JP5359129B2 - Piezoelectric actuator, liquid discharge head, and image forming apparatus - Google Patents
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
本発明は圧電アクチュエータ、液体吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a piezoelectric actuator, a liquid discharge head, and an image forming apparatus.
一般に、プリンタ、ファックス、コピア、プロッタ、或いはこれらの内の複数の機能を複合した画像形成装置としては、例えば、インクの液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを備え、媒体(以下「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、また、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。)を搬送しながら、インク滴を用紙に付着させて画像形成(記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。)を行なうものがある。 In general, a printer, a fax machine, a copier, a plotter, or an image forming apparatus that combines a plurality of these functions includes, for example, a recording head composed of a liquid ejection head that ejects ink droplets, It is also referred to as “paper”, but the material is not limited, and a recording medium, recording medium, transfer material, recording paper, etc. are also used synonymously.) Some perform formation (recording, printing, printing, and printing are also used synonymously).
なお、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与する(単に液滴を吐出する液体吐出装置を含む)ことをも意味する。また、「インク」とは、狭義のインクに限るものではなく、吐出されるときに液体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、DNA試料、レジスト、パターン材料なども含まれる。 The “image forming apparatus” means an apparatus that forms an image by discharging liquid onto a medium such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics, etc. “Formation” not only applies an image having a meaning such as a character or a figure to a medium, but also applies an image having no meaning such as a pattern to the medium (a liquid discharge device that simply discharges droplets). Means). Further, “ink” is not limited to ink in a narrow sense, and is not particularly limited as long as it becomes liquid when ejected, and includes, for example, a DNA sample, a resist, a pattern material, and the like. .
液体吐出ヘッドとしての例えばインクジェットヘッドとしては、液室内の液体であるインクを加圧する圧力を発生するための圧力発生手段として電気機械変換素子としての圧電素子のd33又はd31方向の変位で液室の壁面を形成する弾性変形可能な振動板を変形させ、液室内容積/圧力を変化させて液滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のものが知られている。 For example, as an ink jet head as a liquid discharge head, a displacement in the d33 or d31 direction of a piezoelectric element as an electromechanical conversion element as a pressure generating means for generating pressure to pressurize ink that is liquid in the liquid chamber is used. A so-called piezoelectric type is known in which an elastically deformable diaphragm that forms a wall surface is deformed and droplets are ejected by changing the volume / pressure in the liquid chamber.
このような積層型圧電素子を用いたインクジェットヘッドとしては、従来、特許文献1に記載されているように、圧電層と内部電極とを交互に積層し、両端面に個別側外部電極及び共通側外部電極を形成した積層型圧電素子部材に、一部を残して溝加工を施すことによって複数の圧電素子柱を形成して、複数の圧電素子柱を複数の駆動部と両端の非駆動部として使用し、圧電素子柱の並び方向両端の非駆動部から共通電極を取出すようにしたものが知られている。 As an inkjet head using such a laminated piezoelectric element, conventionally, as described in Patent Document 1, piezoelectric layers and internal electrodes are alternately laminated, and individual external electrodes and common sides are formed on both end faces. A plurality of piezoelectric element columns are formed by forming grooves on the laminated piezoelectric element member on which external electrodes are formed, leaving a part of the plurality of piezoelectric element columns as a plurality of driving parts and non-driving parts at both ends. It is known that the common electrode is taken out from the non-driving portions at both ends of the piezoelectric element columns in the arrangement direction.
また、ライン型インクジェットヘッドとして、特許文献2に記載されているように、1枚の連続したノズルプレート上に複数個のノズル開口部を配列し、圧電素子は複数のバルク状圧電体を加工してノズル開口部に対応するように配置し、複数の圧電体の共通電極の外部への取り出し構造として、導電性のベースに対して圧電体の導電部を導通させて外部とコンタクトを行う構成が知られている。
Further, as described in
しかしながら、複数の圧電素子部材を並べて長尺の圧電アクチュエータや液体吐出ヘッドを構成する場合、圧電素子部材は端の圧電素子柱まで駆動部として使用するため、特許文献1に記載のように共通電極を非駆動部を利用して外部に取り出すことが構造上できなくなる。 However, when a long piezoelectric actuator or a liquid discharge head is configured by arranging a plurality of piezoelectric element members, the piezoelectric element member is used as a drive unit up to the piezoelectric element column at the end. Cannot be taken out to the outside by using the non-driving part.
そこで、圧電素子部材のベース部材と接着する面から一旦ベース部材に共通電極を導通させ、端に位置する圧電素子部材へ導通させて端の圧電素子部材の非駆動部(非駆動圧電素子柱)から取り出す構成が考えられる。 Therefore, the common electrode is once connected to the base member from the surface of the piezoelectric element member that is bonded to the base member, and then connected to the piezoelectric element member located at the end, and the non-driving portion of the piezoelectric element member at the end (non-driving piezoelectric element column) It is possible to take out the structure from the above.
このとき、配列する圧電素子部材の数が少ない場合などは問題ないが、圧電素子部材の数が多いとき、あるいは、配列する圧電素子部材の数は少ないが1つの圧電素子部材の長さが非常に長いときなど、共通電極を流れる電流が増大する場合には、このままでは使用することができない。つまり、流れる電流が膨大になるに伴って局所的に発熱を起こして特性不良を引き起こすことになる。また、抵抗値が増えることで配列方向中央付近の圧電素子部材と配列方向端付近の圧電素子部材との間で抵抗差が生じ、アクチュエータの駆動タイミングがずれるという問題が生じることになる。 At this time, there is no problem when the number of piezoelectric element members arranged is small, but when the number of piezoelectric element members is large, or the number of piezoelectric element members arranged is small, the length of one piezoelectric element member is very large. When the current flowing through the common electrode increases, such as when it is long, it cannot be used as it is. That is, as the flowing current becomes enormous, heat is generated locally and a characteristic defect is caused. Further, as the resistance value increases, a resistance difference occurs between the piezoelectric element member near the center in the arrangement direction and the piezoelectric element member near the end in the arrangement direction, causing a problem that the drive timing of the actuator is shifted.
また、このような圧電アクチュエータと金属材料などの導電性部材で形成された振動板を組み合わせた液体吐出ヘッドの構成では、圧電素子部材に電圧を印加すると導電性部材で形成された振動板に電荷が発生して微少電流が流れることになる。微少電流はインクを伝って液感知用の金属部に流れ、振動板を形成する金属が流出し、結果として振動板の溶解を引き起こしピンホールなどが発生する。発生したピンホールからはインクが漏れ出し電気的な破壊を起こす問題がある。そのため、圧電素子の共通電極と同電位にするために振動板と共通電極を電気的に導通しなければならないが、個別電極が形成されるのと同じ面に引き出そうとした場合にはFPCなどの外部基板(外部信号伝達手段)との接合エリアと、共通電極と振動板を接合するエリアとが共存しなければならず、そのエリアを確保するために圧電素子を長く(大きく)しなくてはならないという課題がある。 Further, in the configuration of the liquid discharge head in which the piezoelectric actuator and the vibration plate formed of a conductive member such as a metal material are combined, when a voltage is applied to the piezoelectric element member, the vibration plate formed of the conductive member is charged. Occurs and a minute current flows. The minute current flows through the ink to the liquid sensing metal part, and the metal forming the diaphragm flows out. As a result, the diaphragm is melted and pinholes are generated. There is a problem that ink leaks from the generated pinhole and causes electrical destruction. For this reason, the diaphragm and the common electrode must be electrically connected in order to have the same potential as the common electrode of the piezoelectric element. However, if an attempt is made to pull out to the same surface on which the individual electrode is formed, an FPC or the like The joining area with the external substrate (external signal transmission means) and the area where the common electrode and the diaphragm are joined must coexist, and the piezoelectric element must be lengthened (enlarged) to secure the area. There is a problem of not becoming.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、複数の圧電素子部材を配列した場合の発熱を低減してより長尺化を図れるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to reduce the heat generated when a plurality of piezoelectric element members are arranged so that the length can be increased.
上記の課題を解決するため、本発明に係る圧電アクチュエータは、
ベース部材上に、複数の圧電素子柱が配列された少なくとも3つの圧電素子部材が、圧電素子柱の配列方向に並べて配列され、
各圧電素子部材の共通電極層と前記ベース部材とが電気的に導通され、
配列方向で端に位置する一部の圧電素子部材の共通電極層から配列方向で中間に位置する他の圧電素子部材の共通電極が外部へと取り出され、
前記一部の圧電素子部材の共通電極層と前記ベース部材との間の平均的な抵抗値が、他の圧電素子部材の共通電極層と前記ベース部材との間の平均的な抵抗値に比べて低く、
各圧電素子部材は導電性接着剤を介して前記ベース部材に固定され、
前記一部の圧電素子部材を固定する導電性接着剤に含まれる導電粒子の平均的な密度は、他の圧電素子部材を固定する導電性接着剤に含まれる導電粒子の平均的な密度より、密度が高い
構成とした。
In order to solve the above problems, the piezoelectric actuator according to the present invention is:
On the base member, at least three piezoelectric element members in which a plurality of piezoelectric element columns are arranged are arranged side by side in the arrangement direction of the piezoelectric element columns,
The common electrode layer of each piezoelectric element member and the base member are electrically connected,
Common electrodes of the other piezoelectric element member located in the middle in the array direction from the common electrode layer in a portion of the piezoelectric element member located at an end in the arrangement direction is taken to the outside,
An average resistance value between the common electrode layer of the some piezoelectric element members and the base member is compared with an average resistance value between the common electrode layer of the other piezoelectric element members and the base member. rather than low-Te,
Each piezoelectric element member is fixed to the base member via a conductive adhesive,
The average density of the conductive particles contained in the conductive adhesive that fixes the part of the piezoelectric element members is greater than the average density of the conductive particles contained in the conductive adhesive that fixes the other piezoelectric element members. A high density configuration was used.
本発明に係る圧電アクチュエータは、 The piezoelectric actuator according to the present invention is
ベース部材上に、複数の圧電素子柱が配列された少なくとも3つの圧電素子部材が、圧電素子柱の配列方向に並べて配列され、 On the base member, at least three piezoelectric element members in which a plurality of piezoelectric element columns are arranged are arranged side by side in the arrangement direction of the piezoelectric element columns,
各圧電素子部材の共通電極層と前記ベース部材とが電気的に導通され、 The common electrode layer of each piezoelectric element member and the base member are electrically connected,
配列方向で端に位置する一部の圧電素子部材の共通電極層から配列方向で中間に位置する他の圧電素子部材の共通電極が外部へと取り出され、 The common electrode of another piezoelectric element member positioned in the middle in the arrangement direction is taken out from the common electrode layer of a part of the piezoelectric element members located at the end in the arrangement direction,
前記一部の圧電素子部材の共通電極層と前記ベース部材との間の平均的な抵抗値が、他の圧電素子部材の共通電極層と前記ベース部材との間の平均的な抵抗値に比べて低く、 各圧電素子部材は導電性接着剤を介して前記ベース部材に固定され、 An average resistance value between the common electrode layer of the some piezoelectric element members and the base member is compared with an average resistance value between the common electrode layer of the other piezoelectric element members and the base member. Each piezoelectric element member is fixed to the base member via a conductive adhesive,
前記一部の圧電素子部材を固定する導電性接着剤に含まれる導電粒子の組成は、他の圧電素子部材を固定する導電性接着剤に含まれる導電粒子の組成に比べて、導電性が高い組成である The composition of the conductive particles contained in the conductive adhesive that fixes the part of the piezoelectric element members is higher in conductivity than the composition of the conductive particles contained in the conductive adhesive that fixes the other piezoelectric element members. Is composition
構成とした。The configuration.
本発明に係る液体吐出ヘッドは、本発明に係る圧電アクチュエータを備えている構成とした。 The liquid discharge head according to the present invention is configured to include the piezoelectric actuator according to the present invention.
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載している構成とした。 The image forming apparatus according to the present invention is configured to include the liquid discharge head according to the present invention.
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、端の圧電素子部材に集中する電流が増加しても発熱などが低減し、より長尺化を図ることができる。 According to the liquid ejection head of the present invention, even if the current concentrated on the piezoelectric element member at the end increases, heat generation and the like are reduced, and the length can be further increased.
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、本発明に係る圧電アクチュエータを備えているので、発熱による滴吐出特性の劣化が少なく、安定した滴吐出を行うことができる。 According to the liquid ejection head according to the present invention, since the piezoelectric actuator according to the present invention is provided, there is little deterioration of the droplet ejection characteristics due to heat generation, and stable droplet ejection can be performed.
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載しているので、安定した画像形成を行うことができる。 According to the image forming apparatus of the present invention, since the liquid ejection head according to the present invention is mounted, stable image formation can be performed.
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る液体吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドについて図1ないし図3を参照して説明する。なお、図1は同ヘッドの分解斜視説明図、図2は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向(液室長手方向)に沿う断面説明図、図3は同ヘッドのノズル配列方向(液室短手方向)に沿う一部の断面説明図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. An ink jet head as a liquid discharge head according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is an exploded perspective view of the head, FIG. 2 is a sectional explanatory view along a direction (liquid chamber longitudinal direction) orthogonal to the nozzle arrangement direction of the head, and FIG. 3 is a nozzle arrangement direction (liquid chamber) of the head. It is some cross-sectional explanatory drawing along a transversal direction.
このインクジェットヘッドは、SUS基板で形成した流路基板(液室基板)1と、この流路基板1の上面に接合したノズル板2と、流路基板1の下面に接合した振動板部材3とを有し、これらによってインク滴を吐出する複数のノズル5が連通する各加圧液室6、各加圧液室6に液体であるインクを供給する供給路を兼ねた各流体抵抗部7を形成している。
This inkjet head includes a flow path substrate (liquid chamber substrate) 1 formed of a SUS substrate, a
ここで、流路基板1は、SUS基板を、酸性エッチング液を用いてエッチング、あるいは打ち抜きなどの機械加工することで、各加圧液室6、流体抵抗部7などの開口をそれぞれ形成している。なお、加圧液室6は例えば150dpiに対応するピッチで並んでいる。
Here, the flow path substrate 1 is formed by opening the pressurizing
ノズル板2は、各加圧液室6に対応して例えば直径10〜30μmのノズル5を形成し、流路基板1に接着剤接合している。このノズル板2としては、ステンレス、ニッケルなどの金属、ポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂、シリコン、及びそれらの組み合わせからなるものなどを用いることができる。また、ノズル面(吐出方向の表面:吐出面)には、インクとの撥水性を確保するため、メッキ被膜、あるいは撥水剤コーティングなどの周知の方法で撥水膜を形成している。
The
振動板部材3は、例えばニッケルで形成した金属プレートからなる。そして、振動板部材3の加圧液室6の壁面を形成する振動板領域3Aには、厚み3〜10μm程度の最薄膜部分であるダイアフラム部3Bと、このダイアフラム部3Bの中央部に形成した島状凸部3Cとを有している。また、振動板部材3の島状凸部3Cの間には液室間隔壁6aに対応して梁3Dが設けられ、振動板部材3の周囲には梁3Eが設けられている。
The
そして、振動板部材3の振動板領域3Aの面外側(加圧液室6と反対面側)には、振動板領域3Aを変形変位させる本発明に係る圧電アクチュエータ10を配置している。この圧電アクチュエータ10は、導電性を有するベース部材13上に、複数の圧電素子柱12a、12bが形成された3個以上(ここでは3個で例示する。)の圧電素子部材12を、圧電素子柱配列方向(以下、単に「配列方向」という。)に並べて配列し、圧電素子部材12の列を2列配置したものである(1列3個の形態に限るものではない)。
A
圧電素子部材12は、ベース部材13に接合固定された状態で溝加工(スリット加工)によって分断することのない溝30を施して、複数の圧電素子柱12a、12bを形成したものである。圧電素子柱12a、12bは同じものであるが、圧電素子柱12aは駆動波形が与えられる駆動圧電素子柱(駆動部)となり、圧電素子柱12bは駆動波形が与えられない支柱圧電素子柱(非駆動部)となる。
The
また、圧電素子部材12は、厚さ10〜50μm/1層のチタン酸ジルコン酸(PZT)21と、厚さ数μm/1層の銀・パラジューム(AgPd)からなる内部電極22、22とを交互に積層し、内部電極22、22を交互に端面に引き出して外部電極(端面電極)である共通電極層23及び個別電極層24にそれぞれ接続している。圧電素子部材12を厚さ10〜50μm/1層の積層型とすることによって低電圧駆動を可能にし、例えば圧電素子の電界強度1000V/mmを得るには10〜50Vのパルス電圧を印加すればよい。圧電素子(電気機械変換素子と同義)としてはPZTに限られるものではない。
The
ここで、圧電素子部材12の駆動圧電素子柱12aはそれぞれ加圧液室6に対応して振動板部材3の振動板領域3aの島状凸部32に接着剤接合し、また支柱圧電素子柱12bはそれぞれ振動板部材3の梁3Dに接着剤接合している。駆動圧電素子柱12aに駆動波形を与えることで駆動圧電素子柱12aが伸縮して振動板部材3のダイアフラム部3Bが撓み、液室6の内容積/体積が変化する。
Here, the driving
また、圧電素子部材12の一端面には各圧電素子柱12aに駆動波形を与えるための外部信号伝達手段(接続手段)としてのFPCケーブル15を接続している。このFPCケーブル15には、各チャンネル(各加圧液室6に対応する)を駆動する駆動波形(電気信号)を印加するためのドライバIC16を複数搭載している。このように、FPCケーブル15に複数のドライバIC16を搭載することにより、ドライバIC16毎に電気信号を設定することができ、駆動圧電素子柱12aの各駆動チャンネルの変位特性のばらつきを容易に補正することができるようになる。
Further, an
さらに、振動板部材3の周囲の梁3Eには圧電アクチュエータ10の周囲を囲むフレーム部材17を接着剤で接合している。そして、このフレーム部材17には、ドライバIC16と少なくともベース部材13を挟んで反対側に配置されるように、加圧液室6に外部からインクを供給するための共通液室18を形成している。この共通液室18は、振動板部材3の貫通穴8を介して流体抵抗部7及び加圧液室6に連通している。
Further, a
このように構成したインクジェットヘッドにおいては、例えば圧電素子部材12の駆動圧電素子柱12aに印加する電圧を基準電位から下げることによって駆動圧電素子柱12aが収縮し、振動板部材3の振動板領域3Aが下降して加圧液室6の容積が膨張することで、加圧液室6内にインクが流入し、その後駆動圧電素子柱12aに印加する電圧を上げて駆動圧電素子柱12aを積層方向に伸長させ、振動板領域3Aをノズル5方向に変形させて加圧液室6の容積/体積を収縮させることにより、加圧液室6内のインクが加圧され、ノズル5からインク滴が吐出される。
In the ink jet head configured as described above, for example, the drive
そして、駆動圧電素子柱12aに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板領域3Aが初期位置に復元し、加圧液室6が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室18から加圧液室6内にインクが充填される。そこで、ノズル4のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。
Then, by returning the voltage applied to the driving
なお、このヘッドの駆動方法については上記の例(引き−押し打ち)に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行うこともできる。 Note that the driving method of the head is not limited to the above example (drawing-pushing), and striking or pushing can be performed depending on the direction of the drive waveform.
次に、このように構成した液体吐出ヘッドにおける本発明の第1実施形態に係る圧電アクチュエータについて図4を参照して説明する。なお、図4は同アクチュエータの説明に供する図2のA−A線に沿う要部側断面説明図、図5及び図6は圧電素子部材の内部電極パターンの説明に供する説明図、図7ないし図9は圧電素子部材の形成工程の説明に供する説明図、図10は図4の斜視説明図である。 Next, the piezoelectric actuator according to the first embodiment of the present invention in the liquid discharge head configured as described above will be described with reference to FIG. 4 is an explanatory side sectional view taken along line AA of FIG. 2 for explaining the actuator, FIGS. 5 and 6 are explanatory views for explaining an internal electrode pattern of the piezoelectric element member, and FIGS. FIG. 9 is an explanatory view for explaining the formation process of the piezoelectric element member, and FIG. 10 is a perspective explanatory view of FIG.
ここでは、ベース部材13上に配列された3個の圧電素子部材12のうち、配列方向で端に位置する圧電素子部材12を「圧電素子部材121」とし、端に位置する圧電素子部材121以外の圧電素子部材12を配列方向で中央部に位置する「圧電素子部材122」とする。
Here, among the three
先ず、端に位置する圧電素子部材121について図5、図7、図8を参照して説明する。圧電素子部材121は、圧電層(圧電材料層)21と図5(a)、(b)に示すようなパターン形状を有する内部電極22Aと内部電極22Bとを交互に積層している。つまり、端に位置する圧電素子部材121には両端面につながる領域部分(連結部分)22Aa、22Baを含む内部電極22A、22Bを使用している。
First, the
この場合、端に位置する圧電素子部材121のうち内部電極22A、22Bの連結部分22Aa、22Baが設けられた側の長手方向(配列方向)端面は、図7(a)に示すように、短手方向の両端面に内部電極22A、22Bが引き出された状態になる。これに対し、端に位置する圧電素子部材121のうち内部電極22A、22Bの領域部分22Aa、22Baが設けられていない側の長手方向端面は、図8(a)に示すように、内部電極22A、22Bが交互に異なる短手方向(配列方向と直交する方向)端面に引き出された状態になる。
In this case, in the
そこで、図7(b)、図8(b)に示すように、圧電素子部材121の長手方向両端面には外部電極が形成されないように、スパッタ法を用いて短手方向両端面及び底面に金属膜71を成膜する。金属膜71を形成する材料としては、Ag、Au、Cuなどを用いるのが好ましく、この例ではAuをスパッタにより0.4μm厚みで成膜している。
Accordingly, as shown in FIGS. 7B and 8B, the both ends of the short side direction and the bottom surface are formed by sputtering so that external electrodes are not formed on both end surfaces of the
そして、図7(c)、図8(c)に示すように、ベース部材13との接合面となる底面側で接合時にベース部材13の短手方向外側になる端部を斜めに切り欠いた加工面28を形成することで、金属膜71からなる個別電極層24と共通電極層23を形成する。これにより、共通電極層23は圧電素子部材121の底面まで回り込んだ部分23aを有する状態で形成される。また、圧電素子部材121の端部では個別電極24側の端面に内部電極22Aa、22Baで共通電極層23に電気的に導通した外部取出し用共通電極層23Aが形成される。なお、この外部取出し用共通電極層23Aが形成された圧電素子柱12bを「非駆動部26」とする。
Then, as shown in FIGS. 7 (c) and 8 (c), an end portion which becomes the outer side in the short direction of the
次に、中央に位置する圧電素子部材122について図6及び図9を参照して説明する。圧電素子部材122は、図6(a)、(b)に示すようなパターン形状を有する内部電極22Cと内部電極22Dとを交互に積層している。これにより、この圧電素子部材122の長手方向両端面は、図9(a)に示すように、内部電極22C、22Dが交互に異なる短手方向端面に引き出された状態になる。
Next, the
そこで、図9(b)に示すように、圧電素子部材121と同様、圧電素子部材122の長手方向両端面には外部電極が形成されないように、スパッタ法を用いて短手方向両端面及び底面に金属膜71を成膜する。そして、図9(c)に示すように、ベース部材13との接合面となる底面側で接合時にベース部材13の短手方向外側になる端部を斜めに切り欠いた加工面28を形成することで、金属膜71からなる個別電極層24と共通電極層23を形成する。これにより、共通電極層23は圧電素子部材121、122の底面まで回り込んだ部分23aを有する状態で形成される。
Therefore, as shown in FIG. 9B, similarly to the
このように構成された圧電素子部材121、122は、導電性を有する部材である金属材料(例えばSUS304)で形成されたベース部材13に導電性接着剤によって接合固定している。導電性接着剤の樹脂成分としては二液硬化型のエポキシであり常温で硬化するものが好ましい。また、導電性接着剤には導電粒子としてAgを含んでおり、このAgの粒径分布は中心が3μmのものを用いた。樹脂成分としてはエポキシに限るものではなく、ウレタン、アクリル、シリコーン系などでも使用可能である。
The
これにより、端に位置する圧電素子部材121は導電性接着剤で形成された導電層41Aを介してベース部材13に電気的に導通した状態で接合固定され、圧電素子部材122は導電性接着剤で形成された導電層41Bを介してベース部材13に電気的に導通した状態で接合固定される。
As a result, the
ここで、圧電素子部材121をベース部材13に固定する導電性接着剤には、樹脂成分とAgの比率を、1:2、としたものを使用した。また、圧電素子部材122をベース部材13に固定する導電性接着剤には、樹脂成分とAgの比率を、1:1としたものを使用した。つまり、各圧電素子部材121、122は導電性接着剤を介してベース部材13に固定され、外部に共通電極を取り出す圧電素子部材121を固定する導電性接着剤に含まれる導電粒子の平均的な密度は、他の圧電素子部材122を固定する導電性接着剤に含まれる導電粒子の平均的な密度より、密度が高い構成としている。
Here, as the conductive adhesive for fixing the
これにより、圧電素子部材121の共通電極層23とベース部材13とを電気的に接続する導電層41Aの平均的な抵抗値は、圧電素子部材122の共通電極層23とベース部材13とを電気的に接続する導電層41Bの平均的な抵抗値よりも低くなる(低抵抗になる)。つまり、導電性接着剤の樹脂成分とAgに比率構成を上述のようにすることで、端に位置する圧電素子部材121の共通電極層23とベース部材13との平均的な抵抗値は中央部に位置する圧電素子部材122とベース部材13との平均的な抵抗値よりも低い抵抗値となった状態で電気的に導通している。
As a result, the average resistance value of the
このように圧電素子部材121、122をベース部材13に接合固定した後、図10にも示すように、圧電素子部材121、122の短手方向両端面に共通電極層(共通側外部電極)23と個別電極層(個別側外部電極)24及び外部取出し用共通電極23Aとを設けた状態で、スリット加工(溝加工)を施して溝30を入れることにより、複数の圧電素子柱12a、12bが形成される。このときの溝加工では、圧電素子部材121、122に対してベース部材13までスリット(溝)30を入れずに、底部に深さ方向の所定幅Dの架橋部27を残して加工している。これにより、1つの圧電素子部材12は複数の圧電素子柱12a、12bを一体的に有する部材となる。また、圧電素子部材12(121、122)間のギャップ(隙間)31は溝31の幅L1と同じとしている。
After the
この場合、圧電素子部材121のベース部材13の長手方向端部側に位置する圧電素子柱は前述したように非駆動部26となる。そして、この非駆動部26に対応して内部電極22A、22Bの領域部分22Aa、22Baが設けられているので、非駆動部26の個別電極側端面の金属膜71は外部引出し用共通電極層23Aとなる。
In this case, the piezoelectric element column located on the longitudinal end side of the
このように構成した圧電素子部材の電荷の移動の経路について図10をも参照して説明すると、圧電素子部材122の共通電極層23に電圧が印加されると、電荷は圧電素子部材122の共通電極層23から導電層41Bを伝ってベース部材13へ移動する(経路51)。そして、ベース部材13内を移動(経路52)した電荷は、圧電素子部材121の導電層41Aを伝ってその共通電極層23へ移動する(経路53)。一部は、導電層41Aを伝って圧電素子柱間を移動する電荷も存在する。次いで、圧電素子部材121の共通電極層23内を移動(経路54)した電荷は、非駆動部26内の内部電極層22A、22Bを移動して(経路55)、非駆動部26の外部引出し用共通電極層23Aに移動する経路をとる。
The path of charge movement of the piezoelectric element member configured as described above will be described with reference also to FIG. 10. When a voltage is applied to the
この圧電素子部材121の非駆動部26の外部引出し用共通電極層23AにFPCケーブル15の共通電極ラインを接続することによって、圧電素子部材121の一端面で圧電素子部材122の共通電極層23を外部に取り出すことができる。つまり、ここでは、一部の圧電素子部材12である端に位置する圧電素子部材121の共通電極層23(23A)から他の圧電素子部材12である中央の圧電素子部材122の共通電極層23を外部に取出している。
By connecting the common electrode line of the
以上のような経路をとるため、端に位置する圧電素子部材121には中央部に位置する圧電素子部材122からの電荷が集中することになる。
Since the path as described above is taken, charges from the
そこで、圧電素子部材121とベース部材13とを接合している導電性接着剤からなる導電層41Aの平均的な抵抗値を中央部の圧電素子部材122とベース部材13とを接合している導電性接着剤からなる導電層41Bの平均的な抵抗値よりも低くしているので、電荷の集中による発熱を低減することができる。
Therefore, the average resistance value of the
このように、この液体吐出ヘッドの圧電アクチュエータは、外部へと共通電極を取り出す一部の圧電素子部材の共通電極層とベース部材との間の平均的な抵抗値が、当該一部の圧電素子部材を介して共通電極が取り出されている他の圧電素子部材の共通電極層とベース部材との間の平均的な抵抗値に比べて低抵抗である構成としているので、端の圧電素子部材に集中する電流が増加しても発熱などが低減し、より長尺化を図ることができる。 As described above, the piezoelectric actuator of the liquid discharge head has an average resistance value between the common electrode layer and the base member of a part of the piezoelectric element member that takes out the common electrode to the outside. Since the resistance is lower than the average resistance value between the common electrode layer of the other piezoelectric element member from which the common electrode is taken out via the member and the base member, the piezoelectric element member at the end Even if the concentrated current increases, heat generation and the like are reduced, and the length can be further increased.
そして、この圧電アクチュエータを備えている液体吐出ヘッドは、発熱による滴吐出特性の劣化が少なく、安定した滴吐出を行うことができる。 And the liquid discharge head provided with this piezoelectric actuator has little deterioration of the droplet discharge characteristic due to heat generation, and can perform stable droplet discharge.
なお、外部へ共通電極を取出すための一部の圧電素子部材は複数であってもよく、例えば配列方向両端の圧電素子部材とすることもできる。また、中央の圧電素子部材の個数は1個に限るものではない。 Note that there may be a plurality of piezoelectric element members for taking out the common electrode to the outside. For example, piezoelectric element members at both ends in the arrangement direction may be used. Further, the number of piezoelectric element members at the center is not limited to one.
次に、本発明の第2実施形態に係る圧電アクチュエータついて図11を参照して説明する。なお、図11は同実施形態に係る圧電アクチュエータの要部斜視説明図である。
ここでも、圧電素子部材121、122とベース部材13との固定には導電性接着剤を使用して圧電素子部材121、122とベース部材13との間にそれぞれ導電層41C、41Dを形成している。なお、導電性接着剤の樹脂成分としては二液硬化型のエポキシであり常温で硬化するものが好ましい。
Next, a piezoelectric actuator according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is an explanatory perspective view of a main part of the piezoelectric actuator according to the embodiment.
Also here, a conductive adhesive is used to fix the
端に位置する圧電素子部材121をベース部材13に固定して導電層41Cを形成する導電性接着剤としては、導電粒子としてNi粒子とAg粒子の両者を含んだものを使用している。なお、Ni粒子及びAg粒子の粒径分布はいずれも中心が3μmのものを用いた。Ni粒子とAg粒子の構成比は、重量比で1:1とした。また、樹脂成分と導電性粒子(Ni、Ag)の比率は、1:1、とした。なお、導電性粒子としては、その他AuやCu、樹脂の表面層にAuなどの金属がコーティングされたようなものなどを用いてもよい。AgやAuは貴金属であり高価な一方、導電性がよく酸化されないなど抵抗値を下げる効果がある。
As the conductive adhesive for fixing the
一方、中央に位置する圧電素子部材122をベース部材13に固定して導電層41Dを形成する導電性接着剤としては、導電性粒子としてNi粒子のみを含むものを用いた。樹脂成分と導電性粒子(Ni)の比率は、1:1、とした。
On the other hand, as the conductive adhesive for forming the
このような金属粒子(導電粒子)構成にすることで、中央部の圧電素子部材122の接合に使用する導電性接着剤は比較的安価な粒子を用い、端の中央部の圧電素子部材121の接合に使用する導電性接着剤は高価ではあるが抵抗値の低い導電層を構成することができる。
By adopting such a metal particle (conductive particle) configuration, the conductive adhesive used for joining the
また、ベース部材13はSUS材などの導電材料で形成している。SUS材はヤング率が高く、導電性もあるなど好ましいが、表面に不動態膜として酸化皮膜を形成しやすく導電性を阻害することがある。
The
そこで、ここでは、導電接着剤中の導電粒子とオーミック性がよいAu膜42をベース部材13の表面に形成している。形成方法としてはまず、SUS316のベース部材13をプラズマ処理により、表面の有機物を除去する。その後、スパッタ装置内でAuをターゲットにして圧電素子部材が接着される面にAu膜452を1μm厚で形成する。Auは酸素と結合して酸化膜を形成することが無く、導電粒子と接触させたときの接触抵抗が安定しているという特徴から好適に使用できる。その他、他の金属、Al、Cu、Ni、など他の金属でも同様な効果を得ることができる。このようにして得られたベース部材13と圧電素子部材121、122は導電性接着剤とのオーミック性がよく、より低抵抗化が可能となる。
Therefore, here, the
次に、本発明の第3実施形態に係る圧電アクチュエータについて図12ないし図15を参照して説明する。なお、図12は同実施形態に係る圧電アクチュエータの要部斜視説明図、図13及び図15は圧電素子部材の形成工程の説明に供する説明図である。
まず、圧電素子部材12を接合するベース部材13は、絶縁性部材であるセラミック基板131上に、第1の導電層83となるAuを0.4μm厚みでスパッタ法により形成した後、第2の導電層84となる半田を、同様にスパッタ法を用いて3μm厚みで形成し、圧電素子部材12が接着される面全域にAuと半田の導電層83、84を均一に形成して構成している。
Next, a piezoelectric actuator according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is an explanatory perspective view of a main part of the piezoelectric actuator according to the embodiment, and FIGS. 13 and 15 are explanatory views for explaining a formation process of the piezoelectric element member.
First, the
次に、端に位置する圧電素子部材121は、図13(a)、図14(a)に示すように、前述した第1実施形態で説明したと同様に、圧電層(圧電材料層)と図5(a)、(b)に示すようなパターン形状を有する内部電極22A及び内部電極22Bとを交互に積層した部材を形成し、図13(b)、図14(b)に示すように、スパッタ法を用いて金属膜81を成膜させる。金属膜81としてここではCuを使用して10μm厚みで形成した。なお、金属膜81の材料としては、他の金属でもよく、Al、Niなどでもよい。
Next, as shown in FIG. 13A and FIG. 14A, the
さらに、圧電素子部材121の金属膜81上に金属膜82を形成する。ここでは、金属膜82は、金属膜81と同様にスパッタ法を用いてAuを0.4μm厚みで形成した。そして、図13(c)、図14(c)に示すように、加工面28を形成して金属膜81、82を共通電極層23及び外部取出し用共通電極層23Aと個別電極層24とに分離する。
Further, a
また、中央部の圧電素子部材122は、図15(a)に示すように、前述した第1実施形態で説明したと同様に、圧電層(圧電材料層)と図6(a)、(b)に示すようなパターン形状を有する内部電極22C及び内部電極22Dとを交互に積層した部材を形成し、図15(b)に示すように、金属膜82のみを形成した。ここでは、金属膜82は、金属膜81と同様にスパッタ法を用いてAuを0.4μm厚みで形成した。そして、図15(c)に示すように、加工面28を形成して金属膜82を共通電極層23と個別電極層24とに分離する。
Further, as shown in FIG. 15A, the
これにより、圧電素子部材121には金属層81(Cu層)と金属層82(Au層)の2層で合わせて10.4μmの外部電極層23が形成され、圧電素子部材122には金属層82(Au層)の1層で0.4μmの外部電極層23が形成されている。
As a result, the
ここで、前述したベース部材13上に圧電素子部材121、122を高精度に位置決めして配置した後、250℃の熱を加えてベース部材13と圧電素子部材121、122とを半田接合させた。
Here, after the
このように構成した圧電アクチュエータにおける電荷の移動の様子を説明すると、圧電素子部材122に電圧が印加されると、圧電素子部材122の共通電極層23としての金属層82に発生した電荷は、圧電素子部材122の金属層82を通りベース部材13の導電層83、84へ移動する(経路91)。電荷は導電層83、84内を移動し(経路92)、一部は圧電素子部材121の共通電極層23としての金属層81、82へ移動し(経路93)、一部は経路92内を移動する。経路93を通った電荷は圧電素子部材121に形成された共通電極層23としての金属層81、82の内部を通り(経路94)、さらに内部電極22Aa、22Baを移動(経路95)して外部取り出し用共通電極層23A(金属層81、82で構成される。)に移動する。
The state of charge movement in the piezoelectric actuator configured as described above will be described. When a voltage is applied to the
この圧電素子部材121の非駆動部26の外部引出し用共通電極層23AにFPCケーブル15の共通電極ラインを接続することによって、端に位置する圧電素子部材121の一端面で他の圧電素子部材122の共通電極層23を外部に取り出すことができる。
By connecting the common electrode line of the
この構成では、ベース部材13上に形成されている導電層83、84が薄く抵抗値が高いため、端に位置する圧電素子部材121へ流れ込む電荷が増えると局所的な発熱等により動作不良を起こすことになる。
In this configuration, since the
そこで、ここでは、端に位置する圧電素子部材121の共通電極層23を金属層81、82の2層で形成し、その厚みを厚くすることで、中央部の圧電素子部材121の共通電極層よりも低抵抗値としているので、ベース部材13の電極層83、84を流れる(経路92)電荷の大部分をこの共通電極層23となる金属層81、82に導くことで、発熱や急激な抵抗増加を防ぐことができる。
Therefore, here, the
なお、端に位置する圧電素子部材121の共通電極層を金属層81、82の2層構造と、中央の圧電素子部材122の共通電極層を金属層81の1層構造とすることで、外部へ共通電極を取り出す一部の圧電素子部材121とベース部材13との間に介在する導電層と他の圧電素子部材122とベース部材13との間に介在する導電層とは層構造を異ならせた構成としているが、同じ層構造として、端に位置する圧電素子部材の共通電極層の厚みを中央の圧電素子部材の共通電極層の厚みよりも厚くして低抵抗化を図る構成とすることもできる。この場合、スパッタ装置のターゲットを交換し、或いは、チャンバーを替えずに処理時間を変更することなどによって膜厚を変更することができる。
The common electrode layer of the
このように、各圧電素子部材とベース部材との間に導電層が介在し、外部へ共通電極を取り出す一部の圧電素子部材とベース部材との間に介在する導電層と、他の圧電素子部材とベース部材との間に介在する導電層とは、層構造又は厚みが異なる構成とすることで、外部へ共通電極を取り出す一部の圧電素子部材とベース部材との間の抵抗値を他の圧電素子部材とベース部材との間の抵抗値よりも容易に低くすることができる。 As described above, the conductive layer is interposed between each piezoelectric element member and the base member, and the conductive layer interposed between a part of the piezoelectric element members and the base member for taking out the common electrode to the outside, and the other piezoelectric elements. The conductive layer interposed between the member and the base member has a different layer structure or thickness so that the resistance value between some of the piezoelectric element members and the base member that take out the common electrode to the outside can be changed. The resistance value between the piezoelectric element member and the base member can be easily lowered.
次に、本発明の第4実施形態に係る圧電アクチュエータついて図16ないし図20を参照して説明する。なお、図16は同アクチュエータの説明に供する図2のA−A線に沿うと同様な要部側断面説明図、図17は図16の矢示B方向から見た説明図、図18は図16の矢示D方向から見た説明図、図19及び図20は圧電素子部材の形成工程の説明に供する説明図である。 Next, a piezoelectric actuator according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 16 is an explanatory side sectional view similar to that along the line AA in FIG. 2 for explaining the actuator, FIG. 17 is an explanatory view seen from the direction of arrow B in FIG. 16, and FIG. FIG. 19 and FIG. 20 are explanatory views for explaining the formation process of the piezoelectric element member.
端に位置する圧電素子部材121は、前記第1実施形態で説明したと同様、図19(a)、図20(a)に示すように、圧電層(圧電材料層)21と前述した図5(a)、(b)に示すようなパターン形状を有する内部電極22Aと内部電極22Bとを交互に積層し、図19(b)、図20(b)に示すように、圧電素子部材121の長手方向両端面には外部電極が形成されないように、スパッタ法を用いて短手方向両端面及び底面に金属膜71を成膜する。
As described in the first embodiment, the
さらに、図19(c)、図20(c)に示すように、圧電素子部材121の隣接する圧電素子柱が無い配列方向の一端面に、金属膜72をスパッタにより成膜する。この金属膜72は膜厚が厚いほうがよく、ここではAlを4μm厚みで成膜した。この金属膜72は、Al以外にもCuやAu、Ag、Niなどの導電性の金属でもよく、また半田等の低融点合金などでもよい。
Further, as shown in FIGS. 19C and 20C, a
そして、図19(d)、図20(d)に示すように、ベース部材13との接合面となる底面側で接合時にベース部材13の短手方向外側になる端部を斜めに切り欠いた加工面28を形成することで、金属膜71からなる個別電極層24と共通電極層23を形成する。これにより、共通電極層23は圧電素子部材121の底面まで回り込んだ部分23aを有する状態で形成される。また、圧電素子部材121の端部では個別電極24側の端面に内部電極22Aa、22Baで共通電極層23に電気的に導通した外部取出し用共通電極層23Aが形成される。更に、金属膜72で共通電極層23と外部取出し用共通電極層23Aとを圧電素子部材121の外部で導通する架橋共通電極層23Bが形成される。
Then, as shown in FIGS. 19 (d) and 20 (d), the end portion that becomes the outer side in the short direction of the
なお、中央に位置する圧電素子部材122には前記第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
Since the
これらの圧電素子部材121、122は、ベース部材13上に所定の位置関係で導電性接着剤41によって接合固定して、前述した第1実施形態と同様に溝加工を行って複数の圧電素子柱12a、12bを形成する。なお、圧電素子部材121、122の固定は、導電性接着剤以外でもよく、例えば金属溶融接合など導電性があればよい。
These
また、ベース部材13としては導電性のものが好ましく、ステンレスや鉄、銅、アルミなどが好ましい。あるいは、前述したように、セラミック等の非導電性の材料の表面に導電性の膜を形成したものでもよい。
Further, the
このように構成したので、外部で共通電極を取出す端に位置する圧電素子部材121は、共通電極層23が、内部電極22A、22Bの連結領域22Aa、22Baを介して外部取出し用共通電極層23Aと導通するだけでなく、架橋共通電極層23Bを介しても外部取出し用共通電極層23Aと導通することになる。
With this configuration, the
このように、配列方向で中央に位置する圧電素子部材の共通電極は配列方向で端に位置する圧電素子部材の共通電極から外部に取り出されており、端に位置する圧電素子部材の隣接する圧電素子柱が無い配列方向端面にも共通電極となる導電層が形成されている構成とすることで、外部へと共通電極を取り出す端に位置する圧電素子部材に集中する電流が増加しても発熱などが低減し、より長尺化を図ることができる。 As described above, the common electrode of the piezoelectric element member positioned at the center in the arrangement direction is taken out from the common electrode of the piezoelectric element member positioned at the end in the arrangement direction, and the piezoelectric element adjacent to the piezoelectric element member positioned at the end is extracted. Even if the current concentrated on the piezoelectric element member located at the end where the common electrode is taken out increases, heat is generated even if the conductive layer that becomes the common electrode is formed on the end face in the arrangement direction without the element pillars Etc. can be reduced and the length can be further increased.
これにより、他の圧電素子部材122の共通電極層23などから外部へ共通電極を取り出す圧電素子部材121の共通電極層23に電荷が集中しても発熱を抑えることができる。
Thereby, even if electric charges concentrate on the
次に、本発明の第5実施形態に係る圧電アクチュエータついて図21を参照して説明する。なお、図21は同アクチュエータの要部側面説明図である。
ここでは、上記第4実施形態に係る圧電アクチュエータと同様な構成において、圧電素子部材121の架橋共通電極層23Bと金属材料から形成した振動板部材3とを導電性部材89で電気的に導通させている。これにより、共通電極層23と振動板部材3とは同電位となり、振動板部材3に発生する電荷を、共通電極層23を通じて逃がすことができて、振動板部材3のインクへの溶出によるピンホールの発生を防止できる。
Next, a piezoelectric actuator according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 21 is an explanatory side view of the main part of the actuator.
Here, in the same configuration as the piezoelectric actuator according to the fourth embodiment, the bridging
この場合、圧電素子部材121に接続するFPC15Aには外部取出し用共通電極23Aに接続する共通電極ライン101と、駆動圧電素子柱12aに接続する個別電極ライン102がそれぞれ設けられ、また圧電素子部材122に接続するFPC15Bには駆動圧電素子柱12aに接続する個別電極ライン102が設けられている。なお、FPC15A、15Bの構成は前記第1ないし第4実施形態については説明を省略しているが、この第5実施形態と同様である。
In this case, the
なお、本発明に係る圧電アクチュエータを備える液体吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクを一体化することでヘッド一体型インクカートリッジを構成することもできる。 A head-integrated ink cartridge can also be configured by integrating an ink tank that supplies ink to a liquid discharge head including the piezoelectric actuator according to the present invention.
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える画像形成装置の一例について図22及び図23を参照して説明する。なお、図22は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図、図23は同機構部の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板201A、201Bに横架したガイド部材である主従のガイドロッド231、232でキャリッジ233を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向(キャリッジ主走査方向)に移動走査する。
Next, an example of an image forming apparatus including the liquid ejection head according to the present invention will be described with reference to FIGS. Note that FIG. 22 is a schematic configuration diagram for explaining the overall configuration of the mechanism unit of the apparatus, and FIG. 23 is a plan view for explaining a main part of the mechanism unit.
This image forming apparatus is a serial type image forming apparatus, and a
このキャリッジ233には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド234a、234b(区別しないときは「記録ヘッド234」という。)を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
The
記録ヘッド234は、それぞれ2つのノズル列を有し、記録ヘッド234aの一方のノズル列はブラック(K)の液滴を、他方のノズル列はシアン(C)の液滴を、記録ヘッド234bの一方のノズル列はマゼンタ(M)の液滴を、他方のノズル列はイエロー(Y)の液滴を、それぞれ吐出する。 Each of the recording heads 234 has two nozzle rows. One nozzle row of the recording head 234a has black (K) droplets, the other nozzle row has cyan (C) droplets, and the recording head 234b has one nozzle row. One nozzle row ejects magenta (M) droplets, and the other nozzle row ejects yellow (Y) droplets.
また、キャリッジ233には、記録ヘッド234のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのヘッドタンク235a、235b(区別しないときは「ヘッドタンク235」という。)を搭載している。このサブタンク235には各色の供給チューブ36を介して、各色のインクカートリッジ210から各色のインクが補充供給される。
The
一方、給紙トレイ202の用紙積載部(圧板)241上に積載した用紙242を給紙するための給紙部として、用紙積載部241から用紙242を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙コロ)243及び給紙コロ243に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド244を備え、この分離パッド244は給紙コロ243側に付勢されている。
On the other hand, as a paper feed unit for feeding the
そして、この給紙部から給紙された用紙242を記録ヘッド234の下方側に送り込むために、用紙242を案内するガイド部材245と、カウンタローラ246と、搬送ガイド部材247と、先端加圧コロ249を有する押さえ部材248とを備えるとともに、給送された用紙242を静電吸着して記録ヘッド234に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト251を備えている。
In order to feed the
この搬送ベルト251は、無端状ベルトであり、搬送ローラ252とテンションローラ253との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向(副走査方向)に周回するように構成している。また、この搬送ベルト251の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ256を備えている。この帯電ローラ256は、搬送ベルト251の表層に接触し、搬送ベルト251の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト251は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ252が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。
The
さらに、記録ヘッド234で記録された用紙242を排紙するための排紙部として、搬送ベルト251から用紙242を分離するための分離爪261と、排紙ローラ262及び排紙コロ263とを備え、排紙ローラ262の下方に排紙トレイ203を備えている。
Further, as a paper discharge unit for discharging the
また、装置本体1の背面部には両面ユニット271が着脱自在に装着されている。この両面ユニット271は搬送ベルト251の逆方向回転で戻される用紙242を取り込んで反転させて再度カウンタローラ246と搬送ベルト251との間に給紙する。また、この両面ユニット271の上面は手差しトレイ272としている。
A
さらに、キャリッジ233の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド234のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む本発明に係るヘッドの維持回復装置である維持回復機構281を配置している。この維持回復機構281には、記録ヘッド234の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材(以下「キャップ」という。)282a、282b(区別しないときは「キャップ282」という。)と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード283と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け284などを備えている。
Further, a maintenance / recovery mechanism 281 that is a head maintenance / recovery device according to the present invention includes a recovery means for maintaining and recovering the nozzle state of the
また、キャリッジ233の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける液体回収容器であるインク回収ユニット(空吐出受け)288を配置し、このインク回収ユニット288には記録ヘッド234のノズル列方向に沿った開口部289などを備えている。
In addition, in the non-printing area on the other side in the scanning direction of the
このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ202から用紙242が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙242はガイド245で案内され、搬送ベルト251とカウンタローラ246との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド237で案内されて先端加圧コロ249で搬送ベルト251に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。
In this image forming apparatus configured as described above, the
このとき、帯電ローラ256に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト251が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト251上に用紙242が給送されると、用紙242が搬送ベルト251に吸着され、搬送ベルト251の周回移動によって用紙242が副走査方向に搬送される。
At this time, a positive output and a negative output are alternately applied to the charging
そこで、キャリッジ233を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド234を駆動することにより、停止している用紙242にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙242を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙242の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙242を排紙トレイ203に排紙する。
Therefore, by driving the
この画像形成装置は本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載しているので、インク滴吐出特性が安定して高画質画像を形成することができる。 Since this image forming apparatus is equipped with the liquid ejection head according to the present invention, the ink droplet ejection characteristics can be stabilized and a high-quality image can be formed.
なお、上記実施形態ではプリンタ構成の画像形成装置で説明しているが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ/ファックス/コピア複合機などの画像形成装置にも適用することができる。また、ライン型液体吐出ヘッドやライン型画像形成装置にも同様に適用することができる。さらに、DNA試料、レジスト、パターン材料などを吐出する液体吐出ヘッドや画像形成装置にも適用することができる。 In the above embodiment, the image forming apparatus having a printer configuration is described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to an image forming apparatus such as a printer / fax / copier multifunction machine. Further, the present invention can be similarly applied to a line type liquid discharge head and a line type image forming apparatus. Furthermore, the present invention can be applied to a liquid discharge head or an image forming apparatus that discharges a DNA sample, a resist, a pattern material, or the like.
1…流路基板
2…ノズル板
3…振動板
5…ノズル
6…加圧液室
10…圧電アクチュエータ
12…積層型圧電素子部材
12a…駆動圧電素子柱
12b…支柱圧電素子柱
13…ベース部材
23…共通電極層
23A…外部取出し用共通電極層
23B…架橋共通電極層
24…個別電極層
41…導電性接着剤
41A、41B、41C、41D…導電層
81、82…金属層
121…端に位置する圧電素子部材
122…中央の圧電素子部材
234…記録ヘッド(液体吐出ヘッド)
1 ... channel substrate
2 ... Nozzle plate
3 ... Diaphragm
5 ... Nozzle
DESCRIPTION OF
Claims (8)
各圧電素子部材の共通電極層と前記ベース部材とが電気的に導通され、
配列方向で端に位置する一部の圧電素子部材の共通電極層から配列方向で中間に位置する他の圧電素子部材の共通電極が外部へと取り出され、
前記一部の圧電素子部材の共通電極層と前記ベース部材との間の平均的な抵抗値が、他の圧電素子部材の共通電極層と前記ベース部材との間の平均的な抵抗値に比べて低く、
各圧電素子部材は導電性接着剤を介して前記ベース部材に固定され、
前記一部の圧電素子部材を固定する導電性接着剤に含まれる導電粒子の平均的な密度は、他の圧電素子部材を固定する導電性接着剤に含まれる導電粒子の平均的な密度より、密度が高い
ことを特徴とする圧電アクチュエータ。 On the base member, at least three piezoelectric element members in which a plurality of piezoelectric element columns are arranged are arranged side by side in the arrangement direction of the piezoelectric element columns,
The common electrode layer of each piezoelectric element member and the base member are electrically connected,
Common electrodes of the other piezoelectric element member located in the middle in the array direction from the common electrode layer in a portion of the piezoelectric element member located at an end in the arrangement direction is taken to the outside,
An average resistance value between the common electrode layer of the some piezoelectric element members and the base member is compared with an average resistance value between the common electrode layer of the other piezoelectric element members and the base member. rather than low-Te,
Each piezoelectric element member is fixed to the base member via a conductive adhesive,
The average density of the conductive particles contained in the conductive adhesive that fixes the part of the piezoelectric element members is greater than the average density of the conductive particles contained in the conductive adhesive that fixes the other piezoelectric element members. A piezoelectric actuator characterized by high density .
各圧電素子部材の共通電極層と前記ベース部材とが電気的に導通され、 The common electrode layer of each piezoelectric element member and the base member are electrically connected,
配列方向で端に位置する一部の圧電素子部材の共通電極層から配列方向で中間に位置する他の圧電素子部材の共通電極が外部へと取り出され、 The common electrode of another piezoelectric element member positioned in the middle in the arrangement direction is taken out from the common electrode layer of a part of the piezoelectric element members located at the end in the arrangement direction,
前記一部の圧電素子部材の共通電極層と前記ベース部材との間の平均的な抵抗値が、他の圧電素子部材の共通電極層と前記ベース部材との間の平均的な抵抗値に比べて低く、 各圧電素子部材は導電性接着剤を介して前記ベース部材に固定され、 An average resistance value between the common electrode layer of the some piezoelectric element members and the base member is compared with an average resistance value between the common electrode layer of the other piezoelectric element members and the base member. Each piezoelectric element member is fixed to the base member via a conductive adhesive,
前記一部の圧電素子部材を固定する導電性接着剤に含まれる導電粒子の組成は、他の圧電素子部材を固定する導電性接着剤に含まれる導電粒子の組成に比べて、導電性が高い組成である The composition of the conductive particles contained in the conductive adhesive that fixes the part of the piezoelectric element members is higher in conductivity than the composition of the conductive particles contained in the conductive adhesive that fixes the other piezoelectric element members. Is composition
ことを特徴とする圧電アクチュエータ。A piezoelectric actuator characterized by that.
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