JP6166195B2 - Piezoelectric substrate, assembly using the same, liquid discharge head, and recording apparatus - Google Patents

Piezoelectric substrate, assembly using the same, liquid discharge head, and recording apparatus Download PDF

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

Description

本発明は、圧電基板、およびそれを用いたアセンブリ、液体吐出ヘッド、ならびに記録装置に関する。   The present invention relates to a piezoelectric substrate, an assembly using the same, a liquid discharge head, and a recording apparatus.

従来、液体吐出ヘッドとして、例えば、液体を記録媒体上に吐出することによって、各種の印刷を行なうインクジェットヘッドが知られている。液体吐出ヘッドは、複数の吐出孔および複数の加圧室を含む流路部材と、加圧室内の液体を加圧する変位素子を含む圧電アクチュエータ基板とを備えている。変位素子は、共通電極と、個別電極と、それらに挟まれた圧電体とで構成されており、共通電極は、圧電体を貫通している貫通導体を介して個別電極と同じ面に配置されている共通電極用表面電極に電気的に接続されている。そして、変位素子を駆動するために、圧電アクチュエータ基板の個別電極および共通電極用表面電極にFPC(Flexible Printed Circuit)が電気的に接続されている(例えば、特許文献1を参照。)。   Conventionally, as a liquid ejection head, for example, an inkjet head that performs various types of printing by ejecting a liquid onto a recording medium is known. The liquid discharge head includes a flow path member including a plurality of discharge holes and a plurality of pressure chambers, and a piezoelectric actuator substrate including a displacement element that pressurizes the liquid in the pressure chamber. The displacement element is composed of a common electrode, an individual electrode, and a piezoelectric body sandwiched between them, and the common electrode is disposed on the same surface as the individual electrode through a through conductor penetrating the piezoelectric body. The common electrode surface electrode is electrically connected. In order to drive the displacement element, an FPC (Flexible Printed Circuit) is electrically connected to the individual electrode and the common electrode surface electrode of the piezoelectric actuator substrate (see, for example, Patent Document 1).

特開2006−123519号公報JP 2006-123519 A

特許文献1に記載されているような液体吐出ヘッドに用いられる圧電基板(圧電アクチュエータ基板)では、変位素子を駆動するために、個別電極(第1の電極)および共通電極用表面電極(第2の電極)を外部と電気的に接続しようとすると、個別電極と共通電極用表面電極との平面形状および断面形状の差によって、接続条件が変わるため、機械的接続が、一方より他方が弱くなり、弱い方の接続が取れるなどの問題があった。   In a piezoelectric substrate (piezoelectric actuator substrate) used in a liquid discharge head as described in Patent Document 1, an individual electrode (first electrode) and a common electrode surface electrode (second electrode) are used to drive a displacement element. If the electrode is to be electrically connected to the outside, the connection condition changes due to the difference in the planar shape and cross-sectional shape of the individual electrode and the surface electrode for the common electrode, so the mechanical connection becomes weaker than the other. There was a problem that the weaker one could be connected.

特に圧電セラミックを用いた圧電基板では、貫通導体が配置されるビアホールは、焼成前に形成する方が簡単であるため、焼成前に形成されることが多い。そうすると、焼成収縮による平面方向の寸法ばらつきによりビアホールの位置ずれが生じるため、共通電極用表面電極は、その位置ずれが生じても電気的に接続できるように大きな平面形状にされる。その影響で共通電極用表面電極と外部との機械的接続が弱くなることがあった。   In particular, in a piezoelectric substrate using a piezoelectric ceramic, the via hole in which the through conductor is disposed is often formed before firing because it is easier to form the via hole before firing. Then, since the positional deviation of the via hole occurs due to the dimensional variation in the planar direction due to firing shrinkage, the common electrode surface electrode is formed into a large planar shape so that it can be electrically connected even if the positional deviation occurs. As a result, the mechanical connection between the surface electrode for the common electrode and the outside may be weakened.

したがって、本発明の目的は、圧電基板の電極、特に共通電極用電極(第2の電極)と外部との機械的接続の強い圧電基板、およびそれを用いたアセンブリ、液体吐出ヘッド、ならびに記録装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an electrode of a piezoelectric substrate, in particular, a piezoelectric substrate having a strong mechanical connection between the electrode for the common electrode (second electrode) and the outside, and an assembly, a liquid discharge head, and a recording apparatus using the same. Is to provide.

本発明の圧電基板は、圧電セラミック層と、該圧電セラミック層の一方の主面に配置されている、複数の第1の電極および第2の電極と、前記圧電セラミック層の他方の主面に、前記複数の第1の電極と対向するように配置されている第3の電極と、前記圧電セラミック層を貫通しており、前記第2の電極と前記第3の電極とを電気的に接続している貫通導体とを含んでいる平板状の圧電基板であって、該圧電基板を平面視したとき、前記第2の電極は、前記貫通導体と接続している内部接続部、該内部接続部よりも幅の狭い外部接続部、前記内部接続部と前記外部接続部とを電気的に繋いでいる接続部を含んでおり、該接続部は、前記内部接続部および前記外部接続部よりも厚さが薄く、前記第2の電極と外
部とは、前記外部接続部において電気的に接続されることを特徴とする。
The piezoelectric substrate of the present invention includes a piezoelectric ceramic layer, a plurality of first electrodes and second electrodes arranged on one main surface of the piezoelectric ceramic layer, and the other main surface of the piezoelectric ceramic layer. A third electrode disposed to face the plurality of first electrodes, and the piezoelectric ceramic layer penetrating the second electrode and the third electrode. A flat plate-like piezoelectric substrate including a through conductor, and when the piezoelectric substrate is viewed in plan, the second electrode has an internal connection portion connected to the through conductor, and the internal connection An external connection portion that is narrower than the portion, and a connection portion that electrically connects the internal connection portion and the external connection portion, the connection portion being more than the internal connection portion and the external connection portion The thickness is small, and the second electrode and the outside are in the external connection portion. Characterized in that it is electrically connected.

本発明のアセンブリは、前記圧電基板と、該圧電基板に面して配置されており、前記複数の第1の電極および前記第2の電極と電気的に接続されている複数の配線を含む配線基板とを含むアセンブリであって、前記配線基板の平面形状は一方方向に長いとともに、前記一方方向に沿っている1対の辺を有しており、前記外部接続部は、前記1対の辺のそれぞれに沿って延在しており、前記第2の電極と前記配線とは、当該1対の辺に沿っている前記外部接続部において電気的に接続されていることを特徴とする。   An assembly of the present invention includes a wiring including the piezoelectric substrate and a plurality of wirings arranged facing the piezoelectric substrate and electrically connected to the plurality of first electrodes and the second electrode. An assembly including a substrate, wherein the planar shape of the wiring substrate is long in one direction, and has a pair of sides along the one direction, and the external connection portion has the pair of sides. The second electrode and the wiring are electrically connected to each other at the external connection portion along the pair of sides.

本発明の液体吐出ヘッドは、複数の吐出孔、および該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室を含む流路部材と、前記圧電基板とが接合されている液体吐出ヘッドであって、前記第1の電極と前記第2の電極との間に電圧を加えることで、前記圧電セラミック層が変形し、前記加圧室内の液体を加圧することを特徴とする。   The liquid discharge head of the present invention is a liquid discharge head in which a plurality of discharge holes and a flow path member including a plurality of pressurizing chambers connected to the plurality of discharge holes are joined to the piezoelectric substrate. The piezoelectric ceramic layer is deformed by applying a voltage between the first electrode and the second electrode to pressurize the liquid in the pressurizing chamber.

また、本発明の液体吐出ヘッドは、複数の吐出孔、および該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室を含む流路部材と、前記アセンブリとを含んでおり、前記流路部材と前記圧電基板とが接合されている液体吐出ヘッドであって、前記第1の電極と前記第2の電極との間に電圧を加えることで、前記圧電セラミック層が変形し、前記加圧室内の液体を加圧することを特徴とする。   The liquid discharge head of the present invention includes a flow path member including a plurality of discharge holes, a plurality of pressurizing chambers connected to the plurality of discharge holes, and the assembly, and the flow path member. And the piezoelectric substrate are bonded to each other, and by applying a voltage between the first electrode and the second electrode, the piezoelectric ceramic layer is deformed, and the pressure chamber The liquid is pressurized.

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、前記液体吐出ヘッドを制御する制御部を備えていることを特徴とする。   The recording apparatus of the 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 liquid discharge head.

本発明の圧電基板によれば、第2の電極において、外部との電気的接続が外部接続部で行なわれるため、機械的接続が強くなる。また、第2の電極と第3の電極との電気的接続が、第2の電極において、外部接続部より幅の広い内部接続部で行なわれるため、製造時の位置ずれなどで第2の電極と第3の電極とが接続されないことが起き難い。   According to the piezoelectric substrate of the present invention, in the second electrode, the electrical connection with the outside is performed by the external connection portion, so that the mechanical connection is strengthened. In addition, since the electrical connection between the second electrode and the third electrode is performed in the internal connection portion wider than the external connection portion in the second electrode, the second electrode may be displaced due to misalignment during manufacturing. And the third electrode are unlikely to be connected.

(a)は、本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドを含む記録装置の側面図であり、(b)は平面図である。(A) is a side view of a recording apparatus including a liquid ejection head according to an embodiment of the present invention, and (b) is a plan view. 図1の液体吐出ヘッドの要部であるヘッド本体の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a head body that is a main part of 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)は、図3のV−V線に沿った縦断面図であり、(b)は第1の電極(個別電極)付近の拡大平面図であり、(c)は、圧電アクチュエータ基板の(b)で示された一点鎖線に沿った縦断面図である。(A) is a longitudinal cross-sectional view along the VV line of FIG. 3, (b) is an enlarged plan view of the vicinity of the first electrode (individual electrode), and (c) is a diagram of the piezoelectric actuator substrate. It is a longitudinal cross-sectional view along the dashed-dotted line shown by (b). (a)は、図2〜4に示された圧電アクチュエータ基板の第2の電極(共通電極用表面電極)の平面図であり、(b)は、(a)の部分の圧電アクチュエータ基板の縦断面図であり、(c)、(d)は、本発明の他の実施形態における第2の電極の平面図である。(A) is a top view of the 2nd electrode (surface electrode for common electrodes) of the piezoelectric actuator board | substrate shown by FIGS. 2-4, (b) is a longitudinal section of the piezoelectric actuator board | substrate of the part of (a) It is a top view, (c), (d) is a top view of the 2nd electrode in other embodiment of this invention.

図1(a)は、本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッド2を含む記録装置である(カラーインクジェット)プリンタ1の概略の側面図であり、図1(b)は、概略の平面図である。プリンタ1は、記録媒体である印刷用紙Pを搬送ローラ80aから搬送ローラ80
bへと搬送することにより、印刷用紙Pを液体吐出ヘッド2に対して相対的に移動させる。制御部88は、画像や文字のデータに基づいて、液体吐出ヘッド2を制御して、記録媒体Pに向けて液体を吐出させ、印刷用紙Pに液滴を着弾させて、印刷用紙Pに印刷などの記録を行なう。
FIG. 1A is a schematic side view of a (color inkjet) printer 1 which is a recording apparatus including a liquid discharge head 2 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a schematic plan view. It is. The printer 1 transfers the printing paper P, which is a recording medium, from the conveyance roller 80a to the conveyance roller 80
The printing paper P is moved relative to the liquid ejection head 2 by being conveyed to b. The control unit 88 controls the liquid ejection head 2 based on image and character data, ejects liquid toward the recording medium P, causes droplets to land on the printing paper P, and prints on the printing paper P. Record such as.

本実施形態では、液体吐出ヘッド2はプリンタ1に対して固定されており、プリンタ1はいわゆるラインプリンタとなっている。本発明の記録装置の他の実施形態としては、液体吐出ヘッド2を、印刷用紙Pの搬送方向に交差する方向、例えば、ほぼ直交する方向に往復させるなどして移動させる動作と、印刷用紙Pの搬送を交互に行なう、いわゆるシリアルプリンタが挙げられる。   In the present embodiment, the liquid discharge head 2 is fixed to the printer 1, and the printer 1 is a so-called line printer. As another embodiment of the recording apparatus of the present invention, the operation of moving the liquid ejection head 2 by reciprocating in the direction intersecting the transport direction of the printing paper P, for example, the direction substantially orthogonal, and the printing paper P There is a so-called serial printer that alternately conveys.

プリンタ1には、印刷用紙Pとほぼ平行するように平板状の(ヘッド搭載)フレーム70が固定されている。フレーム70には図示しない20個の孔が設けられており、20個の液体吐出ヘッド2がそれぞれの孔の部分に搭載されていて、液体吐出ヘッド2の、液体を吐出する部位が印刷用紙Pに面するようになっている。液体吐出ヘッド2と印刷用紙Pとの間の距離は、例えば0.5〜20mm程度とされる。5つの液体吐出ヘッド2は、1つのヘッド群72を構成しており、プリンタ1は、4つのヘッド群72を有している。   A flat plate (head mounting) frame 70 is fixed to the printer 1 so as to be substantially parallel to the printing paper P. The frame 70 is provided with 20 holes (not shown), and the 20 liquid discharge heads 2 are mounted in the respective hole portions, and the portion of the liquid discharge head 2 that discharges the liquid is the printing paper P. It has come to face. The distance between the liquid ejection head 2 and the printing paper P is, for example, about 0.5 to 20 mm. The five liquid ejection heads 2 constitute one head group 72, and the printer 1 has four head groups 72.

液体吐出ヘッド2は、図1(a)の手前から奥へ向かう方向、図1(b)の上下方向に細長い長尺形状を有している。この長い方向を長手方向と呼ぶことがある。1つのヘッド群72内において、3つの液体吐出ヘッド2は、印刷用紙Pの搬送方向に交差する方向、例えば、ほぼ直交する方向に沿って並んでおり、他の2つの液体吐出ヘッド2は搬送方向に沿ってずれた位置で、3つ液体吐出ヘッド2の間にそれぞれ一つずつ並んでいる。液体吐出ヘッド2は、各液体吐出ヘッド2で印刷可能な範囲が、印刷用紙Pの幅方向に(印刷用紙Pの搬送方向に交差する方向に)繋がるように、あるいは端が重複するように配置されており、印刷用紙Pの幅方向に隙間のない印刷が可能になっている。   The liquid discharge head 2 has a long and narrow shape in the direction from the front to the back in FIG. 1A and in the vertical direction in FIG. This long direction is sometimes called the longitudinal direction. Within one head group 72, the three liquid ejection heads 2 are arranged along a direction that intersects the conveyance direction of the printing paper P, for example, a substantially orthogonal direction, and the other two liquid ejection heads 2 are conveyed. Each of the three liquid ejection heads 2 is arranged at a position shifted along the direction. The liquid discharge heads 2 are arranged so that the printable range of each liquid discharge head 2 is connected in the width direction of the print paper P (in the direction intersecting the conveyance direction of the print paper P) or the ends overlap. Thus, printing without gaps in the width direction of the printing paper P is possible.

4つのヘッド群72は、記録用紙Pの搬送方向に沿って配置されている。各液体吐出ヘッド2には、図示しない液体タンクから液体(インク)が供給される。1つのヘッド群72に属する液体吐出ヘッド2には、同じ色のインクが供給されるようになっており、4つのヘッド群で4色のインクが印刷できる。各ヘッド群72から吐出されるインクの色は、例えば、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。このようなインクを、制御部88で制御して印刷すれば、カラー画像が印刷できる。   The four head groups 72 are arranged along the conveyance direction of the recording paper P. Liquid (ink) is supplied to each liquid discharge head 2 from a liquid tank (not shown). The liquid ejection heads 2 belonging to one head group 72 are supplied with the same color ink, and four color inks can be printed by the four head groups. The colors of ink ejected from each head group 72 are, for example, magenta (M), yellow (Y), cyan (C), and black (K). A color image can be printed by printing such ink under the control of the control unit 88.

プリンタ1に搭載される液体吐出ヘッド2の個数は、単色で、1つの液体吐出ヘッド2で印刷可能な範囲を印刷するのなら1つでもよい。ヘッドの群72に含まれる液体吐出ヘッド2の個数や、ヘッド群72の個数は、印刷する対象や印刷条件により適宜変更できる。例えば、さらに多色の印刷をするためにヘッドの群72の個数を増やしてもよい。また、同色で印刷するヘッド群72を複数配置して、搬送方向に交互に印刷することで、印刷速度(搬送速度)を速くすることができる。また、同色で印刷するヘッド群72を複数準備して、搬送方向と交差する方向にずらして配置して、印刷用紙Pの幅方向の解像度を高くしてもよい。   The number of liquid ejection heads 2 mounted on the printer 1 may be one if it is a single color and the range that can be printed by one liquid ejection head 2 is printed. The number of the liquid ejection heads 2 included in the head group 72 and the number of the head groups 72 can be appropriately changed according to the printing target and printing conditions. For example, the number of head groups 72 may be increased to perform multicolor printing. Also, by arranging a plurality of head groups 72 that print in the same color and printing alternately in the transport direction, the printing speed (transport speed) can be increased. Alternatively, a plurality of head groups 72 for printing in the same color may be prepared and arranged so as to be shifted in a direction crossing the transport direction, so that the resolution in the width direction of the print paper P may be increased.

さらに、色の付いたインクを印刷する以外に、印刷用紙Pの表面処理をするために、コーティング剤などの液体を印刷してもよい。   Further, in addition to printing colored inks, a liquid such as a coating agent may be printed for surface treatment of the printing paper P.

プリンタ1は、記録媒体である印刷用紙Pに印刷を行なう。印刷用紙Pは、給紙ローラ80aに巻き取られた状態になっており、2つのガイドローラ82aの間を通った後、フレーム70に搭載されている液体吐出ヘッド2の下側を通り、その後2つの搬送ローラ82bの間を通り、最終的に回収ローラ80bに回収される。印刷する際には、搬送ローラ
82bを回転させることで印刷用紙Pは、一定速度で搬送され、液体吐出ヘッド2によって印刷される。回収ローラ80bは、搬送ローラ82bから送り出された印刷用紙Pを巻き取る。搬送速度は、例えば、75m/分とされる。各ローラは、制御部88によって制御されてもよいし、人によって手動で操作されてもよい。
The printer 1 performs printing on a printing paper P that is a recording medium. The printing paper P is wound around the paper feed roller 80a, passes between the two guide rollers 82a, passes through the lower side of the liquid ejection head 2 mounted on the frame 70, and thereafter It passes between the two conveying rollers 82b and is finally collected by the collecting roller 80b. When printing, the printing paper P is conveyed at a constant speed by rotating the conveyance roller 82 b and printed by the liquid ejection head 2. The collection roller 80b winds up the printing paper P sent out from the conveyance roller 82b. The conveyance speed is, for example, 75 m / min. Each roller may be controlled by the controller 88 or may be manually operated by a person.

記録媒体は、印刷用紙P以外に、布などでもよい。また、プリンタ1を、印刷用紙Pの代わりに搬送ベルトを搬送する形態にし、記録媒体は、ロール状のもの以外に、搬送ベルト上に置かれた、枚葉紙や裁断された布、木材、タイルなどにしてもよい。さらに、液体吐出ヘッド2から導電性の粒子を含む液体を吐出するようにして、電子機器の配線パターンなどを印刷してもよい。またさらに、液体吐出ヘッド2から反応容器などに向けて所定量の液体の化学薬剤や化学薬剤を含んだ液体を吐出させて、反応させるなどして、化学薬品を作製してもよい。   In addition to the printing paper P, the recording medium may be a cloth or the like. In addition, the printer 1 is configured to convey a conveyance belt instead of the printing paper P, and the recording medium is not only a roll-shaped one, but also a sheet, cut cloth, wood, It may be a tile. Furthermore, a wiring pattern of an electronic device may be printed by discharging a liquid containing conductive particles from the liquid discharge head 2. Still further, the chemical may be produced by discharging a predetermined amount of liquid chemical agent or liquid containing the chemical agent from the liquid discharge head 2 toward the reaction container or the like and reacting.

また、プリンタ1に、位置センサ、速度センサ、温度センサなどを取り付け、制御部88が、各センサからの情報から分かるプリンタ1各部の状態に応じて、プリンタ1の各部を制御してもよい。特に、液体吐出ヘッド2から吐出される液体の吐出特性(吐出量や吐出速度など)が外部の影響を受けるようであれば、液体吐出ヘッド2の温度や液体タンクの液体の温度、液体タンクの液体が液体吐出ヘッド2に加えている圧力に応じて、液体吐出ヘッド2において液体を吐出させる駆動信号を変えるようにしてもよい。   In addition, a position sensor, a speed sensor, a temperature sensor, and the like may be attached to the printer 1, and the control unit 88 may control each part of the printer 1 according to the state of each part of the printer 1 that can be understood from information from each sensor. In particular, if the discharge characteristics (discharge amount, discharge speed, etc.) of the liquid discharged from the liquid discharge head 2 are affected by the outside, the temperature of the liquid discharge head 2, the temperature of the liquid in the liquid tank, the liquid tank Depending on the pressure applied by the liquid to the liquid ejection head 2, the drive signal for ejecting the liquid in the liquid ejection head 2 may be changed.

次に、本発明の一実施形態の液体吐出ヘッド2について説明する。図2は、図1に示された液体吐出ヘッド2の要部であるヘッド本体2aを示す平面図である。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2a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。図5(a)は、図3のV−V線に沿った縦断面図であり、図5(b)は、ヘッド本体2aの個別電極(第1の電極)25付近の拡大平面図であり、図5(c)は、図5(b)に示した一点鎖線に沿った圧電アクチュエータ基板21の縦断面図である。図6(a)は、ヘッド本体2aに用いられている圧電アクチュエータ基板21の共通電極用表面電極(第2の電極)28の平面図であり、図6(b)は、共通電極用表面電極28付近の圧電アクチュエータ基板21の縦断面図である。なお、図3、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、しぼり6および吐出孔8などを実線で描いている。また、縦断面図である図5(a)、図5(c)、図6(b)は、図の縦方向の縮尺より、図の横方向の縮尺が大きく、実際の形状より縦長に描かれている。   Next, the liquid discharge head 2 according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a plan view showing a head main body 2a which is a main part of the liquid ejection head 2 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 2a. 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. 5A is a longitudinal sectional view taken along the line VV in FIG. 3, and FIG. 5B is an enlarged plan view of the vicinity of the individual electrode (first electrode) 25 of the head body 2a. FIG. 5C is a longitudinal sectional view of the piezoelectric actuator substrate 21 taken along the alternate long and short dash line shown in FIG. 6A is a plan view of the common electrode surface electrode (second electrode) 28 of the piezoelectric actuator substrate 21 used in the head body 2a, and FIG. 6B is a common electrode surface electrode. 2 is a longitudinal sectional view of a piezoelectric actuator substrate 21 in the vicinity of 28. FIG. 3 and 4, in order to make the drawings easy to understand, the pressurizing chamber 10, the squeezing 6, the discharge holes 8, and the like that are to be drawn by broken lines below the piezoelectric actuator substrate 21 are drawn by solid lines. 5 (a), FIG. 5 (c), and FIG. 6 (b), which are longitudinal cross-sectional views, are larger in the horizontal scale than the vertical scale in the figure, and are drawn vertically longer than the actual shape. It is.

液体吐出ヘッド2は、ヘッド本体2a以外に、ヘッド本体2aに液体を供給するリザーバや、金属製の筐体を含んでいてもよい。また、ヘッド本体2aは、流路部材4と、変位素子30が作り込まれている圧電基板である圧電アクチュエータ基板21とを含んでいる。   In addition to the head main body 2a, the liquid discharge head 2 may include a reservoir for supplying liquid to the head main body 2a and a metal casing. The head body 2a includes a flow path member 4 and a piezoelectric actuator substrate 21 that is a piezoelectric substrate in which a displacement element 30 is formed.

ヘッド本体2aを構成する流路部材4は、共通流路であるマニホールド5と、マニホールド5と繋がっている複数の加圧室10と、複数の加圧室10とそれぞれ繋がっている複数の吐出孔8とを備えている。加圧室10は流路部材4の上面に開口しており、流路部材4の上面が加圧室面4−2となっている。また、流路部材4の上面は、マニホールド5と繋がっている開口5aを有し、この開口5aより液体が供給されるようになっている。   The flow path member 4 constituting the head body 2a includes a manifold 5 which is a common flow path, a plurality of pressurizing chambers 10 connected to the manifold 5, and a plurality of discharge holes respectively connected to the plurality of pressurizing chambers 10. 8 and. The pressurizing chamber 10 opens to the upper surface of the flow path member 4, and the upper surface of the flow path member 4 is a pressurizing chamber surface 4-2. The upper surface of the flow path member 4 has an opening 5a connected to the manifold 5, and liquid is supplied from the opening 5a.

また、流路部材4の上面には、変位素子30を含む圧電アクチュエータ基板21が接着により接合されており、各変位素子30が加圧室10上に位置するように配置されている。また、圧電アクチュエータ基板21には、各変位素子30に信号を供給するためのFPC(Flexible Printed Circuit)などの信号伝達部(配線基板)60が接続されている。
圧電アクチュエータ基板と信号伝達部とを合わせてアセンブリと呼ぶ。図2には、信号伝達部60が圧電アクチュエータ基板21に繋がる状態が分かるように、信号伝達部60の圧電アクチュエータ基板21に接続される付近の外形を点線で示した。圧電アクチュエータ基板21に電気的に接続されている、信号伝達部60に形成されている配線60cの電極は、信号伝達部60の端部に、矩形状に配置されている。信号伝達部60は、圧電アクチュエータ基板21に面して配置されているとともに、圧電アクチュエータ基板21の長手方向に沿って配置されており、図2の下方にさらに伸びて(必要に応じて他の回路基板などを介して)制御部88と電気的に接続される。信号伝達部60に含まれる配線60cは、信号伝達部60の長手方向に交差する方向に多数並んでいるともに、長手方向に沿って延在している。図2の配線60cは、並んでいる方向および延在方向が分かるように模式的に示した。
In addition, a piezoelectric actuator substrate 21 including a displacement element 30 is bonded to the upper surface of the flow path member 4 by adhesion, and each displacement element 30 is disposed on the pressurizing chamber 10. The piezoelectric actuator substrate 21 is connected to a signal transmission unit (wiring substrate) 60 such as an FPC (Flexible Printed Circuit) for supplying a signal to each displacement element 30.
The piezoelectric actuator substrate and the signal transmission unit are collectively called an assembly. In FIG. 2, the outline of the vicinity of the signal transmission unit 60 connected to the piezoelectric actuator substrate 21 is indicated by a dotted line so that the signal transmission unit 60 is connected to the piezoelectric actuator substrate 21. The electrodes of the wiring 60 c formed in the signal transmission unit 60 and electrically connected to the piezoelectric actuator substrate 21 are arranged in a rectangular shape at the end of the signal transmission unit 60. The signal transmission unit 60 is disposed so as to face the piezoelectric actuator substrate 21 and is disposed along the longitudinal direction of the piezoelectric actuator substrate 21 and further extends downward in FIG. It is electrically connected to the controller 88 (via a circuit board or the like). A large number of wirings 60 c included in the signal transmission unit 60 are arranged in a direction intersecting the longitudinal direction of the signal transmission unit 60 and extend along the longitudinal direction. The wirings 60c in FIG. 2 are schematically shown so that the direction in which they are arranged and the direction in which they extend are understood.

ヘッド本体2aは、平板状の流路部材4と、流路部材4上に接続された変位素子30を含む圧電アクチュエータ基板21を1つ有している。圧電アクチュエータ基板21の平面形状は長方形状(矩形状)であり、その長方形の長辺が流路部材4の長手方向に沿うように流路部材4の上面に配置されている。   The head body 2 a has one piezoelectric actuator substrate 21 including a flat plate-like flow path member 4 and a displacement element 30 connected on the flow path member 4. The planar shape of the piezoelectric actuator substrate 21 is rectangular (rectangular), and is arranged on the upper surface of the flow path member 4 so that the long side of the rectangle is along the longitudinal direction of the flow path member 4.

流路部材4の内部には2つのマニホールド5が形成されている。マニホールド5は流路部材4の長手方向の一端部側から、他端部側に延びる細長い形状を有しており、その両端部において、流路部材4の上面に開口しているマニホールドの開口5aが形成されている。   Two manifolds 5 are formed inside the flow path member 4. The manifold 5 has an elongated shape that extends from one end side in the longitudinal direction of the flow path member 4 to the other end side, and the manifold opening 5a that opens to the upper surface of the flow path member 4 at both ends. Is formed.

また、マニホールド5は、少なくとも加圧室10に繋がっている領域である長手方向における中央部分において、短手方向に間隔を開けて設けられた隔壁15で仕切られている。隔壁15は、加圧室10に繋がっている領域である長手方向の中央部分においては、マニホールド5と同じ高さを有し、マニホールド5を複数の副マニホールド5bに完全に仕切っている。このようにすることで、平面視したときに、隔壁15と重なるように、吐出孔8および吐出孔8から加圧室10に繋がっている流路を設けることができる。   The manifold 5 is partitioned by a partition wall 15 provided at an interval in the short-side direction at least in the central portion in the longitudinal direction, which is a region connected to the pressurizing chamber 10. The partition wall 15 has the same height as the manifold 5 in the central portion in the longitudinal direction, which is a region connected to the pressurizing chamber 10, and completely separates the manifold 5 into a plurality of sub-manifolds 5b. By doing so, it is possible to provide the discharge hole 8 and the flow path connected from the discharge hole 8 to the pressurizing chamber 10 so as to overlap with the partition wall 15 in a plan view.

複数に分けられた部分のマニホールド5を副マニホールド5bと呼ぶことがある。本実施形態においては、マニホールド5は独立して2本設けられており、それぞれの両端部に開口5aが設けられている。また、1つのマニホールド5には、7つの隔壁15が設けられており、8つの副マニホールド5bに分けられている。副マニホールド5bの幅は、隔壁15の幅より大きくなっており、これにより副マニホールド5bに多くの液体を流すことができる。   The portion of the manifold 5 divided into a plurality of parts may be referred to as a sub-manifold 5b. In the present embodiment, two manifolds 5 are provided independently, and openings 5a are provided at both ends. One manifold 5 is provided with seven partition walls 15 and divided into eight sub-manifolds 5b. The width of the sub-manifold 5b is larger than the width of the partition wall 15, so that a large amount of liquid can flow through the sub-manifold 5b.

流路部材4は、複数の加圧室10が2次元的に広がって形成されている。加圧室10は、角部にアールが施されたほぼ菱形あるいは楕円形状の平面形状を有する中空の領域である。   The flow path member 4 is formed by two-dimensionally expanding a plurality of pressurizing chambers 10. The pressurizing chamber 10 is a hollow region having a substantially rhombic or elliptical planar shape with rounded corners.

加圧室10は1つの副マニホールド5bと個別供給流路14を介して繋がっている。1つの副マニホールド5bに沿うようにして、この副マニホールド5bに繋がっている加圧室10の行である加圧室行11が、副マニホールド5bの両側に1行ずつ、合計2行設けられている。したがって、1つのマニホールド5に対して、16行の加圧室11が設けられており、ヘッド本体2a全体では32行の加圧室行11が設けられている。各加圧室行11における加圧室10の長手方向の間隔は同じであり、例えば、37.5dpiの間隔となっている。   The pressurizing chamber 10 is connected to one sub-manifold 5b through an individual supply channel 14. Along with one sub-manifold 5b, two pressurizing chamber rows 11, which are rows of pressurizing chambers 10 connected to the sub-manifold 5b, are provided on each side of the sub-manifold 5b, for a total of two rows. Yes. Accordingly, 16 rows of pressurizing chambers 11 are provided for one manifold 5, and 32 heads of pressurizing chambers 11 are provided in the entire head body 2a. The intervals in the longitudinal direction of the pressurizing chambers 10 in the respective pressurizing chamber rows 11 are the same, for example, 37.5 dpi.

各加圧室行11の端にはダミー加圧室16の列が1列設けられている。このダミー加圧室列のダミー加圧室16は、マニホールド5とは繋がっているが、吐出孔8とは繋がって
いない。また、32行の加圧室行11の外側には、ダミー加圧室16が直線状に並んだダミー加圧室行が1行設けられている。このダミー加圧室行のダミー加圧室16は、マニホールド5および吐出孔8のいずれとも繋がっていない。これらのダミー加圧室16により、端から1つ内側の加圧室10の周囲の構造(剛性)が他の加圧室10の構造(剛性)と近くなることで、液体吐出特性の差を少なくできる。なお、周囲の構造の差の影響は、距離の近い、長さ方向に隣接する加圧室10の影響が大きいため、長さ方向には、両端にダミー加圧室を設けてある。幅方向については、影響が比較的小さいため、ヘッド本体21aの端に近い方のみに設けている。これにより、ヘッド本体21aの幅を小さくできる。
One column of dummy pressurizing chambers 16 is provided at the end of each pressurizing chamber row 11. The dummy pressurizing chambers 16 in the dummy pressurizing chamber row are connected to the manifold 5 but are not connected to the discharge holes 8. Further, one dummy pressurizing chamber row in which dummy pressurizing chambers 16 are arranged in a straight line is provided outside the 32 pressurizing chamber rows 11. The dummy pressurizing chamber 16 in this dummy pressurizing chamber row is not connected to either the manifold 5 or the discharge hole 8. By these dummy pressurizing chambers 16, the structure (rigidity) around the pressurizing chamber 10 one inner side from the end is close to the structure (rigidity) of the other pressurizing chambers 10, so that the difference in liquid ejection characteristics can be reduced. Less. In addition, since the influence of the surrounding structure difference has a large influence on the pressurizing chambers 10 adjacent to each other in the length direction, the dummy pressurizing chambers are provided at both ends in the length direction. Since the influence in the width direction is relatively small, it is provided only on the side closer to the end of the head main body 21a. Thereby, the width | variety of the head main body 21a can be made small.

1つのマニホールド5に繋がっている加圧室10は、矩形状の圧電アクチュエータ基板21の各外辺に沿った行および列をなす格子上に配置されている。これにより、圧電アクチュエータ基板21の外辺から、加圧室10の上に形成されている第1の電極である個別電極25が等距離に配置されることになるので、個別電極25を形成する際に、圧電アクチュエータ基板21に変形が生じ難くできる。圧電アクチュエータ基板21と流路部材4とを接合する際に、この変形が大きいと外辺に近い変位素子30に応力が加わり、変位特性にばらつきが生じるおそれがあるが、変形を少なくすることで、そのばらつきを低減できる。また、もっとも外辺に近い加圧室行11の外側にダミー加圧室16のダミー加圧室行が設けられているために、変形の影響をより受け難くできる。加圧室行11に属する加圧室10は等間隔で配置されており、加圧室行11に対応する個別電極25も等間隔で配置されている。加圧室行11は短手方向に等間隔で配置されており、加圧室行11に対応する個別電極25の行も短手方向に等間隔で配置されている。これにより、特にクロストークの影響が大きくなる部位をなくすことができる。   The pressurizing chamber 10 connected to one manifold 5 is arranged on a lattice that forms rows and columns along each outer side of the rectangular piezoelectric actuator substrate 21. As a result, the individual electrodes 25, which are the first electrodes formed on the pressurizing chamber 10, are arranged at equal distances from the outer side of the piezoelectric actuator substrate 21, so that the individual electrodes 25 are formed. At this time, the piezoelectric actuator substrate 21 can be hardly deformed. When the piezoelectric actuator substrate 21 and the flow path member 4 are joined, if this deformation is large, stress may be applied to the displacement element 30 near the outer side, resulting in variations in displacement characteristics. However, by reducing the deformation, The variation can be reduced. In addition, since the dummy pressurizing chamber row of the dummy pressurizing chamber 16 is provided outside the pressurizing chamber row 11 closest to the outer side, the influence of deformation can be made less susceptible. The pressurizing chambers 10 belonging to the pressurizing chamber row 11 are arranged at equal intervals, and the individual electrodes 25 corresponding to the pressurizing chamber rows 11 are also arranged at equal intervals. The pressurizing chamber rows 11 are arranged at equal intervals in the short direction, and the rows of the individual electrodes 25 corresponding to the pressurizing chamber rows 11 are also arranged at equal intervals in the short direction. Thereby, it is possible to eliminate a portion where the influence of the crosstalk becomes particularly large.

本実施形態では、加圧室10は格子状に配置したが、隣り合う圧室列11の加圧室10が互いの間に位置するように千鳥状に配置してもよい。このようにすると、隣接加圧室行11に属する加圧室10の間の距離がより長くなるので、よりクロストークを抑制できる。   In the present embodiment, the pressurizing chambers 10 are arranged in a lattice shape, but the pressurizing chambers 10 of adjacent pressure chamber rows 11 may be arranged in a staggered manner so as to be positioned between each other. In this way, since the distance between the pressurizing chambers 10 belonging to the adjacent pressurizing chamber row 11 becomes longer, crosstalk can be further suppressed.

加圧室行11をどのように並べるかによらず、流路部材4を平面視したとき、1つの加圧室行11に属する加圧室10が、隣接する加圧室行11に属する加圧室10と、液体吐出ヘッド2の長手方向において、重ならないように配置することにより、クロストークを抑制できる。一方、加圧室行11の間の距離を離すと、液体吐出ヘッド2の幅が大きくなるので、プリンタ1に対する液体吐出ヘッド2の設置角度の精度や、複数の液体吐出ヘッド2を使用する際の、液体吐出ヘッド2の相対位置の精度が印刷結果に与える影響が大きくなる。そこで、隔壁15の幅を副マニホールド5bよりも小さくすることで、それらの精度が印刷結果に与える影響を少なくできる。   Regardless of how the pressurizing chamber rows 11 are arranged, when the flow path member 4 is viewed in plan, the pressurizing chamber 10 belonging to one pressurizing chamber row 11 is added to the adjacent pressurizing chamber row 11. By arranging the pressure chamber 10 and the liquid discharge head 2 so as not to overlap in the longitudinal direction, crosstalk can be suppressed. On the other hand, when the distance between the pressurizing chamber rows 11 is increased, the width of the liquid discharge head 2 is increased, so that the accuracy of the installation angle of the liquid discharge head 2 relative to the printer 1 and the use of a plurality of liquid discharge heads 2 are increased. The influence of the relative position accuracy of the liquid discharge head 2 on the printing result is increased. Therefore, by making the width of the partition wall 15 smaller than that of the sub-manifold 5b, the influence of the accuracy on the printing result can be reduced.

1つの副マニホールド5bに繋がっている加圧室10は、2列の加圧室行11をなしており、1つの加圧室行11に属する加圧室10から繋がっている吐出孔8は、1つの吐出孔行9をなしている。2行の加圧室行11に属する加圧室10に繋がっている吐出孔8はそれぞれ、副マニホールド5bの異なる側に開口している。図4では隔壁15には、2行の吐出孔行9が設けられているが、それぞれの吐出孔行9に属する吐出孔8は、吐出孔8に近い側の副マニホールド5bに加圧室10を介して繋がっている。隣接する副マニホールド5bに加圧室行11を介して繋がっている吐出孔8と液体吐出ヘッド2の長手方向において重ならないように配置されていると、加圧室10と吐出孔8とを繋ぐ流路間のクロストークが抑制できるので、さらにクロストークを少なくすることができる。加圧室10と吐出孔8とを繋ぐ流路全体が、液体吐出ヘッド2の長手方向において重ならないように配置されていると、さらにクロストークを少なくすることができる。   The pressurizing chamber 10 connected to one sub-manifold 5b forms two rows of pressurizing chamber rows 11, and the discharge holes 8 connected to the pressurizing chambers 10 belonging to one pressurizing chamber row 11 are: One discharge hole row 9 is formed. The discharge holes 8 connected to the pressurizing chambers 10 belonging to the two pressurizing chamber rows 11 open to different sides of the sub-manifold 5b. In FIG. 4, two discharge hole rows 9 are provided in the partition wall 15, but the discharge holes 8 belonging to each discharge hole row 9 are connected to the sub-manifold 5 b on the side close to the discharge holes 8 in the pressurizing chamber 10. Are connected through. When the discharge hole 8 connected to the adjacent sub-manifold 5b via the pressurizing chamber row 11 and the liquid discharge head 2 are arranged so as not to overlap in the longitudinal direction, the pressurizing chamber 10 and the discharge hole 8 are connected. Since crosstalk between the flow paths can be suppressed, crosstalk can be further reduced. If the entire flow path connecting the pressurizing chamber 10 and the discharge hole 8 is arranged so as not to overlap in the longitudinal direction of the liquid discharge head 2, crosstalk can be further reduced.

1つのマニホールド5に繋がっている複数の加圧室10により加圧室群(変位素子群3
1と同じ範囲である)が構成されており、マニホールド5が2つあるため、加圧室群は2つある。各加圧室群内における吐出に関わる加圧室10の配置は同じで、短手方向に平行移動させた位置に配置されている。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に対向する領域に、加圧室群間などの少し間隔が広くなった部分があるものの、ほぼ全面にわたって配列されている。つまり、これらの加圧室10によって形成された加圧室群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が接合されることで閉塞されている。
A plurality of pressurizing chambers 10 connected to one manifold 5 are combined with a pressurizing chamber group (displacement element group 3
Is the same range as 1), and there are two manifolds 5, so there are two pressurizing chamber groups. The arrangement of the pressurizing chambers 10 related to ejection in each pressurizing chamber group is the same, and is arranged at a position translated in the short direction. These pressurizing chambers 10 are arranged over almost the entire surface although there are portions where the gaps between the pressurizing chamber groups are slightly wide in the region facing the piezoelectric actuator substrate 21 on the upper surface of the flow path member 4. . That is, the pressurizing chamber group formed by these pressurizing chambers 10 occupies a region having almost the same shape as the piezoelectric actuator substrate 21. Further, the opening of each pressurizing chamber 10 is closed by bonding the piezoelectric actuator substrate 21 to the upper surface of the flow path member 4.

加圧室10の個別供給流路14が繋がっている角部と対向する角部からは、流路部材4の下面の吐出孔面4−1に開口している吐出孔8に繋がる流路が伸びている。この流路は、平面視において、加圧室10から離れる方向に伸びている。より具体的には、加圧室10の長い対角線に沿う方向に離れつつ、その方向に対して左右にずれながら伸びている。これにより、加圧室10は各加圧室行11内での間隔が37.5dpiになっている格子状の配置にしつつ、吐出孔8は、全体で1200dpiの間隔で配置することができる。   From the corner facing the corner to which the individual supply channel 14 of the pressurizing chamber 10 is connected, there is a channel connected to the discharge hole 8 opened in the discharge hole surface 4-1 on the lower surface of the channel member 4. It is growing. This flow path extends in a direction away from the pressurizing chamber 10 in a plan view. More specifically, the pressurizing chamber 10 extends away from the direction along the long diagonal line while being shifted to the left and right with respect to that direction. As a result, the discharge chambers 8 can be arranged at intervals of 1200 dpi as a whole, while the pressurization chambers 10 are arranged in a lattice pattern in which the intervals within the pressurization chamber rows 11 are 37.5 dpi.

これは別の言い方をすると、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4に示した仮想直線のRの範囲に、各マニホールド5に繋がっている16個の吐出孔8、全部で32個の吐出孔8が、1200dpiの等間隔となっているということである。これにより、すべてのマニホールド5に同じ色のインクを供給することで、全体として長手方向に1200dpiの解像度で画像が形成可能となる。また、1つのマニホールド5に繋がっている1個の吐出孔8は、仮想直線のRの範囲で600dpiの等間隔になっている。これにより、各マニホールド5に異なる色のインクを供給することで、全体として長手方向に600dpiの解像度で2色の画像が形成可能となる。この場合、2つの液体吐出ヘッド2を用いれば、600dpiの解像度で4色の画像が形成可能となり、600dpiで印刷可能な液体吐出ヘッドを4つ用いるよりも、印刷精度が高くなり、印刷のセッティングも簡単にできる。この際、2つあるマニホールド5が離間して配置されていることにより、同じ色のインクを吐出する吐出孔8で構成される群同士も離間して配置されており、ワイピングなどにより生じるおそれのあるインクの混合が起き難くなっている。なお、ヘッド本体2aの短手方向に並んでいる1列の加圧室列に属する加圧室10から繋がっている吐出孔8で、仮想直線のRの範囲がカバーされている。   In other words, when the discharge holes 8 are projected so as to be orthogonal to the virtual straight line parallel to the longitudinal direction of the flow path member 4, each manifold 5 is within the range of R of the virtual straight line shown in FIG. That is, 16 discharge holes 8 connected to, and a total of 32 discharge holes 8 are equally spaced by 1200 dpi. Thus, by supplying the same color ink to all the manifolds 5, an image can be formed with a resolution of 1200 dpi in the longitudinal direction as a whole. Further, one discharge hole 8 connected to one manifold 5 is equally spaced at 600 dpi within the range of R of the imaginary straight line. As a result, by supplying different colors of ink to the respective manifolds 5, it is possible to form two-color images with a resolution of 600 dpi in the longitudinal direction as a whole. In this case, if two liquid ejection heads 2 are used, an image of four colors can be formed with a resolution of 600 dpi, and printing accuracy is higher than when four liquid ejection heads capable of printing at 600 dpi are used. Can also be done easily. At this time, since the two manifolds 5 are arranged apart from each other, groups of ejection holes 8 that eject ink of the same color are also arranged apart from each other, which may occur due to wiping or the like. It is difficult for some inks to mix. In addition, the range of R of the imaginary straight line is covered with the discharge holes 8 connected to the pressurizing chambers 10 belonging to the one pressurizing chamber row arranged in the short direction of the head main body 2a.

吐出孔8は、流路部材4の下面側に配置されたマニホールド5と対向する領域を避けた位置に配置されている。さらに、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8は、1つの群として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30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。   The discharge hole 8 is disposed at a position that avoids a region facing the manifold 5 disposed on the lower surface side of the flow path member 4. Further, the discharge hole 8 is disposed in a region facing the piezoelectric actuator substrate 21 on the lower surface side of the flow path member 4. These discharge holes 8 occupy a region having almost the same shape as the piezoelectric actuator substrate 21 as one group, and a droplet is discharged from the discharge hole 8 by displacing the displacement element 30 of the corresponding piezoelectric actuator substrate 21. Can be discharged.

ヘッド本体2a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4a、ベースプレート4b、アパーチャ(しぼり)プレート4c、サプライプレート4d、マニホールドプレート4e〜j、カバープレート4kおよびノズルプレート4l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。各プレートの厚さは10〜300μm程度であることにより、形成する孔の形成精度を高くできる。流路部材4の厚さは、500μm〜2mm程度である。各プレートは、これらの孔が互いに連通して個別流路12およびマニホールド5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2aは、加圧室10は流路部材4の上面に、マニホールド5は内部の下面側に、吐出孔8は下面にと、個別流路12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
介してマニホールド5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 main body 2a has a laminated structure in which a plurality of plates are laminated. These plates are a cavity plate 4a, a base plate 4b, an aperture plate 4c, a supply plate 4d, manifold plates 4e to j, a cover plate 4k, and a nozzle plate 4l in order from the upper surface of the flow path member 4. A number of holes are formed in these plates. Since the thickness of each plate is about 10 to 300 μm, the formation accuracy of the holes to be formed can be increased. The thickness of the flow path member 4 is about 500 μm to 2 mm. Each plate is aligned and laminated so that these holes communicate with each other to form the individual flow path 12 and the manifold 5. In the head main body 2a, the pressurizing chamber 10 is on the upper surface of the flow path member 4, the manifold 5 is on the inner lower surface side, the discharge holes 8 are on the lower surface, and the parts constituting the individual flow path 12 are close to each other in different positions. The manifold 5 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4aに形成された加圧室10である。第2に、加圧室10の一端からマニホールド5へと繋がる個別供給流路14を構成する連通孔である。この連通孔は、ベースプレート4b(詳細には加圧室10の入り口)からサプライプレート4c(詳細にはマニホールド5の出口)までの各プレートに形成されている。なお、この個別供給流路14には、アパーチャプレート4cに形成されている、流路の断面積が小さくなっている部位であるしぼり6が含まれている。   The holes formed in each plate will be described. These holes include the following. The first is the pressurizing chamber 10 formed in the cavity plate 4a. Second, there is a communication hole that constitutes an individual supply channel 14 that is connected from one end of the pressurizing chamber 10 to the manifold 5. This communication hole is formed in each plate from the base plate 4b (specifically, the inlet of the pressurizing chamber 10) to the supply plate 4c (specifically, the outlet of the manifold 5). The individual supply flow path 14 includes a squeeze 6 that is formed in the aperture plate 4c and is a portion where the cross-sectional area of the flow path is small.

第3に、加圧室10の個別供給路14が繋がっている端と反対の他端から吐出孔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)と呼称されることがある。ディセンダは、ベースプレート4b(詳細には加圧室10の出口)からノズルプレート4l(詳細には吐出孔8)までの各プレートに形成されている。   Third, there is a communication hole that forms a flow path that communicates with the discharge hole 8 from the other end opposite to the end to which the individual supply path 14 of the pressurizing chamber 10 is connected. This communication hole may be called a descender (partial flow path) in the following description. The descender is formed on each plate from the base plate 4b (specifically, the outlet of the pressurizing chamber 10) to the nozzle plate 4l (specifically, the discharge hole 8).

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4e〜jに形成されている。マニホールドプレート4e〜jには、副マニホールド5bを構成するように隔壁15となる仕切り部が残るように孔が形成されている。各マニホールドプレート4e〜jにおける仕切り部は、ハーフエッチングした支持部(図では省略してある)で各マニホールドプレート4e〜jと繋がった状態にされる。   Fourthly, there is a communication hole constituting the sub-manifold 5a. The communication holes are formed in the manifold plates 4e to 4j. Holes are formed in the manifold plates 4e to 4j so that the partition portions to be the partition walls 15 remain so as to constitute the sub-manifold 5b. The partition portion in each manifold plate 4e-j is connected to each manifold plate 4e-j by a half-etched support portion (not shown in the figure).

第1〜4の連通孔が相互に繋がり、マニホールド5からの液体の流入口(マニホールド5の出口)から吐出孔8に至る個別流路12を構成している。マニホールド5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、マニホールド5から上方向に向かって、個別供給流路14に入り、しぼり6の一端部に至る。次に、しぼり6の延在方向に沿って水平に進み、しぼり6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。加圧室10からディセンダに入った液体は、水平方向にも移動しつつ、主に下方に向かい、下面に開口した吐出孔8に至って、外部に吐出される。   The first to fourth communication holes are connected to each other to form an individual flow path 12 from the liquid inflow port (outlet of the manifold 5) to the discharge hole 8 from the manifold 5. The liquid supplied to the manifold 5 is discharged from the discharge hole 8 through the following path. First, from the manifold 5, it enters the individual supply flow path 14 and reaches one end of the throttle 6. Next, it proceeds horizontally along the extending direction of the restriction 6 and reaches the other end of the restriction 6. 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. The liquid that has entered the descender from the pressurizing chamber 10 moves in the horizontal direction and is mainly directed downward and reaches the discharge hole 8 opened in the lower surface, and is discharged to the outside.

圧電アクチュエータ基板21は、圧電体である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。これらの圧電セラミック層21a、21bはそれぞれ20μm程度の厚さを有している。圧電アクチュエータ基板21の圧電セラミック層21aの下面から圧電セラミック層21bの上面までの厚さは40μm程度である。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。これらの圧電セラミック層21a、21bは、例えば、強誘電性を有する、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系、NaNbO系、BaTiO系、(BiNa)NbO系、BiNaNb15系などのセラミックス材料からなる。なお、圧電セラミック層21aは、振動板として働いており、必ずしも圧電体である必要はなく、代わりに、圧電体でない他のセラミック層や金属板を用いてもよい。 The piezoelectric actuator substrate 21 has a laminated structure composed of two piezoelectric ceramic layers 21a and 21b which are piezoelectric bodies. Each of these piezoelectric ceramic layers 21a and 21b has a thickness of about 20 μm. The thickness from the lower surface of the piezoelectric ceramic layer 21a of the piezoelectric actuator substrate 21 to the upper surface of the piezoelectric ceramic layer 21b is about 40 μm. Both of the piezoelectric ceramic layers 21 a and 21 b extend so as to straddle the plurality of pressure chambers 10. The piezoelectric ceramic layers 21a, 21b may, for example, strength with a dielectric, lead zirconate titanate (PZT), NaNbO 3 system, BaTiO 3 system, (BiNa) NbO 3 system, such as BiNaNb 5 O 15 system Made of ceramic material. The piezoelectric ceramic layer 21a functions as a vibration plate and does not necessarily have to be a piezoelectric body. Instead, other ceramic layers or metal plates that are not piezoelectric bodies may be used.

圧電アクチュエータ基板21の上面における各加圧室10に対向する位置には第1の電極である個別電極25がそれぞれ形成されている。個別電極25は、加圧室10と同じように、個別電極列および個別電極群を構成している。   Individual electrodes 25 as first electrodes are formed at positions facing the pressurizing chambers 10 on the upper surface of the piezoelectric actuator substrate 21. As with the pressurizing chamber 10, the individual electrodes 25 constitute an individual electrode row and an individual electrode group.

個別電極25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いる個別電極本体25aと、個別電極本体25aから引き出されている引出電極25bと、引出電極25bの一端に配置されているランド部25cとを含んでいる。個別電極本体25aおよび引出電極25bは、例えばAu系などの金属材料からなり、厚さは0.3〜
2μm程度である。ランド部25cは、例えばガラスフリットを含むAg−Pdからなり、厚さが5〜15μm程度の円形状に形成される。ランド部25cは、外部との電気的接続をする部分であり、個別電極本体25aおよび引出電極25bよりも厚さが厚くなっている。なお、ランド部25bの厚さとは、圧電セラミック層21bの上面から、ランド部25bの上面までの高さのことであり、引出電極25bの一部の上にランド部25bが形成されている場合は、ランド部25bの厚さは、ランド部25b単独の厚さと引出電極25bの厚さを足した値になる。
The individual electrode 25 is slightly smaller than the pressurizing chamber 10, and has an individual electrode main body 25a having a shape substantially similar to the pressurizing chamber 10, an extraction electrode 25b extracted from the individual electrode main body 25a, and an extraction electrode And a land portion 25c disposed at one end of 25b. The individual electrode main body 25a and the extraction electrode 25b are made of, for example, a metal material such as Au and have a thickness of 0.3 to
It is about 2 μm. The land portion 25c is made of, for example, Ag—Pd containing glass frit, and is formed in a circular shape having a thickness of about 5 to 15 μm. The land portion 25c is a portion for electrical connection with the outside, and is thicker than the individual electrode main body 25a and the extraction electrode 25b. The thickness of the land portion 25b is the height from the upper surface of the piezoelectric ceramic layer 21b to the upper surface of the land portion 25b, and the land portion 25b is formed on a part of the extraction electrode 25b. The thickness of the land portion 25b is a value obtained by adding the thickness of the land portion 25b alone and the thickness of the extraction electrode 25b.

また、圧電アクチュエータ基板21の上面には、第2の電極である共通電極用表面電極28が形成されている。共通電極用表面電極28は、圧電セラミック層21bを貫通している貫通導体34を介して第3の電極である共通電極24と電気的に接続されている。圧電アクチュエータ基板21の短手方向の中央部に、長手方向に沿って複数個配置されている(図3参照)。共通電極用表面電極28は、貫通導体34との接続が行なわれている内部接続部28a、内部接続部28aよりも幅の狭い外部接続部28b、および内部接続部28aと外部接続部28bとを電気的に繋いでいる接続部28cを含んでいる。なお、ここで言う幅とは、該当部分を含む差し渡しの長さのうちもっとも短いもののことである。図6(a)において、内部接続部28aの幅はWaであり、外部接続部28bの幅はWbであり、Wb<Waとなっている。   A common electrode surface electrode 28 as a second electrode is formed on the upper surface of the piezoelectric actuator substrate 21. The common electrode surface electrode 28 is electrically connected to the common electrode 24 that is the third electrode through a through conductor 34 that penetrates the piezoelectric ceramic layer 21b. A plurality of piezoelectric actuator substrates 21 are arranged along the longitudinal direction at the center in the short direction (see FIG. 3). The common electrode surface electrode 28 includes an internal connection portion 28a connected to the through conductor 34, an external connection portion 28b narrower than the internal connection portion 28a, and the internal connection portion 28a and the external connection portion 28b. The connection part 28c connected electrically is included. In addition, the width | variety said here is the shortest thing among the length of the delivery including an applicable part. In FIG. 6A, the width of the internal connection portion 28a is Wa, the width of the external connection portion 28b is Wb, and Wb <Wa.

内部接続部28aおよび外部接続部28bは、例えばガラスフリットを含むAg−Pdからなり、厚さは5〜15μm程度に形成される。内部接続部28aおよび外部接続部28bは、ランド部25cと同じ組成にして、同じ工程で形成すれば製造コストを安くできる。また、外部接続部28bとランド部25cの組成が同じであれば、外部との接続状態が近くなり、強度の差も小さくできる。   The internal connection part 28a and the external connection part 28b are made of, for example, Ag—Pd containing glass frit, and have a thickness of about 5 to 15 μm. If the internal connection portion 28a and the external connection portion 28b have the same composition as the land portion 25c and are formed in the same process, the manufacturing cost can be reduced. Further, if the composition of the external connection portion 28b and the land portion 25c are the same, the connection state with the outside becomes close and the difference in strength can be reduced.

接続部28cは、例えばAu系などの金属材料からなり、厚さは0.3〜2μm程度である。接続部28cは、個別電極本体25aおよび引出電極25bと同じ組成にして、同じ工程で形成すれば製造コストを安くできる。   The connection portion 28c is made of, for example, a metal material such as Au, and has a thickness of about 0.3 to 2 μm. If the connection portion 28c has the same composition as the individual electrode main body 25a and the extraction electrode 25b and is formed in the same process, the manufacturing cost can be reduced.

また、ランド部25cの上には接続バンプ27が形成されている。また、共通電極用表面電極28の一部である外部接続部28b上には、共通電極用接続バンプ32が形成されている。接続バンプ27および共通電極用接続バンプ32は、例えば銀粒子などの導電性の粒子を含む導電性の樹脂であり高さ50μm程度で凸状に形成されている。接続バンプ27および共通電極用接続バンプ32は、信号伝達部60に設けられた電極と電気的に接合されている。本実施形態では、接続バンプ27および共通電極用接続バンプ32が形成されているが、本発明の圧電アクチュエータ基板21には、接続バンプ27および共通電極用接続バンプ32は形成されていなくても構わない。詳細は後述するが、個別電極25には、制御部88から信号伝達部60を通じて駆動信号が供給される。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。   A connection bump 27 is formed on the land portion 25c. A common electrode connection bump 32 is formed on the external connection portion 28 b which is a part of the common electrode surface electrode 28. The connection bumps 27 and the common electrode connection bumps 32 are conductive resins containing conductive particles such as silver particles, and are formed in a convex shape with a height of about 50 μm. The connection bumps 27 and the common electrode connection bumps 32 are electrically joined to electrodes provided in the signal transmission unit 60. In this embodiment, the connection bump 27 and the common electrode connection bump 32 are formed. However, the connection bump 27 and the common electrode connection bump 32 may not be formed on the piezoelectric actuator substrate 21 of the present invention. Absent. Although details will be described later, a drive signal is supplied from the control unit 88 to the individual electrode 25 through the signal transmission unit 60. The drive signal is supplied in a constant cycle in synchronization with the conveyance speed of the print medium P.

共通電極24は、Ag−Pd系などの金属材料からなり、圧電セラミック層21aと圧電セラミック層21bとの間の領域に面方向のほぼ全面にわたって形成されている。すなわち、共通電極24は、アクチュエータ基板21に対向する領域内のすべての加圧室10を覆うように延在している。共通電極24の厚さは0.5〜3μm程度である。共通電極24は、圧電セラミック層21b上に個別電極25からなる電極群を避ける位置に形成されている共通電極用表面電極28の内部接続部28aに、圧電セラミック層21bを貫通して形成されたビアホールに入り込んだ貫通電極34を介して繋がっていて、接地され、グランド電位に保持されている。共通電極用表面電極28は、多数の個別電極25と同様に、制御部88と直接あるいは間接的に接続されている。   The common electrode 24 is made of a metal material such as Ag—Pd, and is formed over almost the entire surface in the region between the piezoelectric ceramic layer 21a and the piezoelectric ceramic layer 21b. That is, the common electrode 24 extends so as to cover all the pressurizing chambers 10 in the region facing the actuator substrate 21. The thickness of the common electrode 24 is about 0.5 to 3 μm. The common electrode 24 is formed through the piezoelectric ceramic layer 21b in the internal connection portion 28a of the common electrode surface electrode 28 formed on the piezoelectric ceramic layer 21b so as to avoid the electrode group composed of the individual electrodes 25. They are connected via a through electrode 34 that enters the via hole, and are grounded and held at the ground potential. The common electrode surface electrode 28 is directly or indirectly connected to the control unit 88 in the same manner as the large number of individual electrodes 25.

圧電セラミック層21bの個別電極25と共通電極24とに挟まれている部分は、厚さ方向に分極されており、個別電極25に電圧を印加すると変位する、ユニモルフ構造の変位素子30となっている。より具体的には、個別電極25を共通電極24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。この構成において、電界と分極とが同方向となるように、制御部88により個別電極25を共通電極24に対して正または負の所定電位にすると、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21aと圧電セラミック層21b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21a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。   A portion sandwiched between the individual electrode 25 and the common electrode 24 of the piezoelectric ceramic layer 21b is polarized in the thickness direction, and becomes a displacement element 30 having a unimorph structure that is displaced when a voltage is applied to the individual electrode 25. Yes. More specifically, when an electric field is applied in the polarization direction to the piezoelectric ceramic layer 21b by setting the individual electrode 25 to a potential different from that of the common electrode 24, an active portion where the applied electric field is distorted by the piezoelectric effect. Work as. In this configuration, when the control unit 88 sets the individual electrode 25 to a predetermined positive or negative potential with respect to the common electrode 24 so that the electric field and the polarization are in the same direction, the 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 21a and the piezoelectric ceramic layer 21b, and the piezoelectric ceramic layer 21a is deformed so as to be convex toward the pressurizing chamber 10 (unimorph deformation).

続いて、液体の吐出動作について、説明する。制御部88からの制御でドライバICなどを介して、個別電極25に供給される駆動信号により、変位素子30が駆動(変位)させられる。本実施形態では、様々な駆動信号で液体を吐出させることができるが、ここでは、いわゆる引き打ち駆動方法について説明する。   Next, the liquid discharge operation will be described. The displacement element 30 is driven (displaced) by a drive signal supplied to the individual electrode 25 through a driver IC or the like under the control of the control unit 88. In the present embodiment, liquid can be ejected by various driving signals. Here, a so-called strike driving method will be described.

あらかじめ個別電極25を共通電極24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25を共通電極24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25が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層21a、21bが元の(平らな)形状に戻り(始め)、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。これにより、加圧室10内の液体に負圧が与えられる。そうすると、加圧室10内の液体が固有振動周期で振動し始める。具体的には、最初、加圧室10の体積が増加し始め、負圧は徐々に小さくなっていく。次いで加圧室10の体積は最大になり、圧力はほぼゼロとなる。次いで加圧室10の体積は減少し始め、圧力は高くなっていく。その後、圧力がほぼ最大になるタイミングで、個別電極25を高電位にする。そうすると最初に加えた振動と、次に加えた振動とが重なり、より大きい圧力が液体に加わる。この圧力がディセンダ内を伝搬し、吐出孔8から液体を吐出させる。   The individual electrode 25 is set to a potential higher than the common electrode 24 (hereinafter referred to as a high potential) in advance, and the individual electrode 25 is once set to the same potential as the common electrode 24 (hereinafter referred to as a low potential) each time an ejection request is made, and then a predetermined potential At this timing, the potential is set again. Thereby, the piezoelectric ceramic layers 21a and 21b return to the original (flat) shape at the timing when the individual electrode 25 becomes low potential (beginning), and the volume of the pressurizing chamber 10 is in an initial state (the potentials of both electrodes are different). Increase compared to the state). As a result, a negative pressure is applied to the liquid in the pressurizing chamber 10. Then, the liquid in the pressurizing chamber 10 starts to vibrate with the natural vibration period. Specifically, first, the volume of the pressurizing chamber 10 begins to increase, and the negative pressure gradually decreases. Next, the volume of the pressurizing chamber 10 becomes maximum and the pressure becomes almost zero. Next, the volume of the pressurizing chamber 10 begins to decrease, and the pressure increases. Thereafter, the individual electrode 25 is set to a high potential at a timing at which the pressure becomes substantially maximum. Then, the first applied vibration overlaps with the next applied vibration, and a larger pressure is applied to the liquid. This pressure propagates through the descender and discharges the liquid from the discharge hole 8.

つまり、高電位を基準として、一定期間低電位とするパルスの駆動信号を個別電極25に供給することで、液滴を吐出できる。このパルス幅は、圧力室10の液体の固有振動周期の半分の時間であるAL(Acoustic Length)とすると、原理的には、液体の吐出速度
および吐出量を最大にできる。圧力室10の液体の固有振動周期は、液体の物性、圧力室10の形状の影響が大きいが、それ以外に、アクチュエータ基板21の物性や、加圧室10に繋がっている流路の特性からの影響も受ける。
In other words, a droplet can be ejected by supplying a pulse driving signal that is a low potential for a certain period with the high potential as a reference to the individual electrode 25. If this pulse width is AL (Acoustic Length), which is half the natural vibration period of the liquid in the pressure chamber 10, in principle, the discharge speed and discharge amount of the liquid can be maximized. The natural vibration period of the liquid in the pressure chamber 10 is greatly influenced by the physical properties of the liquid and the shape of the pressure chamber 10, but besides that, from the physical properties of the actuator substrate 21 and the characteristics of the flow path connected to the pressurizing chamber 10. Also affected by.

なお、パルス幅は、吐出される液滴を1つにまとめるようにするなど、他に考慮する要因もあるため、実際は、0.5AL〜1.5AL程度の値にされる。また、パルス幅は、ALから外れた値にすることで、吐出量を少なくすることができるため、吐出量を少なくするためにALから外れた値にされる。   Note that the pulse width is actually set to a value of about 0.5 AL to 1.5 AL because there are other factors to consider, such as combining the ejected droplets into one. Further, since the discharge amount can be reduced by setting the pulse width to a value outside of AL, the pulse width is set to a value outside of AL in order to reduce the discharge amount.

圧電アクチュエータ基板21には、高解像度化するため多数の個別電極25が配置されている。液体吐出ヘッド2の大きさが大きくなると、設置する際に要求される位置合わせ精度が高くなるなどの問題があるため、個別電極25はできるだけ狭い範囲に配置し、共通電極用表面電極28が配置される面積も少なくした方がよい。   A large number of individual electrodes 25 are arranged on the piezoelectric actuator substrate 21 in order to increase the resolution. When the size of the liquid discharge head 2 is increased, there is a problem that the alignment accuracy required for installation becomes high. Therefore, the individual electrodes 25 are arranged in a narrow range as much as possible, and the common electrode surface electrode 28 is arranged. It is better to reduce the area to be used.

そのため、引出電極25bは、加圧室10のすぐ外まで引き出された位置(他の加圧室10よりも引き出し元の加圧室10に近い位置)に、ランド部25cが形成されており、さらにランド部25cの上に接続バンプ27が形成されて外部と電気的に接続される。引
出電極25b、ランド部25cおよび接続バンプ27と共通電極34との間にある圧電セラミック層21bも、個別電極本体25aに電圧を加える際に圧電変形する。この部分の変形は、変位素子30の変位量を低下させたり、隣の加圧室10にその振動が伝わることによりクロストークが生じさせるので、あまり好ましくない。そのため、引出電極25b、ランド部25cおよび接続バンプ27は、それらにより圧電変形する領域を小さくするように、電気的あるいは機械的接続ができる範囲で、細く、あるいは小さくされる。共通電極用接続バンプ32については、このような圧電変形に伴う制約はないが、信号伝達部60との接続する際に接続バンプ27と同じ高さになっている方が好ましいことが多いため、接続バンプ27とほぼ同じ大きさや、高さにされる。
Therefore, the extraction electrode 25b has a land portion 25c formed at a position where the extraction electrode 25b is extracted just outside the pressurizing chamber 10 (a position closer to the original pressurizing chamber 10 than the other pressurizing chambers 10). Further, a connection bump 27 is formed on the land portion 25c and is electrically connected to the outside. The piezoelectric ceramic layer 21b between the lead electrode 25b, the land portion 25c and the connection bump 27 and the common electrode 34 is also piezoelectrically deformed when a voltage is applied to the individual electrode body 25a. The deformation of this portion is not so preferable because the amount of displacement of the displacement element 30 is reduced or the vibration is transmitted to the adjacent pressurizing chamber 10 to cause crosstalk. Therefore, the extraction electrode 25b, the land portion 25c, and the connection bump 27 are made thin or small within a range where electrical or mechanical connection can be made so as to reduce the piezoelectric deformation region. The common electrode connection bumps 32 are not limited by such piezoelectric deformation, but are often preferably the same height as the connection bumps 27 when connected to the signal transmission unit 60. The connection bump 27 is almost the same size and height.

圧電アクチュエータ基板21の製造工程を考えると、個別電極25、共通電極用表面電極28、接続バンプ27および共通電極用接続バンプ32は、圧電セラミック層21bの焼成後に形成するのが好ましい。個別電極25や共通電極用表面電極28を焼成で形成する場合、個別電極25や共通電極用表面電極28と圧電アクチュエータ基板21とは、焼成による収縮量や、温度による収縮曲線を完全に一致させるのは困難であるため、同時に焼成すると、個別電極25や共通電極用表面電極28のある部分と個別電極25および共通電極用表面電極28のない部分とでは、収縮過程で大きさに差が生じ、焼成後の圧電アクチュエータ基板21に、そりや変形が生じてしまう。また、貫通導体34は、焼成前の圧電セラミック層21bに貫通孔を開けてビアホール34を形成し、その中に導体を入れて形成するのが好ましい。焼成前の方が貫通孔を開けるのが容易であるし、焼成後に加工すると破損などが生じるおそれもあるからである。   Considering the manufacturing process of the piezoelectric actuator substrate 21, the individual electrode 25, the common electrode surface electrode 28, the connection bump 27, and the common electrode connection bump 32 are preferably formed after firing the piezoelectric ceramic layer 21b. When the individual electrode 25 or the common electrode surface electrode 28 is formed by firing, the individual electrode 25 or the common electrode surface electrode 28 and the piezoelectric actuator substrate 21 completely match the shrinkage amount due to firing and the shrinkage curve due to temperature. Therefore, when firing at the same time, there is a difference in size between the portion where the individual electrode 25 and the common electrode surface electrode 28 are present and the portion where the individual electrode 25 and the common electrode surface electrode 28 are absent during the shrinkage process. Then, warping or deformation occurs in the piezoelectric actuator substrate 21 after firing. The through conductor 34 is preferably formed by forming a via hole in the piezoelectric ceramic layer 21b before firing to form a via hole 34, and placing the conductor therein. This is because it is easier to open the through-hole before firing, and there is a possibility that breakage or the like may occur if processed after firing.

以上の点から、圧電アクチュエータ基板21の製造工程としては、焼成前の圧電セラミック層21bにビアヒール34を形成し、焼成した後、個別電極25、共通電極用表面電極28となるペーストなどを塗布、焼成するのが好ましい(関係性の低い部位や工程については省略した)。   From the above points, as a manufacturing process of the piezoelectric actuator substrate 21, the via heel 34 is formed on the piezoelectric ceramic layer 21b before firing, and after firing, a paste that becomes the individual electrode 25, the surface electrode 28 for the common electrode is applied, It is preferable to bake (omitted portions and processes having low relationship).

このような工程では、ビアホール34には、圧電セラミック層21bの焼成寸法ばらつきにより、位置ずれが生じる。その位置ずれによって、共通電極用表面電極28と共通電極24とが電気的に接続されなくならないように、接続する部分の共通電極用表面電極28の平面形状を大きくする。   In such a process, the via hole 34 is displaced due to variations in the firing dimensions of the piezoelectric ceramic layer 21b. The planar shape of the common electrode surface electrode 28 in the connecting portion is increased so that the common electrode surface electrode 28 and the common electrode 24 are not electrically connected due to the displacement.

具体的には、共通電極用表面電極28の大きさは、圧電アクチュエータ基板21の寸法の1%以上、さらに1.5%以上にすることが好ましい。例えば、圧電アクチュエータ基板21の寸法が4cm×11cmである場合、共通電極用表面電極28の大きさは、400μm×1100μm以上、さらに600μm×1650μm以上にするのが好ましい。さらに、電気的接続の信頼性を高くするためには、共通電極用表面電極28とビアホール34とは、単に重なるだけではなく、共通電極用表面電極28がビアホール34を覆うように形成するのが好ましい。そのようにするには、共通電極用表面電極28の大きさは、上述の寸法にビアホール34の寸法、例えば100〜300μmを加えた値とするのが好ましい。なお、この場合、共通電極用表面電極28の長手方向と、圧電アクチュエータ基板21の長手方向とは一致させるの好ましい。   Specifically, the size of the common electrode surface electrode 28 is preferably 1% or more, more preferably 1.5% or more of the dimension of the piezoelectric actuator substrate 21. For example, when the dimension of the piezoelectric actuator substrate 21 is 4 cm × 11 cm, the size of the common electrode surface electrode 28 is preferably 400 μm × 1100 μm or more, and more preferably 600 μm × 1650 μm or more. Further, in order to increase the reliability of the electrical connection, the common electrode surface electrode 28 and the via hole 34 are not only overlapped but are formed so that the common electrode surface electrode 28 covers the via hole 34. preferable. In order to do so, the size of the common electrode surface electrode 28 is preferably set to a value obtained by adding the dimension of the via hole 34 to the above-described dimension, for example, 100 to 300 μm. In this case, the longitudinal direction of the common electrode surface electrode 28 and the longitudinal direction of the piezoelectric actuator substrate 21 are preferably matched.

他方、引出電極25bやランド部25cは、上述のように不要な圧電変形を少なくするため、引出電極25bは細くされ、ランド部25cは小さくされる。引出電極25bの幅W2は30〜300μm、さらに50〜200μmにするのが好ましい。ランド部25cの幅(大きさ)W3は、円形状で直径30〜300μm、さらに50〜200μmにするのが好ましい。   On the other hand, in the extraction electrode 25b and the land portion 25c, the extraction electrode 25b is made thinner and the land portion 25c is made smaller in order to reduce unnecessary piezoelectric deformation as described above. The width W2 of the extraction electrode 25b is preferably 30 to 300 μm, more preferably 50 to 200 μm. The width (size) W3 of the land portion 25c is circular and preferably has a diameter of 30 to 300 μm, and more preferably 50 to 200 μm.

そうすると圧電アクチュエータ基板21の短手方向の長さが2cm以上の基板で、ビア
ホール34の直径を100μmとすると、共通電極用表面電極28の幅は300μm以上、ランド部25cの直径は200μm以下となり、幅は1.5倍以上異なることになる。また、上述の理由から、共通電極用表面電極28はさらに大きく、ランド部25cはさらに小さく設計される傾向があるので、実際には2倍上の幅の差になることがある。共通電極用表面電極28およびランド部25cの形成方法や、共通電極用表面電極28およびランド部25cとなる材料をどのように供給するかにもよるが、液状のものを塗布するのがコスト面から有利であり、そのようにすると、形成する平面形状の違いにより、供給した後の断面形状に違いが生じる。すなわち、幅が狭いと中央が高く、凸形状になり、幅が広いと平坦に近い形状になる。スクリーン印刷などで印刷すると、そのような印刷で使用するペーストの粘度や、印刷時のペーストの挙動などから、この傾向が高まる。そのような結果、中央部が凸になったランド部25cは、中央部が高くなっており、かつ断面形状は、中央が盛り上がった形状になっていることから、接続バンプ28との機械的接続が強くなるのに対して、共通電極用表面電極28と共通電極用接続バンプ32との機械的接続は、それよりも弱くなる。
Then, if the piezoelectric actuator substrate 21 is a substrate having a length in the short direction of 2 cm or more and the diameter of the via hole 34 is 100 μm, the width of the common electrode surface electrode 28 is 300 μm or more, and the diameter of the land portion 25 c is 200 μm or less. The width will be more than 1.5 times different. For the above-described reason, the common electrode surface electrode 28 tends to be larger and the land portion 25c tends to be designed smaller. Depending on the method for forming the common electrode surface electrode 28 and the land portion 25c and how the material to be used for the common electrode surface electrode 28 and the land portion 25c is supplied, it is costly to apply a liquid material. In this case, a difference occurs in the cross-sectional shape after the supply due to the difference in the planar shape to be formed. That is, when the width is narrow, the center is high and has a convex shape, and when the width is wide, the shape is almost flat. When printing is performed by screen printing or the like, this tendency increases due to the viscosity of the paste used in such printing and the behavior of the paste during printing. As a result, the land portion 25c having a convex central portion has a high central portion, and the cross-sectional shape is a raised shape at the central portion. However, the mechanical connection between the common electrode surface electrode 28 and the common electrode connection bump 32 is weaker than that.

これに対して、共通電極用表面電極28に、貫通導体34と接続させる幅の広い内部接続部28aと、内部接続部28aよりも幅の狭い外部接続部28bを設け、共通電極用接続バンプ32との接続は、外部接続部28bで行なうようにする。外部接続部28bの中央部が凸になり、ランド部25cの断面形状に近くなるため、共通電極用接続バンプ32との機械的接続が強くなる。外部接続部28bの平面形状は、ランド部25cの平面形状と略同じにするのが好ましい。ここで略同じとは、大きい方が小さい方の1.4倍以下、さらに1.2倍以下、特に製造のばらつきの範囲内で同じにするのが好ましい。   On the other hand, the common electrode surface electrode 28 is provided with a wide internal connection portion 28 a to be connected to the through conductor 34 and an external connection portion 28 b narrower than the internal connection portion 28 a, and the common electrode connection bump 32. The connection is made at the external connection portion 28b. Since the central portion of the external connection portion 28b is convex and close to the cross-sectional shape of the land portion 25c, the mechanical connection with the common electrode connection bump 32 is strengthened. The planar shape of the external connection portion 28b is preferably substantially the same as the planar shape of the land portion 25c. Here, “substantially the same” means that the larger one is 1.4 times or less of the smaller one, further 1.2 times or less, and preferably within the range of manufacturing variation.

また、接続バンプ27や共通電極用接続バンプ32の大きさを、ランド部25cや外部接続部28bよりも大きくすれば、接続バンプ27や共通電極用接続バンプ32が、圧電セラミック層21bとも接合され、樹脂と圧電セラミック層21bとの接着強度が高くなるので、機械的接続が強固になる。特に、従来、共通電極用表面電極28では、幅の広い部分に共通電極用接続バンプ32を配置していたため、共通電極用接続バンプ32は、共通電極用表面電極28内に収まっており、圧電セラミック層21bと接合されなかったため、強度が低くなっていた。   Further, if the size of the connection bump 27 and the common electrode connection bump 32 is larger than that of the land portion 25c and the external connection portion 28b, the connection bump 27 and the common electrode connection bump 32 are also bonded to the piezoelectric ceramic layer 21b. Since the adhesive strength between the resin and the piezoelectric ceramic layer 21b is increased, the mechanical connection is strengthened. In particular, in the conventional common electrode surface electrode 28, since the common electrode connection bump 32 is disposed in a wide portion, the common electrode connection bump 32 is accommodated in the common electrode surface electrode 28, so that Since it was not joined to the ceramic layer 21b, the strength was low.

内部接続部28aは、上述のように、ある程度大きな面積である必要がある。また、工程上、内部接続部28aは、ランド部25cと同時に形成するのが好ましいので、その厚さは厚くなる。特に、内部接続部28aを形成する際に、ペーストの一部がビアホール34に入り込むことで、共通電極24との電気的接続を行なう場合、ビアホール34の縁などで断線し難いように、内部接続部28aを熱くする必要がある。その結果、内部接続部28aには、導体が比較的集中した構造になり、内部接続部28aおよびその周囲は、局所的な反りが生じることがある。なお、ここでは、圧電セラミック層21a、21bを焼成した後に内部接続部28aを形成する工程を考えているが、焼結後のセラミックスであっても内部接続部28aを形成すると、焼成収縮や熱膨張係数の差などにより、わずかな反りが生じる。   As described above, the internal connection portion 28a needs to have a certain large area. Moreover, since it is preferable to form the internal connection part 28a simultaneously with the land part 25c on a process, the thickness becomes thick. In particular, when forming the internal connection portion 28a, when a portion of the paste enters the via hole 34 to make an electrical connection with the common electrode 24, the internal connection It is necessary to heat the part 28a. As a result, the internal connection portion 28a has a structure in which conductors are relatively concentrated, and the internal connection portion 28a and its surroundings may be locally warped. Here, the step of forming the internal connection portion 28a after the piezoelectric ceramic layers 21a and 21b are fired is considered. However, if the internal connection portion 28a is formed even in the case of sintered ceramics, firing shrinkage and heat Slight warping occurs due to differences in expansion coefficients.

外部接続部28bが、それ単体の構造として外部との接続強度が強くなっても、内部接続部28aの周囲の局所的な反りがあると、高さがばらつき、接続が弱くなるおそれがある。そこで、外部接続部28bと内部接続部28aとを、それらより厚さの薄い接続部28cで接続する。そのようにすれば、外部接続部28bと内部接続部28aとを離して配置することができるので、外部接続部28bが内部接続部28aの周囲の反りの影響を受け難くできる。また、外部接続部28bの周囲に存在するのは、厚さの薄い接続部28cになるので、外部接続部28bの形状とランド部25cの形状との差を少なくし、接続状態の差も小さくできる。   Even if the external connection portion 28b has a strong connection strength with the outside as a single structure, if there is a local warp around the internal connection portion 28a, the height may vary and the connection may be weakened. Therefore, the external connection portion 28b and the internal connection portion 28a are connected by the connection portion 28c having a smaller thickness. By doing so, since the external connection portion 28b and the internal connection portion 28a can be arranged apart from each other, the external connection portion 28b can be hardly affected by the warp around the internal connection portion 28a. Further, since the thin connection portion 28c exists around the external connection portion 28b, the difference between the shape of the external connection portion 28b and the shape of the land portion 25c is reduced, and the difference in connection state is also reduced. it can.

内部接続部28a周囲の反りは、圧電アクチュエータ基板の厚さ(正確には圧電セラミック層21a下から圧電セラミック層21bの上まで)が100μm以下の場合に特に大きくなる。厚さ40μmの圧電アクチュエータ基板21に、一辺300μmの正方形状の内部接続部28aを形成すると、反りは内部接続部28aの端から300μm程度まで影響した。内部接続部28aを1〜2mm程度の大きさにした場合、内部接続部28a自体の反りは大きくなるものの、反りが影響する範囲はほとんど変わらず300μmであった。すなわち、内部接続部28aと外部接続部28bとの間の距離Lcを300μm以上離すことにより、外部接続部28bに内部接続部28a周囲の反りが影響することを抑制できる。   The warpage around the internal connection portion 28a becomes particularly large when the thickness of the piezoelectric actuator substrate (to be precise, from below the piezoelectric ceramic layer 21a to above the piezoelectric ceramic layer 21b) is 100 μm or less. When a square internal connection portion 28a having a side of 300 μm was formed on the piezoelectric actuator substrate 21 having a thickness of 40 μm, the warp affected from the end of the internal connection portion 28a to about 300 μm. When the internal connection portion 28a is about 1 to 2 mm in size, the warpage of the internal connection portion 28a itself is large, but the range affected by the warpage is almost 300 μm. That is, by separating the distance Lc between the internal connection portion 28a and the external connection portion 28b by 300 μm or more, it is possible to suppress the warpage around the internal connection portion 28a from affecting the external connection portion 28b.

外部接続部28bの周囲の反りをより小さくするため、接続部28cの幅Wcは、外部接続部28bの幅(大きさ)Wbよりも狭くすることが好ましい。これは、個別電極25に関しても同様であり、引出電極25bの幅W2は、ランド部25cの幅(大きさ)W3よりも狭くすることが好ましい。外部接続部28bとランド部25cとの接続状態の差を小さくするためには、製造精度の範囲内でWb=W3、Wc=W2とするのが好ましい。   In order to further reduce the warpage around the external connection portion 28b, the width Wc of the connection portion 28c is preferably narrower than the width (size) Wb of the external connection portion 28b. The same applies to the individual electrode 25, and the width W2 of the extraction electrode 25b is preferably narrower than the width (size) W3 of the land portion 25c. In order to reduce the difference in the connection state between the external connection portion 28b and the land portion 25c, it is preferable to set Wb = W3 and Wc = W2 within the range of manufacturing accuracy.

外部接続部28bは、圧電アクチュエータ基板21の長手方向に沿って伸びる形状であることが好ましい。圧電アクチュエータ基板21は印刷の解像度方向に長くされるので、外部接続部28bを圧電アクチュエータ基板21の長手方向に沿わない方向(例えば直交する方向)に伸びる形状にすると、同じ圧電アクチュエータ基板21の寸法に対して、有効な印刷可能な面積が狭くなってしまう。すなわち、外部接続部28bを、圧電アクチュエータ基板21の長手方向に沿って伸びる形状にすることで、印刷可能面積を広くすることができる。また、本実施形態のヘッド本体2aでは、異なる色のインクを使用する際の混色を抑制するために、2つのマニホール5を離間して配置しているが、この離間させている間の領域で、外部接続部28bを、圧電アクチュエータ基板21の長手方向に沿って伸びる形状にすることで、圧電アクチュエータ基板21の面積が有効に使用できるようになる。   The external connection portion 28 b preferably has a shape that extends along the longitudinal direction of the piezoelectric actuator substrate 21. Since the piezoelectric actuator substrate 21 is elongated in the printing resolution direction, the dimensions of the same piezoelectric actuator substrate 21 are obtained when the external connection portion 28b is formed in a shape that extends in a direction that does not extend along the longitudinal direction of the piezoelectric actuator substrate 21 (for example, an orthogonal direction). On the other hand, the effective printable area is reduced. That is, the printable area can be widened by forming the external connection portion 28 b in a shape extending along the longitudinal direction of the piezoelectric actuator substrate 21. Further, in the head main body 2a of the present embodiment, the two manifolds 5 are spaced apart in order to suppress color mixing when using different color inks. By making the external connection portion 28b extend along the longitudinal direction of the piezoelectric actuator substrate 21, the area of the piezoelectric actuator substrate 21 can be used effectively.

続いて、共通電極用表面電極の他の形態について説明する。図6(c)は、他の実施形態における共通電極用表面電極128であり、図3に示されている共通電極用表面電極28の代わりに使用することができる。共通電極用表面電極128は、圧電アクチュエータ基板21の長手方向に沿って、内部接続部128a、接続部128c、外部接続部128b、他の接続部128c、他の内部接続部128aの順に配置されている。このような共通電極用表面電極128を複数配置しても良いし、図示したように図の左右にも伸ばして、同様の配置を繰り返すよう配置してもよい。このような形状で構成されていることにより、共通電極24との電気的接続、および外部との電気的接続が、複数個所で行なわれているので、一部の電気的接続が繋がっていなくても、そのことによる導通の動作の差を小さくできる。   Next, another form of the common electrode surface electrode will be described. FIG. 6C shows a common electrode surface electrode 128 according to another embodiment, which can be used instead of the common electrode surface electrode 28 shown in FIG. 3. The common electrode surface electrode 128 is arranged along the longitudinal direction of the piezoelectric actuator substrate 21 in the order of an internal connection portion 128a, a connection portion 128c, an external connection portion 128b, another connection portion 128c, and another internal connection portion 128a. Yes. A plurality of such common electrode surface electrodes 128 may be arranged, or may be arranged so as to repeat the same arrangement by extending to the left and right of the figure as shown. By being configured in such a shape, since the electrical connection with the common electrode 24 and the electrical connection with the outside are performed at a plurality of places, some electrical connections are not connected. However, the difference in conduction operation due to this can be reduced.

図6(d)は、他の実施家形態における共通電極用表面電極228であり、図3に示されている共通電極用表面電極28の代わりに使用することができる。共通電極用表面電極228においては、1つの内部接続部228aに複数の貫通導体34が配置されており、1つの外部接続部228bにも複数の共通電極用接続バンプ32が配置されている。これにより、一部の電気的接続が繋がっていなくても、そのことによる導通の動作の差を小さくできる。   FIG. 6D is a common electrode surface electrode 228 in another embodiment, and can be used instead of the common electrode surface electrode 28 shown in FIG. 3. In the common electrode surface electrode 228, a plurality of through conductors 34 are disposed in one internal connection portion 228a, and a plurality of common electrode connection bumps 32 are also disposed in one external connection portion 228b. Thereby, even if some electrical connections are not connected, the difference in conduction operation due to this can be reduced.

信号伝達部60には、多数の配線60cを配置するので、信号伝達部60は一方方向に長く、配線60cはその一方方向に伸び、その一方方向に交差する方向(幅方向)に並ぶように配置するのが好ましい。共通電極用表面電極28はいわゆるグランドになるので、
これに接続される配線60cは、他の配線60cよりも太くするのが好ましく、信号伝達部60の幅方向の端部に設けるのが好ましい。そのため、信号伝達部60と共通電極用表面電極28との電気的接続は、共通電極用表面電極28の外周部28aの、前記幅方向の端部に位置している、対向する2辺において行なわれるのが好ましい。
Since a large number of wirings 60c are arranged in the signal transmission unit 60, the signal transmission unit 60 is long in one direction, the wiring 60c extends in one direction, and is arranged in a direction (width direction) intersecting the one direction. It is preferable to arrange. Since the common electrode surface electrode 28 becomes a so-called ground,
The wiring 60c connected thereto is preferably thicker than the other wirings 60c, and is preferably provided at the end of the signal transmission unit 60 in the width direction. For this reason, the electrical connection between the signal transmission portion 60 and the common electrode surface electrode 28 is performed at two opposing sides located at the end in the width direction of the outer peripheral portion 28a of the common electrode surface electrode 28. Preferably.

以上、液体吐出ヘッド2を用いて説明したが、圧電基板は、液体吐出ヘッド以外に用いられるアクチュエータ、例えばスピーカやブザー、センサ、電気的な回路を構成するフィルタなどをとして用いることができる。それら圧電基板を、他の部材に接着剤で接着したり、周囲を樹脂など被覆する際に、それらの流れ込みを抑制する効果がある。特に、圧電基板と配線基板とを電気的に接合したアセンブリは、多数のセンサ素子を含んだセンサなのに有用である。   Although the liquid ejection head 2 has been described above, the piezoelectric substrate can be used as an actuator other than the liquid ejection head, for example, a speaker, a buzzer, a sensor, a filter constituting an electrical circuit, or the like. When these piezoelectric substrates are bonded to other members with an adhesive, or when the surroundings are covered with a resin or the like, there is an effect of suppressing the inflow thereof. In particular, an assembly in which a piezoelectric substrate and a wiring substrate are electrically joined is useful for a sensor including a large number of sensor elements.

以上のような液体吐出ヘッド2は、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、圧電セラミック原料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。一部のグリーンシートには、その表面に共通電極24となるAg−Pdペーストを印刷法等により形成する。また、グリーンシートの一部に共通電極24と共通電極用表面電極28とを繋ぐビアホール34を形成する。   The liquid discharge head 2 as described above is manufactured as follows. A tape composed of a piezoelectric ceramic raw material 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. . On some green sheets, an Ag—Pd paste to be the common electrode 24 is formed on the surface thereof by a printing method or the like. Also, a via hole 34 that connects the common electrode 24 and the common electrode surface electrode 28 is formed in a part of the green sheet.

次に、各グリーンシートを積層して積層体を作製し、加圧密着を行なう。加圧密着後の積層体を高濃度酸素雰囲気下で焼成し、焼成体を得る。その後、焼成体表面に有機金ペーストを用いて個別電極本体25a、引出電極25b、および接続電極28cを印刷して、焼成する。なお、個別電極本体25a、引出電極25b、および接続電極28cは、同じペーストから作製され、略同じ組成になる。   Next, each green sheet is laminated to produce a laminate, and pressure adhesion is performed. The laminated body after pressure contact is fired in a high concentration oxygen atmosphere to obtain a fired body. Thereafter, the individual electrode main body 25a, the extraction electrode 25b, and the connection electrode 28c are printed on the surface of the fired body using an organic gold paste and fired. The individual electrode body 25a, the extraction electrode 25b, and the connection electrode 28c are made from the same paste and have substantially the same composition.

さらに、Ag−Pdペーストを用いてランド部25c、内部接続部28a、および外部接続部28bを印刷し、焼成する。内部接続部28aとして印刷されたAg−Pdペーストは、印刷した際に、グリーンシートに開けたビアホール34に入り込んで、共通電極24に接続し、入り込んだAg−Pdペーストは貫通電極34となる。これにより焼成後、共通電極用表面電極28と共通電極24とは電気的に接続される。なお、ランド部25c、内部接続部28a、および外部接続部28bは、同じペーストから作製され、略同じ組成になる。以上のように、圧電アクチュエータ基板21を作製する。   Further, the land portion 25c, the internal connection portion 28a, and the external connection portion 28b are printed using Ag—Pd paste and fired. The Ag—Pd paste printed as the internal connection portion 28 a enters the via hole 34 opened in the green sheet and is connected to the common electrode 24, and the entered Ag—Pd paste becomes the through electrode 34. Thus, after firing, the common electrode surface electrode 28 and the common electrode 24 are electrically connected. The land portion 25c, the internal connection portion 28a, and the external connection portion 28b are made of the same paste and have substantially the same composition. As described above, the piezoelectric actuator substrate 21 is manufactured.

次に、流路部材4を、圧延法等により得られプレート4a〜lを、接着層を介して積層して作製するプレート4a〜lに、マニホールド5、個別供給流路14、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 obtained by laminating plates 4a to 4l obtained by a rolling method or the like via an adhesive layer, and the manifold 5, the individual supply flow path 14, and the pressurizing chamber 10 Further, holes to be descenders and the like are processed into a predetermined shape by etching.

これらプレート4a〜l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。以上のように、複数の加圧素子群を有する流路部材4を作製する。   These plates 4a to 4l 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. As described above, the flow path member 4 having a plurality of pressure element groups is produced.

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。これにより、加圧室10が圧電アクチュエータ基板21で塞がれる。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への影響をおよぼさないために、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 a result, the pressurizing chamber 10 is closed with the piezoelectric actuator substrate 21. A well-known adhesive layer can be used as the adhesive layer, but in order not to affect the piezoelectric actuator substrate 21 and the flow path member 4, an epoxy resin or a phenol resin 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 polyphenylene 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.

その後、圧電アクチュエータ基板21のランド部25cの上および外部接続部28bの上にAg粒子を含んだ導電性樹脂を塗布し、硬化させて、接続バンプ27および共通電極用接続バンプ32を形成する。続いて、接続バンプ27および共通電極用接続バンプ32と信号伝達部60であるFPCを電気的に接続する。さらに、FPCを通じて個別電極25と共通電極24との間に電圧を加え、これらの間に挟まれている部位の圧電セラミック層21bを分極することで、液体吐出ヘッド2を得ることができる。   Thereafter, a conductive resin containing Ag particles is applied on the land portion 25c and the external connection portion 28b of the piezoelectric actuator substrate 21, and cured to form the connection bump 27 and the common electrode connection bump 32. Subsequently, the connection bump 27 and the common electrode connection bump 32 are electrically connected to the FPC which is the signal transmission unit 60. Furthermore, the liquid discharge head 2 can be obtained by applying a voltage between the individual electrode 25 and the common electrode 24 through the FPC, and polarizing the piezoelectric ceramic layer 21b sandwiched between them.

1・・・プリンタ
2・・・液体吐出ヘッド
2a・・・ヘッド本体
4・・・流路部材
4a〜l・・・(流路部材の)プレート
4−1・・・吐出孔面
4−2・・・加圧室面
5・・・マニホールド
5a・・・(マニホールドの)開口
5b・・・副マニホールド
6・・・しぼり
8・・・吐出孔
9・・・吐出孔行
10・・・加圧室
11・・・加圧室行
12・・・個別流路
14・・・個別供給流路
15・・・隔壁
16・・・ダミー加圧室
21・・・圧電アクチュエータ基板(圧電基板)
21a・・・圧電セラミック層(振動板)
21b・・・圧電セラミック層
24・・・共通電極(第3の電極)
25・・・個別電極(第1の電極)
25a・・・個別電極本体
25b・・・引出電極
25c・・・ランド部
27・・・接続バンプ
28、128、228・・共通電極用表面電極(第2の電極)
28a、128a、228a・・・内部接続部
28b、128b、228b・・・外部接続部
28c、128c、228c・・・接続部
30・・・変位素子
32・・・共通電極用接続バンプ
34・・・貫通導体(ビアホール)
60・・・信号伝達部(配線基板)
60c・・・配線
70・・・(ヘッド搭載)フレーム
72・・・ヘッド群
80a・・・給紙ローラ
80b・・・回収ローラ
82a・・・ガイドローラ
82b・・・搬送ローラ
88・・・制御部
P・・・印刷用紙
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Printer 2 ... Liquid discharge head 2a ... Head main body 4 ... Flow path member 4a-1 ... (flow path member) plate 4-1 ... Discharge hole surface 4-2 ... Pressure chamber surface 5 ... Manifold 5a ... (Manifold) opening 5b ... Sub-manifold 6 ... Squeeze 8 ... Discharge hole 9 ... Discharge hole row 10 ... Addition Pressure chamber 11 ... Pressurization chamber row 12 ... Individual flow path 14 ... Individual supply flow path 15 ... Partition wall 16 ... Dummy pressurization chamber 21 ... Piezoelectric actuator substrate (piezoelectric substrate)
21a: Piezoelectric ceramic layer (diaphragm)
21b: Piezoelectric ceramic layer 24: Common electrode (third electrode)
25 ... Individual electrode (first electrode)
25a ... Individual electrode body 25b ... Extraction electrode 25c ... Land part 27 ... Connection bump 28, 128, 228 .. Surface electrode for common electrode (second electrode)
28a, 128a, 228a ... internal connection part 28b, 128b, 228b ... external connection part 28c, 128c, 228c ... connection part 30 ... displacement element 32 ... common electrode connection bump 34 ...・ Penetration conductor (via hole)
60 ... Signal transmission part (wiring board)
60c ... Wiring 70 ... (head mounting) frame 72 ... head group 80a ... paper feed roller 80b ... collection roller 82a ... guide roller 82b ... transport roller 88 ... control Part P: Printing paper

Claims (13)

圧電セラミック層と、該圧電セラミック層の一方の主面に配置されている、複数の第1の電極および第2の電極と、前記圧電セラミック層の他方の主面に、前記複数の第1の電極と対向するように配置されている第3の電極と、前記圧電セラミック層を貫通しており、前記第2の電極と前記第3の電極とを電気的に接続している貫通導体とを含んでいる平板状の圧電基板であって、
該圧電基板を平面視したとき、
前記第2の電極は、前記貫通導体と接続している内部接続部、該内部接続部よりも幅の狭い外部接続部、前記内部接続部と前記外部接続部とを電気的に繋いでいる接続部を含んでおり、該接続部は、前記内部接続部および前記外部接続部よりも厚さが薄く、前記第2の電極と外部とは、前記外部接続部において電気的に接続されることを特徴とする圧電基板。
A piezoelectric ceramic layer, a plurality of first and second electrodes disposed on one main surface of the piezoelectric ceramic layer, and the plurality of first electrodes on the other main surface of the piezoelectric ceramic layer A third electrode disposed to face the electrode, and a through conductor that penetrates the piezoelectric ceramic layer and electrically connects the second electrode and the third electrode. A flat plate-shaped piezoelectric substrate including:
When the piezoelectric substrate is viewed in plan view,
The second electrode includes an internal connection portion connected to the through conductor, an external connection portion narrower than the internal connection portion, and a connection electrically connecting the internal connection portion and the external connection portion. The connection portion is thinner than the internal connection portion and the external connection portion, and the second electrode and the outside are electrically connected at the external connection portion. A characteristic piezoelectric substrate.
前記複数の第1の電極は、それぞれ第1電極本体と、ランド部とを含んでおり、前記第1電極本体は、前記ランド部より厚さが薄く、前記複数の第1の電極と外部とは、前記ランド部において電気的に接続されることを特徴とする請求項1に記載の圧電基板。   Each of the plurality of first electrodes includes a first electrode body and a land portion, and the first electrode body is thinner than the land portion, and the plurality of first electrodes and the outside The piezoelectric substrate according to claim 1, wherein the land portion is electrically connected. 前記外部接続部の幅と前記ランド部の幅は、略同じであることを特徴とする請求項2に記載の圧電基板。   The piezoelectric substrate according to claim 2, wherein a width of the external connection portion and a width of the land portion are substantially the same. 前記外部接続部の形状と前記ランド部の形状は、略同じであることを特徴とする請求項3に記載の圧電基板。   The piezoelectric substrate according to claim 3, wherein a shape of the external connection portion and a shape of the land portion are substantially the same. 前記接続部と前記第1電極本体とが略同一材料で構成されており、前記内部接続部と前記外部接続部と前記ランド部とが略同一材料で構成されていることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の圧電基板。   The connection part and the first electrode body are made of substantially the same material, and the internal connection part, the external connection part, and the land part are made of substantially the same material. The piezoelectric substrate in any one of 2-4. 前記圧電基板の厚さが100μm以下であり、前記内部接続部の幅が300μm以上であり、前記内部接続部と前記外部接続部とが300μm以上離れていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の圧電基板。   The thickness of the piezoelectric substrate is 100 μm or less, the width of the internal connection part is 300 μm or more, and the internal connection part and the external connection part are separated by 300 μm or more. The piezoelectric substrate according to any one of the above. 前記複数の第1の電極と外部とが、それぞれ電気的に接続される部分は、前記複数の第1の電極の周縁部に配置されており、前記第2の電極と外部とが電気的に接続される部分は、前記外部接続部の周縁部に配置されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の圧電基板。   The portions where the plurality of first electrodes and the outside are electrically connected to each other are disposed at the peripheral edge of the plurality of first electrodes, and the second electrode and the outside are electrically connected to each other. The piezoelectric substrate according to claim 1, wherein a portion to be connected is disposed at a peripheral edge portion of the external connection portion. 前記圧電基板の平面形状は、一方方向に長く、前記外部接続部と前記内部接続部とは、前記一方方向に並んで配置されており、前記接続部は前記一方方向に伸びていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の圧電基板。   The planar shape of the piezoelectric substrate is long in one direction, the external connection portion and the internal connection portion are arranged side by side in the one direction, and the connection portion extends in the one direction. The piezoelectric substrate according to claim 1. 前記第2の電極は、前記一方方向に、前記内部接続部、前記接続部、前記外部接続部、他の前記接続部、他の前記内部接続部の順に繰り返して配置されていることを特徴とする請求項8に記載の圧電基板。   The second electrode is repeatedly arranged in the one direction in the order of the internal connection portion, the connection portion, the external connection portion, the other connection portion, and the other internal connection portion. The piezoelectric substrate according to claim 8. 請求項1〜9のいずれかに記載の圧電基板と、該圧電基板に面して配置されており、前記複数の第1の電極および前記第2の電極と電気的に接続されている複数の配線を含む配線基板とを含むアセンブリであって、
前記配線基板の平面形状は一方方向に長いとともに、前記一方方向に沿っている1対の辺を有しており、
前記外部接続部は、前記1対の辺のそれぞれに沿って延在しており、前記第2の電極と前記配線とは、当該1対の辺に沿っている前記外部接続部において電気的に接続されていることを特徴とするアセンブリ。
A piezoelectric substrate according to any one of claims 1 to 9, and a plurality of piezoelectric substrates arranged facing the piezoelectric substrate and electrically connected to the plurality of first electrodes and the second electrode An assembly including a wiring board including wiring,
The planar shape of the wiring board is long in one direction and has a pair of sides along the one direction.
The external connection portion extends along each of the pair of sides, and the second electrode and the wiring are electrically connected in the external connection portion along the pair of sides. An assembly characterized by being connected.
複数の吐出孔、および該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室を含む流路部材と、請求項1〜9のいずれかに記載の圧電基板とが接合されている液体吐出ヘッドであって、前記第1の電極と前記第2の電極との間に電圧を加えることで、前記圧電セラミック層が変形し、前記加圧室内の液体を加圧することを特徴とする液体吐出ヘッド。   A liquid discharge head in which a plurality of discharge holes and a flow path member including a plurality of pressurizing chambers respectively connected to the plurality of discharge holes are joined to the piezoelectric substrate according to claim 1. The liquid discharge head is characterized in that by applying a voltage between the first electrode and the second electrode, the piezoelectric ceramic layer is deformed to pressurize the liquid in the pressurizing chamber. . 複数の吐出孔、および該複数の吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室を含む流路部材と、請求項10に記載のアセンブリとを含んでおり、前記流路部材と前記圧電基板とが接合されている液体吐出ヘッドであって、前記第1の電極と前記第2の電極との間に電圧を加えることで、前記圧電セラミック層が変形し、前記加圧室内の液体を加圧することを特徴とする液体吐出ヘッド。   A flow path member including a plurality of discharge holes and a plurality of pressurizing chambers respectively connected to the plurality of discharge holes, and the assembly according to claim 10, wherein the flow path member and the piezoelectric substrate Is a liquid discharge head to which the piezoelectric ceramic layer is deformed by applying a voltage between the first electrode and the second electrode, and pressurizes the liquid in the pressurizing chamber. A liquid discharge head. 請求項11または12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、前記液体吐出ヘッドを制御する制御部を備えていることを特徴とする記録装置。   13. A recording apparatus comprising: the liquid discharge head according to claim 11; a transport unit that transports a recording medium to the liquid discharge head; and a control unit that controls the liquid discharge head.
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