール３６、３７を介して各電極部分で圧電シートの上下面で導電通可能となる。また、各個別電極３１は、直線状に形成されるので、屈曲がある場合に比べ、その表面を均一に印刷できる。よって、個別電極内の静電容量が一定となり、安定したインクの吐出を実現できる。
【００５３】
また、各圧電シート２６、２８、３０の表面における延出個別電極３１Ｘは、すべて同じ位置に形成されるので、各圧電シート２６、２８、３０の電極配置を同じパターンで印刷することができる。なお、他の圧電シートに関しても同様である。
【００５４】
次に各グリーンシートを積層する。このとき、各シートの個別電極３１、捨てパターン電極３１ｂおよび表面電極３３が積層方向に対応し、コモン電極３２の端部３２ａ、捨てパターン電極３２ｂおよび表面電極３３が積層方向に対応するように、かつシート５０の表面電極３３、３４が露出するように積層し、脱脂して焼結し一体化する。これにより、上下に積層された各グリーンシートの個別電極３１、捨てパターン電極３１ｂおよび表面電極３３は、スルーホール３６を介して電気的に接続され、コモン電極３２、捨てパターン電極３２ｂおよび表面電極３３は、スルーホール３７を介して電気的に接続される。
【００５５】
その後、その積層体を、圧電アクチュエータごとに切断する。このとき、各圧電アクチュエータ２０の積層方向の側面に、延出個別電極３１の端部、捨てパターン電極３３の中央のものの端部が露出する。
【００５６】
以上のような構成のキャビティプレート１０と圧電アクチュエータ２０とは、図８に示すように、キャビティプレート１０における各圧力室１６と、圧電アクチュエータ２０における個別電極３１とが対応するように積層し、固着される。図８は、図３のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における圧電アクチュエータ２０とキャビティプレート１０との断面図である。
【００５７】
キャビティプレート１０の圧電アクチュエータ２０と重ねられる表面には、延出個別電極３１Ｘと対応する圧力室１６Ｘの位置を示すマーク３９を備えている。そのマーク３９と圧電アクチュエータ２０から露出する延出個別電極３１Ｘの端部３１Ｘａとを組み合わせることにより、延出個別電極３１Ｘの端部３１Ｘａを圧電アクチュエータ２０とキャビティプレート１０との組立マークとして利用できる。また、延出個別電極３１Ｘを直接、組立マークとするため、実際の個別電極３１の位置に対応させて、圧力室１６を正確に配置することができる。
【００５８】
また、圧電アクチュエータ２０における上側の表面には、フレキシブルフラットケーブル４０（図３参照）が重ねられ押圧されることにより、このフレキシブルフラットケーブル４０における各種の配線パターン（図示せず）が、各表面電極３３、３４に電気的に接合される。
【００５９】
そして、そのフレキシブルフラットケーブル４０をとおして、すべての個別電極３１とコモン電極３２との間に、通常のインク噴射動作時よりも高電圧を印加し、個別電極３１とコモン電極３２との間に挟まれる圧電シート２５〜２９の部分を分極処理し、それらの部分を活性層として形成する。この分極処理は、圧電アクチュエータ２０をキャビティプレート１０やフレキシブルフラットケーブル４０と接合する前に行うこともできる。
【００６０】
なお、圧電シート２１〜２４は、コモン電極３２同士や表面電極３３、３４に挟まれるのみであり分極されないため、圧電動作をしない。これらのシートは、上記焼結工程において圧電アクチュエータが反ったり、あるいは波打ったりして平面性が損なわれないようにするため、および圧電シート２５〜２９の活性層が圧力室１６方向へのみ変形するようにするための拘束層として機能する。
【００６１】
そして、ヘッド６における圧電アクチュエータ２０の各個別電極３１のうち任意の個別電極３１と、コモン電極３２との間に電圧を印加することにより、圧電シートのうち電圧を印加した個別電極３１に対応した活性層に、圧電による積層方向の歪みが発生する。そして、この歪みによる圧力にて、圧力室１６内のインクが、ノズル１５から液滴状に吐出して、用紙６２への所定の印字が行われる。
【００６２】
以上説明したように、本実施例のヘッド６よれば、各圧電シート２２等の個別電極３１の少なくとも１つは、各圧電シート２２等の端縁部まで延出されているので、各圧電シート２２等を積層した場合であっても少なくとも１の個別電極３１の位置を外部から確認でるため、その個別電極３１の端部を内部電極の位置を示すマークとして利用することができる。
【００６３】
また、その延出個別電極３１Ｘの端部３１Ｘａとキャビティプレート１０のマーク３９とを組み合わせることにより、実際の個別電極の位置に応じてキャビティプレート１０と圧電アクチュエータ２０とを組み合わせることができる。
【００６４】
以上、上記実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものでなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００６５】
例えば、上記実施形態においては、各個部電極３１のなす列の中央の個別電極３１だけを延出個別電極３１Ｘとしたが、かかる延出個別電極３１Ｘは、中央の個別電極３１に限られず、各列において１つおきの個別電極３１であっても又は、すべての個別電極３１を延出させても良い。多くの内部電極３１を露出させることにより、一部の内部電極３１を露出させる場合に比べ、より正確に各内部電極３１の位置を把握できる。
【００６６】
また、上記実施形態においては、圧電アクチュエータの積層方向において対応するすべての個別電極３１、パターン電極３１ｂ、表面電極３３を各圧電シートの端部まで延出させて露出させることとしたが、その露出された端部をキャビティプレート１０との組立マークとして利用する場合には、キャビティプレート１０側の少なくとも１層の圧電シートから、個別電極３１等を露出させれば、他のシートにおいては省略してもよい。
【００６７】
また、内部電極として個別電極３１の端部を圧電シートの端縁部まで延出したが、コモン電極３２を個別電極３１と同様に各圧力室と対応して個別に設け、コモン電極３２の端部も圧電シートの端縁部まで延出することで、コモン電極３２と個別電極３１からなる内部電極の位置をアクチュエータの側面に表示することもできる。
【００６８】
【発明の効果】
請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドによれば、圧電シートの内部電極は、その圧電シートの積層方向に貫通されたスルーホールとそのスルーホールに充填された導電材料とにより相互に電気的に接続されており、その内部電極の少なくとも１つは、前記圧電シートの端縁部まで延出されているので、圧電シートの端縁部まで延出された内部電極の端部をその内部電極の位置を示すマークとすることができる。したがって、従来のように別個のマークを設ける必要がなく、外部から内部電極の位置を把握し、内部電極と圧力室とを対応させることができるという効果がある。
また、前記キャビティプレートは、前記延出内部電極と対応する圧力室の位置を示すマークを備えているので、そのマークと圧電アクチュエータから露出する延出内部電極の端部とを組み合わせることにより、延出内部電極の端部を圧電アクチュエータとキャビティプレートとの組立マークとして利用できるという効果がある。
更に、延出内部電極を直接組立マークとするため、例えば、圧電シートの端縁部に設けた切欠き等を組立マークとする場合に比べ、実際の内部電極の位置に対応して圧電アクチュエータの内部電極と、キャビティプレートの圧力とを対応させてキャビティプレートと圧電アクチュエータとを組み立てることができるという効果がある。
【００６９】
請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッドによれば、請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドの奏する効果に加え、圧電アクチュエータの各圧電シートには、他の圧電シートと対応する位置に各内部電極が設けられており、内部電極のうち圧電シートの端縁部まで延出される前記延出内部電極の位置は、各圧電シートにおいて同じであるので、例えば、積層方向に対応する内部電極の全てを延出させた場合には、その延出内部電極の端部は、圧電アクチュエータの側面の積層方向に直線状に形成される。これにより、直線状に形成される複数の延出内部電極の端部を一体的にとらえることができ、外部より内部電極の位置を明確に把握することができるという効果がある。
【００７０】
また、各圧電シートにおける内部電極の印刷パターンが同一のものとなり、部品の種類を削減できると共に製造工程を簡略化することができるという効果がある。更に、圧電アクチュエータの側面に形成される内部電極の端部が、直線状を形成していない場合には、各内部電極が電気的に連通されていない可能性があるため、かかる不良品を速やかに排除することができるという効果がある。
【００７３】
請求項３に記載のインクジェットプリンタヘッドによれば、請求項１又は２に記載のインクジェットプリンタヘッドの奏する効果に加え、内部電極は、圧力室の各列に対応して圧電シートの長辺端縁部に沿って２列に配列され、内部電極の各列ごとに、少なくとも１つの前記延出内部電極が設けられているので、圧電アクチュエータの対向する長辺側の側面からは、少なくとも１つの延出内部電極の端部が露出される。したがって、圧電アクチュエータとキャビティプレートとを組み合わせる際には、両長辺側に形成された組立マークにより正確に組立をすることができるという効果がある。
【００７４】
請求項４に記載のインクジェットプリンタヘッドによれば、請求項３に記載のインクジェットプリンタヘッドの奏する効果に加え、延出内部電極は、内部電極の各列のほぼ中央に設けられているので、圧電アクチュエータの内部電極と対応するキャビティープレートの圧力室とを重ねる際の位置誤差を少なくすることができるという効果がある。
【００７５】
請求項５に記載のインクジェットプリンタヘッドによれば、請求項１から４のいずれかに記載のインクジェットプリンタヘッドの奏する効果に加え、延出内部電極は、各圧電シートに直線状に形成されているので、例えば、延出内部電極をスクリーン印刷により印刷する場合には、その表面を均一に印刷できる。即ち、延出内部電極内の静電容量が一定となり、安定したインクの吐出を実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェットプリンタヘッドの実施の形態であるカラーインクジェットプリンタを示す斜視図である。
【図２】ヘッドユニットのノズル側を上にした斜視図である。
【図３】インクジェットプリンタヘッドの各部品の斜視図である。
【図４】キャビティプレートの分解斜視図である。
【図５】キャビティプレートの分解拡大斜視図である。
【図６】圧電アクチュエータの分解拡大斜視図である。
【図７】圧電シートにおける個別電極のパターンを示す平面図である。
【図８】圧電アクチュエータとキャビティプレートとの分解拡大斜視図である。
【図９】従来の圧電シートにおける個別電極のパターンを示す平面図である。
【図１０】従来のインクジェットプリンタヘッドの各部品の斜視図である。
【符号の説明】
６インクジェットプリンタヘッド
１０キャビティプレート
１５ノズル
２０圧電アクチュエータ
２１〜３０圧電シート
３１個別電極（内部電極）
３１ａ個別電極の端部
３１Ｘ延出個別電極（延出内部電極）
３１Ｘａ延出個別電極の端部（延出内部電極の端部）
３１ｂ捨てパターン電極
３２コモン電極
３２ｂ捨てパターン電極
３３、３４表面電極
３６、３７スルーホール
３９マーク（キャビティプレート側組立マーク）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink jet printer head, and more particularly to an ink jet printer head capable of grasping the position of an internal electrode in a piezoelectric actuator from the outside and combining a cavity plate and a piezoelectric actuator in accordance with the position of the internal electrode. is there.
[0002]
[Prior art]
A prior art on-demand type piezoelectric ink jet printer head includes a cavity plate having a plurality of nozzles and a pressure chamber for each nozzle, a planar individual electrode formed for each pressure chamber, and a plurality of adjacent electrodes. A plate-type piezoelectric actuator in which a piezoelectric sheet (a green sheet made of a ceramic material) is sandwiched between common electrodes common to the pressure chambers, and this piezoelectric actuator is connected to the cavity plate with each individual electrode in the piezoelectric actuator. Are stacked so as to correspond to each pressure chamber.
[0003]
The piezoelectric actuator in the piezoelectric ink jet printer head configured as described above is configured such that an end portion of each individual electrode extends to the end edge portion of the piezoelectric sheet and is exposed, and at least the individual electrode is disposed on a side surface in the stacking direction. Side electrodes that are electrically connected to the exposed ends are formed by metal vacuum deposition, sputtering, or application of conductive paste, and the individual electrodes are connected to the outside via the side electrodes. It was composed.
[0004]
When the individual electrodes of the piezoelectric actuator are associated with the pressure chambers of the cavity plate, the end portions of the individual electrodes are not visible because they are covered with the side electrodes. When forming the side electrode, slight positional deviation is unavoidable, and it cannot be used as an assembly mark for associating the individual electrode with the pressure chamber. For this reason, a notch is provided between the end portions of the piezoelectric sheet and the end portions of the individual electrodes extending to the end edge portion, and the notches are assembled to the piezoelectric actuator and the cavity plate. It was marked for use.
[0005]
However, since the arrangement interval of the individual electrodes is small, the width of the notch is considerably small, so that recognition is difficult, assembly work accuracy is deteriorated, and so-called product yield is deteriorated.
[0006]
Therefore, the individual electrodes provided on the piezoelectric sheet are arranged as shown in FIG. 9 to secure a space for providing assembly marks. FIG. 9 is a diagram showing an array pattern of individual electrodes in a conventional piezoelectric sheet. Specifically, a notch 53 having a predetermined width is disposed at the center of the longitudinal edge of the piezoelectric sheet 50, and the end 51 a of the individual electrode 51 on at least one side of the notch 53 is notched 53. It was bent to avoid. The reason why the patterns of the two rows of individual electrodes 51 are point-symmetric with respect to the central portion of the piezoelectric sheet 50 is that there are two rows of pressure chambers in the cavity plate, as will be described later in the embodiment.
[0007]
As a result, a space for providing the notch 53 as a positioning mark and assembling mark can be secured. Thus, as shown in FIG. 10, the piezoelectric actuator 56 and the cavity are targeted for the notch 53 formed on the side surface of the piezoelectric actuator 56 formed by laminating the piezoelectric sheets and the mark 58 formed on the surface of the cavity plate 57. By combining the plate 57 and the flexible flat cable 55 on the surface of the piezoelectric actuator 56, an ink jet printer head is configured.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the individual electrode described above has a bent portion, when the electrode is printed by screen printing, a uniform electrode material cannot be applied to the bent portion, and irregularities are generated on the surface thereof. Due to the unevenness, there is a problem in that the electrostatic capacity of the individual electrode beyond the bent portion is not constant, which causes non-uniform ink ejection or causes ejection failure.
[0009]
In addition, the notch as an assembly mark with the cavity plate exists independently from the individual electrode. Therefore, if the position of the individual electrode changes due to contraction in the sintering process of the piezoelectric actuator, The positional relationship between the electrode and the notch as an assembly mark is unclear, and it is necessary to combine the pressure chamber of the cavity plate and the individual electrode of the piezoelectric actuator in a corresponding manner. There was a problem that could not be reflected in.
[0010]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and grasps the position of the internal electrode in the piezoelectric actuator from the outside, and combines the cavity plate and the piezoelectric actuator in accordance with the position of the internal electrode. It is an object of the present invention to provide an ink jet printer head capable of performing the above.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve this object, an ink jet printer head according to claim 1 includes a cavity plate having a plurality of nozzles and pressure chambers formed for each of the plurality of nozzles, and corresponding to each of the pressure chambers. A plurality of internal electrodes and a piezoelectric actuator in which a plurality of piezoelectric sheets are stacked are stacked, and the internal electrode of the piezoelectric sheet includes a through-hole penetrating in the stacking direction of the piezoelectric sheet and the through-hole. And at least one of its internal electrodes extends to the edge of the piezoelectric sheet.The cavity plate has a mark indicating the position of the pressure chamber corresponding to the extension internal electrode.Yes.
[0012]
According to the ink jet printer head of the first aspect, the ink supplied from the ink supply source to the ink jet printer head is distributed to the plurality of pressure chambers provided in the cavity plate. The pressure inside the plurality of pressure chambers to which the ink has been distributed fluctuates due to the piezoelectric sheets that are fluctuated by the plurality of internal electrodes provided corresponding to the respective pressure chambers. Due to the pressure fluctuation, ink is ejected from a plurality of nozzles provided corresponding to the plurality of pressure chambers, and printing is performed.
[0013]
Here, the piezoelectric actuator is formed by laminating a plurality of internal electrodes and a plurality of piezoelectric sheets, and the internal electrode of the piezoelectric sheet includes a through hole penetrating in the lamination direction of the piezoelectric sheet and a conductive material filled in the through hole. They are electrically connected to each other by the material. Then, among the plurality of internal electrodes, the position of the internal electrode is grasped by at least one internal electrode extending to the edge of the piezoelectric sheet, and the piezoelectric actuator and the cavity plate are associated with the pressure chamber of the cavity plate. And an ink jet printer head.
[0014]
  The ink jet printer head according to claim 2 is the ink jet printer head according to claim 1, wherein each piezoelectric sheet of the piezoelectric actuator is provided with each internal electrode at a position corresponding to another piezoelectric sheet. The electrode extends to the edge of the piezoelectric sheet.SaidThe position of the extended internal electrode is the same in each piezoelectric sheet.
[0015]
According to the ink jet printer head of the second aspect, the same action as that of the ink jet printer head according to the first aspect is achieved, and each internal electrode of each piezoelectric sheet of the piezoelectric actuator corresponds to each corresponding internal electrode of another piezoelectric sheet. It is provided at the same position. And the internal electrode of each piezoelectric sheet provided in the same position is extended to the edge part of a piezoelectric sheet.
[0017]
  Claim3An ink jet printer head according to claim 1.Or 2In the ink jet printer head according to the above, the pressure chambers are arranged in two rows, and the internal electrodes correspond to the rows of the pressure chambers in two rows along the edge of the long side of the piezoelectric sheet. And at least one extended internal electrode is provided for each column of the internal electrodes.
[0018]
  This claim3According to the ink jet head printer described in claim 1,Or 2In addition, the pressure chambers are arranged in two rows, and the internal electrodes correspond to each row of the pressure chambers along the long side edge of the piezoelectric sheet. Arranged in columns. At least one of the extended internal electrodes is provided in each row of the internal electrodes.
[0019]
  Claim4Inkjet printer head as claimed in claim3In the ink jet printer head described in (1), the extended internal electrode is provided substantially at the center of each row of the internal electrodes.
[0020]
  Claim5The ink jet printer head according to claim 1.4In the ink jet printer head according to any one of the above, the extending internal electrodes are linearly formed on the piezoelectric sheets.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a color ink jet printer as an ink jet recording apparatus of the present invention. In FIG. 1, a color ink jet printer 100 includes an ink cartridge 61 filled with, for example, four color inks of cyan, magenta, yellow, and black, and an ink jet printer head 6 (hereinafter referred to as a head) for printing on paper 62. 6), a carriage 64 on which the ink cartridge 61 and the head unit 63 are mounted, a drive unit 65 for reciprocating the carriage 64 in a linear direction, and a head 64 extending in the reciprocating direction of the carriage 64. 6, a platen roller 66 disposed opposite to 6, and a purge device 67.
[0022]
The drive unit 65 includes a carriage shaft 71 disposed at the lower end portion of the carriage 64 and extending in parallel with the platen roller 66, a guide plate 72 disposed at the upper end portion of the carriage 64 and extending in parallel with the carriage shaft 71, and the carriage shaft 71. It consists of two pulleys 73 and 74 disposed between the guide plate 72 and at both ends of the carriage shaft 71, and an endless belt 75 spanned between the pulleys 73 and 74.
[0023]
When one pulley 73 is rotated forward and backward by driving the motor, the carriage 64 joined to the endless belt 75 is moved to the carriage shaft 71 and the guide plate 72 as the pulley 73 rotates forward and backward. And reciprocally moved in a linear direction.
[0024]
The paper 62 is fed from a paper feed cassette (not shown) provided on the side of the inkjet printer 100, introduced between the head 6 and the platen roller 66, and ejected from the head 6. Predetermined printing is performed, and then the paper is discharged. In FIG. 1, the paper feed mechanism and paper discharge mechanism for the paper 62 are not shown.
[0025]
The purge device 67 is provided on the side of the platen roller 66 and is disposed so as to face the head 6 when the head unit 63 is at the reset position. The purge device 67 includes a purge cap 81 that comes into contact with an opening surface of the nozzle 6 so as to cover a plurality of nozzles to be described later of the head 6, a pump 82 and a cam 83, and an ink reservoir 84. When the head unit 63 is at the reset position, the nozzle of the head 6 is covered with the purge cap 81, and the defective ink containing bubbles accumulated inside the head 6 is sucked by the pump 82 by driving the cam 83. The head 6 is recovered. The sucked defective ink is stored in the ink storage unit 84.
[0026]
The cap 85 covers the plurality of nozzles 15 (see FIG. 2) of the head 6 mounted on the carriage 64 that is returned to the reset position when printing is completed in order to prevent ink from drying.
[0027]
FIG. 2 shows a perspective view of the head unit 63 with the nozzle 15 side up. As shown in FIG. 2, the head unit 63 mounted on the carriage 64 that runs along the paper 62 is formed in a substantially box shape with the upper surface open, and four ink cartridges 61 are detachably mounted from above. The ink supply passages 4 a, 4 b, 4 c, and 4 d that can be connected to the ink discharge portions of the ink cartridges 61 communicate with the lower surface of the bottom plate 5 of the head unit 63. ing. The ink supply passages 4a, 4b, 4c, and 4d are provided with a packing 47 made of rubber or the like so as to be in close contact with an ink supply hole 19a described later.
[0028]
On the lower surface side of the bottom plate 5, four support portions 8 for arranging four heads 6 in parallel are formed in a stepped shape. A plurality of cavities 9a and 9b for fixing the head 6 with a UV adhesive material are formed in each support portion 8 so as to penetrate vertically.
[0029]
FIG. 3 is a perspective view of the head 6. As shown in FIG. 3, the head 6 includes a laminated cavity plate 10, a plate-type piezoelectric actuator 20 that is bonded and laminated to the cavity plate 10 via an adhesive or an adhesive sheet, and an upper surface thereof. For electrical connection with an external device, a flexible flat cable 40 is formed by overlapping and bonding with an adhesive, and ink is ejected downward from a nozzle 15 opened on the lower surface side of the cavity plate 10. The piezoelectric actuator 20 will be described in detail with reference to FIG.
[0030]
FIG. 4 is an exploded perspective view of the cavity plate 10. 5 is an exploded enlarged perspective view of the cavity plate 10 (cross section taken along the VV direction in FIG. 3). As shown in FIG. 4, the cavity plate 10 is formed by laminating and bonding five thin metal plates, ie, a nozzle plate 11 and two manifold plates 12X and 12Y, a spacer plate 13 and a base plate 14 with an adhesive. It is a structure. In the present embodiment, each of these plates 11 to 14 is made of 42% nickel alloy steel plate (42 alloy) and has a thickness of about 50 μm to 150 μm. In addition, each of these plates 11-14 is not restricted to metal, For example, you may form with resin.
[0031]
As shown in FIG. 5, a plurality of narrow pressure chambers 16 extending in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the base plate 14 are formed in the base plate 14 in two rows in a staggered arrangement. Further, on the spacer plate 13 side of the base plate 14, a throttle portion 16 d connected to each pressure chamber 16 and an ink supply hole 16 b connected to the throttle portion 16 d are recessed. Each ink supply hole 16 b communicates with the common ink chamber 12 a in the manifold plate 12 </ b> X via each ink supply hole 18 formed in the left and right side portions of the spacer plate 13. Here, the cross-sectional area perpendicular to the direction in which the ink flows in each throttle portion 16 d is smaller than the cross-sectional area in each pressure chamber 16. This is because the flow path resistance is increased by reducing the cross-sectional area of the throttle portion 16d.
[0032]
One end portion 16a of each pressure chamber 16 has a small-diameter through hole formed in the staggered arrangement of nozzles 15 in the nozzle plate 11 in the spacer plate 13 and the two manifold plates 12X and 12Y in the same staggered arrangement. 17 to communicate with each other.
[0033]
Further, as shown in FIG. 4, the base plate 14 and the spacer plate 13 have two ink supply holes 19a and 19b for supplying ink from a common ink cartridge to the two common ink chambers 12a in the manifold plate 12, respectively. It has been drilled.
[0034]
The ink supply hole 19a of the base plate 14 is formed close to the end of the row formed by the plurality of pressure chambers 16 in order to reduce the size of the inkjet head. Further, since the ink supplied to the two ink supply holes 19a is supplied from a common ink cartridge, the two ink supply holes 19a are arranged close to each other. Since the two ink supply holes 19a supply ink to the corresponding two common ink chambers 12a via the two ink supply holes 19b formed in the spacer plate 13, the ink supply on the spacer plate 13 is performed. If two holes 19b are formed, the number of ink supply holes 19a on the base plate 14 may be one.
[0035]
As shown in FIG. 4, two common ink chambers 12 a and 12 b are provided on the two manifold plates 12 </ b> X and 12 </ b> Y so as to sandwich a row formed by a plurality of nozzles 15 in the nozzle plate 11. The common ink chambers 12 a and 12 b are located in a plane parallel to the surface formed by the plurality of pressure chambers 16 in the base plate 14, and are closer to the opening surfaces of the plurality of nozzles 15 in the nozzle plate 11 than the plurality of pressure chambers 16. Are arranged.
[0036]
Of the two manifold plates, the manifold plate 12X on the spacer plate 13 side has a common ink chamber 12a formed through the manifold plate 12X, and the manifold plate 12Y on the nozzle plate 11 side has the former manifold plate 12X. It is recessed so as to open only to the side. Then, by stacking the two manifold plates 12X and 12Y and the spacer plate 13, the common ink chambers 12a and 12b that are vertically overlapped each have one common ink chamber on each side of the row of the through holes 17 respectively. Form. Thereby, a sufficient amount of ink to be supplied to the plurality of pressure chambers 16 can be secured. The reason why two rows of common ink chambers are provided on both sides of the row of through holes 17 is to correspond to the pressure chambers 16 arranged in two rows.
[0037]
As shown in FIG. 4, a plurality of ink ejection nozzles 15 having a minute diameter (about 25 μm in the present embodiment) are arranged on the nozzle plate 11 with a minute pitch P along the longitudinal direction of the nozzle plate 11. Drilled in a staggered pattern at intervals.
[0038]
With the configuration of the cavity plate 10 described above, ink that has flowed into the common ink chambers 12a and 12b from the ink supply holes 19a and 19b formed in one end of the base plate 14 and the spacer plate 13 is transferred from the common ink chamber 12a to each ink. The ink is distributed to the pressure chambers 16 through the supply holes 18, the ink supply holes 16b, and the throttle portions 16d. Then, ink flows in the direction of the one end portion 16 a of each pressure chamber 16, passes through each through hole 17, and reaches the nozzle 15 corresponding to each pressure chamber 16.
[0039]
FIG. 6 is an exploded perspective view of the plate-type piezoelectric actuator 20. As shown in FIG. 6, the plate-type piezoelectric actuator 20 includes ten piezoelectric sheets 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28. , 29 and 30 are stacked.
[0040]
Among the piezoelectric sheets 21 to 30, narrow individual electrodes 31 are provided on the upper surfaces of the piezoelectric sheets 26, 28, and 30 at positions corresponding to the pressure chambers 16 (see FIG. 5) provided in the cavity plate 10. Each is formed. Further, a discarded pattern electrode 32b, which is a land pattern that does not participate in the deformation of the piezoelectric sheet, is formed at a position corresponding to an end portion 32a of the common electrode 32 described later. A specific pattern of the individual electrode 31 will be described with reference to FIG.
[0041]
On the upper surface of the piezoelectric sheets 25, 27, and 29, a strip-shaped common electrode 32 that is a common electrode for the plurality of pressure chambers 16 is formed. Further, a discarded pattern electrode 31b, which is a land pattern not involved in the deformation of the piezoelectric sheet, is formed at a position corresponding to the end portion 31a of the individual electrode 31. The discarded pattern electrodes 31b and 32b are formed to have the same thickness as the individual electrode 31 and the common electrode 32. When the piezoelectric sheets are laminated as will be described later, the piezoelectric sheet in the portion where the individual electrode 31 and the common electrode 32 are not formed is recessed. It has been corrected. The common electrode 32 and the discard pattern 31b are formed on the upper surfaces of the piezoelectric sheets 22, 23, and 24, but the piezoelectric operation is not performed on these sheets.
[0042]
On the upper surface of the uppermost piezoelectric sheet 21, a surface electrode 33 for each of the individual electrodes 31 and a surface electrode 34 for the common electrode 32 are arranged along side edges extending in parallel with the arrangement direction of the individual electrodes 31. It is provided in two rows.
[0043]
Except for the lowermost piezoelectric sheet 30, all the other piezoelectric sheets 21 to 29 further include the surface electrode 33, the individual electrode 31 and the disposal pattern electrode 31 b at the corresponding position (the same vertical position). Through holes 36 are formed so as to communicate with each other (see FIG. 7). Similarly, a through hole 37 is formed so that the surface electrode 34 and the common electrode 32a and the discard pattern electrode 32b at the corresponding positions communicate with each other.
[0044]
The through holes 36 and 37 are filled with a conductive material, and are configured so that the individual electrodes 31 of each layer and the surface electrode 33 at a position corresponding thereto are electrically connected. 32 and the surface electrode 34 of the position corresponding to 32 are electrically connected.
[0045]
FIG. 7 is a diagram showing an arrangement pattern of the individual electrodes 31 and the discard pattern electrodes 32b provided on the piezoelectric sheets 26, 28, and 30. FIG. As shown in FIG. 7, the pattern of the individual electrodes 31 in the row on one side of the long side end of each piezoelectric sheet 26 or the like is linear and in a direction orthogonal to the end edge of the piezoelectric sheet 26 or the like. The pattern of the individual electrodes 31 in the other row is in a staggered position shifted by half with respect to the individual electrodes 31 in the other row, and the edge of the piezoelectric sheet 26 or the like It is formed to extend in a direction orthogonal to the part.
[0046]
Further, the end portions 31a of the individual electrodes 31 are not exposed from the end edge portions of the piezoelectric sheets 26 and the like. Since the corresponding individual electrodes 31 such as the piezoelectric sheets 26 are electrically connected to each other by the through holes 36 and the conductive material filled in the through holes 36, for example, the end portions 31 a of the individual electrodes 31. This is because, unlike the case where the individual electrodes 31 are electrically connected to each other by the side electrodes, it is not necessary to expose the end portions 31a of the individual electrodes 31 from the end edges of the piezoelectric sheets 22 and the like. .
[0047]
However, if the end portions 31a of all the individual electrodes 31 are not exposed from the piezoelectric sheets 26 and the like, the positions of the individual electrodes 31 cannot be grasped from the outside when the piezoelectric sheets 26 and the like are stacked. Therefore, among the patterns of the individual electrodes 31 in each row formed on each piezoelectric sheet 26 or the like, the end portion 31Xa of the central individual electrode 31X is extended to the end edge portion of each piezoelectric sheet 26 or the like and exposed. The portion 31Xa is used as a mark indicating the position of the internal electrode.
[0048]
The reason why the extended individual electrode 31X is provided at substantially the center of each row of the individual electrodes 31 is that the piezoelectric actuator 20 is manufactured by laminating and sintering the piezoelectric sheets 22 and the like, as will be described later. Shrinkage occurs in the sintering process, and the shrinkage slightly differs for each piezoelectric actuator, and the pitch of the individual electrodes 31 and the pitch of the pressure chambers 16 of the cavity plate do not exactly match. This is because the position error between the internal electrode 31 and the corresponding pressure chamber at both ends can be reduced by assembling with the cavity plate 10 with reference to the end portion 31Xa of the central extending individual electrode 31X.
[0049]
The same applies to the end of the discarded pattern electrode 31b in the piezoelectric sheets 22, 23, 24, 25, 27, and 29 provided at the position corresponding to the position of the extended individual electrode 31X and the end of the surface electrode 33 in the piezoelectric sheet 21. Further, each piezoelectric sheet is exposed.
[0050]
Next, a method for manufacturing the piezoelectric actuator will be described. First, a first material sheet (ceramic green sheet) having a size in which a plurality of piezoelectric sheets 26 (same for 28 and 30) are arranged in a matrix is formed, and each piezoelectric sheet that becomes the piezoelectric sheets 26 and 28 is formed. Through-holes 36 and 37 are drilled in advance along the periphery of the location. Similarly, a second material sheet (ceramic green sheet) having a size in which a plurality of piezoelectric sheets 22 (23, 24, 25, 27, and 29) are arranged in a matrix is formed, and each of the piezoelectric sheets and Through-holes 37 and 36 are drilled in advance along the periphery of the portion. Further, in the same manner as described above, a third material sheet (ceramic green sheet) having a size in which a plurality of uppermost piezoelectric sheets 21 are arranged in a matrix is formed, and the uppermost piezoelectric sheet 21 on the surface thereof is formed. Through-holes 36 and 37 are drilled along the periphery of the portion to be formed.
[0051]
Next, the individual electrode 31 and the discard pattern electrode 32b are provided on the surface of the green sheet for each of the piezoelectric sheets 26, 28, and 30, and the piezoelectric sheets 22, 23, 24, 25, 27, and 29 are provided on the surface of the green sheet. The common electrode 32 and the discarded pattern electrode 31b are formed on the surface of the green sheet, and the surface electrodes 33 and 34 are formed on the surface of the green sheet surface where the uppermost piezoelectric sheet 21 is formed. Form with.
[0052]
Here, since each through-hole 36, 37 penetrates the upper and lower wide surfaces of each green sheet, the conductive paste penetrates into each through-hole 36, 37 and passes through each through-hole 36, 37. Each electrode portion can conduct electricity on the upper and lower surfaces of the piezoelectric sheet. Moreover, since each individual electrode 31 is formed in a straight line shape, the surface can be printed uniformly compared to the case where there is a bend. Therefore, the electrostatic capacity in the individual electrode becomes constant, and stable ink ejection can be realized.
[0053]
  Also, the extension on the surface of each piezoelectric sheet 26, 28, 30IndividualSince all the electrodes 31X are formed at the same position, the electrode arrangement of each piezoelectric sheet 26, 28, 30 can be printed in the same pattern. The same applies to other piezoelectric sheets.
[0054]
Next, each green sheet is laminated. At this time, the individual electrode 31, the discarded pattern electrode 31b and the surface electrode 33 of each sheet correspond to the stacking direction, and the end 32a of the common electrode 32, the discarded pattern electrode 32b and the surface electrode 33 correspond to the stacking direction, And it laminates | stacks so that the surface electrodes 33 and 34 of the sheet | seat 50 may be exposed, degreases, sinters and integrates. Thereby, the individual electrode 31, the discard pattern electrode 31 b, and the surface electrode 33 of each green sheet stacked on the top and bottom are electrically connected via the through hole 36, and the common electrode 32, the discard pattern electrode 32 b and the surface electrode 33 are connected. Are electrically connected through a through hole 37.
[0055]
Thereafter, the laminate is cut for each piezoelectric actuator. At this time, the end of the extended individual electrode 31 and the end of the center of the discarded pattern electrode 33 are exposed on the side surface of each piezoelectric actuator 20 in the stacking direction.
[0056]
As shown in FIG. 8, the cavity plate 10 and the piezoelectric actuator 20 configured as described above are laminated and fixed so that each pressure chamber 16 in the cavity plate 10 and the individual electrode 31 in the piezoelectric actuator 20 correspond to each other. Is done. 8 is a cross-sectional view of the piezoelectric actuator 20 and the cavity plate 10 taken along line VIII-VIII in FIG.
[0057]
A mark 39 indicating the position of the pressure chamber 16X corresponding to the extended individual electrode 31X is provided on the surface of the cavity plate 10 to be overlapped with the piezoelectric actuator 20. By combining the mark 39 and the end portion 31Xa of the extended individual electrode 31X exposed from the piezoelectric actuator 20, the end portion 31Xa of the extended individual electrode 31X can be used as an assembly mark of the piezoelectric actuator 20 and the cavity plate 10. Further, since the extended individual electrode 31X is directly used as an assembly mark, the pressure chamber 16 can be accurately arranged in correspondence with the actual position of the individual electrode 31.
[0058]
In addition, when the flexible flat cable 40 (see FIG. 3) is superimposed and pressed on the upper surface of the piezoelectric actuator 20, various wiring patterns (not shown) in the flexible flat cable 40 are connected to each surface electrode. 33 and 34 are electrically joined.
[0059]
Through the flexible flat cable 40, a higher voltage is applied between all the individual electrodes 31 and the common electrode 32 than during normal ink ejection operation, and between the individual electrode 31 and the common electrode 32. The portions of the sandwiched piezoelectric sheets 25 to 29 are subjected to polarization treatment, and these portions are formed as active layers. This polarization treatment can also be performed before the piezoelectric actuator 20 is joined to the cavity plate 10 or the flexible flat cable 40.
[0060]
In addition, since the piezoelectric sheets 21 to 24 are only sandwiched between the common electrodes 32 and the surface electrodes 33 and 34 and are not polarized, they do not perform a piezoelectric operation. In these sheets, the piezoelectric actuator is warped or waved in the sintering process so that the flatness is not impaired, and the active layer of the piezoelectric sheets 25 to 29 is deformed only in the direction of the pressure chamber 16. It functions as a constraining layer for doing so.
[0061]
Then, by applying a voltage between an arbitrary individual electrode 31 of the individual electrodes 31 of the piezoelectric actuator 20 in the head 6 and the common electrode 32, it corresponds to the individual electrode 31 to which a voltage is applied in the piezoelectric sheet. In the active layer, distortion in the stacking direction due to piezoelectricity occurs. The ink in the pressure chamber 16 is ejected in the form of droplets from the nozzle 15 by the pressure caused by this distortion, and predetermined printing on the paper 62 is performed.
[0062]
As described above, according to the head 6 of the present embodiment, at least one of the individual electrodes 31 such as each piezoelectric sheet 22 extends to the end edge portion of each piezoelectric sheet 22 or the like. Even when 22 or the like are stacked, since the position of at least one individual electrode 31 can be confirmed from the outside, the end of the individual electrode 31 can be used as a mark indicating the position of the internal electrode.
[0063]
Further, by combining the end 31Xa of the extended individual electrode 31X and the mark 39 of the cavity plate 10, the cavity plate 10 and the piezoelectric actuator 20 can be combined according to the actual position of the individual electrode.
[0064]
Although the present invention has been described based on the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications and changes can be easily made without departing from the gist of the present invention. Can be inferred.
[0065]
For example, in the above embodiment, only the individual electrode 31 at the center of the row formed by the individual electrodes 31 is the extended individual electrode 31X. However, the individual electrode 31X is not limited to the individual electrode 31 at the center, It may be every other individual electrode 31 in the row, or all the individual electrodes 31 may be extended. By exposing many internal electrodes 31, the position of each internal electrode 31 can be grasped more accurately than in the case where some internal electrodes 31 are exposed.
[0066]
In the above embodiment, all the individual electrodes 31, the pattern electrodes 31b, and the surface electrodes 33 corresponding to the piezoelectric actuator in the stacking direction are extended to the end portions of the piezoelectric sheets to be exposed. When using the formed end as an assembly mark with the cavity plate 10, the individual electrode 31 and the like are exposed from at least one piezoelectric sheet on the cavity plate 10 side, and the other sheets are omitted. Also good.
[0067]
Further, although the end of the individual electrode 31 is extended to the edge of the piezoelectric sheet as an internal electrode, the common electrode 32 is provided individually corresponding to each pressure chamber in the same manner as the individual electrode 31, and the end of the common electrode 32 is provided. By extending the portion to the edge of the piezoelectric sheet, the position of the internal electrode composed of the common electrode 32 and the individual electrode 31 can be displayed on the side surface of the actuator.
[0068]
【The invention's effect】
  According to the ink jet printer head of claim 1, the internal electrodes of the piezoelectric sheet are electrically connected to each other by a through hole penetrating in the stacking direction of the piezoelectric sheet and a conductive material filled in the through hole. Since at least one of the internal electrodes extends to the end edge of the piezoelectric sheet, the end of the internal electrode extended to the end edge of the piezoelectric sheet is positioned at the position of the internal electrode. It can be a mark indicating. Therefore, there is no need to provide a separate mark as in the prior art, and there is an effect that the position of the internal electrode can be grasped from the outside and the internal electrode and the pressure chamber can be associated with each other.
  Further, since the cavity plate is provided with a mark indicating the position of the pressure chamber corresponding to the extended internal electrode, the cavity plate can be extended by combining the mark and the end of the extended internal electrode exposed from the piezoelectric actuator. There is an effect that the end of the inner electrode can be used as an assembly mark of the piezoelectric actuator and the cavity plate.
  Furthermore, since the extended internal electrode is directly set as an assembly mark, for example, compared with a case where a notch or the like provided at the edge of the piezoelectric sheet is used as an assembly mark, the piezoelectric actuator is arranged in accordance with the actual position of the internal electrode. There is an effect that the cavity plate and the piezoelectric actuator can be assembled by making the internal electrode correspond to the pressure of the cavity plate.
[0069]
  According to the ink jet printer head of the second aspect, in addition to the effect achieved by the ink jet printer head of the first aspect, each piezoelectric sheet of the piezoelectric actuator has each internal electrode at a position corresponding to the other piezoelectric sheet. It is provided and extends to the edge of the piezoelectric sheet among the internal electrodesSaidSince the position of the extended internal electrode is the same in each piezoelectric sheet, for example, when all of the internal electrodes corresponding to the stacking direction are extended, the end of the extended internal electrode is It is formed in a straight line in the side stacking direction. Thereby, the edge part of the some extended internal electrode formed in a linear form can be caught integrally, and there exists an effect that the position of an internal electrode can be grasped | ascertained clearly from the outside.
[0070]
In addition, the printed patterns of the internal electrodes in each piezoelectric sheet are the same, and there are effects that the types of parts can be reduced and the manufacturing process can be simplified. Furthermore, if the end portions of the internal electrodes formed on the side surfaces of the piezoelectric actuator are not linear, the internal electrodes may not be in electrical communication. There is an effect that can be eliminated.
[0073]
  Claim3According to the inkjet printer head described in claim 1,Or 2In addition to the effects produced by the inkjet printer head described above, the internal electrodes are arranged in two rows along the long side edge of the piezoelectric sheet corresponding to each row of the pressure chambers, and at least for each row of the internal electrodes, Since the one extended internal electrode is provided, at least one end of the extended internal electrode is exposed from the opposite side surface of the piezoelectric actuator. Therefore, when the piezoelectric actuator and the cavity plate are combined, there is an effect that the assembly can be accurately performed by the assembly marks formed on both long sides.
[0074]
  Claim4According to the inkjet printer head described in claim3In addition to the effects exhibited by the inkjet printer head described in 1., the extended internal electrodes are provided at substantially the center of each row of internal electrodes, so that the internal electrodes of the piezoelectric actuator overlap the pressure chambers of the corresponding cavity plates. There is an effect that the position error at the time can be reduced.
[0075]
  Claim5According to the ink jet printer head described in claim 1,4In addition to the effect of the inkjet printer head described in any of the above, since the extended internal electrodes are formed linearly on each piezoelectric sheet, for example, when printing the extended internal electrodes by screen printing, The surface can be printed uniformly. That is, there is an effect that the electrostatic capacity in the extended internal electrode becomes constant and stable ink discharge can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a color ink jet printer which is an embodiment of an ink jet printer head of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view with the nozzle side of the head unit facing up.
FIG. 3 is a perspective view of each component of the inkjet printer head.
FIG. 4 is an exploded perspective view of a cavity plate.
FIG. 5 is an exploded enlarged perspective view of a cavity plate.
FIG. 6 is an exploded perspective view of a piezoelectric actuator.
FIG. 7 is a plan view showing a pattern of individual electrodes in a piezoelectric sheet.
FIG. 8 is an exploded perspective view of a piezoelectric actuator and a cavity plate.
FIG. 9 is a plan view showing a pattern of individual electrodes in a conventional piezoelectric sheet.
FIG. 10 is a perspective view of each component of a conventional inkjet printer head.
[Explanation of symbols]
6 Inkjet printer head
10 Cavity plate
15 nozzles
20 Piezoelectric actuator
21-30 Piezoelectric sheet
31 Individual electrode (internal electrode)
31a End of individual electrode
31X extensionIndividualelectrode(Extended internal electrode)
31Xa extensionIndividualEnd of electrode(End of extended internal electrode)
31b Discard pattern electrode
32 Common electrode
32b Discard pattern electrode
33, 34 Surface electrode
36, 37 Through hole
39 Mark (Cavity plate side assembly mark)

Claims

Piezoelectric actuator comprising a plurality of nozzles and a cavity plate having a pressure chamber formed for each of the plurality of nozzles, and a plurality of internal electrodes and piezoelectric sheets provided corresponding to each of the pressure chambers. In an inkjet printer head configured by overlapping
The internal electrodes of the piezoelectric sheet are electrically connected to each other by a through-hole penetrating in the stacking direction of the piezoelectric sheet and a conductive material filled in the through-hole,
At least one of the internal electrodes is an extended internal electrode that extends to an edge of the piezoelectric sheet ,
The ink jet printer head according to claim 1, wherein the cavity plate includes a mark indicating a position of a pressure chamber corresponding to the extended internal electrode .

Each piezoelectric sheet of the piezoelectric actuator is provided with each internal electrode at a position corresponding to the other piezoelectric sheet,
The position of the extending internal electrodes extending to the edge portion of the piezoelectric sheet among the internal electrodes, the ink jet printer head according to claim 1, wherein the the same in each of the piezoelectric sheets.

The pressure chambers are arranged in two rows,
The internal electrodes are arranged in two rows along the long side edge of the piezoelectric sheet, corresponding to each row of the pressure chambers,
3. The ink jet printer head according to claim 1, wherein at least one extended internal electrode is provided for each row of the internal electrodes.

4. The ink jet printer head according to claim 3 , wherein the extended internal electrode is provided substantially at the center of each row of the internal electrodes.

The extending internal electrodes, the ink jet printer head according to any of claims 1 4, characterized in that it is formed linearly to the each piezoelectric sheet.