JP6075777B2 - Piezoelectric actuator substrate, liquid ejection head using the same, and recording apparatus - Google Patents

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

本発明は、圧電アクチュエータ基板、それを用いた液体吐出ヘッドおよび記録装置に関するものである。   The present invention relates to a piezoelectric actuator substrate, a liquid discharge head using the same, and a recording apparatus.

近年、インクジェットプリンタやインクジェットプロッタなどの、インクジェット記録方式を利用した印刷装置が、一般消費者向けのプリンタだけでなく、例えば電子回路の形成や液晶ディスプレイ用のカラーフィルタの製造、有機ELディスプレイの製造といった工業用途にも広く利用されている。   In recent years, printing apparatuses using inkjet recording methods such as inkjet printers and inkjet plotters are not only printers for general consumers, but also, for example, formation of electronic circuits, manufacture of color filters for liquid crystal displays, manufacture of organic EL displays It is also widely used for industrial applications.

このようなインクジェット方式の印刷装置には、液体を吐出させるための液体吐出ヘッドが印刷ヘッドとして搭載されている。この種の印刷ヘッドには、インクが充填されたインク流路内に加圧手段としてのヒータを備え、ヒータによりインクを加熱、沸騰させ、インク流路内に発生する気泡によってインクを加圧し、インク吐出孔より、液滴として吐出させるサーマルヘッド方式と、インクが充填されるインク流路の一部の壁を変位素子によって屈曲変位させ、機械的にインク流路内のインクを加圧し、インク吐出孔より液滴として吐出させる圧電方式が一般的に知られている。   In such an ink jet printing apparatus, a liquid discharge head for discharging liquid is mounted as a print head. This type of print head includes a heater as a pressurizing unit in an ink flow path filled with ink, heats and boiles the ink with the heater, pressurizes the ink with bubbles generated in the ink flow path, A thermal head system that ejects ink as droplets from the ink ejection holes, and a part of the wall of the ink channel filled with ink is bent and displaced by a displacement element, and the ink in the ink channel is mechanically pressurized, and the ink A piezoelectric method for discharging liquid droplets from discharge holes is generally known.

また、このような液体吐出ヘッドには、記録媒体の搬送方向(副走査方向)と直交する方向(主走査方向)に液体吐出ヘッドを移動させつつ記録を行なうシリアル式、および記録媒体より主走査方向に長い液体吐出ヘッドを固定した状態で、副走査方向に搬送されてくる記録媒体に記録を行なうライン式がある。ライン式は、シリアル式のように液体吐出ヘッドを移動させる必要がないので、高速記録が可能であるという利点を有する。   In addition, in such a liquid discharge head, a serial type that performs recording while moving the liquid discharge head in a direction (main scanning direction) orthogonal to the conveyance direction (sub-scanning direction) of the recording medium, and main scanning from the recording medium There is a line type in which recording is performed on a recording medium conveyed in the sub-scanning direction with a liquid discharge head that is long in the direction fixed. The line type has the advantage that high-speed recording is possible because there is no need to move the liquid discharge head as in the serial type.

シリアル式、ライン式のいずれの方式の液体吐出ヘッドであっても、液滴を高い密度で印刷するには、液体吐出ヘッドに形成されている、液滴を吐出する吐出孔の密度を高くする必要がある。   In order to print droplets at a high density in any of the serial type and line type liquid discharge heads, the density of the discharge holes for discharging the droplets formed in the liquid discharge head is increased. There is a need.

そこで液体吐出ヘッドを、マニホールドおよびマニホールドから複数の加圧室をそれぞれ介して繋がる吐出孔を有した流路部材と、加圧室をそれぞれ覆うように設けられた複数の変位素子を有する圧電アクチュエータ基板とを積層して構成したものが知られている(例えば、特許文献1を参照。)。この圧電アクチュエータ基板は、圧電セラミック層とセラミック振動板とを積層したものであり、変位素子は、圧電アクチュエータ基板の内部にある端面にまで露出した共通電極と、圧電アクチュエータ基板の表面にある複数の個別電極とその間の圧電セラミック層とで構成されている。そして、圧電アクチュエータ基板の中央部に複数の変位素子が配置されている。   Therefore, a piezoelectric actuator substrate having a fluid discharge head, a flow path member having discharge holes connecting the manifold and the manifold via a plurality of pressurization chambers, and a plurality of displacement elements provided so as to cover the pressurization chambers, respectively. Is known (see, for example, Patent Document 1). This piezoelectric actuator substrate is a laminate of a piezoelectric ceramic layer and a ceramic diaphragm, and the displacement element includes a common electrode exposed to the end surface inside the piezoelectric actuator substrate and a plurality of electrodes on the surface of the piezoelectric actuator substrate. It consists of individual electrodes and a piezoelectric ceramic layer between them. A plurality of displacement elements are arranged at the center of the piezoelectric actuator substrate.

特開2003−305852号公報JP 2003-305852 A

特許文献1に記載されている圧電アクチュエータ基板では、共通電極と個別電極との間に電圧を加えることで、変位素子を駆動する。しかし、圧電アクチュエータ基板の端面に露出した共通電極が、周囲の導電性のある部位と接触してショートし、変位素子の駆動に影響を与えてしまうという問題があった。ショートは、例えば、圧電アクチュエータ基板
の端面が変形したり、端面に共通電極の導電粒子や、他の導電性の部材が付いたりして、金属製の流路部材などと電気的に接続してしまうことで起こる。
In the piezoelectric actuator substrate described in Patent Document 1, the displacement element is driven by applying a voltage between the common electrode and the individual electrode. However, there is a problem that the common electrode exposed on the end face of the piezoelectric actuator substrate comes into contact with the surrounding conductive portion and short-circuits, thereby affecting the driving of the displacement element. For example, the end face of the piezoelectric actuator substrate may be deformed or the end face may be electrically connected to a metal flow path member or the like by attaching conductive particles of a common electrode or other conductive members to the end face. It happens when it ends.

したがって、本発明の目的は、外部とショートし難い圧電アクチュエータ基板、それを用いた液体吐出ヘッドおよび記録装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator substrate that is not easily short-circuited with the outside, a liquid discharge head using the same, and a recording apparatus.

本発明の圧電アクチュエータ基板は、セラミック振動板と、内部電極と、圧電セラミック層と、複数の個別電極とが、この順に積層されている圧電アクチュエータ基板であって、平面視したときに、内部電極は、前記圧電アクチュエータ基板の中央部に位置し、前記複数の個別電極と重なるように配置されている共通電極と、前記圧電アクチュエータ基板の周縁部に配置されている周縁電極とを含んでおり、該周縁電極は、前記圧電アクチュエータ基板の外周のほぼ全体において、前記周縁部における前記圧電アクチュエータ基板の端面側の端にまで達しており、前記共通電極と前記周縁電極とは電気的に分離されていることを特徴とする。   The piezoelectric actuator substrate of the present invention is a piezoelectric actuator substrate in which a ceramic diaphragm, an internal electrode, a piezoelectric ceramic layer, and a plurality of individual electrodes are laminated in this order. Includes a common electrode positioned at the center of the piezoelectric actuator substrate and disposed so as to overlap the plurality of individual electrodes, and a peripheral electrode disposed at a peripheral portion of the piezoelectric actuator substrate, The peripheral electrode reaches the end on the end face side of the piezoelectric actuator substrate in the peripheral portion over substantially the entire outer periphery of the piezoelectric actuator substrate, and the common electrode and the peripheral electrode are electrically separated. It is characterized by being.

本発明の液体吐出ヘッドは、前記圧電アクチュエータ基板と、該圧電アクチュエータ基板に積層されており、液体を吐出する吐出孔を有する流路部材とを含むことを特徴とする。   The liquid discharge head of the present invention includes the piezoelectric actuator substrate and a flow path member that is laminated on the piezoelectric actuator substrate and has discharge holes for discharging liquid.

本発明の記録装置は、前記液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記圧電アクチュエータ基板を制御する制御部とを備えていることを特徴とする。   The recording apparatus of the present invention includes the liquid discharge head, a transport unit that transports a recording medium to the liquid discharge head, and a control unit that controls the piezoelectric actuator substrate.

本発明の圧電アクチュエータ基板によれば、圧電アクチュエータ基板の端面まで達している周縁電極が、共通電極と電気的に分離されているため、周縁領域が他の導電性の部位と電気的に接続してしまった場合でも、変位素子の駆動に与える影響を小さくできる。   According to the piezoelectric actuator substrate of the present invention, since the peripheral electrode reaching the end face of the piezoelectric actuator substrate is electrically separated from the common electrode, the peripheral region is electrically connected to other conductive parts. Even if it has been, the influence on the driving of the displacement element can be reduced.

本発明の一実施形態に係る記録装置であるプリンタの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a printer that is a recording apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1の液体吐出ヘッドを構成する流路部材および圧電アクチュエータ基板の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a flow path member and a piezoelectric actuator substrate that constitute the liquid ejection head of FIG. 1. 図2の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図であり、説明のため一部の流路を省略した図である。FIG. 3 is an enlarged view of a region surrounded by an alternate long and short dash line in FIG. 図2の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図であり、説明のため一部の流路を省略した図である。FIG. 3 is an enlarged view of a region surrounded by an alternate long and short dash line in FIG. (a)本発明の一実施形態に係る圧電アクチュエータ基板の部分平面図であり、(b)は、(a)と同じ部分の透視図である。(A) It is a fragmentary top view of the piezoelectric actuator board | substrate which concerns on one Embodiment of this invention, (b) is a perspective view of the same part as (a). 図3のV−V線に沿った縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view along the VV line of FIG.

図1は、本発明の一実施形態による液体吐出ヘッドを含む記録装置であるカラーインクジェットプリンタの概略構成図である。このカラーインクジェットプリンタ1(以下、プリンタ1とする)は、4つの液体吐出ヘッド2を有している。これらの液体吐出ヘッド2は、印刷用紙Pの搬送方向に沿って並べられ、プリンタ1に固定されている。液体吐出ヘッド2は、図1の手前から奥へ向かう方向に細長い形状を有している。この長い方向を長手方向と呼ぶことがある。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a color ink jet printer which is a recording apparatus including a liquid discharge head according to an embodiment of the present invention. This color inkjet printer 1 (hereinafter referred to as printer 1) has four liquid ejection heads 2. These liquid discharge heads 2 are arranged along the conveyance direction of the printing paper P and are fixed to the printer 1. The liquid discharge head 2 has an elongated shape in a direction from the front to the back in FIG. This long direction is sometimes called the longitudinal direction.

プリンタ1には、印刷用紙Pの搬送経路に沿って、給紙ユニット114、搬送ユニット
120および紙受け部116が順に設けられている。また、プリンタ1には、液体吐出ヘッド2や給紙ユニット114などのプリンタ1の各部における動作を制御するための制御部100が設けられている。
In the printer 1, a paper feed unit 114, a transport unit 120, and a paper receiver 116 are sequentially provided along the transport path of the printing paper P. In addition, the printer 1 is provided with a control unit 100 for controlling the operation of each unit of the printer 1 such as the liquid discharge head 2 and the paper feeding unit 114.

給紙ユニット114は、複数枚の印刷用紙Pを収容することができる用紙収容ケース115と、給紙ローラ145とを有している。給紙ローラ145は、用紙収容ケース115に積層して収容された印刷用紙Pのうち、最も上にある印刷用紙Pを1枚ずつ送り出すことができる。   The paper supply unit 114 includes a paper storage case 115 that can store a plurality of printing papers P, and a paper supply roller 145. The paper feed roller 145 can send out the uppermost print paper P among the print papers P stacked and stored in the paper storage case 115 one by one.

給紙ユニット114と搬送ユニット120との間には、印刷用紙Pの搬送経路に沿って、二対の送りローラ118aおよび118b、ならびに、119aおよび119bが配置されている。給紙ユニット114から送り出された印刷用紙Pは、これらの送りローラによってガイドされて、さらに搬送ユニット120へと送り出される。   Between the paper feed unit 114 and the transport unit 120, two pairs of feed rollers 118a and 118b and 119a and 119b are arranged along the transport path of the printing paper P. The printing paper P sent out from the paper supply unit 114 is guided by these feed rollers and further sent out to the transport unit 120.

搬送ユニット120は、エンドレスの搬送ベルト111と2つのベルトローラ106および107を有している。搬送ベルト111は、ベルトローラ106および107に巻き掛けられている。搬送ベルト111は、2つのベルトローラに巻き掛けられたとき所定の張力で張られるような長さに調整されている。これによって、搬送ベルト111は、2つのベルトローラの共通接線をそれぞれ含む互いに平行な2つの平面に沿って、弛むことなく張られている。これら2つの平面のうち、液体吐出ヘッド2に近い方の平面が、印刷用紙Pを搬送する搬送面127である。   The transport unit 120 includes an endless transport belt 111 and two belt rollers 106 and 107. The conveyor belt 111 is wound around belt rollers 106 and 107. The conveyor belt 111 is adjusted to such a length that it is stretched with a predetermined tension when it is wound around two belt rollers. Thus, the conveyor belt 111 is stretched without slack along two parallel planes each including a common tangent line of the two belt rollers. Of these two planes, the plane closer to the liquid ejection head 2 is a transport surface 127 that transports the printing paper P.

ベルトローラ106には、図1に示されるように、搬送モータ174が接続されている。搬送モータ174は、ベルトローラ106を矢印Aの方向に回転させることができる。また、ベルトローラ107は、搬送ベルト111に連動して回転することができる。したがって、搬送モータ174を駆動してベルトローラ106を回転させることにより、搬送ベルト111は、矢印Aの方向に沿って移動する。   As shown in FIG. 1, a conveyance motor 174 is connected to the belt roller 106. The transport motor 174 can rotate the belt roller 106 in the direction of arrow A. The belt roller 107 can rotate in conjunction with the transport belt 111. Therefore, the conveyance belt 111 moves along the direction of arrow A by driving the conveyance motor 174 and rotating the belt roller 106.

ベルトローラ107の近傍には、ニップローラ138とニップ受けローラ139とが、搬送ベルト111を挟むように配置されている。ニップローラ138は、図示しないバネによって下方に付勢されている。ニップローラ138の下方のニップ受けローラ139は、下方に付勢されたニップローラ138を、搬送ベルト111を介して受け止めている。2つのニップローラは回転可能に設置されており、搬送ベルト111に連動して回転する。   In the vicinity of the belt roller 107, a nip roller 138 and a nip receiving roller 139 are arranged so as to sandwich the conveyance belt 111. The nip roller 138 is urged downward by a spring (not shown). A nip receiving roller 139 below the nip roller 138 receives the nip roller 138 biased downward via the conveying belt 111. The two nip rollers are rotatably installed and rotate in conjunction with the conveyance belt 111.

給紙ユニット114から搬送ユニット120へと送り出された印刷用紙Pは、ニップローラ138と搬送ベルト111との間に挟み込まれる。これによって、印刷用紙Pは、搬送ベルト111の搬送面127に押し付けられ、搬送面127上に固着する。そして、印刷用紙Pは、搬送ベルト111の回転に従って、液体吐出ヘッド2が設置されている方向へと搬送される。なお、搬送ベルト111の外周面113に粘着性のシリコンゴムによる処理を施してもよい。これにより、印刷用紙Pを搬送面127に確実に固着させることができる。   The printing paper P sent out from the paper supply unit 114 to the transport unit 120 is sandwiched between the nip roller 138 and the transport belt 111. As a result, the printing paper P is pressed against the transport surface 127 of the transport belt 111 and is fixed on the transport surface 127. The printing paper P is transported in the direction in which the liquid ejection head 2 is installed according to the rotation of the transport belt 111. The outer peripheral surface 113 of the conveyor belt 111 may be treated with adhesive silicon rubber. Thereby, the printing paper P can be securely fixed to the transport surface 127.

4つの液体吐出ヘッド2は、搬送ベルト111による搬送方向に沿って互いに近接して配置されている。各液体吐出ヘッド2は、下端にヘッド本体13を有している。ヘッド本体13の下面には、液体を吐出する多数の吐出孔8が設けられている。   The four liquid discharge heads 2 are arranged close to each other along the conveyance direction by the conveyance belt 111. Each liquid discharge head 2 has a head body 13 at the lower end. A large number of ejection holes 8 for ejecting liquid are provided on the lower surface of the head body 13.

1つの液体吐出ヘッド2に設けられた吐出孔8からは、同じ色の液滴(インク)が吐出されるようになっている。各液体吐出ヘッド2には図示しない外部液体タンクから液体が供給される。各液体吐出ヘッド2の吐出孔8は、一方方向(印刷用紙Pと平行で印刷用紙
P搬送方向に直交する方向であり、液体吐出ヘッド2の長手方向)に等間隔で配置されているため、一方方向に隙間なく印刷することができる。各液体吐出ヘッド2から吐出される液体の色は、それぞれ、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、シアン(C)およびブラック(K)である。各液体吐出ヘッド2は、ヘッド本体13の下面と搬送ベルト111の搬送面127との間にわずかな隙間をおいて配置されている。
Liquid droplets (ink) of the same color are ejected from the ejection holes 8 provided in one liquid ejection head 2. Each liquid discharge head 2 is supplied with liquid from an external liquid tank (not shown). The ejection holes 8 of each liquid ejection head 2 are arranged at equal intervals in one direction (a direction parallel to the printing paper P and perpendicular to the conveyance direction of the printing paper P and the longitudinal direction of the liquid ejection head 2). Printing can be performed without gaps in one direction. The colors of the liquid ejected from each liquid ejection head 2 are magenta (M), yellow (Y), cyan (C), and black (K), respectively. Each liquid ejection head 2 is disposed with a slight gap between the lower surface of the head body 13 and the transport surface 127 of the transport belt 111.

搬送ベルト111によって搬送された印刷用紙Pは、液体吐出ヘッド2と搬送ベルト111との間の隙間を通過する。その際に、液体吐出ヘッド2を構成するヘッド本体13から印刷用紙Pの上面に向けて液滴が吐出される。これによって、印刷用紙Pの上面には、制御部100によって記憶された画像データに基づくカラー画像が形成される。   The printing paper P transported by the transport belt 111 passes through the gap between the liquid ejection head 2 and the transport belt 111. At that time, droplets are ejected from the head main body 13 constituting the liquid ejection head 2 toward the upper surface of the printing paper P. As a result, a color image based on the image data stored by the control unit 100 is formed on the upper surface of the printing paper P.

搬送ユニット120と紙受け部116との間には、剥離プレート140と二対の送りローラ121aおよび121bならびに122aおよび122bとが配置されている。カラー画像が印刷された印刷用紙Pは、搬送ベルト111によって剥離プレート140へと搬送される。このとき、印刷用紙Pは、剥離プレート140の右端によって、搬送面127から剥離される。そして、印刷用紙Pは、送りローラ121a〜122bによって、紙受け部116に送り出される。このように、印刷済みの印刷用紙Pが順次紙受け部116に送られ、紙受け部116に重ねられる。   A separation plate 140 and two pairs of feed rollers 121a and 121b and 122a and 122b are arranged between the transport unit 120 and the paper receiver 116. The printing paper P on which the color image is printed is conveyed to the peeling plate 140 by the conveying belt 111. At this time, the printing paper P is peeled from the transport surface 127 by the right end of the peeling plate 140. Then, the printing paper P is sent out to the paper receiving unit 116 by the feed rollers 121a to 122b. In this way, the printed printing paper P is sequentially sent to the paper receiving unit 116 and stacked on the paper receiving unit 116.

なお、印刷用紙Pの搬送方向について最も上流側にある液体吐出ヘッド2とニップローラ138との間には、紙面センサ133が設置されている。紙面センサ133は、発光素子および受光素子によって構成され、搬送経路上の印刷用紙Pの先端位置を検出することができる。紙面センサ133による検出結果は制御部100に送られる。制御部100は、紙面センサ133から送られた検出結果により、印刷用紙Pの搬送と画像の印刷とが同期するように、液体吐出ヘッド2や搬送モータ174等を制御することができる。   Note that a paper surface sensor 133 is installed between the liquid ejection head 2 and the nip roller 138 that are the most upstream in the transport direction of the printing paper P. The paper surface sensor 133 includes a light emitting element and a light receiving element, and can detect the leading end position of the printing paper P on the transport path. The detection result by the paper surface sensor 133 is sent to the control unit 100. The control unit 100 can control the liquid ejection head 2, the conveyance motor 174, and the like so that the conveyance of the printing paper P and the printing of the image are synchronized based on the detection result sent from the paper surface sensor 133.

次に本発明の液体吐出ヘッドを構成するヘッド本体13について説明する。図2は、図1に示されたヘッド本体13を示す上面図である。図3は、図2の一点鎖線で囲まれた領域の拡大平面図であり、ヘッド本体13の一部である。図3では、説明のため、一部の流路を省略して描いている。図4は、図3と同じ位置の拡大平面図であり、図3とは別の一部の流路を省略して描いている。なお、図3および図4において、図面を分かり易くするために、圧電アクチュエータ基板21の下方にあって破線で描くべき加圧室10(加圧室群9)、しぼり12および吐出孔8などを実線で描いている。図5(a)は、圧電アクチュエータ基板21の部分平面図であり、圧電アクチュエータ基板21の約1/3が示されている。図示されていない反対側の約1/3は、図5で示した構造と略対称な構造をしており、中央の約1/3は、図5(a)の下側と同様の構造が続いている。図5(b)は、図5(a)と同じ部分の透視図であり、内部電極34のパターンを透視して示しており、表面にある個別電極35などは省略してある。図5(b)では、内部電極34の存在している領域が分かりやすいように、網掛けして示してある。また、図5(a)、(b)でも同様に、共通電極用表面電極37や貫通孔38や内部電極34を実線で描いている。図6は、図3のV−V線に沿った縦断面図である。   Next, the head main body 13 constituting the liquid discharge head of the present invention will be described. FIG. 2 is a top view showing the head main body 13 shown in FIG. FIG. 3 is an enlarged plan view of a region surrounded by a one-dot chain line in FIG. 2 and is a part of the head main body 13. In FIG. 3, for the sake of explanation, some of the flow paths are omitted. FIG. 4 is an enlarged plan view at the same position as FIG. 3, and a part of the flow path different from FIG. 3 is omitted. 3 and 4, in order to make the drawings easy to understand, the pressurizing chamber 10 (pressurizing chamber group 9), the squeezing chamber 12, the discharge hole 8, and the like that are to be drawn by broken lines below the piezoelectric actuator substrate 21 are illustrated. It is drawn with a solid line. FIG. 5A is a partial plan view of the piezoelectric actuator substrate 21, and about 1/3 of the piezoelectric actuator substrate 21 is shown. About 1/3 on the opposite side (not shown) has a structure that is substantially symmetrical to the structure shown in FIG. 5, and about 1/3 in the center has the same structure as the lower side of FIG. in the process of. FIG. 5B is a perspective view of the same portion as FIG. 5A, showing the pattern of the internal electrode 34 through, and the individual electrodes 35 and the like on the surface are omitted. In FIG. 5B, the region where the internal electrode 34 exists is shown by shading so that it can be easily understood. Similarly, in FIGS. 5A and 5B, the common electrode surface electrode 37, the through hole 38, and the internal electrode 34 are drawn with solid lines. 6 is a longitudinal sectional view taken along line VV in FIG.

ヘッド本体13は、平板状の流路部材4と、流路部材4上に、接着して積層された圧電アクチュエータ基板21とを有している。圧電アクチュエータ基板21は台形形状を有しており、その台形の1対の平行対向辺が流路部材4の長手方向に平行になるように流路部材4の上面に配置されている。また、流路部材4の長手方向に平行な2本の仮想直線のそれぞれに沿って2つずつ、つまり合計4つの圧電アクチュエータ基板21が、全体として千鳥状に流路部材4上に配列されている。流路部材4上で隣接し合う圧電アクチュエータ基板21の斜辺同士は、流路部材4の短手方向について部分的にオーバーラップしている。このオーバーラップしている部分の圧電アクチェエータユ基板21を駆動することによ
り印刷される領域では、2つの圧電アクチュエータ基板21により吐出された液滴が混在して着弾することになる。
The head body 13 includes a flat plate-like channel member 4 and a piezoelectric actuator substrate 21 that is bonded and laminated on the channel member 4. The piezoelectric actuator substrate 21 has a trapezoidal shape, and is disposed on the upper surface of the flow path member 4 so that a pair of parallel opposing sides of the trapezoid is parallel to the longitudinal direction of the flow path member 4. In addition, two piezoelectric actuator substrates 21 are arranged on the flow path member 4 as a whole in a zigzag manner, two along each of the two virtual straight lines parallel to the longitudinal direction of the flow path member 4. Yes. The oblique sides of the piezoelectric actuator substrates 21 adjacent to each other on the flow path member 4 partially overlap in the short direction of the flow path member 4. In the area printed by driving the piezoelectric actuator substrate 21 in the overlapping portion, the droplets discharged by the two piezoelectric actuator substrates 21 are mixed and landed.

流路部材4の内部には液体流路の一部であるマニホールド5が形成されている。マニホールド5は流路部材4の長手方向に沿って延び細長い形状を有しており、流路部材4の上面にはマニホールド5の開口5bが形成されている。開口5bは、流路部材4の長手方向に平行な2本の直線(仮想線)のそれぞれに沿って5個ずつ、合計10個形成されている。開口5bは、4つの圧電アクチュエータ基板21が配置された領域を避ける位置に形成されている。マニホールド5には開口5bを通じて図示されていない液体タンクから液体が供給されるようになっている。   A manifold 5 that is a part of the liquid flow path is formed inside the flow path member 4. The manifold 5 has an elongated shape extending along the longitudinal direction of the flow path member 4, and an opening 5 b of the manifold 5 is formed on the upper surface of the flow path member 4. A total of ten openings 5 b are formed along each of two straight lines (imaginary lines) parallel to the longitudinal direction of the flow path member 4. The opening 5b is formed at a position that avoids a region where the four piezoelectric actuator substrates 21 are disposed. The manifold 5 is supplied with liquid from a liquid tank (not shown) through the opening 5b.

流路部材4内に形成されたマニホールド5は、複数本に分岐している(分岐した部分のマニホールド5を副マニホールド5aということがある)。開口5bに繋がるマニホールド5は、圧電アクチュエータ基板21の斜辺に沿うように延在しており、流路部材4の長手方向と交差して配置されている。2つの圧電アクチュエータ基板21に挟まれた領域では、1つのマニホールド5が、隣接する圧電アクチュエータ基板21に共有されており、副マニホールド5aがマニホールド5の両側から分岐している。これらの副マニホールド5aは、流路部材4の内部の各圧電アクチュエータ基板21に対向する領域に互いに隣接してヘッド本体13の長手方向に延在している。   The manifold 5 formed in the flow path member 4 is branched into a plurality of branches (the manifold 5 at the branched portion may be referred to as a sub-manifold 5a). The manifold 5 connected to the opening 5 b extends along the oblique side of the piezoelectric actuator substrate 21 and is disposed so as to intersect with the longitudinal direction of the flow path member 4. In the region sandwiched between the two piezoelectric actuator substrates 21, one manifold 5 is shared by the adjacent piezoelectric actuator substrates 21, and the sub-manifold 5 a is branched from both sides of the manifold 5. These sub-manifolds 5 a extend in the longitudinal direction of the head main body 13 adjacent to each other in regions facing the piezoelectric actuator substrates 21 inside the flow path member 4.

流路部材4は、複数の加圧室10がマトリクス状(すなわち、2次元的かつ規則的)に形成されている4つの加圧室群9を有している。加圧室10は、角部にアールが施されたほぼ菱形の平面形状を有する中空の領域である。加圧室10は流路部材4の上面に開口するように形成されている。これらの加圧室10は、流路部材4の上面における圧電アクチュエータ基板21に対向する領域のほぼ全面にわたって配列されている。したがって、これらの加圧室10によって形成された各加圧室群9は圧電アクチュエータ基板21とほぼ同一の形状の領域を占有している。また、各加圧室10の開口は、流路部材4の上面に圧電アクチュエータ基板21が接着されることで閉塞されている。   The flow path member 4 has four pressure chamber groups 9 in which a plurality of pressure chambers 10 are formed in a matrix (that is, two-dimensionally and regularly). The pressurizing chamber 10 is a hollow region having a substantially rhombic planar shape with rounded corners. The pressurizing chamber 10 is formed so as to open on the upper surface of the flow path member 4. These pressurizing chambers 10 are arranged over almost the entire surface of the upper surface of the flow path member 4 facing the piezoelectric actuator substrate 21. Accordingly, each pressurizing chamber group 9 formed by these pressurizing chambers 10 occupies a region having substantially the same shape as the piezoelectric actuator substrate 21. Further, the opening of each pressurizing chamber 10 is closed by adhering the piezoelectric actuator substrate 21 to the upper surface of the flow path member 4.

本実施形態では、図3に示されているように、マニホールド5は、流路部材4の短手方向に互いに平行に並んだ4列のE1〜E4の副マニホールド5aに分岐し、各副マニホールド5aに繋がった加圧室10は、等間隔に流路部材4の長手方向に並ぶ加圧室10の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に4列配列されている。副マニホールド5aに繋がった加圧室10の並ぶ列は副マニホールド5aの両側に2列ずつ配列されている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the manifold 5 branches into four rows of E1-E4 sub-manifolds 5a arranged in parallel with each other in the short direction of the flow path member 4, and each sub-manifold The pressurizing chambers 10 connected to 5a constitute a row of the pressurizing chambers 10 arranged in the longitudinal direction of the flow path member 4 at equal intervals, and the four rows are arranged in parallel to each other in the lateral direction. Two rows of the pressure chambers 10 connected to the sub-manifold 5a are arranged on both sides of the sub-manifold 5a.

全体では、マニホールド5から繋がる加圧室10は、等間隔に流路部材4の長手方向に並ぶ加圧室10の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に16列配列されている。各加圧室列に含まれる加圧室10の数は、アクチュエータである変位素子50の外形形状に対応して、その長辺側から短辺側に向かって次第に少なくなるように配置されている。吐出孔8もこれと同様に配置されている。これによって、全体として長手方向に600dpiの解像度で画像形成が可能となっている。   As a whole, the pressurizing chambers 10 connected from the manifold 5 constitute rows of the pressurizing chambers 10 arranged in the longitudinal direction of the flow path member 4 at equal intervals, and the rows are arranged in 16 rows parallel to each other in the short side direction. ing. The number of pressurizing chambers 10 included in each pressurizing chamber row is arranged so as to gradually decrease from the long side toward the short side corresponding to the outer shape of the displacement element 50 that is an actuator. . The discharge holes 8 are also arranged in the same manner. As a result, it is possible to form an image with a resolution of 600 dpi in the longitudinal direction as a whole.

つまり、流路部材4の長手方向に平行な仮想直線に対して直交するように吐出孔8を投影すると、図3に示した仮想直線のRの範囲に、各副マニホールド5aが繋がっている4つの吐出孔8、つまり全部で16個の吐出孔8が600dpiの等間隔になっている。また、各副マニホールド5aには平均すれば150dpiに相当する間隔で個別流路32が接続されている。これは、600dpi分の吐出孔8を4つ列の副マニホールド5aに分けて繋ぐ設計をする際に、各副マニホールド5aに繋がる個別流路32が等しい間隔で繋がるとは限らないため、マニホールド5aの延在方向、すなわち主走査方向に平均170μm(150dpiならば25.4mm/150=169μm間隔である)以下の間隔で
個別流路32が形成されているということである。
That is, when the discharge holes 8 are projected so as to be orthogonal to a virtual straight line parallel to the longitudinal direction of the flow path member 4, each sub-manifold 5a is connected to the range R of the virtual straight line shown in FIG. One discharge hole 8, that is, a total of 16 discharge holes 8, is equally spaced at 600 dpi. Moreover, the individual flow paths 32 are connected to the sub manifolds 5a at intervals corresponding to 150 dpi on average. This is because when the discharge holes 8 for 600 dpi are divided and connected to the four sub-manifolds 5a, the individual flow paths 32 connected to the sub-manifolds 5a are not always connected at equal intervals. In other words, the individual flow paths 32 are formed at intervals of an average of 170 μm (25.4 mm / 150 = 169 μm intervals if 150 dpi) in the main scanning direction.

圧電アクチュエータ基板21の上面における各加圧室10および後述のダミー加圧室に対向する位置には後述する個別電極35あるいはダミー個別電極45がそれぞれ形成されている。すなわち、個別電極35およびは、圧電アクチュエータ基板21の上面に、第1の方向および第1の方向とは異なる方向に渡って形成されている。個別電極35およびダミー個別電極45は加圧室10より一回り小さく、加圧室10とほぼ相似な形状を有しており、圧電アクチュエータ基板21の上面における加圧室10と対向する領域内に収まるように配置されている。   Individual electrodes 35 or dummy individual electrodes 45 to be described later are formed on the upper surface of the piezoelectric actuator substrate 21 at positions facing the respective pressure chambers 10 and dummy pressure chambers to be described later. That is, the individual electrodes 35 and the upper surface of the piezoelectric actuator substrate 21 are formed in the first direction and in a direction different from the first direction. The individual electrode 35 and the dummy individual electrode 45 are slightly smaller than the pressurizing chamber 10 and have a shape substantially similar to the pressurizing chamber 10, and are in a region facing the pressurizing chamber 10 on the upper surface of the piezoelectric actuator substrate 21. Arranged to fit.

流路部材4の下面の液体吐出面には多数の吐出孔8が形成されている。これらの吐出孔8は、流路部材4の下面側に配置された副マニホールド5aと対向する領域を避けた位置に配置されている。また、これらの吐出孔8は、流路部材4の下面側における圧電アクチュエータ基板21と対向する領域内に配置されている。これらの吐出孔群7は圧電アクチュエータ基板21とほぼ同一の形状の領域を占有しており、対応する圧電アクチュエータ基板21の変位素子50を変位させることにより吐出孔8から液滴が吐出できる。吐出孔8の配置については後で詳述する。そして、それぞれの領域内の吐出孔8は、流路部材4の長手方向に平行な複数の直線に沿って等間隔に配列されている。   A large number of discharge holes 8 are formed in the liquid discharge surface on the lower surface of the flow path member 4. These discharge holes 8 are arranged at positions avoiding the area facing the sub-manifold 5a arranged on the lower surface side of the flow path member 4. Further, these discharge holes 8 are arranged in a region facing the piezoelectric actuator substrate 21 on the lower surface side of the flow path member 4. These discharge hole groups 7 occupy regions having substantially the same shape as the piezoelectric actuator substrate 21, and droplets can be discharged from the discharge holes 8 by displacing the corresponding displacement elements 50 of the piezoelectric actuator substrate 21. The arrangement of the discharge holes 8 will be described in detail later. The discharge holes 8 in each region are arranged at equal intervals along a plurality of straight lines parallel to the longitudinal direction of the flow path member 4.

以上の流路は、液滴の吐出に直接関係する流路であるが、流路部材4には、図では省略してあるダミー加圧室が設けられている。ダミー加圧室は、加圧室10が設けられている台形状の領域の周囲に一列形成されている。ダミー加圧室により、加圧室10のうちの最も外側にある加圧室10の周囲の流路部材4の剛性などが、他の加圧室10の状態と近くなるので、液体吐出特性のばらつきを少なくできる。ダミー加圧室の形状は加圧室と同じであるが、他の流路に繋がってはいない。ダミー加圧室の配置は、加圧室10のマトリクス状の配置を延長するように配置される。   The above flow paths are flow paths that are directly related to the discharge of liquid droplets, but the flow path member 4 is provided with a dummy pressurizing chamber that is omitted in the drawing. The dummy pressurizing chambers are formed in a line around the trapezoidal region where the pressurizing chamber 10 is provided. Due to the dummy pressurizing chamber, the rigidity of the flow path member 4 around the pressurizing chamber 10 that is the outermost of the pressurizing chambers 10 is close to the state of the other pressurizing chambers 10, so that the liquid ejection characteristics Variation can be reduced. The shape of the dummy pressurizing chamber is the same as that of the pressurizing chamber, but it is not connected to other flow paths. The dummy pressurizing chambers are arranged so as to extend the matrix-like arrangement of the pressurizing chambers 10.

ヘッド本体13に含まれる流路部材4は、複数のプレートが積層された積層構造を有している。これらのプレートは、流路部材4の上面から順に、キャビティプレート22、ベースプレート23、アパーチャ(しぼり)プレート24、サプライプレート25、26、マニホールドプレート27、28、29、カバープレート30およびノズルプレート31である。これらのプレートには多数の孔が形成されている。各プレートは、これらの孔が互いに連通して個別流路32および副マニホールド5aを構成するように、位置合わせして積層されている。ヘッド本体13は、図6に示されているように、加圧室10は流路部材4の上面に、副マニホールド5aは内部の下面側に、吐出孔8は下面にと、個別流路32を構成する各部分が異なる位置に互いに近接して配設され、加圧室10を介して副マニホールド5aと吐出孔8とが繋がる構成を有している。   The flow path member 4 included in the head body 13 has a stacked structure in which a plurality of plates are stacked. These plates are a cavity plate 22, a base plate 23, an aperture (squeezing) plate 24, supply plates 25 and 26, manifold plates 27, 28 and 29, a cover plate 30 and a nozzle plate 31 in order from the upper surface of the flow path member 4. is there. A number of holes are formed in these plates. Each plate is aligned and laminated so that these holes communicate with each other to form the individual flow path 32 and the sub-manifold 5a. As shown in FIG. 6, the head main body 13 has the pressurizing chamber 10 on the upper surface of the flow path member 4, the sub-manifold 5 a on the inner lower surface side, and the discharge holes 8 on the lower surface, and the individual flow paths 32. Are arranged close to each other at different positions, and the sub-manifold 5 a and the discharge hole 8 are connected via the pressurizing chamber 10.

各プレートに形成された孔について説明する。これらの孔には、次のようなものがある。第1に、キャビティプレート22に形成された加圧室10である。第2に、加圧室10の一端から副マニホールド5aへと繋がる流路を構成する連通孔である。この連通孔は、ベースプレート23(詳細には加圧室10の入り口)からサプライプレート25(詳細には副マニホールド5aの出口)までの各プレートに形成されている。なお、この連通孔には、アパーチャプレート24に形成されたしぼり12と、サプライプレート25、26に形成された個別供給流路6とが含まれている。   The holes formed in each plate will be described. These holes include the following. First, the pressurizing chamber 10 formed in the cavity plate 22. Secondly, there is a communication hole that constitutes a flow path that connects from one end of the pressurizing chamber 10 to the sub-manifold 5a. This communication hole is formed in each plate from the base plate 23 (specifically, the inlet of the pressurizing chamber 10) to the supply plate 25 (specifically, the outlet of the sub-manifold 5a). The communication hole includes the aperture 12 formed in the aperture plate 24 and the individual supply flow path 6 formed in the supply plates 25 and 26.

第3に、加圧室10の他端から吐出孔8へと連通する流路を構成する連通孔である。この連通孔は、以下の記載においてディセンダ(部分流路)と呼称される。ディセンダは、ベースプレート23(詳細には加圧室10の出口)からノズルプレート31(詳細には吐出孔8)までの各プレートに形成されている。第4に、副マニホールド5aを構成する連
通孔である。この連通孔は、マニホールドプレート27〜29に形成されている。
Third, there is a communication hole that constitutes a flow path that communicates from the other end of the pressurizing chamber 10 to the discharge hole 8. This communication hole is referred to as a descender (partial flow path) in the following description. The descender is formed on each plate from the base plate 23 (specifically, the outlet of the pressurizing chamber 10) to the nozzle plate 31 (specifically, the discharge hole 8). Fourthly, there is a communication hole constituting the sub-manifold 5a. The communication holes are formed in the manifold plates 27 to 29.

このような連通孔が相互に繋がり、副マニホールド5aからの液体の流入口(副マニホールド5aの出口)から吐出孔8に至る個別流路32を構成している。副マニホールド5aに供給された液体は、以下の経路で吐出孔8から吐出される。まず、副マニホールド5aから上方向に向かって、個別供給流路6を通り、しぼり12の一端部に至る。次に、しぼり12の延在方向に沿って水平に進み、しぼり12の他端部に至る。そこから上方に向かって、加圧室10の一端部に至る。さらに、加圧室10の延在方向に沿って水平に進み、加圧室10の他端部に至る。そこから少しずつ水平方向に移動しながら、主に下方に向かい、下面に開口した吐出孔8へと進む。   Such communication holes are connected to each other to form an individual flow path 32 extending from the liquid inflow port (the outlet of the submanifold 5a) from the submanifold 5a to the discharge hole 8. The liquid supplied to the sub-manifold 5a is discharged from the discharge hole 8 through the following path. First, from the sub-manifold 5a, it passes through the individual supply flow path 6 and reaches one end of the aperture 12. Next, it proceeds horizontally along the extending direction of the aperture 12 and reaches the other end of the aperture 12. From there, it reaches one end of the pressurizing chamber 10 upward. Furthermore, it progresses horizontally along the extending direction of the pressurizing chamber 10 and reaches the other end of the pressurizing chamber 10. While moving little by little in the horizontal direction from there, it proceeds mainly downward and proceeds to the discharge hole 8 opened in the lower surface.

圧電アクチュエータ基板21は、図6に示されるように、2枚の圧電セラミック層21a、21bからなる積層構造を有している。圧電セラミック層21a、21bはそれぞれ20μm程度である。圧電アクチュエータ基板21は、流路部材4の加圧室10の開口している平面状の面に積層されており、圧電セラミック層21a、21bのいずれの層も複数の加圧室10を跨ぐように延在している(図3参照)。これらの圧電セラミック層21a、21bは、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系、ニオブ酸カリウムナトリウム系、チタン酸ビスマスナトリウム系、その他のセラミックス材料からなる。   As shown in FIG. 6, the piezoelectric actuator substrate 21 has a laminated structure including two piezoelectric ceramic layers 21a and 21b. The piezoelectric ceramic layers 21a and 21b are each about 20 μm. The piezoelectric actuator substrate 21 is laminated on the planar surface of the flow path member 4 where the pressurizing chamber 10 is open, and the piezoelectric ceramic layers 21 a and 21 b straddle the plurality of pressurizing chambers 10. (See FIG. 3). These piezoelectric ceramic layers 21a and 21b are made of ferroelectric lead zirconate titanate (PZT), potassium sodium niobate, bismuth sodium titanate, and other ceramic materials.

圧電アクチュエータ基板21は、Ag−Pd系などの金属材料からなる、内部電極34、Au系などの金属材料からなる個別電極35、個別電極25の上に形成されているAg系などの金属材料からなる接続ランド36を有している。内部電極34には、共通電極34aと、周縁電極34bとが含まれている。これらについては後で詳述する。個別電極35だけをAg系の金属材料で形成してもよい。個別電極35は上述のように圧電アクチュエータ基板21の上面における加圧室10およびダミー加圧室と対向する位置に配置されている個別電極本体35aと、個別電極本体35aから加圧室10のない位置まで引き出されている接続電極35bとを含んでいる。個別電極35をAu系導体で形成する場合、厚さは0.3〜1μmであり、個別電極35をAg系導体で形成する場合の厚さは、1〜3μmである。接続電極35bには接続ランド36が形成されている。接続ランド36は例えばガラスフリットを含む銀からなり、厚さが5〜15μm程度で凸状に形成されている。また、接続ランド36には、必要に応じてさらに接続バンプを形成した上、図示されていないFPC(Flexible Printed Circuit)に設けられた電極と電気的に接合されている。詳細は後述するが、個別電極35には、制御部100からFPCを通じて駆動信号(駆動電圧)が供給される。駆動信号は、印刷媒体Pの搬送速度と同期して一定の周期で供給される。   The piezoelectric actuator substrate 21 is made of a metal material such as an Ag-Pd material, an internal electrode 34, an individual electrode 35 made of a metal material such as Au, and a metal material such as an Ag material formed on the individual electrode 25. The connecting land 36 is provided. The internal electrode 34 includes a common electrode 34a and a peripheral electrode 34b. These will be described in detail later. Only the individual electrode 35 may be formed of an Ag-based metal material. As described above, the individual electrode 35 is disposed on the upper surface of the piezoelectric actuator substrate 21 at a position facing the pressurizing chamber 10 and the dummy pressurizing chamber, and the individual electrode main body 35a to the pressurizing chamber 10 is not provided. And a connection electrode 35b drawn to a position. When the individual electrode 35 is formed of an Au-based conductor, the thickness is 0.3 to 1 μm, and when the individual electrode 35 is formed of an Ag-based conductor, the thickness is 1 to 3 μm. A connection land 36 is formed on the connection electrode 35b. The connection land 36 is made of, for example, silver containing glass frit, and has a convex shape with a thickness of about 5 to 15 μm. Further, connection bumps are further formed on the connection lands 36 as necessary, and are electrically joined to electrodes provided on an FPC (Flexible Printed Circuit) (not shown). Although details will be described later, a drive signal (drive voltage) is supplied to the individual electrode 35 from the control unit 100 through the FPC. The drive signal is supplied in a constant cycle in synchronization with the conveyance speed of the print medium P.

なお、以上は、圧電アクチュエータ基板21が2層の圧電セラミック層の場合の構造であるが、3層以上の圧電セラミック層を積層して、個別電極35と内部電極34が交互になるように配置してもよい。   The above is a structure in the case where the piezoelectric actuator substrate 21 has two piezoelectric ceramic layers, but three or more piezoelectric ceramic layers are laminated so that the individual electrodes 35 and the internal electrodes 34 are alternately arranged. May be.

図6に示されるように、共通電極34aと個別電極35とは、最上層の圧電セラミック層21bのみを挟むように配置されている。圧電セラミック層21bにおける個別電極35と共通電極34aとに挟まれた領域は活性部と呼称され、その部分の圧電セラミックスには厚み方向に分極が施されている。本実施形態の圧電アクチュエータ基板21においては、最上層の圧電セラミック層21bのみが活性部を含んでおり、圧電セラミック21aは活性部を含んでおらず、振動板として働く。この圧電アクチュエータ基板21はいわゆるユニモルフタイプの構成を有している。   As shown in FIG. 6, the common electrode 34a and the individual electrode 35 are disposed so as to sandwich only the uppermost piezoelectric ceramic layer 21b. A region sandwiched between the individual electrode 35 and the common electrode 34a in the piezoelectric ceramic layer 21b is called an active portion, and the piezoelectric ceramic in that portion is polarized in the thickness direction. In the piezoelectric actuator substrate 21 of the present embodiment, only the uppermost piezoelectric ceramic layer 21b includes an active portion, and the piezoelectric ceramic 21a does not include an active portion and functions as a diaphragm. The piezoelectric actuator substrate 21 has a so-called unimorph type configuration.

なお、後述のように、個別電極35に選択的に所定の駆動信号が供給されることにより、この個別電極35に対応する加圧室10内の液体に圧力が加えられる。これによって、
個別流路32を通じて、対応する吐出孔8から液滴が吐出される。すなわち、圧電アクチュエータ基板21における各加圧室10に対向する部分は、各加圧室10および吐出孔8に対応する個別の変位素子50(アクチュエータ)に相当する。つまり、2枚の圧電セラミック層からなる積層体中には、図6に示されているような構造を単位構造とする変位素子50が加圧室10毎に、加圧室10の直上に位置する振動板21a、共通電極34a、圧電セラミック層21b、個別電極35により作り込まれており、圧電アクチュエータ基板21には変位素子50が複数含まれている。なお、本実施形態において1回の吐出動作によって吐出孔8から吐出される液体の量は5〜7pL(ピコリットル)程度である。
As will be described later, when a predetermined drive signal is selectively supplied to the individual electrode 35, pressure is applied to the liquid in the pressurizing chamber 10 corresponding to the individual electrode 35. by this,
Droplets are discharged from the corresponding discharge holes 8 through the individual flow paths 32. That is, the portion of the piezoelectric actuator substrate 21 that faces each pressure chamber 10 corresponds to an individual displacement element 50 (actuator) corresponding to each pressure chamber 10 and the discharge hole 8. That is, in the laminate composed of two piezoelectric ceramic layers, the displacement element 50 having a unit structure as shown in FIG. 6 is positioned immediately above the pressurizing chamber 10 for each pressurizing chamber 10. The diaphragm 21a, the common electrode 34a, the piezoelectric ceramic layer 21b, and the individual electrode 35 are formed. The piezoelectric actuator substrate 21 includes a plurality of displacement elements 50. In the present embodiment, the amount of liquid discharged from the discharge hole 8 by one discharge operation is about 5 to 7 pL (picoliter).

多数の個別電極35は、個別に電位を制御することができるように、それぞれがFPC上のコンタクトおよび配線を介して、個別にアクチュエータ制御手段に電気的に接続されている。   A large number of individual electrodes 35 are individually electrically connected to the actuator control means via contacts and wirings on the FPC so that potentials can be individually controlled.

圧電アクチェエータ基板21には、個別電極35と共通電極34aと、これらに挟まれている部分の圧電セラミック層21bとを含んでいる変位素子50が複数配置されている。平面視したとき、変位素子50は、圧電アクチェエータ基板21の中央領域21−1に配置されており、その外側の周縁領域には配置されていない。中央領域21−1は、すべての変位素子50包含し、かつ(凸多角形で)面積の小さくなる領域である。なお、図5に示されている、列A、B、C上にあるダミー個別電極45は、ダミーであり、これらは変位素子50を構成していない。一部のダミー個別電極45は、圧電アクチュエータ基板21の端にかかっていたり、共通電極用表面電極37などを形成するために、個別電極35と異なる形状になっている。また、ダミー個別電極45には、外部から駆動するための電気的配線が接続されていない。さらに、個別電極35の直下の圧電セラミック層21bが分極されているのに対して、ダミー個別電極45の直下の圧電セラミック層21bは分極されていない。   On the piezoelectric actuator substrate 21, a plurality of displacement elements 50 including individual electrodes 35, a common electrode 34 a, and a portion of the piezoelectric ceramic layer 21 b sandwiched between them are arranged. When viewed in plan, the displacement element 50 is disposed in the central region 21-1 of the piezoelectric actuator substrate 21 and is not disposed in the outer peripheral region. The central region 21-1 is a region that includes all the displacement elements 50 and has a small area (with a convex polygon). Note that the dummy individual electrodes 45 on the rows A, B, and C shown in FIG. 5 are dummy, and these do not constitute the displacement element 50. Some of the dummy individual electrodes 45 have shapes different from those of the individual electrodes 35 in order to cover the ends of the piezoelectric actuator substrate 21 and to form the common electrode surface electrode 37 and the like. The dummy individual electrode 45 is not connected to electrical wiring for driving from the outside. Furthermore, while the piezoelectric ceramic layer 21b directly below the individual electrode 35 is polarized, the piezoelectric ceramic layer 21b directly below the dummy individual electrode 45 is not polarized.

内部電極34は、圧電アクチュエータ基板21の中央部に位置し、複数の個別電極35と重なるように配置されている共通電極34aと、圧電アクチュエータ基板21の周縁部に配置されている周縁電極34bとを含んでいる。周縁電極34bは、圧電アクチュエータ基板21の外周のほぼ全体において、圧電アクチュエータ基板21の周縁部における圧電アクチュエータ基板21の端面側の端にまで達している。そして、共通電極34aと周縁電極34bとは電気的に分離されている。すなわち、共通電極34aと周縁電極34bとは、導体のパターンで接続されていない。これにより、圧電アクチュエータ基板21の端面に露出している内部電極34である周縁電極34bが、他の導電性の部位と接続してしまうことがあっても、変位素子50の駆動に影響を与えることはほとんどなくなる。   The internal electrode 34 is located at the central portion of the piezoelectric actuator substrate 21 and is disposed so as to overlap the plurality of individual electrodes 35, and the peripheral electrode 34 b disposed at the peripheral portion of the piezoelectric actuator substrate 21. Is included. The peripheral electrode 34 b reaches the end on the end face side of the piezoelectric actuator substrate 21 in the peripheral portion of the piezoelectric actuator substrate 21 over almost the entire outer periphery of the piezoelectric actuator substrate 21. The common electrode 34a and the peripheral electrode 34b are electrically separated. That is, the common electrode 34a and the peripheral electrode 34b are not connected by a conductor pattern. As a result, even if the peripheral electrode 34b, which is the internal electrode 34 exposed on the end face of the piezoelectric actuator substrate 21, may be connected to another conductive part, the driving of the displacement element 50 is affected. Things are almost gone.

ただ単に共通電極34aを外部に露出させないだけであれば、共通電極34aを圧電アクチュエータ基板21より小さいパターン、例えば、個別電極35と重なるように中央領域21−1と同形状のパターンで形成すればよいだけであるが、そのようにすると、圧電アクチュエータ基板21の周縁部のそりや変形が大きくなってしまう。具体的には、内部電極34(共通電極34a)が存在する部分と存在しない部分では、圧電アクチュエータ基板21の平面方向の焼成収縮率が異なるので、その差により、圧電アクチュエータ基板21がそったり、周縁部が変形したりしてしまう。そのような圧電アクチュエータ基板21を、流路部材4に積層すると、周縁部近くの変位素子50の変位量のばらつきが大きくなりおそれがある上、そりや変形が大きければ、圧電アクチュエータ基板21が割れたり、加圧室10を覆うことができなくなるので、液体吐出ヘッド2を作製することができない。   If the common electrode 34a is simply not exposed to the outside, the common electrode 34a may be formed in a pattern smaller than the piezoelectric actuator substrate 21, for example, a pattern having the same shape as the central region 21-1 so as to overlap the individual electrode 35. Although it is only good, if it does so, the curvature and deformation | transformation of the peripheral part of the piezoelectric actuator board | substrate 21 will become large. Specifically, since the firing shrinkage rate in the planar direction of the piezoelectric actuator substrate 21 is different between the portion where the internal electrode 34 (common electrode 34a) is present and the portion where the internal electrode 34 (common electrode 34a) is not present, the piezoelectric actuator substrate 21 is warped due to the difference. The peripheral edge is deformed. If such a piezoelectric actuator substrate 21 is laminated on the flow path member 4, the variation in the displacement amount of the displacement element 50 near the peripheral portion may increase, and if the warp or deformation is large, the piezoelectric actuator substrate 21 will crack. Or the pressure chamber 10 cannot be covered, and the liquid ejection head 2 cannot be manufactured.

これに対して、共通電極34aを、圧電アクチュエータ基板21に対してわずかに小さいパターンにすることが考えられる。しかし、大きさの差が小さければ、製造ばらつきな
どで共通電極34aが圧電アクチュエータ基板の端面で、外部に露出してしまうおそれがある。製造ばらつきなど考慮して大きさの差をある程度大きくすれば、露出する可能性を減らすことができるが、製造ばらつきなどで、周縁部における内部電極34(共通電極34a)が形成されていない部分の幅のばらつきは生じる。もともと、周縁部は、焼成でそりや変形が生じやすい部位なので、内部電極34(共通電極34a)のない部分の幅がばらつくと、そりや変形のばらつきが大きくなる。より正確に言えば、各圧電アクチュエータ基板21におけるそりや変形量の絶対値は比較的小さくなるが、多数の圧電アクチュエータ基板21を作製した場合において、複数の圧電アクチュエータ基板21間での、そりや変形量の差が大きくなる。
On the other hand, it can be considered that the common electrode 34 a has a slightly smaller pattern than the piezoelectric actuator substrate 21. However, if the size difference is small, the common electrode 34a may be exposed to the outside at the end face of the piezoelectric actuator substrate due to manufacturing variations. If the size difference is increased to some extent in consideration of manufacturing variations, the possibility of exposure can be reduced. However, due to manufacturing variations, etc. Variations in width occur. Originally, the peripheral portion is a portion where warpage or deformation is likely to occur during firing, and therefore variation in warpage or deformation increases if the width of the portion without the internal electrode 34 (common electrode 34a) varies. More precisely, the absolute values of warpage and deformation amount in each piezoelectric actuator substrate 21 are relatively small. However, when a large number of piezoelectric actuator substrates 21 are manufactured, warpage or deformation between a plurality of piezoelectric actuator substrates 21 is not possible. The difference in deformation becomes large.

以上まとめると、共通電極34aの大きさを、圧電アクチュエータ基板21に対して大幅に小さいくすると、圧電アクチュエータ基板21のそりや変形量の絶対値が大きくなってしまい、圧電アクチュエータ基板21よりわずかに小さくすると、共通電極34aが露出するおそれがある上、複数の圧電アクチュエータ基板21間での、そりや変形量の差が大きくなってしまう。   In summary, if the size of the common electrode 34a is made significantly smaller than that of the piezoelectric actuator substrate 21, the absolute value of the warp and deformation amount of the piezoelectric actuator substrate 21 will increase, and slightly smaller than the piezoelectric actuator substrate 21. If it is reduced, the common electrode 34a may be exposed, and the difference in warpage and deformation amount among the plurality of piezoelectric actuator substrates 21 will increase.

そこで、上述のように共通電極34aの周囲に、周縁電極34bを配置し、周縁電極34bは、圧電アクチュエータ基板21の外周のほぼ全体において、周縁部における圧電アクチュエータ基板21の端面側の端にまで達している配置にする。   Therefore, as described above, the peripheral electrode 34b is disposed around the common electrode 34a, and the peripheral electrode 34b extends to the end on the end face side of the piezoelectric actuator substrate 21 in the peripheral portion in almost the entire outer periphery of the piezoelectric actuator substrate 21. Arrange to reach.

なお、ここで、外周のほぼ全体において、周縁部における圧電アクチュエータ基板21の端面側の端にまで達しているとは、外周の長さの90%以上において、周縁電極34bが周縁部における圧電アクチュエータ基板21の端面側の端にまで達していることを言う。この割合は、さらに95%であるのが好ましく、特に100%であるのが好ましい。このようにすることで、周縁部の反りや変形を小さくできる。なお、周縁部における圧電アクチュエータ基板21の端面側の端にまで達している周縁電極34bは、端面で外部に露出している状態となる。しかし、必ずしも完全に端面にまで達しているとは限らず、焼成過程における、圧電セラミック層21a、21bと周縁電極34bとの収縮挙動の差や、熱膨張係数差の影響で、周縁電極34bが端面より数μm程度内側に入り込んだ状態になっていることもある。ここでは、このような状態を含めて、周縁電極34bが端面で外部に露出しているとしている。   Here, the fact that almost the entire outer periphery reaches the end on the end face side of the piezoelectric actuator substrate 21 in the peripheral portion means that the peripheral electrode 34b is in the piezoelectric actuator in the peripheral portion in 90% or more of the outer peripheral length. It means that the end of the substrate 21 has been reached. This proportion is further preferably 95%, in particular 100%. By doing in this way, the curvature and deformation | transformation of a peripheral part can be made small. The peripheral electrode 34b reaching the end on the end surface side of the piezoelectric actuator substrate 21 in the peripheral portion is exposed to the outside at the end surface. However, it does not necessarily reach the end face completely, and the peripheral electrode 34b is affected by the difference in contraction behavior between the piezoelectric ceramic layers 21a, 21b and the peripheral electrode 34b and the thermal expansion coefficient difference in the firing process. It may be in a state of entering the inside of about several μm from the end face. Here, including such a state, the peripheral electrode 34b is exposed to the outside at the end face.

共通電極34aと周縁電極34bとの間の離間距離は、異物や、印刷パターンのにじみ、ずれなどによるショートが起き難いように、50μm以上、さらに100μm以上にするのが好ましい。また、離間距離が大きくなると、その部分に内部電極34が存在しないことによる変形が大きくなるので、離間距離は2000μm以下、さらに1000μm以下、特に500μm以下にするのが好ましい。圧電アクチュエータ基板21内で、離間距離をほぼ一定にすれば、その部分に内部電極34が存在しないことにより生じる変形の量が大きくなる部分が生じないので好ましい。具体的には、最大離間距離に対する最小離間距離の割合を50%以上、さらに80%以上にする。   The separation distance between the common electrode 34a and the peripheral electrode 34b is preferably 50 μm or more, and more preferably 100 μm or more, so that short-circuiting due to foreign matter, printing pattern bleeding, or misalignment is unlikely to occur. Further, when the separation distance is increased, deformation due to the absence of the internal electrode 34 in the portion is increased. Therefore, the separation distance is preferably 2000 μm or less, more preferably 1000 μm or less, and particularly preferably 500 μm or less. It is preferable to make the separation distance substantially constant in the piezoelectric actuator substrate 21 because there is no portion where the amount of deformation caused by the absence of the internal electrode 34 is increased. Specifically, the ratio of the minimum separation distance to the maximum separation distance is 50% or more, and further 80% or more.

また、共通電極34aと周縁電極34bとの間が離れているため、その部分の圧電アクチュエータ基板21の厚さは、共通電極34aや周縁電極34bがある部分より薄くなる。これにより、圧電アクチュエータ基板21の両面に、中央領域21−1を取り囲むように凹部が形成される。圧電セラミック層21a側の凹部は、流路部材4と接着積層する際に、接着剤が溜まる部分となるので、圧電アクチュエータ基板21が端面から剥がれにくくなる。また、接着剤が圧電アクチュエータ基板21から外側にはみ出し難くできる。また、圧電アクチュエータ基板21と流路部材4との接着を凹部に囲まれた内側に中央領域21−1だけで行なってもよい。そのようにすると、周縁部のそりや変形のある部位による影響が、中央領域21−1での接着に影響を与え難くなるので、安定した接着ができる
Further, since the common electrode 34a and the peripheral electrode 34b are separated from each other, the thickness of the piezoelectric actuator substrate 21 at that portion is thinner than the portion where the common electrode 34a and the peripheral electrode 34b are present. As a result, recesses are formed on both surfaces of the piezoelectric actuator substrate 21 so as to surround the central region 21-1. Since the concave portion on the piezoelectric ceramic layer 21a side is a portion where the adhesive is accumulated when bonding with the flow path member 4, the piezoelectric actuator substrate 21 is hardly peeled off from the end surface. Further, it is possible to prevent the adhesive from protruding from the piezoelectric actuator substrate 21 to the outside. Further, the adhesion between the piezoelectric actuator substrate 21 and the flow path member 4 may be performed only in the central region 21-1 on the inner side surrounded by the recesses. If it does so, since it will become difficult to affect the adhesion | attachment in the center area | region 21-1, the influence by the curvature | sledge of a peripheral part and a deformation | transformation site | part will become difficult, and stable adhesion | attachment can be performed.

共通電極34aは、加圧室10を加圧するために変位する個別電極本体35aと重なるように配置される。これにより各変位素子50は、個別電極本体35aの直下の圧電セラミック層21bの圧電変形により変位する。ところで、中央領域21−1の最も外側に位置する個別電極35aに電圧を供給する接続電極35bの一部は、中央領域21−1の外側に向かっている。接続電極35bの直下の圧電セラミック層21bは電圧が加わることで圧電変形するが、この変形は、加圧室10を加圧に寄与しないだけでなく、逆に加圧を阻害したり、クロストークで周囲の変位素子50に影響を与えるの。したがって、本来は、接続電極35bの直下の圧電セラミック層21bは圧電変形しない方が好ましいのであるが、中央領域21−1のさらに中央にある変位素子50がこの圧電変形の影響を受けながら変位しているのに対して、中央領域21−1の最も外側に位置する変位素子50がこの圧電変形の影響を受けないとすると、それらの変位素子50の間で、変位量などに差が生じてしまう。そこでは、共通電極34aを、すべての個別電極本体35aと重なるだけでなく、すべての接続電極35bと重なるように配置することで、上述の差を小さくできる。   The common electrode 34 a is disposed so as to overlap with the individual electrode main body 35 a that is displaced to pressurize the pressurizing chamber 10. Thereby, each displacement element 50 is displaced by the piezoelectric deformation of the piezoelectric ceramic layer 21b immediately below the individual electrode main body 35a. By the way, a part of the connection electrode 35b for supplying a voltage to the individual electrode 35a located on the outermost side of the central region 21-1 is directed to the outside of the central region 21-1. The piezoelectric ceramic layer 21b immediately below the connection electrode 35b is piezoelectrically deformed by applying a voltage. This deformation not only contributes to pressurization of the pressurizing chamber 10, but also inhibits pressurization or crosstalk. It affects the surrounding displacement element 50. Therefore, originally, it is preferable that the piezoelectric ceramic layer 21b immediately below the connection electrode 35b is not piezoelectrically deformed, but the displacement element 50 further in the center of the central region 21-1 is displaced while being affected by this piezoelectric deformation. On the other hand, if the displacement element 50 located on the outermost side of the central region 21-1 is not affected by the piezoelectric deformation, there is a difference in displacement amount between the displacement elements 50. End up. In this case, the above-described difference can be reduced by arranging the common electrode 34a so as to overlap not only all the individual electrode bodies 35a but also all the connection electrodes 35b.

共通電極34aは、内部電極34であるので、圧電アクチュエータ基板21の表面で外部と電気的に接続するために、圧電セラミック層21bを貫通している貫通電極38を設けるが好ましい。貫通電極38を中央領域21−1に配置すると変位素子50の配置できる面積が減る上、周囲と異なった構造になるので、変位特性に影響をあたえるおそれがある。そのため、貫通電極38は、中央領域21−1の外側で近接した位置に配置し、貫通電極38と共通電極34aとを電気的に接続するようにすればよい。共通電極34aには、中央領域21−1から突出した突出部34aaを設け、突出部34aaと貫通電極38とが重なるようにすればよい。   Since the common electrode 34 a is the internal electrode 34, it is preferable to provide a through electrode 38 that penetrates the piezoelectric ceramic layer 21 b in order to be electrically connected to the outside on the surface of the piezoelectric actuator substrate 21. If the through electrode 38 is disposed in the central region 21-1, the area where the displacement element 50 can be disposed is reduced and the structure is different from the surroundings, which may affect the displacement characteristics. Therefore, the through electrode 38 may be disposed at a position close to the outside of the central region 21-1, and the through electrode 38 and the common electrode 34a may be electrically connected. The common electrode 34a may be provided with a protrusion 34aa protruding from the central region 21-1, so that the protrusion 34aa and the through electrode 38 overlap each other.

また、周縁電極34bと共通電極34aとが何らかの原因でショートしていないか確認できるように、周縁電極34bと重なる位置の圧電セラミック層21bに、第2の貫通電極(図示せず)を設けてもよい。   Also, a second through electrode (not shown) is provided in the piezoelectric ceramic layer 21b at a position overlapping the peripheral electrode 34b so that it can be confirmed whether the peripheral electrode 34b and the common electrode 34a are short-circuited for some reason. Also good.

本実施形態における圧電アクチュエータ基板21の液体吐出時の駆動方法の一例を、個別電極35に供給される駆動電圧(駆動信号)に関して説明する。個別電極35を共通電極34aと異なる電位にして圧電セラミック層21bに対してその分極方向に電界を印加したとき、この電界が印加された部分が、圧電効果により歪む活性部として働く。この時圧電セラミック層21bは、その厚み方向すなわち積層方向に伸長または収縮し、圧電横効果により積層方向と垂直な方向すなわち面方向には収縮または伸長しようとする。一方、残りの圧電セラミック層21aは、個別電極35と共通電極34aとに挟まれた領域を持たない非活性層であるので、自発的に変形しない。つまり、圧電アクチュエータ基板21は、上側(つまり、加圧室10とは離れた側)の圧電セラミック層21bを、活性部を含む層とし、かつ下側(つまり、加圧室10に近い側)の圧電セラミック層21aを非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプの構成となっている。   An example of a driving method at the time of liquid ejection of the piezoelectric actuator substrate 21 in the present embodiment will be described with respect to a driving voltage (drive signal) supplied to the individual electrode 35. When an electric field is applied in the polarization direction to the piezoelectric ceramic layer 21b by setting the individual electrode 35 to a potential different from that of the common electrode 34a, a portion to which the electric field is applied functions as an active portion that is distorted by the piezoelectric effect. At this time, the piezoelectric ceramic layer 21b expands or contracts in the thickness direction, that is, the stacking direction, and tends to contract or extend in the direction perpendicular to the stacking direction, that is, the surface direction, due to the piezoelectric lateral effect. On the other hand, the remaining piezoelectric ceramic layer 21a is an inactive layer that does not have a region sandwiched between the individual electrode 35 and the common electrode 34a, and therefore does not spontaneously deform. That is, the piezoelectric actuator substrate 21 has the piezoelectric ceramic layer 21b on the upper side (that is, the side away from the pressurizing chamber 10) as a layer including the active portion and the lower side (that is, the side close to the pressurizing chamber 10). This piezoceramic layer 21a is a so-called unimorph type structure having an inactive layer.

この構成において、電界と分極とが同方向となるように、アクチュエータ制御部により個別電極35を共通電極34aに対して正または負の所定電位とすると、圧電セラミック層21bの電極に挟まれた部分(活性部)が、面方向に収縮する。一方、非活性層の圧電セラミック層21aは電界の影響を受けないため、自発的には縮むことがなく活性部の変形を規制しようとする。この結果、圧電セラミック層21bと圧電セラミック層21aとの間で分極方向への歪みに差が生じて、圧電セラミック層21bは加圧室10側へ凸となるように変形(ユニモルフ変形)する。   In this configuration, when the individual electrode 35 is set to a predetermined positive or negative potential with respect to the common electrode 34a by the actuator controller so that the electric field and the polarization are in the same direction, a portion sandwiched between the electrodes of the piezoelectric ceramic layer 21b. (Active part) contracts in the surface direction. On the other hand, the piezoelectric ceramic layer 21a, which is an inactive layer, is not affected by an electric field, so that it does not spontaneously shrink and tries to restrict deformation of the active portion. As a result, there is a difference in strain in the polarization direction between the piezoelectric ceramic layer 21b and the piezoelectric ceramic layer 21a, and the piezoelectric ceramic layer 21b is deformed so as to protrude toward the pressurizing chamber 10 (unimorph deformation).

本実施の形態における実際の駆動手順は、あらかじめ個別電極35を共通電極34aより高い電位(以下高電位と称す)にしておき、吐出要求がある毎に個別電極35を共通電極34aと一旦同じ電位(以下低電位と称す)とし、その後所定のタイミングで再び高電位とする。これにより、個別電極35が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層21a、bが元の形状に戻り、加圧室10の容積が初期状態(両電極の電位が異なる状態)と比較して増加する。このとき、加圧室10内に負圧が与えられ、液体がマニホールド5側から加圧室10内に吸い込まれる。その後再び個別電極35を高電位にしたタイミングで、圧電セラミック層21a、bが加圧室10側へ凸となるように変形し、加圧室10の容積減少により加圧室10内の圧力が正圧となり液体への圧力が上昇し、液滴が吐出される。つまり、液滴を吐出させるため、高電位を基準とするパルスを含む駆動信号を個別電極35に供給することになる。このパルス幅は、加圧室10内において圧力波がマニホールド5から吐出孔8まで伝播する時間長さであるAL(Acoustic Length)が理想的であ
る。これによると、加圧室10内部が負圧状態から正圧状態に反転するときに両者の圧力が合わさり、より強い圧力で液滴を吐出させることができる。
In the actual driving procedure in the present embodiment, the individual electrode 35 is set to a potential higher than the common electrode 34a (hereinafter referred to as a high potential) in advance, and the individual electrode 35 is temporarily set to the same potential as the common electrode 34a every time there is a discharge request. (Hereinafter referred to as a low potential), and then set to a high potential again at a predetermined timing. As a result, the piezoelectric ceramic layers 21a and 21b return to their original shapes at the timing when the individual electrodes 35 become low potential, and the volume of the pressurizing chamber 10 increases compared to the initial state (the state where the potentials of both electrodes are different). To do. At this time, a negative pressure is applied to the pressurizing chamber 10 and the liquid is sucked into the pressurizing chamber 10 from the manifold 5 side. Thereafter, at the timing when the individual electrode 35 is set to a high potential again, the piezoelectric ceramic layers 21a and 21b are deformed so as to protrude toward the pressurizing chamber 10, and the pressure in the pressurizing chamber 10 is reduced due to the volume reduction of the pressurizing chamber 10. The pressure becomes positive and the pressure on the liquid rises, and droplets are ejected. That is, a drive signal including a pulse based on a high potential is supplied to the individual electrode 35 in order to eject a droplet. This pulse width is ideally AL (Acoustic Length), which is the length of time during which the pressure wave propagates from the manifold 5 to the discharge hole 8 in the pressurizing chamber 10. According to this, when the inside of the pressurizing chamber 10 is reversed from the negative pressure state to the positive pressure state, both pressures are combined, and the liquid droplets can be discharged at a stronger pressure.

以上のような液体吐出ヘッド2は、例えば、以下のようにして作製する。ロールコータ法、スリットコーター法などの一般的なテープ成形法により、圧電性セラミック粉末と有機組成物からなるテープの成形を行ない、焼成後に圧電セラミック層21a、21bとなる複数のグリーンシートを作製する。グリーンシートの一部には、貫通孔となる孔を、パンチングやレーザーで開ける。また、グリーンシートの一部には、その表面に内部電極34となる電極ペーストを印刷等により形成する。内部電極34は、共通電極34aと、周縁電極34とに分けられたパターンで印刷される。   The liquid discharge head 2 as described above is manufactured as follows, for example. A tape made of a piezoelectric ceramic powder and an organic composition is formed by a general tape forming method such as a roll coater method or a slit coater method, and a plurality of green sheets that become piezoelectric ceramic layers 21a and 21b after firing are produced. . A part of the green sheet is punched or lasered to form a through hole. Further, an electrode paste to be the internal electrode 34 is formed on a part of the green sheet by printing or the like. The internal electrode 34 is printed in a pattern divided into a common electrode 34 a and a peripheral electrode 34.

ついで、各グリーンシートを積層した後、加圧して、密着させて積層素体を作製する。積層素体を圧電アクチュエータ基板21の形状に切断して積層体を作製する。このとき、積層体の端面には、周縁電極34aとなる導体パターンが露出しており、共通電極34aとなる導体パターンは露出していない。なお、切断の際に、周縁電極34aとなる導体パターンの一部がこすれて、圧電セラミック層21a、21bの端面に付着てしまうことがある。さらに、後でこの付着物により、流路部材4と周縁導体34bとがショートすることもあるが、そのようになっても、周縁導体34bと共通電極34aとが電気的に接続されていないので、変位素子50の駆動にほとんど影響を与えない。ついで、この積層体を、高濃度酸素雰囲気下で焼成して、圧電アクチュエータ素体を作製する。   Next, after laminating each green sheet, it is pressurized and brought into close contact to produce a laminated body. The laminated body is cut into the shape of the piezoelectric actuator substrate 21 to produce a laminated body. At this time, the conductor pattern to be the peripheral electrode 34a is exposed on the end face of the multilayer body, and the conductor pattern to be the common electrode 34a is not exposed. When cutting, a part of the conductor pattern that becomes the peripheral electrode 34a may be rubbed and adhere to the end faces of the piezoelectric ceramic layers 21a and 21b. Further, the adhering material may cause a short circuit between the flow path member 4 and the peripheral conductor 34b later, but the peripheral conductor 34b and the common electrode 34a are not electrically connected to each other even if such a situation occurs. The driving of the displacement element 50 is hardly affected. Next, this laminated body is fired in a high-concentration oxygen atmosphere to produce a piezoelectric actuator element body.

その後、Agペーストを用いて圧電アクチュエータ素体の表面に個別電極35および共通電極用表面電極37を印刷した後、圧電アクチュエータ素体の焼成温度より低い、例えば650℃で焼成する。印刷の際、Agペーストの一部は、貫通孔に入り込む。そして、焼成により、電極用表面電極37は、貫通孔に入り込んで貫通電極38となった部位を通じて共通電極34aと電気的に接続される。   Thereafter, the individual electrodes 35 and the common electrode surface electrode 37 are printed on the surface of the piezoelectric actuator element body using Ag paste, and then fired at a temperature lower than the firing temperature of the piezoelectric actuator element body, for example, 650 ° C. During printing, a part of the Ag paste enters the through hole. Then, by firing, the electrode surface electrode 37 is electrically connected to the common electrode 34a through a portion that has entered the through hole and becomes the through electrode 38.

次に、流路部材4を、圧延法等により得られプレート22〜31を、接着層を介して積層して作製する。プレート22〜31に、マニホールド5、個別供給流路6、加圧室10およびディセンダなどとなる孔を、エッチングにより所定の形状に加工する。   Next, the flow path member 4 is produced by laminating plates 22 to 31 obtained by a rolling method or the like via an adhesive layer. Holes to be the manifold 5, the individual supply flow path 6, the pressurizing chamber 10, the descender, and the like are processed in the plates 22 to 31 into a predetermined shape by etching.

これらプレート22〜31は、Fe―Cr系、Fe−Ni系、WC−TiC系の群から選ばれる少なくとも1種の金属によって形成されていることが望ましく、特に液体としてインクを使用する場合にはインクに対する耐食性の優れた材質からなることが望ましため、Fe−Cr系がより好ましい。   These plates 22 to 31 are preferably formed of at least one metal selected from the group consisting of Fe—Cr, Fe—Ni, and WC—TiC, particularly when ink is used as a liquid. Since it is desired to be made of a material having excellent corrosion resistance against ink, Fe-Cr is more preferable.

圧電アクチュエータ基板21と流路部材4とは、例えば接着層を介して積層接着することができる。接着層としては、周知のものを使用することができるが、圧電アクチュエー
タ基板21や流路部材4への影響を及ぼさないために、熱硬化温度が100〜150℃のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂の群から選ばれる少なくとも1種の熱硬化性樹脂系の接着剤を用いるのがよい。このような接着層を用いて熱硬化温度にまで加熱することによって、圧電アクチュエータ基板21と流路部材4とを加熱接合することができる。
The piezoelectric actuator substrate 21 and the flow path member 4 can be laminated and bonded through, for example, an adhesive layer. As the adhesive layer, a known material can be used, but in order not to affect the piezoelectric actuator substrate 21 and the flow path member 4, an epoxy resin, phenol resin, polyphenylene having a thermosetting temperature of 100 to 150 ° C. It is preferable to use at least one thermosetting resin adhesive selected from the group of ether resins. By heating to the thermosetting temperature using such an adhesive layer, the piezoelectric actuator substrate 21 and the flow path member 4 can be heat-bonded.

1・・・プリンタ
2・・・液体吐出ヘッド
4・・・流路部材
5・・・マニホールド
5a・・・副マニホールド
5b・・・マニホールドの開口
6・・・個別供給流路
8・・・吐出孔
9・・・加圧室群
10・・・加圧室
11a、b、c、d・・・加圧室列
12・・・しぼり
13・・・液体吐出ヘッド本体
15a、b、c、d・・・吐出孔列
21・・・圧電アクチュエータ基板
21a・・・圧電セラミック層(セラミック振動板)
21b・・・圧電セラミック層
21−1・・・(圧電アクチュエータ基板の)中央領域
22〜31・・・プレート
32・・・個別流路
34・・・内部電極
34a・・・共通電極
34aa・・・突出部
34b・・・周縁電極
35・・・個別電極
35a・・・個別電極本体
35b・・・接続電極
36・・・接続ランド
37・・・共通電極用表面電極
38・・・貫通電極
45・・・ダミー個別電極
46・・・ダミー接続ランド
50・・・加圧部(変位素子)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Printer 2 ... Liquid discharge head 4 ... Flow path member 5 ... Manifold 5a ... Sub manifold 5b ... Manifold opening 6 ... Individual supply flow path 8 ... Discharge Hole 9 ... Pressurizing chamber group 10 ... Pressurizing chamber 11a, b, c, d ... Pressurizing chamber row 12 ... Squeezing 13 ... Liquid discharge head body 15a, b, c, d ... Discharge hole array 21 ... Piezoelectric actuator substrate 21a ... Piezoelectric ceramic layer (ceramic diaphragm)
21b ... Piezoelectric ceramic layer 21-1 ... Central region (of piezoelectric actuator substrate) 22-31 ... Plate 32 ... Individual flow path 34 ... Internal electrode 34a ... Common electrode 34aa ... -Protruding part 34b ... Peripheral electrode 35 ... Individual electrode 35a ... Individual electrode body 35b ... Connection electrode 36 ... Connection land 37 ... Surface electrode for common electrode 38 ... Through electrode 45 ... Dummy individual electrode 46 ... Dummy connection land 50 ... Pressure part (displacement element)

Claims (6)

セラミック振動板と、内部電極と、圧電セラミック層と、複数の個別電極とが、この順に積層されている圧電アクチュエータ基板であって、
平面視したときに、
内部電極は、前記圧電アクチュエータ基板の中央部に位置し、前記複数の個別電極と重なるように配置されている共通電極と、前記圧電アクチュエータ基板の周縁部に配置されている周縁電極とを含んでおり、
該周縁電極は、前記圧電アクチュエータ基板の外周のほぼ全体において、前記周縁部における前記圧電アクチュエータ基板の端面側の端にまで達しており、
前記共通電極と前記周縁電極とは電気的に分離されていることを特徴とする圧電アクチュエータ基板。
A piezoelectric actuator substrate in which a ceramic diaphragm, an internal electrode, a piezoelectric ceramic layer, and a plurality of individual electrodes are laminated in this order,
When viewed in plan,
The internal electrode includes a common electrode that is located at the center of the piezoelectric actuator substrate and is disposed so as to overlap the plurality of individual electrodes, and a peripheral electrode that is disposed at a peripheral portion of the piezoelectric actuator substrate. And
The peripheral electrode reaches the end on the end face side of the piezoelectric actuator substrate in the peripheral portion in substantially the entire outer periphery of the piezoelectric actuator substrate,
The piezoelectric actuator substrate, wherein the common electrode and the peripheral electrode are electrically separated.
前記個別電極が、個別電極本体と該個別電極本体から引き出されている接続電極とを含んでおり、
平面視したときに、前記共通電極は、すべての前記個別電極本体およびすべての前記接続電極と重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の圧電アクチュエータ基板。
The individual electrode includes an individual electrode body and a connection electrode drawn from the individual electrode body;
2. The piezoelectric actuator substrate according to claim 1, wherein the common electrode is disposed at a position overlapping all the individual electrode bodies and all the connection electrodes when viewed in a plan view.
平面視したときに、前記共通電極は、前記複数の個別電極が配置されている中央領域から外側に突出した突出部を有し、前記圧電セラミック層の前記突出部と重なる位置に、当該圧電セラミック層を貫通し、前記突出部と電気的に接続している貫通電極が配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の圧電アクチュエータ基板。   When seen in a plan view, the common electrode has a protruding portion protruding outward from a central region where the plurality of individual electrodes are arranged, and the piezoelectric ceramic layer is located at a position overlapping the protruding portion of the piezoelectric ceramic layer. 3. The piezoelectric actuator substrate according to claim 1, wherein a through electrode penetrating the layer and electrically connected to the protruding portion is disposed. 平面視したときに、前記圧電セラミック層の前記周縁電極と重なる位置に、当該圧電セラミック層を貫通し、前記周縁電極と電気的に接続している第2の貫通電極が配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の圧電アクチュエータ基板。   A second through electrode that penetrates the piezoelectric ceramic layer and is electrically connected to the peripheral electrode is disposed at a position overlapping the peripheral electrode of the piezoelectric ceramic layer when seen in a plan view. The piezoelectric actuator substrate according to any one of claims 1 to 3. 請求項1〜4のいずれかに記載の圧電アクチュエータ基板と、該圧電アクチュエータ基板に積層されており、液体を吐出する吐出孔を有する流路部材とを含むことを特徴とする液体吐出ヘッド。   A liquid discharge head comprising: the piezoelectric actuator substrate according to claim 1; and a flow path member that is laminated on the piezoelectric actuator substrate and has a discharge hole for discharging a liquid. 請求項5に記載の液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送する搬送部と、前記圧電アクチュエータ基板を制御する制御部とを備えていることを特徴とする記録装置。   6. A recording apparatus comprising: the liquid discharge head according to claim 5; a transport unit that transports a recording medium to the liquid discharge head; and a control unit that controls the piezoelectric actuator substrate.
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