JP6224499B2 - Piezoelectric element, liquid discharge head using the same, and recording apparatus - Google Patents

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

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Description

本発明は、圧電基板およびそれを用いた圧電素子、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, a piezoelectric element using the same, a liquid discharge head, and a recording apparatus.

従来、印刷用ヘッドとして、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(液体吐出ヘッド)が知られている。インクジェットヘッドを、マニホールドおよびマニホールドから複数の液体加圧室をそれぞれ介して繋がる複数の液体吐出孔を有した流路部材と、複数の液体加圧室にそれぞれ重なるように設けられた、複数の個別電極と複数の個別電極に対向している共通電極とそれらに挟まれている圧電セラミック層とを含む複数の変位素子を有する圧電アクチュエータユニットと、を積層して構成したものが知られている(例えば、特許文献1を参照。)。この液体吐出ヘッドでは、複数の液体吐出孔にそれぞれ繋がった液体加圧室がマトリックス状に配置され、それを覆うように設けられた圧電アクチュエータユニットの変位素子を圧電体の変形により変位させることで、各液体吐出孔からインクを吐出させ、主走査方向に600dpiの解像度で印刷が可能とされている。   Conventionally, as a printing head, for example, an inkjet head (liquid ejection head) that performs various types of printing by ejecting liquid onto a recording medium is known. A flow path member having a plurality of liquid ejection holes connecting the inkjet head to the manifold and the plurality of liquid pressurization chambers respectively, and a plurality of individual units provided so as to overlap the plurality of liquid pressurization chambers, respectively. There is known a configuration in which a piezoelectric actuator unit having a plurality of displacement elements including an electrode, a common electrode facing a plurality of individual electrodes, and a piezoelectric ceramic layer sandwiched between them is laminated ( For example, see Patent Document 1.) In this liquid ejection head, liquid pressurizing chambers connected to a plurality of liquid ejection holes are arranged in a matrix, and the displacement element of the piezoelectric actuator unit provided so as to cover it is displaced by deformation of the piezoelectric body. Ink is ejected from each liquid ejection hole, and printing is possible at a resolution of 600 dpi in the main scanning direction.

特開2008−200902号公報JP 2008-200902 A

特許文献1に記載されているような液体吐出ヘッドでは、変位素子の変位量が小さく、液体の吐出量が少なかったり、吐出速度が低いなどの問題があった。   In the liquid discharge head as described in Patent Document 1, there are problems that the displacement amount of the displacement element is small, the liquid discharge amount is small, and the discharge speed is low.

したがって、本発明の目的は、変位量を大きくできる圧電基板、およびそれを用いた圧電素子、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。   Therefore, an object of the present invention is to provide a piezoelectric substrate capable of increasing the amount of displacement, a piezoelectric element using the same, a liquid discharge head, and a recording apparatus.

発明の圧電素子は、複数の圧電体層と複数の電極層とが交互に積層されている圧電基板と、該圧電基板が備えている第1主面および第2主面のうちの該第2主面側に積層されている支持部材とを含んでいる圧電素子であって、該圧電基板は、前記第1主面側に配置されている、少なくとも2層の前記電極層と該2層の電極層に挟まれている前記圧電体層とを含んでいる第1圧電部と、前記第2主面側に配置されている、少なくとも2層の前記電極層と該2層の電極層に挟まれている前記圧電体層とを含んでいる第2圧電部とを備えており、前記圧電基板を平面視したとき、前記第2圧電部は、前記第1圧電部を囲むように配置されており、前記支持部材は開口を備えており、該開口は、前記第1圧電部および前記第2圧電部と重なるように配置されており、前記第2圧電部の外周部において、前記第2圧電部と前記開口の外周を構成している支持板開口縁部とが重なっている第2オーバーラップ領域が存在することを特徴とする。
The piezoelectric element of the present invention includes a piezoelectric substrate in which a plurality of piezoelectric layers and a plurality of electrode layers are alternately stacked, and the first main surface and the second main surface of the piezoelectric substrate. A piezoelectric element including a support member laminated on two principal surface sides, wherein the piezoelectric substrate is disposed on the first principal surface side and includes at least two electrode layers and the two layers. A first piezoelectric portion including the piezoelectric layer sandwiched between the two electrode layers, and at least two electrode layers disposed on the second main surface side and the two electrode layers. A second piezoelectric part including the sandwiched piezoelectric layer, and the second piezoelectric part is disposed so as to surround the first piezoelectric part when the piezoelectric substrate is viewed in plan view. The support member includes an opening, and the opening overlaps the first piezoelectric portion and the second piezoelectric portion. And there is a second overlap region in the outer peripheral portion of the second piezoelectric portion where the second piezoelectric portion and a support plate opening edge that forms the outer periphery of the opening overlap. Features.

本発明の液体吐出ヘッドは、前記圧電素子を複数備えており、前記支持部材が、前記基板側に複数の開口を備えており、該複数の開口は、それぞれ複数の前記第1および第2圧電部と重なるように配置されており、前記支持部材が、複数の前記開口からそれぞれ繋がっている複数の吐出孔を備えていることを特徴とする。   The liquid discharge head according to the present invention includes a plurality of the piezoelectric elements, and the support member includes a plurality of openings on the substrate side, and the plurality of openings each include a plurality of the first and second piezoelectric elements. It is arrange | positioned so that it may overlap with a part, The said supporting member is provided with the several discharge hole respectively connected from the said some opening, It is characterized by the above-mentioned.

本発明の喜六装置は、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 Kiyoku device of the present invention includes the liquid discharge head, a transport unit that transports a recording medium to the liquid discharge head, and a control unit that controls the liquid discharge head.

発明の圧電素子によれば、第2オーバーラップ領域が存在することにより、圧電素子の変位量を大きくできる。 According to the piezoelectric element of the present invention, the displacement amount of the piezoelectric element can be increased by the presence of the second overlap region.

(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. (a)は、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り、(b)は、(a)から第2流路部材を除いた平面図である。(A) is a top view of the head main body which is the principal part of the liquid discharge head of FIG. 1, (b) is a top view which remove | excluded the 2nd flow-path member from (a). 図2(b)の一部の拡大平面図である。FIG. 3 is an enlarged plan view of a part of FIG. 図2(b)の一部の拡大平面図である。FIG. 3 is an enlarged plan view of a part of FIG. (a)は、図4のV−V線に沿った部分縦断面図あり、(b)は、図2(a)のヘッド本体の部分縦断面図ある。(A) is a partial longitudinal cross-sectional view along the VV line of FIG. 4, (b) is a partial longitudinal cross-sectional view of the head main body of FIG. 2 (a). (a)は、図5(a)の要部の拡大縦断面図であり、(b)は、(a)の平面図である。(A) is an expanded longitudinal cross-sectional view of the principal part of Fig.5 (a), (b) is a top view of (a). 第1オーバーラップ領域の幅W1と体積変位量の関係を表したグラフである。It is a graph showing the relationship between the width W1 of a 1st overlap area | region, and volume displacement amount. (a)、(b)は、第2オーバーラップ領域の幅W2と体積変位量の関係を表したグラフである。(A), (b) is the graph showing the relationship between the width W2 of a 2nd overlap area | region, and volume displacement amount.

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80b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 moves the printing paper P relative to the liquid ejection head 2 by transporting the printing paper P that is a recording medium from the transporting roller 80 a to the transporting roller 80 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、50m/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, 50 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(a)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2(b)は、ヘッド本体2aから第2流路部材6を除いた状態の平面図である。図3および図4は、図2(b)の拡大平面図である。図5(a)は、図4のV−V線に沿った縦断面図であり、図5(b)は、ヘッド本体2の、第1共通供給流路20の開口20a付近における、第1共通供給流路20に沿った部分縦断面図である。図6(a)は、図5(a)の要部の拡大縦断面図であり、図6(b)は、図6(a)の平面図である。   Next, the liquid discharge head 2 according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 2A 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. 2B is a plan view showing a state in which the second flow path member 6 is removed from the head main body 2a. 3 and 4 are enlarged plan views of FIG. 2 (b). FIG. 5A is a longitudinal sectional view taken along the line VV in FIG. 4, and FIG. 5B shows the first main body 2 in the vicinity of the opening 20 a of the first common supply channel 20. 4 is a partial longitudinal sectional view taken along a common supply channel 20. FIG. FIG. 6A is an enlarged longitudinal sectional view of the main part of FIG. 5A, and FIG. 6B is a plan view of FIG. 6A.

各図は、図面を分かり易くするために次のように描いている。図2〜4、および図6(b)では、他のものの下方にあって破線で描くべき流路などを実線で描いている。図2(a)では、第1流路部材4内の流路については、ほとんど省略し、加圧室10の配置のみを示している。図4では、後述の第1および第2オーバーラップ領域の幅が0(ゼロ)であるかのように描いている。   Each figure is drawn as follows for easy understanding of the drawing. In FIGS. 2 to 4 and FIG. 6 (b), a flow path and the like that should be drawn with a broken line below other objects are drawn with a solid line. In FIG. 2A, the flow path in the first flow path member 4 is almost omitted, and only the arrangement of the pressurizing chamber 10 is shown. In FIG. 4, the widths of first and second overlap regions described later are drawn as if they were 0 (zero).

液体吐出ヘッド2は、ヘッド本体2a以外に、金属製の筐体や、ドライバIC、配線基板などを含んでいてもよい。また、ヘッド本体2aは、支持部材である第1流路部材4と、第1流路部材4に液体を供給する第2流路部材6と、加圧部である変位素子50が作り込まれている圧電アクチュエータ基板40とを含んでいる。ヘッド本体2aは、一方方向に長い平板形状を有しており、その方向を長手方向と言うことがある。   In addition to the head main body 2a, the liquid discharge head 2 may include a metal casing, a driver IC, a wiring board, and the like. The head main body 2a has a first flow path member 4 as a support member, a second flow path member 6 for supplying a liquid to the first flow path member 4, and a displacement element 50 as a pressure unit. A piezoelectric actuator substrate 40. The head body 2a has a flat plate shape that is long in one direction, and this direction is sometimes referred to as a longitudinal direction.

ヘッド本体2aを構成する第1流路部材4は、平板状の形状を有しており、その厚さは0.5〜2mm程度である。第1流路部材4の第1の主面である加圧室面4−1には、加圧室10が平面方向に多数並んで配置されている。第1流路部材4の第2の主面である吐出孔面4−2には、液体が吐出される吐出孔8が平面方向に多数並んで配置されている。吐出孔8は加圧室10と繋がっている。   The first flow path member 4 constituting the head body 2a has a flat plate shape, and the thickness thereof is about 0.5 to 2 mm. A number of pressurizing chambers 10 are arranged in the plane direction on the pressurizing chamber surface 4-1, which is the first main surface of the first flow path member 4. On the discharge hole surface 4-2 that is the second main surface of the first flow path member 4, a large number of discharge holes 8 through which liquid is discharged are arranged in the plane direction. The discharge hole 8 is connected to the pressurizing chamber 10.

第1流路部材4には、複数の第1共通供給流路(以下で第1供給流路と言うことがある)20および複数の第1共通回収流路(以下で第1回収流路と言うことがある)24が、第1方向に沿って伸びるように配置されている。また、第1供給流路20と第1回収流路24とは、第1方向と交差する方向である第2方向に交互に並んでいる。   The first channel member 4 includes a plurality of first common supply channels (hereinafter sometimes referred to as first supply channels) 20 and a plurality of first common recovery channels (hereinafter referred to as first recovery channels). 24 are arranged to extend along the first direction. The first supply channel 20 and the first recovery channel 24 are alternately arranged in the second direction, which is a direction intersecting the first direction.

第1供給流路20の両側に沿って加圧室10が並んでおり、片側1列ずつ、合計2列の加圧室列11Aを構成している。第1供給流路20とその両側に並んでいる加圧室10とは、個別供給流路12を介して繋がっている。   The pressurizing chambers 10 are arranged along both sides of the first supply flow path 20, and constitute a total of two pressurizing chamber rows 11 </ b> A, one on each side. The first supply channel 20 and the pressurizing chambers 10 arranged on both sides of the first supply channel 20 are connected via an individual supply channel 12.

第1回収流路24の両側に沿って加圧室10が並んでおり、片側1列ずつ、合計2列の加圧室列11Aを構成している。第1回収流路22とその両側に並んでいる加圧室10とは、個別回収流路である個別回収流路14を介して繋がっている。   The pressurizing chambers 10 are arranged along both sides of the first recovery flow path 24, and constitute a total of two pressurizing chamber rows 11 </ b> A, one on each side. The first recovery flow path 22 and the pressurizing chambers 10 arranged on both sides of the first recovery flow path 22 are connected via an individual recovery flow path 14 that is an individual recovery flow path.

以上のような構成により、第1流路部材4においては、第1供給流路20に供給された液体は、第1供給流路20に沿って並んでいる加圧室10に流れ込み、一部の液体は吐出孔8から吐出され、他の一部の液体は、加圧室10に対して、第1供給流路20と反対側に位置している第1回収流路24に流れ込み、第1流路部材4から外部に排出される。   With the configuration described above, in the first flow path member 4, the liquid supplied to the first supply flow path 20 flows into the pressurizing chambers 10 arranged along the first supply flow path 20, and a part thereof The other liquid is discharged from the discharge hole 8, and another part of the liquid flows into the first recovery flow path 24 located on the opposite side of the first supply flow path 20 with respect to the pressurizing chamber 10. It is discharged from the one flow path member 4 to the outside.

第1供給流路20の両側に第1回収流路24が、第1回収流路24の両側に第1供給流路20が配置されていることにより、1つの加圧室列11Aに対して、1つの第1供給流路20および1つの第1回収流路24が繋がっており、別の加圧室列11Aに対して、別の第1供給流路20および別の第1回収流路24が繋がっている場合と比較して、第1供給流路20および第1回収流路24の数を約半分位にできるので好ましい。第1供給流路20および第1回収流路24の数が少なくて済む分、加圧室10の数を増やして高解像度化したり、第1供給流路20や第1回収流路24を太くして、吐出孔8からの吐出特性の差を小さくしたり、ヘッド本体2aの平面方向の大きさを小さくすることができる。   By arranging the first recovery channel 24 on both sides of the first supply channel 20 and the first supply channel 20 on both sides of the first recovery channel 24, one pressurizing chamber row 11A is provided. One first supply flow path 20 and one first recovery flow path 24 are connected, and another first supply flow path 20 and another first recovery flow path with respect to another pressurization chamber row 11A. Compared with the case where 24 is connected, the number of the 1st supply flow paths 20 and the 1st collection | recovery flow paths 24 can be made into about a half, and it is preferable. Since the number of first supply channels 20 and first recovery channels 24 is small, the number of pressurizing chambers 10 is increased to increase the resolution, or the first supply channel 20 and the first recovery channel 24 are made thicker. Thus, the difference in ejection characteristics from the ejection holes 8 can be reduced, and the size of the head body 2a in the planar direction can be reduced.

第1供給流路20に繋がっている個別供給流路12の第1供給流路20側の部分に加わる圧力は、圧力損失の影響で、第1供給流路20内の個別供給流路12の位置により変わる。第1回収流路24に繋がっている個別回収流路14側の部分に加わる圧力は、圧力損失の影響で、第1回収流路24内の個別回収流路14の位置により変わる。第1供給流路20の外部への開口20aを第1方向の一方の端部に配置し、第1回収流路24の外部への開口24aを第1方向の他方の端部に配置すれば、各個別供給流路12および各個別回収流路14の配置による圧力の差が打ち消されるように作用し、各吐出孔8に加わる圧力の差を小さくできる。なお、第1供給流路20の開口20a、および第1回収流路24の開口24aはともに、加圧室面4−1に開口している。   The pressure applied to the portion of the individual supply channel 12 connected to the first supply channel 20 on the first supply channel 20 side is affected by the pressure loss, and the pressure of the individual supply channel 12 in the first supply channel 20 is reduced. It depends on the position. The pressure applied to the part on the individual recovery channel 14 side connected to the first recovery channel 24 varies depending on the position of the individual recovery channel 14 in the first recovery channel 24 due to the effect of pressure loss. If the opening 20a to the outside of the first supply channel 20 is arranged at one end in the first direction and the opening 24a to the outside of the first recovery channel 24 is arranged at the other end in the first direction. The pressure difference due to the arrangement of the individual supply flow paths 12 and the individual recovery flow paths 14 is canceled out, and the pressure difference applied to the discharge holes 8 can be reduced. Note that both the opening 20a of the first supply channel 20 and the opening 24a of the first recovery channel 24 open to the pressurizing chamber surface 4-1.

吐出しない状態では、吐出孔8には液体のメニスカスが保持されている。吐出孔8において液体の圧力が負圧(液体を第1流路部材4に引き込もうとする状態)になっていることで、液体の表面張力とつり合ってメニスカスが保持できる。正圧が大きくなれば、液体はあふれ出し、負圧が大きくなれば、液体が第1流路部材4内に引き込まれてしまい、液体が吐出可能な状態を維持できない。そのため、第1供給流路20から第1回収流路24に液体を流した際における、吐出孔8での液体の圧力の差が大きくなり過ぎないようにする必要がある。   In the state of not discharging, a liquid meniscus is held in the discharge hole 8. Since the pressure of the liquid in the discharge hole 8 is a negative pressure (a state where the liquid is about to be drawn into the first flow path member 4), the meniscus can be held in balance with the surface tension of the liquid. If the positive pressure increases, the liquid overflows, and if the negative pressure increases, the liquid is drawn into the first flow path member 4, and the liquid cannot be discharged. For this reason, it is necessary to prevent the difference in the pressure of the liquid in the discharge hole 8 from becoming too large when the liquid flows from the first supply flow path 20 to the first recovery flow path 24.

加圧室10は、加圧室面4−1に面して配置されており、変位素子50からの圧力を受ける加圧室本体10aと、加圧室本体10aの下から吐出孔面4−2に開口している吐出孔8に繋がる部分流路であるディセンダ10bとを含んだ中空の領域である。加圧室本体10aは、直円柱形状であり、平面形状は円形状である。平面形状が円形状であることにより変位素子50が同じ力で変形させた場合の変位量、および変位により生じる加圧室10の体積変化を大きくできる。ディセンダ10bは、直径が加圧室本体10aより小さい直円柱形状であり、平面形状は円形状である。また、ディセンダ10bは、加圧室面4−1から見たときに、加圧室本体10a内に納まる位置に配置されている。ディセンダ10bは、吐出孔8側に向かって断面積の小さくなる円錐形状や台形円錐形状でもよい。ディセンダ10bの平面形状が加圧室本体10aより小さくなっているので、その分、第1供給流路20および第1回収流路24の幅を大きくでき、上述の圧力損失の差を小さくできる。   The pressurizing chamber 10 is arranged to face the pressurizing chamber surface 4-1, and the pressurizing chamber main body 10a that receives the pressure from the displacement element 50 and the discharge hole surface 4- from below the pressurizing chamber main body 10a. 2 is a hollow region including a descender 10b, which is a partial flow path connected to the discharge hole 8 opened in FIG. The pressurizing chamber body 10a has a right circular cylinder shape, and the planar shape is a circular shape. Since the planar shape is circular, the displacement amount when the displacement element 50 is deformed with the same force and the volume change of the pressurizing chamber 10 caused by the displacement can be increased. The descender 10b has a right circular cylinder shape whose diameter is smaller than that of the pressurizing chamber body 10a, and its planar shape is a circular shape. Moreover, the descender 10b is arrange | positioned in the position stored in the pressurization chamber main body 10a, when it sees from the pressurization chamber surface 4-1. The descender 10b may have a conical shape or a trapezoidal conical shape whose sectional area decreases toward the discharge hole 8 side. Since the planar shape of the descender 10b is smaller than that of the pressurizing chamber main body 10a, the widths of the first supply channel 20 and the first recovery channel 24 can be increased correspondingly, and the above-described pressure loss difference can be decreased.

複数ある加圧室10は、第1方向に沿った複数の加圧室列11Aを構成しているととも
に、第1方向と交差する方向である第2方向に沿った複数の加圧室行11Bを構成している。各吐出孔8は、対応する加圧室10の中心に位置している。複数ある吐出孔8も、加圧室1と同様に、第1方向に沿った複数の吐出孔列9Aを構成しているとともに、第2方向に沿った複数の吐出孔行9Bを構成している。
The plurality of pressurizing chambers 10 constitute a plurality of pressurizing chamber rows 11A along the first direction, and a plurality of pressurizing chamber rows 11B along the second direction that intersects the first direction. Is configured. Each discharge hole 8 is located at the center of the corresponding pressurizing chamber 10. Similarly to the pressurizing chamber 1, the plurality of discharge holes 8 constitute a plurality of discharge hole rows 9A along the first direction and a plurality of discharge hole rows 9B along the second direction. Yes.

本実施形態では、第1供給流路20は50本、第2供給流路24は51本であり、加圧室列11Aおよび吐出孔列9Aは100列ある。1つの加圧室列11Aには、16個の加圧室10が含まれており、1つの吐出孔列9Aには、16個の吐出孔8が含まれている。つまり、加圧室行11Bは、16行あり、吐出孔行9Bは、16行ある。   In the present embodiment, there are 50 first supply channels 20 and 51 second supply channels 24, and there are 100 pressurizing chamber rows 11A and discharge hole rows 9A. One pressurization chamber row 11A includes 16 pressurization chambers 10, and one discharge hole row 9A includes 16 discharge holes 8. That is, the pressurizing chamber row 11B has 16 rows, and the discharge hole row 9B has 16 rows.

なお、隣り合う加圧室列11Aにおいて、加圧室10を第1方向にずらして千鳥状に配置すれば、隣り合う加圧室列11Aに属する加圧室10の距離を大きくできるので好ましい。その場合、加圧室行11Bは、32行あり、吐出孔行9Bは、32行になる。   In the adjacent pressurizing chamber row 11A, it is preferable that the pressurizing chambers 10 are shifted in the first direction and arranged in a staggered manner because the distance between the pressurizing chambers 10 belonging to the adjacent pressurizing chamber row 11A can be increased. In that case, the pressurizing chamber row 11B has 32 rows, and the discharge hole row 9B has 32 rows.

第1方向と第2方向(ヘッド本体2aの長手方向)とが成す角度は直角からずれている。このため、第1方向に沿って配置されている吐出孔列9Aに属する吐出孔8同士は、その直角からのずれの分、第2方向にずれて配置される。そして、吐出孔列9Aが第2方向に並んで配置されるので、異なる吐出孔列9Aに属する吐出孔8は、その分、第2方向にずれて配置される。これらが合わさって、第1流路部材4の吐出孔8は、第2方向に一定間隔で並んで配置されており、これにより、吐出した液体により形成される画素で所定の範囲を埋めるように印刷ができる。   The angle formed by the first direction and the second direction (the longitudinal direction of the head body 2a) is deviated from a right angle. For this reason, the ejection holes 8 belonging to the ejection hole array 9A arranged along the first direction are displaced in the second direction by the amount of deviation from the right angle. And since the discharge hole row | line 9A is arrange | positioned along with the 2nd direction, the discharge hole 8 which belongs to the different discharge hole row | line | column 9A is shifted | deviated and arranged in the 2nd direction by that amount. Together, the discharge holes 8 of the first flow path member 4 are arranged at regular intervals in the second direction, so that a predetermined range is filled with pixels formed by the discharged liquid. Can print.

図3において、吐出孔8を第2方向と直交する方向に投影すると、仮想直線Rの範囲に32個の吐出孔8が投影され、仮想直線R内で各吐出孔8は360dpiの間隔に並ぶ。これにより、仮想直線Rに直交する方向に印刷用紙Pを搬送して印刷すれば、360dpiの解像度で印刷できる。仮想直線R内に投影される吐出孔8は、1列の吐出孔列9Aに属する吐出孔8すべて(16個)と、その吐出孔列9Aの両隣に位置する2つの吐出孔列9Aに属する吐出孔8半分(8個)ずつである。各吐出孔行9Bでは、吐出孔8は、22.5dpiの間隔で並んでいる。   In FIG. 3, when the discharge holes 8 are projected in a direction orthogonal to the second direction, 32 discharge holes 8 are projected in the range of the virtual straight line R, and the discharge holes 8 are arranged at intervals of 360 dpi in the virtual straight line R. . Accordingly, if the printing paper P is conveyed and printed in a direction orthogonal to the virtual straight line R, printing can be performed with a resolution of 360 dpi. The ejection holes 8 projected in the virtual straight line R belong to all (16) ejection holes 8 belonging to one ejection hole array 9A and to two ejection hole arrays 9A located on both sides of the ejection hole array 9A. Eight half (eight) discharge holes. In each discharge hole row 9B, the discharge holes 8 are arranged at intervals of 22.5 dpi.

1つの吐出孔列9Aに属する吐出孔8の配置は、第1方向に沿って完全に一直線上に配置すれば、上述のように所定範囲を埋め尽くすように印刷が可能である。ただし、そのように配置した場合に、プリンタ1に液体吐出ヘッド2を設置する際に生じる第2方向と搬送方向とのずれにより、印刷精度に与える影響が大きくなる。そのため、上述の一直線上の吐出孔8の配置から、隣り合う吐出孔列9Aの間で、吐出孔8を入れ替えて配置するのが好ましい。本実施形態では、吐出孔8を4個の組にして入れ替えている。そのため、1つの吐出孔列9Aにおいて、第1方向の一端側から4つの吐出孔8が、一直線上に配置されており、続く8個の吐出孔8が先の4つの吐出孔8が並んでいる直線とはずれた別の一直線上に配置されており、続く4個の吐出孔8が先の8つの吐出孔8が並んでいる直線とはずれた別の一直線上に配置されている。   If the discharge holes 8 belonging to one discharge hole row 9A are arranged in a straight line along the first direction, printing can be performed so as to fill the predetermined range as described above. However, in such an arrangement, the influence on the printing accuracy is increased due to the deviation between the second direction and the transport direction that occurs when the liquid ejection head 2 is installed in the printer 1. For this reason, it is preferable that the discharge holes 8 are replaced and arranged between the adjacent discharge hole rows 9A from the arrangement of the discharge holes 8 on the straight line described above. In the present embodiment, the discharge holes 8 are replaced in groups of four. Therefore, in one discharge hole row 9A, four discharge holes 8 are arranged in a straight line from one end side in the first direction, and the following eight discharge holes 8 are arranged side by side. The four subsequent discharge holes 8 are arranged on another straight line that is different from the straight line on which the previous eight discharge holes 8 are arranged.

第1供給流路20および第1回収流路24は、吐出孔8が直線上に並んでいる範囲では、直線になっており、直線がずれる吐出孔8の間で平行にずれている。このずれる箇所が、第1供給流路20および第1回収流路24において、少ないので流路抵抗が小さくなっている。また、この平行にずれる部分は、加圧室10と重ならない位置に配置されているので、加圧室10毎に吐出特性の変動を小さくできる。   The first supply channel 20 and the first recovery channel 24 are straight in a range where the discharge holes 8 are arranged in a straight line, and are shifted in parallel between the discharge holes 8 where the straight lines are shifted. Since there are few such deviations in the first supply channel 20 and the first recovery channel 24, the channel resistance is small. Further, since the portion that is shifted in parallel is arranged at a position that does not overlap with the pressurizing chamber 10, it is possible to reduce the variation in discharge characteristics for each pressurizing chamber 10.

第2方向の両端に位置する加圧室列11Bに属する加圧室10は、ダミー加圧室である。ダミー加圧室に対する、第2方向の端側には第1供給流路20もしくは第1回収流路24が設けられる。配置される流路は、ダミー加圧室に対して第2方向の中央側に配置され
ているのが第1回収流路24であれば、第1供給流路20となり、ダミー加圧室に対して第2方向の中央側に配置されているのが第1供給流路20であれば、第1回収流路24となる。ダミー加圧室も、通常の加圧室10と同様に、個別供給流路12を介して第1供給流路20と繋がっており、個別回収流路14を介して第1回収流路24と繋がっている。
The pressurizing chambers 10 belonging to the pressurizing chamber row 11B located at both ends in the second direction are dummy pressurizing chambers. The first supply channel 20 or the first recovery channel 24 is provided on the end side in the second direction with respect to the dummy pressurizing chamber. If the first recovery flow path 24 is disposed on the center side in the second direction with respect to the dummy pressurizing chamber, the disposed flow path becomes the first supply flow path 20, and the dummy pressurization chamber On the other hand, if the first supply channel 20 is disposed on the center side in the second direction, the first recovery channel 24 is formed. Similarly to the normal pressurizing chamber 10, the dummy pressurizing chamber is connected to the first supply channel 20 via the individual supply channel 12, and is connected to the first recovery channel 24 via the individual recovery channel 14. It is connected.

第2方向の端に位置する共通流路(第1共通供給流路20および第1共通回収流路24のどちらであっても)は、供給もしくは回収する加圧室列11Aが1列になり、そのためその1列の加圧室列11Aに属する加圧室10からの吐出の吐出特性が、他の加圧室10からの吐出特性に対して変動するおそれがある。そこでその加圧室列11Aに属する加圧室10は、印刷に使わないダミー加圧室とする。ダミー加圧室は、基本的な形状は通常の加圧室10と同じであり、吐出孔面4−2側に吐出孔8を配置しなくてもよいし、してもよい。   The common flow path (either the first common supply flow path 20 or the first common recovery flow path 24) located at the end in the second direction has one row of pressurizing chambers 11A to be supplied or recovered. For this reason, the discharge characteristics of the discharge from the pressurization chambers 10 belonging to the one pressurization chamber array 11 </ b> A may vary with respect to the discharge characteristics from the other pressurization chambers 10. Therefore, the pressurizing chambers 10 belonging to the pressurizing chamber row 11A are dummy pressurizing chambers that are not used for printing. The basic shape of the dummy pressurizing chamber is the same as that of the normal pressurizing chamber 10, and the discharge hole 8 may or may not be disposed on the discharge hole surface 4-2 side.

上述のように、第2方向の両端に位置する加圧室列11Aに属する加圧室10をダミー加圧室とすれば、第2方向の両端から2番に位置する加圧室列11Aに属する加圧室10に液体を供給する第1供給流路20が他の通常の第1供給流路20と同様に、2列の加圧室列11Aに液体を供給するものになり、第2方向の両端から2番に位置する加圧室列11Aに属する加圧室10の液体を回収する第1回収流路24が他の通常の第1回収流路24と同様に、2列の加圧室列11Aの液体を回収するものになるので、吐出特性の差が生じ難くなる。   As described above, if the pressurizing chamber 10 belonging to the pressurizing chamber row 11A located at both ends in the second direction is a dummy pressurizing chamber, the pressurizing chamber row 11A located second from both ends in the second direction is used. The first supply flow path 20 for supplying the liquid to the pressure chamber 10 to which it belongs supplies the liquid to the two pressure chamber rows 11A in the same manner as the other normal first supply flow paths 20, and the second As with other normal first recovery channels 24, the first recovery channels 24 that recover the liquid in the pressurization chambers 10 belonging to the pressurization chamber column 11A located at the second position from both ends of the direction are added in two rows. Since the liquid in the pressure chamber row 11A is collected, a difference in ejection characteristics is less likely to occur.

第2方向の端から2番目に位置する吐出孔列9Aに属する吐出孔8のうち、第2方向の端に近い8個の吐出孔8は、第2方向の関する間隔が360dpiとなっていないので、その位置には吐出孔8を設けず、対応する位置にある加圧室10をダミー加圧室としてもよい。   Among the discharge holes 8 belonging to the discharge hole row 9A located second from the end in the second direction, the eight discharge holes 8 close to the end in the second direction do not have an interval in the second direction of 360 dpi. Therefore, the discharge hole 8 is not provided at that position, and the pressurizing chamber 10 at the corresponding position may be a dummy pressurizing chamber.

第2流路部材6は、第1流路部材4の加圧室面4−1に接合されており、第1供給流路に液体を供給する第2共通供給流路(以下で、第2供給流路と言うことがある)22と、第1回収流路の液体を回収する第2共通回収流路(以下で、第2回収流路と言うことがある)26とを有している。第2流路部材6の厚さは、第1流路部材4よりも厚く、5〜30mm低程度である。   The second flow path member 6 is joined to the pressurizing chamber surface 4-1 of the first flow path member 4, and a second common supply flow path (hereinafter referred to as a second flow path) that supplies liquid to the first supply flow path. And a second common recovery channel (hereinafter also referred to as a second recovery channel) 26 for recovering the liquid in the first recovery channel. . The thickness of the second flow path member 6 is thicker than the first flow path member 4 and is about 5 to 30 mm lower.

第2流路部材6は、第1流路部材4の加圧室面4−1の圧電アクチュエータ基板40が接続されていない領域で接合されている。より具体的には、圧電アクチュエータ基板40を囲むように接合されている。このようにすることで、圧電アクチュエータ基板40に、吐出した液体の一部がミストとなって付着するのを抑制できる。また、第1流路部材4を外周で固定することになるので、第1流路部材4が変位素子50の駆動にともなって振動し、共振などが生じるのを抑制できる。   The second flow path member 6 is joined in a region where the piezoelectric actuator substrate 40 of the pressure chamber surface 4-1 of the first flow path member 4 is not connected. More specifically, the piezoelectric actuator substrate 40 is joined so as to surround it. By doing in this way, it can suppress that a part of discharged liquid adheres to the piezoelectric actuator board | substrate 40 as mist. In addition, since the first flow path member 4 is fixed on the outer periphery, it is possible to suppress the first flow path member 4 from vibrating due to the driving of the displacement element 50 and causing resonance or the like.

また、第2流路部材6には、貫通孔6cが上下に貫通している。貫通孔6cは、圧電アクチュエータ基板40を駆動する駆動信号を伝達するFPC(Flexible Printed Circuit)などの配線部材が通される。なお、貫通孔6cの第1流路部材4側は、短手方向の幅が広くなっている拡幅部6caとなっており、圧電アクチュエータ基板40から短手方向の両側に伸びる配線部材は、拡幅部6caで曲げられて上方に向かい、貫通孔6を抜ける。なお、拡幅部6caに広がる部分の凸部は、配線部材を傷つけるおそれがあるので、R形状にしておくのが好ましい。   Further, the second flow path member 6 has a through hole 6c extending vertically. The through hole 6c is passed through a wiring member such as an FPC (Flexible Printed Circuit) that transmits a drive signal for driving the piezoelectric actuator substrate 40. The first flow path member 4 side of the through hole 6c is a widened portion 6ca having a wide width in the short direction, and the wiring member extending from the piezoelectric actuator substrate 40 to both sides in the short direction is widened. It is bent at the portion 6 ca and goes upward, and passes through the through hole 6. In addition, since the convex part of the part which spreads in the wide part 6ca may damage a wiring member, it is preferable to make it R shape.

第2供給流路22を、第1流路部材4とは別の、第1流路部材4より厚い第2流路部材6に配置することで、第2供給流路22の断面積を大きくすることができ、それにより第2供給流路22と第1供給流路20とが繋がっている位置の差による圧力損失の差を小さ
くできる。第2供給流路22の流路抵抗(より正確には第2供給流路22のうちで、第1供給流路20と繋がっている範囲の流路抵抗)は、第1供給流路20の1/100以下にするのが好ましい。
By disposing the second supply channel 22 in the second channel member 6 that is different from the first channel member 4 and is thicker than the first channel member 4, the cross-sectional area of the second supply channel 22 is increased. Accordingly, a difference in pressure loss due to a difference in position where the second supply channel 22 and the first supply channel 20 are connected can be reduced. The flow resistance of the second supply flow path 22 (more precisely, the flow resistance of the second supply flow path 22 in a range connected to the first supply flow path 20) is equal to that of the first supply flow path 20. It is preferable to make it 1/100 or less.

第2回収流路26を、第1流路部材4とは別の、第1流路部材4より厚い第2流路部材6に配置することで、第2回収流路26の断面積を大きくすることができ、それにより第2回収流路26と第1回収流路24とが繋がっている位置の差による圧力損失の差を小さくできる。第2回収流路26の流路抵抗(より正確には第2回収流路26のうちで、第1回収流路22と繋がっている範囲の流路抵抗)は、第1回収流路24の1/100以下にするのが好ましい。   By disposing the second recovery flow path 26 in the second flow path member 6 that is different from the first flow path member 4 and thicker than the first flow path member 4, the cross-sectional area of the second recovery flow path 26 is increased. Accordingly, the difference in pressure loss due to the difference in the position where the second recovery channel 26 and the first recovery channel 24 are connected can be reduced. The flow path resistance of the second recovery flow path 26 (more precisely, the flow resistance of the second recovery flow path 26 that is connected to the first recovery flow path 22) is equal to that of the first recovery flow path 24. It is preferable to make it 1/100 or less.

第2供給流路22を第2流路部材6の短手方向の一方の端に配置し、第2回収流路26を第2流路部材6の短手方向の他方の端に配置し、それぞれの流路を該1流路部材4側に向かわせて、それぞれ第1供給流路20および第1回収流路24と繋げる構造にする。このようにすることで、第2供給流路22および第2回収流路26の断面積を大きく(つまり流路抵抗を小さく)できるともに、第2流路部材6で、第1流路部材4の外周を固定して剛性を高くし、さらに、配線部材の通る貫通孔6cを設けることができる。   The second supply channel 22 is arranged at one end of the second channel member 6 in the short direction, the second recovery channel 26 is arranged at the other end of the second channel member 6 in the short direction, Each flow path is directed to the first flow path member 4 side so as to be connected to the first supply flow path 20 and the first recovery flow path 24, respectively. By doing so, the cross-sectional areas of the second supply flow path 22 and the second recovery flow path 26 can be increased (that is, the flow path resistance can be reduced), and the first flow path member 4 can be formed by the second flow path member 6. The outer periphery of the wiring member can be fixed to increase the rigidity, and a through hole 6c through which the wiring member passes can be provided.

第2流路部材6は、第2流路部材のプレート6aと6bとが積層されて構成されている。プレート6bの上面には、第2供給流路22のうち第2方向に伸びている流路抵抗の低い部分である第2供給流路本体22aとなる溝と、第2回収流路26のうち第2方向に伸びている流路抵抗の低い部分である第2供給流路本体26aとなる溝が配置されている。   The second flow path member 6 is configured by laminating plates 6a and 6b of the second flow path member. On the upper surface of the plate 6b, a groove serving as a second supply channel body 22a, which is a portion of the second supply channel 22 extending in the second direction and having a low channel resistance, and a second recovery channel 26 A groove serving as a second supply flow path body 26a, which is a portion having a low flow resistance extending in the second direction, is disposed.

第2供給流路本体22aとなる溝から、下方(第1流路部材4の方向)に向かって複数の供給接続流路22bが伸びており、加圧室面4−1上に開口している第1供給流路の開口20aに繋がっている。各供給接続流路22bの間は仕切り6baで区切られている(つまり、供給接続流路22bの第1供給流路20側は分岐している)。これにより、第2流路部材6と第1流路部材4との接続の剛性を高くできる。さらに、第2方向において、仕切り6baの長さは、給接続流路22bの長さより長くなっていることで、第2流路部材6と第1流路部材4との接続の剛性をより高くできる。   A plurality of supply connection channels 22b extend downward (in the direction of the first channel member 4) from the groove serving as the second supply channel main body 22a, and are opened on the pressurizing chamber surface 4-1. It is connected to the opening 20a of the first supply channel. Each supply connection flow path 22b is partitioned by a partition 6ba (that is, the first supply flow path 20 side of the supply connection flow path 22b is branched). Thereby, the rigidity of the connection between the second flow path member 6 and the first flow path member 4 can be increased. Furthermore, in the second direction, the length of the partition 6ba is longer than the length of the supply connection channel 22b, so that the rigidity of connection between the second channel member 6 and the first channel member 4 is further increased. it can.

第2回収流路本体26aとなる溝から、下方(第1流路部材4の方向)に向かって複数の回収接続流路26bが伸びており、加圧室面4−1上に開口している第1回収流路の開口24aに繋がっている。各回収接続流路26bの間は仕切り6bbで区切られている(つまり、回収接続流路26bの第1回収流路24側は分岐している)。これにより、第2流路部材6と第1流路部材4との接続の剛性を高くできる。さらに、第2方向において、仕切り6bbの長さは、回収続流路26bの長さより長くなっていることで、第2流路部材6と第1流路部材4との接続の剛性をより高くできる。   A plurality of recovery connection flow paths 26b extend downward (in the direction of the first flow path member 4) from the groove serving as the second recovery flow path body 26a, and are opened on the pressure chamber surface 4-1. Connected to the opening 24a of the first recovery channel. Each recovery connection channel 26b is partitioned by a partition 6bb (that is, the first recovery channel 24 side of the recovery connection channel 26b is branched). Thereby, the rigidity of the connection between the second flow path member 6 and the first flow path member 4 can be increased. Furthermore, in the second direction, the length of the partition 6bb is longer than the length of the recovery continuation channel 26b, so that the rigidity of the connection between the second channel member 6 and the first channel member 4 is further increased. it can.

プレート6aには、第2供給流路22の第2の方向の両端それぞれに開口22c、22dが設けられている。プレート6aには、第2回収流路26の第2の方向の両端それぞれに開口26c、26dが設けられている。液体の入っていない液体吐出ヘッド2に液体を供給するとき、第2供給流路22内の液体が外部に排出され易いように、一方の開口(例えば開口22c)から液体を供給し、第1流路部材4に液体を供給するとともに、空気および溢れた液体を他の開口(例えば22d)から排出することで、第1流路部材4に気体が入り込み難くできる。第2回収流路26についても同様に、一方の開口(例えば開口26c)から、他方の開口(例えば開口26d)から排出するようにすればよい。   The plate 6 a is provided with openings 22 c and 22 d at both ends in the second direction of the second supply flow path 22. The plate 6 a is provided with openings 26 c and 26 d at both ends in the second direction of the second recovery flow path 26. When supplying the liquid to the liquid discharge head 2 that does not contain liquid, the liquid is supplied from one opening (for example, the opening 22c) so that the liquid in the second supply flow path 22 is easily discharged to the outside. While supplying the liquid to the flow path member 4 and discharging the air and the overflowing liquid from another opening (for example, 22d), it is possible to make it difficult for the gas to enter the first flow path member 4. Similarly, the second recovery flow channel 26 may be discharged from one opening (for example, the opening 26c) and from the other opening (for example, the opening 26d).

印刷をする際には、液体の供給および回収にはいくつかの方法がある。一つは、第2供給流路22に供給した液体のすべてが、第1流路部材4に入り、さらに第2回収流路26
入って外部に排出される。この際、第2回収流路26へは外部から液体は供給されない。この場合さらに、2つの開口22c、22dから液体を供給し、2つの開口26c、26dから回収する方法と、開口22c、22dのどちらか一方から液体を供給し、他方は閉じておき、開口26c、26dのどちらか一方から液体を回収し、他方は閉じておく方法があり、さらに、この2つの組み合わせを逆にした方法がある。圧力損失による圧力の差を小さくするには、2つの開口から供給し、2つの開口から回収するのが好ましいが、液体を給排するチューブの接続は圧力の制御が煩雑になる。1つの開口から供給し、1つの開口から回収すると、接続や圧力の制御が簡単になる。その場合、供給と回収は、第2方向に関して反対側の位置にある開口を組にして行なえば、圧力損失の影響が相殺するようになるので好ましい。具体的には、開口22cから供給し開口26dから回収する、あるいは開口22dから供給し開口26cから回収するようにすればよい。
When printing, there are several ways to supply and recover the liquid. One is that all of the liquid supplied to the second supply flow path 22 enters the first flow path member 4 and further the second recovery flow path 26.
It enters and is discharged outside. At this time, no liquid is supplied to the second recovery flow path 26 from the outside. In this case, the liquid is supplied from the two openings 22c and 22d and recovered from the two openings 26c and 26d, the liquid is supplied from one of the openings 22c and 22d, the other is closed, and the opening 26c is closed. 26d, there is a method in which the liquid is recovered from one of them and the other is closed, and there is a method in which the combination of the two is reversed. In order to reduce the pressure difference due to the pressure loss, it is preferable to supply from two openings and collect from the two openings, but the connection of the tube for supplying and discharging the liquid makes the pressure control complicated. Supplying from one opening and collecting from one opening simplifies connection and control of pressure. In that case, it is preferable that the supply and the recovery are performed in pairs with the openings at positions opposite to each other in the second direction because the influence of the pressure loss is offset. Specifically, it may be supplied from the opening 22c and recovered from the opening 26d, or supplied from the opening 22d and recovered from the opening 26c.

給排の他の方法は、第2供給流路22の一方の開口(例えば22c)から液体を供給し、他方の開口(例えば22d)から回収し、第2回収流路26の一方の開口(例えば26d)から液体を供給し、他方の開口(例えば26c)から回収する。それぞれの給排の圧力を調節して、第2供給流路22の圧力が、第2回収流路26の圧力より高くなるようにすれば、第1流路部材4に液体が流れるようになる。このようにすると、各吐出孔8のメニスカスに加わる圧力の差は一番小さくなる。   Another method of supplying and discharging is to supply the liquid from one opening (for example, 22c) of the second supply flow path 22, collect the liquid from the other opening (for example, 22d), and For example, liquid is supplied from 26d) and recovered from the other opening (for example, 26c). If the pressure of each supply / discharge is adjusted so that the pressure of the second supply flow path 22 becomes higher than the pressure of the second recovery flow path 26, the liquid flows through the first flow path member 4. . In this way, the difference in pressure applied to the meniscus of each discharge hole 8 is the smallest.

上述の2つの方法を組み合わせて、第2供給流路22に対して給排を行なって、第2回収流路26からは回収だけにしてもよい。逆に、第2供給流路22に対しては供給だけを行ない、第2回収流路26には給排を行なってもよい。   The above two methods may be combined to supply / discharge the second supply flow path 22 and only recover from the second recovery flow path 26. Conversely, only the second supply channel 22 may be supplied and the second recovery channel 26 may be supplied and discharged.

またさらに、以上で説明した供給と回収の関係を逆にしてもよい。例えば、第2回収流路26の2つの開口26c、26dの両方から液体を供給し、第2回収流路22の2つの開口22c、22dの両方から液体を回収してもよい。   Furthermore, the relationship between supply and recovery described above may be reversed. For example, the liquid may be supplied from both of the two openings 26 c and 26 d of the second recovery flow path 26 and the liquid may be recovered from both of the two openings 22 c and 22 d of the second recovery flow path 22.

第2供給流路22および第2回収流路26には、ダンパを設けて、液体の吐出量の変動に対して液体の供給、あるいは排出が安定するようにしてもよい。また、第2供給流路22および第2回収流路26内に、フィルタを設けることにより、異物や気泡が、第1流路部材4に入り込み難くしてもよい。   A damper may be provided in the second supply channel 22 and the second recovery channel 26 so that the supply or discharge of the liquid is stable with respect to fluctuations in the discharge amount of the liquid. Further, by providing a filter in the second supply flow path 22 and the second recovery flow path 26, foreign substances and bubbles may be difficult to enter the first flow path member 4.

第1流路部材4の上面である加圧室面4−1には、変位素子50を含む圧電アクチュエータ基板40が接合されており、各変位素子50が加圧室10上に位置するように配置されている。圧電アクチュエータ基板40は、加圧室10によって形成された加圧室群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の加圧室面4−1に圧電アクチュエータ基板40が接合されることで閉塞される。圧電アクチュエータ基板40は、ヘッド本体2aと同じ方向に長い長方形状である。また、圧電アクチュエータ基板40には、各変位素子50に信号を供給するためのFPCなどの信号伝達部が接続されている。第2流路部材6には、中央で、上下に貫通している貫通孔6cがあり、信号伝達部は貫通孔6cを通って制御部88と電気的に繋がれる。信号伝達部は、圧電アクチュエータ基板40の一方の長辺の端から他方の長辺の端に向かうように短手方向に伸びる形状にし、信号伝達部に配置される配線が短手方向に沿って伸び、長手方向に並ぶようにすれば、配線間の距離をとりやすくなり、好ましい。   A piezoelectric actuator substrate 40 including a displacement element 50 is bonded to the pressurizing chamber surface 4-1 that is the upper surface of the first flow path member 4 so that each displacement element 50 is positioned on the pressurizing chamber 10. Has been placed. The piezoelectric actuator substrate 40 occupies a region having substantially the same shape as the pressurizing chamber group formed by the pressurizing chamber 10. Further, the opening of each pressurizing chamber 10 is closed by joining the piezoelectric actuator substrate 40 to the pressurizing chamber surface 4-1 of the flow path member 4. The piezoelectric actuator substrate 40 has a rectangular shape that is long in the same direction as the head body 2a. The piezoelectric actuator substrate 40 is connected to a signal transmission unit such as an FPC for supplying a signal to each displacement element 50. The second flow path member 6 has a through hole 6c penetrating vertically at the center, and the signal transmission unit is electrically connected to the control unit 88 through the through hole 6c. The signal transmission unit has a shape extending in the short direction from one long side end of the piezoelectric actuator substrate 40 toward the other long side end, and the wiring disposed in the signal transmission unit extends along the short direction. Extending and arranging in the longitudinal direction is preferable because the distance between the wirings can be easily obtained.

圧電アクチュエータ基板40の上面である第1主面40−1における各加圧室10に対向する位置には第1個別電極44がそれぞれ配置されている。また、圧電アクチュエータ基板40の下面である第2主面40−2における各加圧室10に対向する位置には第2個別電極45がそれぞれ配置されている。これらの電極については後で詳述する。   First individual electrodes 44 are arranged at positions facing the pressurizing chambers 10 on the first main surface 40-1, which is the upper surface of the piezoelectric actuator substrate 40. In addition, second individual electrodes 45 are arranged at positions facing the pressurizing chambers 10 on the second main surface 40-2, which is the lower surface of the piezoelectric actuator substrate 40, respectively. These electrodes will be described in detail later.

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、供給プレート4b、マニホールドプレート4c〜e、回収プレート4fおよびノズルプレート4gである。これらのプレートには多数の孔や溝が形成されている。孔や溝は、例えば、各プレートを金属で作製し、エッチングで形成できる。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。マニホールドプレート4c〜eは、同じ形状をしており、1枚のプレートで構成してもよいが、孔を精度よく形成するため、3枚のプレートで構成している。各プレートは、これらの孔が互いに連通してマニホールド5などの流路を構成するように、位置合わせして積層されている。   The flow path member 4 has a laminated structure in which a plurality of plates are laminated. These plates are a cavity plate 4a, a supply plate 4b, manifold plates 4c to 4e, a recovery plate 4f, and a nozzle plate 4g in order from the upper surface of the flow path member 4. Many holes and grooves are formed in these plates. For example, the holes and grooves can be formed by etching each plate made of metal. 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 manifold plates 4c to 4e have the same shape and may be constituted by one plate, but are constituted by three plates in order to form holes with high accuracy. The plates are aligned and stacked such that these holes communicate with each other to form a flow path such as the manifold 5.

平板状の流路部材4の加圧室面4−1には、加圧室本体10aが開口しており、圧電アクチュエータ基板40が接合されている。また、加圧室面4−1には、第1供給流路20に液体を供給する開口20a、および第1回収流路24から液体を回収する開口24aが開口している。流路部材4の、加圧室面4−1と反対側の面である吐出孔面4−2には吐出孔8が開口している。   A pressurizing chamber body 10a is opened on the pressurizing chamber surface 4-1 of the flat channel member 4, and the piezoelectric actuator substrate 40 is joined thereto. The pressurizing chamber surface 4-1 has an opening 20 a for supplying liquid to the first supply channel 20 and an opening 24 a for recovering liquid from the first recovery channel 24. A discharge hole 8 is opened in the discharge hole surface 4-2 on the opposite side of the pressure chamber surface 4-1 of the flow path member 4.

液体を吐出する構造としては、加圧室10と吐出孔8とがある。加圧室10は、変位素子50に面している加圧室本体10aと、加圧室本体10aより断面積が小さいディセンダ10bから成っている。加圧室本体10aは、キャビティプレート4aに形成されており、ディセンダ10bは、プレート4b〜fに形成された孔が重ねられ、さらにノズルプレート4gで(吐出孔8以外の部分を)塞がれて成っている。   As a structure for discharging the liquid, there are a pressurizing chamber 10 and a discharge hole 8. The pressurizing chamber 10 includes a pressurizing chamber main body 10a facing the displacement element 50 and a descender 10b having a smaller sectional area than the pressurizing chamber main body 10a. The pressurizing chamber main body 10a is formed in the cavity plate 4a, and the descender 10b is overlapped with holes formed in the plates 4b to 4f, and further blocked by the nozzle plate 4g (parts other than the discharge holes 8). It is made up of.

加圧室本体10aには、個別供給流路12が繋がっており、個別供給流路12は、第1供給流路20に繋がっている。個別供給流路12は供給プレート4bを貫通する円形状の孔であり、液体は上下方向に流れる。第1供給流路20はプレート4c〜hに形成された孔が重ねられ、さらに上側を供給プレート4bで、下側をノズルプレート4gで塞がれて成っている。   An individual supply channel 12 is connected to the pressurizing chamber body 10 a, and the individual supply channel 12 is connected to the first supply channel 20. The individual supply channel 12 is a circular hole penetrating the supply plate 4b, and the liquid flows in the vertical direction. The first supply flow path 20 is formed by overlapping holes formed in the plates 4c to 4h, and is further closed by the supply plate 4b on the upper side and the nozzle plate 4g on the lower side.

ディセンダ10bには、個別回収流路14が繋がっており、個別回収流路14は、第1回収流路24に繋がっている。個別回収流路14は回収プレート4fを貫通している貫通溝であり、液体は溝に沿って流れる。第1回収流路24はプレート4c〜hに形成された孔が重ねられ、さらに上側を供給プレート4bで、下側をノズルプレート4gで塞がれて成っている。   The individual recovery flow path 14 is connected to the descender 10 b, and the individual recovery flow path 14 is connected to the first recovery flow path 24. The individual recovery channel 14 is a through groove that passes through the recovery plate 4f, and the liquid flows along the groove. The first recovery flow path 24 is formed by overlapping holes formed in the plates 4c to 4h, and is further closed by the supply plate 4b on the upper side and the nozzle plate 4g on the lower side.

液体の流れについて、まとめると、第2供給流路22に供給された液体は、第1供給流路20および個別供給流路12を順に通って加圧室10に入り、一部の液体は吐出孔8から吐出される。吐出されなかった液体は、個別回収流路14を通って、第1回収流路24に入った後、第2回収流路に入り、ヘッド本体2の外部に排出される。   Regarding the liquid flow, the liquid supplied to the second supply flow path 22 passes through the first supply flow path 20 and the individual supply flow path 12 into the pressurizing chamber 10 in order, and a part of the liquid is discharged. It is discharged from the hole 8. The liquid that has not been discharged passes through the individual recovery flow path 14, enters the first recovery flow path 24, then enters the second recovery flow path, and is discharged outside the head body 2.

圧電アクチュエータ基板40は、圧電体である2枚の圧電セラミック層40a、40b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40a、40bはそれぞれ20μm程度の厚さを有している。すなわち、圧電アクチュエータ基板40の圧電セラミック層40aの上面から圧電セラミック層40bの下面までの厚さは40μm程度である。圧電セラミック層40aと圧電セラミック層40bの厚さの比は、3:7〜7:3、好ましく4:6〜6:4にされる。圧電セラミック層40a、40b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40a、40b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。 The piezoelectric actuator substrate 40 has a laminated structure composed of two piezoelectric ceramic layers 40a and 40b that are piezoelectric bodies. Each of these piezoelectric ceramic layers 40a and 40b has a thickness of about 20 μm. That is, the thickness from the upper surface of the piezoelectric ceramic layer 40a of the piezoelectric actuator substrate 40 to the lower surface of the piezoelectric ceramic layer 40b is about 40 μm. The thickness ratio between the piezoelectric ceramic layer 40a and the piezoelectric ceramic layer 40b is set to 3: 7 to 7: 3, preferably 4: 6 to 6: 4. Both of the piezoelectric ceramic layers 40 a and 40 b extend so as to straddle the plurality of pressure chambers 10. The piezoelectric ceramic layers 40a, 40b 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.

圧電アクチュエータ基板40は、Ag−Pd系などの金属材料からなる共通電極42およびAu系などの金属材料からなる第1個別電極44、第2個別電極45を有している。共通電極42の厚さは2μm程度であり、第1個別電極44、第2個別電極45の厚さは、1μm程度である。   The piezoelectric actuator substrate 40 includes a common electrode 42 made of a metal material such as Ag—Pd, and a first individual electrode 44 and a second individual electrode 45 made of a metal material such as Au. The thickness of the common electrode 42 is about 2 μm, and the thickness of the first individual electrode 44 and the second individual electrode 45 is about 1 μm.

第1個別電極44は、圧電アクチュエータ基板40の上面である第1主面40−1に配置されている。第1個別電極44は、平面形状が加圧室本体10aより一回り小さく、加圧室本体10aとほぼ相似な形状を有している第1個別電極本体44aと、第1個別電極本体44aから引き出されている第1引出電極44bとを含んでいる。第1引出電極44bの一端の、加圧室10と対向する領域外に引き出された部分には、接続電極46が形成されている。接続電極46は例えばガラスフリットを含む銀−パラジウムからなり、厚さが15μm程度で凸状に形成されている。また、接続電極46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。   The first individual electrode 44 is disposed on the first main surface 40-1 that is the upper surface of the piezoelectric actuator substrate 40. The first individual electrode 44 has a shape that is slightly smaller than the pressurizing chamber main body 10a and has a shape substantially similar to the pressurizing chamber main body 10a, and the first individual electrode main body 44a. And a first extraction electrode 44b that is extracted. A connection electrode 46 is formed at a portion of one end of the first extraction electrode 44 b that is extracted outside the region facing the pressurizing chamber 10. The connection electrode 46 is made of, for example, silver-palladium containing glass frit, and has a convex shape with a thickness of about 15 μm. Further, the connection electrode 46 is electrically joined to an electrode provided in the signal transmission unit 60.

第2個別電極45は、圧電アクチュエータ基板40の下面である第2主面40−2に配置されている。第2個別電極45は、平面形状が環状である第2個別電極本体45aと、第2個別電極本体45aから引き出されている第2引出電極45bとを含んでいる。第2個別電極本体45aは、第1個別電極本体44aを囲んで配置されている。必ずしも完全に囲んでいる必要はなく、第1個別電極本体44aの面積重心から見て、75%以上が囲まれていればよい。90%以上が囲まれているのがより好ましく、完全に囲まれているのが特に好ましい。なお、図6(b)では、第2個別引出電極45bと第1引出電極44bとは、重なって同じ位置に示されている。   The second individual electrode 45 is disposed on the second main surface 40-2 which is the lower surface of the piezoelectric actuator substrate 40. The second individual electrode 45 includes a second individual electrode main body 45a having a ring shape in plan view, and a second extraction electrode 45b drawn from the second individual electrode main body 45a. The second individual electrode body 45a is disposed so as to surround the first individual electrode body 44a. It is not always necessary to completely surround it, and 75% or more of the first individual electrode main body 44a may be surrounded as viewed from the center of gravity of the area. It is more preferable that 90% or more is surrounded, and it is particularly preferable that it is completely surrounded. In FIG. 6B, the second individual extraction electrode 45b and the first extraction electrode 44b are overlapped and shown at the same position.

第1引出電極44bと、第2引出電極45bとは、圧電セラミック層40a、40bを貫通している貫通導体48で電気的に接続されている。なお、共通電極42は、貫通導体48が貫通する部分には形成されていない。   The 1st extraction electrode 44b and the 2nd extraction electrode 45b are electrically connected by the penetration conductor 48 which has penetrated the piezoelectric ceramic layers 40a and 40b. The common electrode 42 is not formed in a portion through which the through conductor 48 penetrates.

また、圧電アクチュエータ基板40の上面には、共通電極用表面電極(不図示)が形成されている。共通電極用表面電極と共通電極42とは、圧電セラミック層40aに配置された、図示しない貫通導体を通じて、電気的に接続されている。   A common electrode surface electrode (not shown) is formed on the upper surface of the piezoelectric actuator substrate 40. The common electrode surface electrode and the common electrode 42 are electrically connected through a through conductor (not shown) disposed in the piezoelectric ceramic layer 40a.

詳細は後述するが、第1個別電極44および第2個別電極45には、制御部88から信号伝達部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。   Although details will be described later, a drive signal is supplied from the control unit 88 to the first individual electrode 44 and the second individual electrode 45 through a signal transmission unit. The drive signal is supplied in a constant cycle in synchronization with the conveyance speed of the print medium P.

共通電極42は、圧電セラミック層40aと圧電セラミック層40b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42は、圧電アクチュエータ基板40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42は、圧電セラミック層40a上に第1個別電極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に、圧電セラミック層40aを貫通して形成されたビアホール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は、多数の第1個別電極と同様に、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 42 is formed over almost the entire surface in the region between the piezoelectric ceramic layer 40a and the piezoelectric ceramic layer 40b. That is, the common electrode 42 extends so as to cover all the pressurizing chambers 10 in the region facing the piezoelectric actuator substrate 40. The common electrode 42 is connected to the surface electrode for the common electrode formed on the piezoelectric ceramic layer 40a so as to avoid the electrode group including the first individual electrodes through a via hole formed through the piezoelectric ceramic layer 40a. Are grounded and held at ground potential. The common electrode surface electrode is directly or indirectly connected to the controller 88 in the same manner as the multiple first individual electrodes.

圧電セラミック層40aの第1個別電極本体44aと共通電極42とに挟まれている部分は、厚さ方向に分極されており、第1個別電極本体44aに電圧を印加すると変形する。対向して配置されている第1個別電極本体44aおよび共通電極42と、それらに挟まれている圧電セラミック層40aとを第1圧電部Aと呼ぶ。   The portion of the piezoelectric ceramic layer 40a sandwiched between the first individual electrode body 44a and the common electrode 42 is polarized in the thickness direction, and deforms when a voltage is applied to the first individual electrode body 44a. The first individual electrode main body 44a and the common electrode 42 that are arranged to face each other and the piezoelectric ceramic layer 40a sandwiched between them are referred to as a first piezoelectric portion A.

圧電セラミック層40bの第2個別電極本体45aと共通電極42とに挟まれている部
分は、厚さ方向に分極されており、第2個別電極本体45aに電圧を印加すると変形する。対向して配置されている第2個別電極本体45aおよび共通電極42と、それらに挟まれている圧電セラミック層40bを第2圧電部Bと呼ぶ。
The portion of the piezoelectric ceramic layer 40b sandwiched between the second individual electrode body 45a and the common electrode 42 is polarized in the thickness direction, and deforms when a voltage is applied to the second individual electrode body 45a. The second individual electrode main body 45a and the common electrode 42 which are disposed to face each other and the piezoelectric ceramic layer 40b sandwiched between them are referred to as a second piezoelectric portion B.

第2圧電部Bの分極方向を第1圧電部Aの分極方向と逆にしておき(図6(a)中の矢印は分極方向を表す)、第1個別電極本体44aおよび第2個別電極本体45aに同じ電圧を加える。分極方向と同じ方向に電界を加えれば、第1圧電部Aと第2圧電部Bとは圧電効果により歪む活性部として働き、平面方向に縮む。変位素子50のその他の部分の圧電セラミック層40a、40bは、第1個別電極本体44aおよび第2個別電極本体45aに電圧を加えても直接電界が生じない非活性部であり、自発的に変形はせず、活性部の変形を規制しようとする。この結果、変位素子50は加圧室10側に変位する。   The polarization direction of the second piezoelectric part B is reversed to the polarization direction of the first piezoelectric part A (the arrow in FIG. 6A represents the polarization direction), and the first individual electrode body 44a and the second individual electrode body Apply the same voltage to 45a. If an electric field is applied in the same direction as the polarization direction, the first piezoelectric part A and the second piezoelectric part B function as active parts that are distorted by the piezoelectric effect and contract in the planar direction. The piezoelectric ceramic layers 40a and 40b in the other parts of the displacement element 50 are inactive portions that do not generate an electric field directly even when a voltage is applied to the first individual electrode main body 44a and the second individual electrode main body 45a. Without trying to regulate the deformation of the active part. As a result, the displacement element 50 is displaced toward the pressurizing chamber 10 side.

なお、第2圧電部Bの分極方向と第1圧電部Aの分極方向とを同じ向きにしておき、第1個別電極本体44aと第2個別電極本体45aとに逆の電圧を加えてもよい。ただし、加える電圧を1種類にした方が、制御が簡単になるので、分極方向は逆にするのが好ましい。   The polarization direction of the second piezoelectric part B and the polarization direction of the first piezoelectric part A may be set in the same direction, and opposite voltages may be applied to the first individual electrode body 44a and the second individual electrode body 45a. . However, it is preferable to reverse the polarization direction because the control is simpler when one voltage is applied.

第2個別電極45毎に電圧を加えるかどうかを変えられるようにするには、例えば、圧電アクチュエータ基板40と流路部材4とを接着する接着剤で、絶縁すればよい。また、駆動毎に、すべての第2個別電極本体45aに同じ電圧を加え、すなわちすべての第2圧電部Bを圧電変形させ、吐出させる変位素子50の第1圧電部Aにのみ電圧を加えて圧電変形するようにしてもよい。その際、駆動信号は、第2圧電部Bの変形だけでは吐出が起こらず、第2圧電部Bと第1圧電部Aとが両方変形した際に、吐出するようにしたものを用いる。このようにすれば、第2個別電極本体45aに加える電圧の制御が簡単にできる。   In order to be able to change whether to apply a voltage for each second individual electrode 45, for example, the piezoelectric actuator substrate 40 and the flow path member 4 may be insulated with an adhesive. In addition, the same voltage is applied to all the second individual electrode bodies 45a every driving, that is, the voltage is applied only to the first piezoelectric part A of the displacement element 50 that piezoelectrically deforms and discharges all the second piezoelectric parts B. You may make it carry out piezoelectric deformation. At this time, the drive signal is such that ejection is not caused only by the deformation of the second piezoelectric portion B, but is ejected when both the second piezoelectric portion B and the first piezoelectric portion A are deformed. In this way, it is possible to easily control the voltage applied to the second individual electrode body 45a.

本実施形態では、第1圧電部Aおよび第2圧電部Bは、2層の電極層とそれらに挟まれた1層の圧電体層(圧電セラミック層)から成っているが、それぞれ、複数の電極層と複数の圧電体層とが交互に積層されて成っていてもよい。   In the present embodiment, the first piezoelectric part A and the second piezoelectric part B are composed of two electrode layers and one piezoelectric layer (piezoelectric ceramic layer) sandwiched between them. The electrode layers and the plurality of piezoelectric layers may be alternately stacked.

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、第1個別電極44および第2個別電極45に供給される駆動信号により、変位素子50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 50 is driven (displaced) by a drive signal supplied to the first individual electrode 44 and the second individual electrode 45 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.

あらかじめ第1個別電極44および第2個別電極45を共通電極42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第1個別電極44および第2個別電極45を共通電極42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、第1個別電極44および第2個別電極45が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層40a、40b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、第1個別電極44および第2個別電極45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 first individual electrode 44 and the second individual electrode 45 are set to a potential higher than the common electrode 42 (hereinafter referred to as a high potential) in advance, and the first individual electrode 44 and the second individual electrode 45 are connected to the common electrode every time there is a discharge request. 42 is once set to the same potential (hereinafter referred to as a low potential), and then set to a high potential again at a predetermined timing. Accordingly, at the timing when the first individual electrode 44 and the second individual electrode 45 become a low potential, the piezoelectric ceramic layers 40a and 40b return (begin) to the original (flat) shape, and the volume of the pressurizing chamber 10 is initially set. Increased compared to the state (state where the potentials of both electrodes are different). 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 first individual electrode 44 and the second individual electrode 45 are set to a high potential at a timing when 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第1個別電極
44および第2個別電極45に供給することで、液滴を吐出できる。このパルス幅は、加圧室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。加圧室10の液体の固有振動周期は、液体の物性、加圧室10の形状の影響が大きいが、それ以外に、圧電アクチュエータ基板40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。
That is, a droplet can be ejected by supplying to the first individual electrode 44 and the second individual electrode 45 a pulse driving signal that is set to a low potential for a certain period of time with reference to the high potential. If this pulse width is AL (Acoustic Length), which is half the natural vibration period of the liquid in the pressurized 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 pressurizing chamber 10 is greatly influenced by the physical properties of the liquid and the shape of the pressurizing chamber 10, but besides that, the physical properties of the piezoelectric actuator substrate 40 and the flow path connected to the pressurizing chamber 10 Also affected by the characteristics of.

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.

本実施形態では、圧電アクチュエータ基板40を平面視したとき、第1圧電部Aと第2圧電部Bとが重なっている第1オーバーラップ領域、および第2圧電部Bと加圧室10となる開口の外周を構成している支持板開口縁部Cとが重なっている第2オーバーラップ領域が存在することにより変位量が大きくなっている。   In the present embodiment, when the piezoelectric actuator substrate 40 is viewed in plan, the first overlap region where the first piezoelectric portion A and the second piezoelectric portion B overlap, and the second piezoelectric portion B and the pressurizing chamber 10 are formed. The amount of displacement is large due to the presence of the second overlap region where the support plate opening edge C constituting the outer periphery of the opening overlaps.

まず、変位素子50の基本的な構成について説明する。変位素子50は、支持部材(流路部材)4の開口(加圧室)10に面しており、開口10の外周を構成している開口縁部Cで、変位素子50の外側の位置を規制されている。第1圧電部Aは、電圧が加わると平面方向に収縮し、第1圧電部Aが積層されている圧電セラミック層40bよりも平面方向の大きさが小さくなるので、開口10側に凸形状に湾曲する。第2圧電部Bは、電圧が加わると平面方向に収縮し、第2圧電部Bが積層されている圧電セラミック層40aよりも平面方向の大きさが小さくなるので、開口10とは反対側に凸形状になる。第2圧電部Bの外側は、開口縁部Cで位置が規制されているため、第2圧電部Bの内側は、第1圧電部Aを開口10側に押し出すように湾曲する。これら第1圧電部Aと第2圧電部Bとの湾曲が合わさって、変位素子50が変位する。   First, the basic configuration of the displacement element 50 will be described. The displacement element 50 faces the opening (pressurization chamber) 10 of the support member (flow path member) 4, and the position of the outer side of the displacement element 50 is defined by the opening edge C constituting the outer periphery of the opening 10. It is regulated. The first piezoelectric portion A contracts in the planar direction when a voltage is applied, and the size in the planar direction is smaller than the piezoelectric ceramic layer 40b on which the first piezoelectric portion A is laminated. Bend. The second piezoelectric portion B contracts in the planar direction when a voltage is applied, and the size in the planar direction is smaller than the piezoelectric ceramic layer 40a on which the second piezoelectric portion B is laminated. It becomes a convex shape. Since the position of the outside of the second piezoelectric portion B is regulated by the opening edge portion C, the inside of the second piezoelectric portion B is curved so as to push the first piezoelectric portion A toward the opening 10 side. The bending of the first piezoelectric part A and the second piezoelectric part B is combined, and the displacement element 50 is displaced.

開口10の平面形状は、任意であるが、基本的には凹んだところのない凸形状にされる。具体的に、円形状、楕円形状、凸多角形状などである。変位量を大きくするためには、円形状に近い形状であるのが好ましく、変位量に関して言えば、円形状が最適である。   Although the planar shape of the opening 10 is arbitrary, it is basically a convex shape having no recess. Specifically, a circular shape, an elliptical shape, a convex polygonal shape, or the like. In order to increase the amount of displacement, a shape close to a circular shape is preferable, and in terms of the amount of displacement, a circular shape is optimal.

第1圧電部Aは、開口10のほぼ中心に位置し(開口10の面積重心が第1圧電部A内にある)、第1圧電部Aの面積は、開口10の面積に対して、50%〜70%であれば、変位量を大きくできる。面積比は、特に55%〜65%であるのが好ましい。   The first piezoelectric part A is located substantially at the center of the opening 10 (the center of gravity of the area of the opening 10 is in the first piezoelectric part A), and the area of the first piezoelectric part A is 50 with respect to the area of the opening 10. If it is% to 70%, the amount of displacement can be increased. The area ratio is particularly preferably 55% to 65%.

続いて、第1オーバーラップ領域について説明する。第1オーバーラップ領域は、第1圧電部Aの外周部において、第1圧電部Aと第2圧電部Bとが重なっている領域である。なお、第1引出電極45bと共通電極42とが重なっている部分は、第1圧電部Aには含まれず、第1オーバーラップ領域にも含まれない。   Next, the first overlap area will be described. The first overlap region is a region where the first piezoelectric part A and the second piezoelectric part B overlap in the outer peripheral part of the first piezoelectric part A. The portion where the first extraction electrode 45b and the common electrode 42 overlap is not included in the first piezoelectric portion A and is not included in the first overlap region.

第1オーバーラップ領域は、第1圧電部Aを囲むように配置されている。必ずしも完全に囲んでいる必要はなく、第1個別電極本体44aの面積重心から見て、75%以上が囲まれていればよい。90%以上が囲まれているのがより好ましく、完全に囲まれているのが特に好ましい。また、第1オーバーラップ領域は、設計上離れて配置されていた第1圧電部Aと第1圧電部Bとがずれて重なったものではなく、重なるように設計されたものである。   The first overlap region is arranged so as to surround the first piezoelectric part A. It is not always necessary to completely surround it, and 75% or more of the first individual electrode main body 44a may be surrounded as viewed from the center of gravity of the area. It is more preferable that 90% or more is surrounded, and it is particularly preferable that it is completely surrounded. Further, the first overlap region is designed so that the first piezoelectric portion A and the first piezoelectric portion B, which are arranged apart from each other by design, do not overlap and overlap.

第1オーバーラップ領域が存在すると、変位量は大きくなる。これは、次のような理由によると考えられる。第1オーバーラップ領域は、第1圧電部Aを囲んでいる環状の領域なので、第1オーバーラップ領域が平面方向に収縮すると、環の直径を小さくするように
力が働く。これは第1圧電部Aを外側から圧縮し、第1圧電部Aの平面方向の大きさを小さくする。そうすると第1圧電部Aの湾曲は大きくなり、より開口10側に変位することになる。
When the first overlap region exists, the amount of displacement increases. This is considered to be due to the following reasons. Since the first overlap region is an annular region surrounding the first piezoelectric portion A, when the first overlap region contracts in the plane direction, a force acts to reduce the diameter of the ring. This compresses the first piezoelectric part A from the outside, and reduces the size of the first piezoelectric part A in the planar direction. If it does so, the curve of the 1st piezoelectric part A will become large and will be displaced to the opening 10 side more.

ただし、第1オーバーラップ領域の面積が大きくなり過ぎると、変位量は逆に小さくなってしまう。理由は、第1オーバーラップ領域の面積が大きくなることで、その分変位素子50の開口10の直径方向の長さが短くなるように働くので、その影響の方が大きくなるからではないかと考えられる。そのため、第1オーバーラップ領域の(平均の)幅W1[μm]は、第1圧電部Aの面積と同じ面積の円の直径の6%以下にする。   However, if the area of the first overlap region becomes too large, the amount of displacement is conversely reduced. The reason is that the area of the first overlap region is increased, and accordingly, the length of the opening 10 of the displacement element 50 is shortened, so that the influence is increased. It is done. Therefore, the (average) width W1 [μm] of the first overlap region is set to 6% or less of the diameter of a circle having the same area as the area of the first piezoelectric part A.

図7は、図6(a)、(b)に示した変位素子50についてシミュレーションを行なった結果から得られた第1オーバーラップ領域の幅W1と体積変位量(変位素子50の変位により変わる加圧室10の体積)との関係のグラフである。   FIG. 7 shows the width W1 of the first overlap region and the volume displacement amount (addition that changes depending on the displacement of the displacement element 50) obtained from the result of the simulation of the displacement element 50 shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b). It is a graph of a relationship with the volume of the pressure chamber.

シミュレーションでは、支持部材4は、ヤング率200GPa、厚さ50μm、開口10の直径1mmとし、圧電セラミック層40a、40bは、ヤング率80GPa、それぞれの厚さは22μm、圧電アチュエータ基板40の厚さ(圧電セラミック層40aの上面から圧電セラミック層40bの下面まで)45μm(すなわち共通電極42の厚さ1μm)、第1圧電部Aの直径775μm(これにより第1圧電部Aの面積は、開口10の面積の60%となっている)として、第1オーバーラップ領域の幅W1[μm]を変えている。ここでは後述の第2オーバーラップ領域は存在しない(W2=0μm)である。ただし、シミュレーションでは、第1引出電極44bおよび第2引出電極がない状態で行なった。グラフでは、第1オーバーラップ領域が存在しない場合、便宜上、第1圧電部Aと第2圧電部Bとの間の距離の分、W1が負であるとしている。   In the simulation, the support member 4 has a Young's modulus of 200 GPa, a thickness of 50 μm, and the diameter of the opening 10 is 1 mm. The piezoelectric ceramic layers 40a and 40b have a Young's modulus of 80 GPa, the thicknesses of each are 22 μm, and the thickness of the piezoelectric actuator substrate 40 ( 45 μm (from the upper surface of the piezoelectric ceramic layer 40 a to the lower surface of the piezoelectric ceramic layer 40 b) (that is, the thickness of the common electrode 42 is 1 μm), the diameter of the first piezoelectric portion A is 775 μm (thereby, the area of the first piezoelectric portion A is The width W1 [μm] of the first overlap region is changed. Here, the second overlap region described later does not exist (W2 = 0 μm). However, the simulation was performed without the first extraction electrode 44b and the second extraction electrode. In the graph, when there is no first overlap region, for convenience, it is assumed that W1 is negative for the distance between the first piezoelectric part A and the second piezoelectric part B.

W1が大きくなると体積変位量が大きくなっており、グラフから、W1が0μmであるときの体積変位量に対して、0μm<W1≦50μmの範囲で体積変位量が大きくなっている。これは第1圧電部Aの直径との比で表せば、0%より大きく、6.4%以下である。体積変位量をW1=20μm付近で最大になり、第1圧電部Aの直径との比で表したときの第1オーバーラップ領域の幅は、1%〜5%がより好ましく、2%〜4%が特に好ましいる。   As W1 increases, the volume displacement increases. From the graph, the volume displacement increases in the range of 0 μm <W1 ≦ 50 μm with respect to the volume displacement when W1 is 0 μm. This can be expressed as a ratio to the diameter of the first piezoelectric part A, which is greater than 0% and 6.4% or less. The width of the first overlap region is preferably 1% to 5%, more preferably 2% to 4%, when the volume displacement is maximized in the vicinity of W1 = 20 μm and expressed as a ratio to the diameter of the first piezoelectric part A. % Is particularly preferred.

体積変位量を大きくできるW1の範囲については、厚さ方向、平面方向に大きさが変わっても、相互に影響を及ぼしあう割合は変わらないので、第1圧電部Aの直径との比で表せば、対象となるものの形状、大きさによらず、上述範囲となると考えられる。このことは、シミュレーションでも確認された。   As for the range of W1 in which the volume displacement can be increased, even if the size changes in the thickness direction and the plane direction, the ratio of mutual influences does not change, so it can be expressed as a ratio with the diameter of the first piezoelectric part A. For example, the above-mentioned range is considered regardless of the shape and size of the object. This was confirmed by simulation.

続いて、第2オーバーラップ領域について説明する。第2オーバーラップ領域は、第2圧電部Bの外周部において、第2圧電部Bと支持板開口縁部Cとが重なっている領域である。   Next, the second overlap area will be described. The second overlap region is a region where the second piezoelectric portion B and the support plate opening edge portion C overlap in the outer peripheral portion of the second piezoelectric portion B.

第2オーバーラップ領域は、第2圧電部Bを囲むように配置されている。必ずしも完全に囲んでいる必要はなく、第2個別電極本体45aの面積重心から見て、75%以上が囲まれていればよい。90%以上が囲まれているのがより好ましく、完全に囲まれているのが特に好ましい。また、第2オーバーラップ領域は、設計上離れて配置されていた第2圧電部Bと支持板開口縁部Cとがずれて重なったものではなく、重なるように設計されたものである。   The second overlap region is arranged so as to surround the second piezoelectric part B. It is not always necessary to completely enclose, and 75% or more of the second individual electrode main body 45a may be enclosed as viewed from the center of gravity of the area. It is more preferable that 90% or more is surrounded, and it is particularly preferable that it is completely surrounded. Further, the second overlap region is designed so that the second piezoelectric portion B and the support plate opening edge portion C, which are arranged apart from each other in design, are not overlapped but overlapped.

第2オーバーラップ領域が存在すると、変位量は大きくなる。これは、次のような理由ではないかと考えられる。第2オーバーラップ領域では、第2圧電部Bが平面方向に収縮
することで、支持板開口縁部Cの上で、圧電アクチュエータ基板40が開口10の側に折れ曲がるように変形し、開口10上の圧電アクチュエータ基板40全体を開口10側に押し込むように変形させるので、これにより、変位量が大きくなる。また、第1オーバーラップ領域で説明したのと同様に、環状の第2オーバーラップ領域の直径が小さくなることにより生じる効果も加わっている可能性もある。第2オーバーラップ領域の幅が大きくなった場合、第1オーバーラップ領域の場合と異なり、第2オーバーラップ領域がない場合より変位量が小さくなることはない。これは、第2オーバーラップ領域が支持部材4と接合されている部分の上の領域であり、第2オーバーラップ領域の第2圧電部Bの幅が大きくなって、開口10上の圧電アクチュエータ基板40を引き延ばすように(その結果変位量を少なくなるように)働こうとしても、支持部材4によりその動きが規制されるので、支持板開口縁部Cの上で、圧電アクチュエータ基板40を屈曲させる影響の方が大きい状態を維持するのではないかと考えられる。
When the second overlap region exists, the amount of displacement increases. This may be due to the following reasons. In the second overlap region, the second piezoelectric portion B contracts in the plane direction, so that the piezoelectric actuator substrate 40 is deformed so as to be bent toward the opening 10 on the support plate opening edge C, and the upper portion of the opening 10 Since the entire piezoelectric actuator substrate 40 is deformed so as to be pushed toward the opening 10, the amount of displacement increases. In addition, as described in the first overlap region, there is a possibility that an effect caused by a decrease in the diameter of the annular second overlap region may be added. When the width of the second overlap region is increased, unlike the case of the first overlap region, the amount of displacement is not reduced compared to the case where there is no second overlap region. This is a region above the portion where the second overlap region is joined to the support member 4, and the width of the second piezoelectric portion B of the second overlap region is increased, so that the piezoelectric actuator substrate on the opening 10 Even if it tries to work so as to extend 40 (so that the amount of displacement is reduced as a result), the movement is restricted by the support member 4, so the piezoelectric actuator substrate 40 is bent on the support plate opening edge C. It is thought that the state where the influence is larger is maintained.

図8(a)、(b)は、第1オーバーラップ領域を評価したのと同様に、第2オーバーラップ領域の幅W2[μm]と体積変位量との関係をシミュレーションで評価した結果である。第1オーバーラップ領域の評価と異なるパラメータは次の通りである。第1オーバーラップ領域は存在しない(W1=0μm)。図8(a)のグラフでは、開口10の直径は、0.5mm、1mm、2mmの3種類とし、第1圧電部Aの直径は、それぞれ開口10の面積の60%となるようにした。図8(b)のグラフでは、圧電アクチュエータ基板の厚さ、30μm、45μm、90μmとした。また、各モデルで体積変位量が大きく異なるので、グラフには、それぞれの体積変位量の最大値で割って規格化したものをプロットした。   FIGS. 8A and 8B are the results of evaluating the relationship between the width W2 [μm] of the second overlap region and the volume displacement amount by simulation, as in the case of evaluating the first overlap region. . Parameters different from the evaluation of the first overlap region are as follows. There is no first overlap region (W1 = 0 μm). In the graph of FIG. 8A, the diameter of the opening 10 is set to three types of 0.5 mm, 1 mm, and 2 mm, and the diameter of the first piezoelectric portion A is set to 60% of the area of the opening 10, respectively. In the graph of FIG. 8B, the thickness of the piezoelectric actuator substrate is 30 μm, 45 μm, and 90 μm. In addition, since the volume displacement amount is greatly different in each model, the graph is plotted by normalizing by dividing by the maximum value of each volume displacement amount.

図8(a)から、体積変位量のピークは、W2が50〜100μmの範囲内であり、開口の10の大きさにあまり影響を受けないことが分かる。また、W2が300μm以上になると体積変位量はほぼ一定になることが分かる。このときの体積変位量は、第2オーバーラップ領域がない、すなわちW2=0μmの場合の体積変位量よりも大きく、第2オーバーラップ領域が大きい場合でも、体積変位量を大きくする効果があることが分かる。   From FIG. 8A, it can be seen that the peak of the volume displacement amount has W2 in the range of 50 to 100 μm and is not significantly affected by the size of the opening 10. It can also be seen that the volume displacement is almost constant when W2 is 300 μm or more. The volume displacement amount at this time is larger than the volume displacement amount when there is no second overlap region, that is, when W2 = 0 μm, and there is an effect of increasing the volume displacement amount even when the second overlap region is large. I understand.

図8(b)から、体積変位量のピークとなるW2の値は、圧電アクチュエータ基板40の厚さが厚くなっていくにしたがって大きくなっている。圧電アクチュエータ基板40の厚さが厚くなっていくほど、支持板開口縁部Cの上で圧電アクチュエータ基板40を開口10の側に折れ曲げるのに力が必要なため、体積変位量のピークとなるW2の値は、圧電アクチュエータ基板40の厚さにほぼ比例するのではないかと考えられる。   From FIG. 8B, the value of W2 that is the peak of the volume displacement amount increases as the thickness of the piezoelectric actuator substrate 40 increases. As the thickness of the piezoelectric actuator substrate 40 increases, a force is required to bend the piezoelectric actuator substrate 40 toward the opening 10 on the support plate opening edge C, so that the volume displacement peak. It is considered that the value of W2 is almost proportional to the thickness of the piezoelectric actuator substrate 40.

以上の結果から、まずW2を圧電アクチュエータ基板40の厚さ以上にすることで、変位量をより大きくできる。より具体的には、W2=0μmである場合に対するW2の変位量が最大になる値である場合の変位量の向上を100%とすると、上述の範囲では40%以上の向上となる。さらにW2が、圧電アクチュエータ基板40の厚さの4倍以下であれば、W2の値が大きくて、変位量が一定なる領域よりも大きな変位量とすることができる。   From the above results, the displacement amount can be further increased by setting W2 to be equal to or greater than the thickness of the piezoelectric actuator substrate 40. More specifically, assuming that the improvement of the displacement amount when the displacement amount of W2 is the maximum with respect to the case where W2 = 0 μm is 100%, the above range is an improvement of 40% or more. Furthermore, if W2 is 4 times or less the thickness of the piezoelectric actuator substrate 40, the value of W2 is large, and the displacement can be made larger than the region where the displacement is constant.

そして、第1オーバーラップ領域、第2オーバーラップ領域の両方が存在すると、変位量をより大きくできる。なお、第1オーバーラップ領域、第2オーバーラップ領域のいずれについても、圧電体として一般的なものを用い、支持部材4として一般的な金属を用いれば、上述と同様の傾向になると考えられる。   If both the first overlap region and the second overlap region exist, the amount of displacement can be increased. In addition, it is thought that it will become the same tendency as the above-mentioned if both a 1st overlap area | region and a 2nd overlap area | region use a general thing as a piezoelectric material, and use a common metal as the supporting member 4. FIG.

1・・・プリンタ
2・・・液体吐出ヘッド
2a・・・ヘッド本体
4・・・(第1)流路部材、支持部材
4a〜g・・・(第1流路部材の)プレート
4−1・・・加圧室面
4−2・・・吐出孔面
6・・・第2流路部材
6a、6b・・・(第2流路部材の)プレート
6ba、6bb・・・仕切り
6c・・・(第2流路部材の)貫通孔
6ca・・・貫通孔の拡幅部
8・・・吐出孔
9A・・・吐出孔列
9B・・・吐出孔行
10・・・加圧室
10a・・・加圧室本体、開口
10b・・・ディセンダ(部分流路)
11A・・・加圧室列
11B・・・加圧室行
12・・・個別供給流路
14・・・個別回収流路
20・・・第1(共通)供給流路
20a・・・(第1共通供給流路の)開口
22・・・第2(共通)供給流路
22a・・・第2共通供給流路本体
22b・・・供給接続流路
22c、22d・・・(第2共通供給流路の)開口
24・・・第1(共通)回収流路
24a・・・(第1共通回収流路の)開口
26・・・第2(共通)回収流路
26a・・・第2共通回収流路本体
26b・・・回収接続流路
26ca6d・・・(第2共通回収流路の)開口
40・・・圧電アクチュエータ基板
40a・・・圧電セラミック層
40b・・・圧電セラミック層
40−1・・・第1主面
40−2・・・第2主面
42・・・共通電極
44・・・第1個別電極
44a・・・第1個別電極本体
44b・・・第1引出電極
45・・・第2個別電極
45a・・・第2個別電極本体
45b・・・第2引出電極
46・・・接続電極
48・・・貫通電極
50・・・変位素子(加圧部)
60・・・信号伝達部
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
A・・・第1圧電部
B・・・第2圧電部
C・・・(支持部材の)開口縁部
P・・・印刷用紙
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Printer 2 ... Liquid discharge head 2a ... Head main body 4 ... (1st) Channel member, support member 4a-g ... (1st channel member) plate 4-1 ... Pressurizing chamber surface 4-2 ... Discharge hole surface 6 ... Second flow path member 6a, 6b ... (second flow path member) plate 6ba, 6bb ... Partition 6c -Through hole 6ca (widening part of second flow path member) 8: Widened portion of through hole 8 ... Discharge hole 9A ... Discharge hole array 9B ... Discharge hole row 10 ... Pressurizing chamber 10a ...・ Pressure chamber body, opening 10b ... descender (partial flow path)
11A ... Pressurization chamber row 11B ... Pressurization chamber row 12 ... Individual supply flow channel 14 ... Individual recovery flow channel 20 ... First (common) supply flow channel 20a ... (first) Opening 22 (1 common supply flow path) 22 ... 2nd (common) supply flow path 22a ... 2nd common supply flow path body 22b ... Supply connection flow path 22c, 22d ... (2nd common supply) Opening of channel 24... First (common) recovery channel 24 a... (Opening of first common recovery channel) 26... Second (common) recovery channel 26 a. Recovery channel body 26b ... Recovery connection channel 26ca6d ... (second common recovery channel) opening 40 ... Piezoelectric actuator substrate 40a ... Piezoelectric ceramic layer 40b ... Piezoelectric ceramic layer 40-1 ... First main surface 40-2 ... Second main surface 42 ... Common electrode 44 ... First individual power Electrode 44a ... first individual electrode body 44b ... first extraction electrode 45 ... second individual electrode 45a ... second individual electrode body 45b ... second extraction electrode 46 ... connection electrode 48 ... Penetration electrode 50 ... Displacement element (pressure part)
60 ... Signal transmission unit 70 ... (head mounting) frame 72 ... head group 80a ... feed roller 80b ... collection roller 82a ... guide roller 82b ... conveying roller 88 ... -Control part A ... 1st piezoelectric part B ... 2nd piezoelectric part C ... Opening edge part (of support member) P ... Printing paper

Claims (6)

複数の圧電体層と複数の電極層とが交互に積層されている圧電基板と、該圧電基板が備えている第1主面および第2主面のうちの該第2主面側に積層されている支持部材とを含んでいる圧電素子であって、
該圧電基板は、
前記第1主面側に配置されている、少なくとも2層の前記電極層と該2層の電極層に挟まれている前記圧電体層とを含んでいる第1圧電部と、
前記第2主面側に配置されている、少なくとも2層の前記電極層と該2層の電極層に挟まれている前記圧電体層とを含んでいる第2圧電部とを備えており、
前記圧電基板を平面視したとき、
前記第2圧電部は、前記第1圧電部を囲むように配置されており、
前記支持部材は開口を備えており、該開口は、前記第1圧電部および前記第2圧電部と重なるように配置されており、
前記第2圧電部の外周部において、前記第2圧電部と前記開口の外周を構成している支持板開口縁部とが重なっている第2オーバーラップ領域が存在することを特徴とする圧電素子。
A piezoelectric substrate in which a plurality of piezoelectric layers and a plurality of electrode layers are alternately stacked, and a first main surface and a second main surface of the piezoelectric substrate are stacked on the second main surface side. A piezoelectric element including a supporting member,
The piezoelectric substrate is
A first piezoelectric part that is disposed on the first main surface side and includes at least two electrode layers and the piezoelectric layer sandwiched between the two electrode layers;
A second piezoelectric portion including at least two electrode layers disposed on the second main surface side and the piezoelectric layer sandwiched between the two electrode layers;
When the piezoelectric substrate is viewed in plan view,
The second piezoelectric part is disposed so as to surround the first piezoelectric part,
The support member includes an opening, and the opening is disposed so as to overlap the first piezoelectric part and the second piezoelectric part,
In the outer peripheral portion of the second piezoelectric portion, there is a second overlap region in which the second piezoelectric portion and a support plate opening edge portion constituting the outer periphery of the opening are overlapped. .
前記第2オーバーラップ領域の幅が、前記圧電基板の厚さ以上であることを特徴とする請求項に記載の圧電素子。 The width of the second overlap area, the piezoelectric element according to claim 1, characterized in that at least the thickness of the piezoelectric substrate. 前記第2オーバーラップ領域の幅が、前記圧電基板の厚さの4倍以下であることを特徴とする請求項に記載の圧電素子。 3. The piezoelectric element according to claim 2 , wherein the width of the second overlap region is not more than four times the thickness of the piezoelectric substrate. 前記圧電基板を平面視したとき、
前記第1圧電部の外周部において、前記第1圧電部と前記第2圧電部とが重なっている第1オーバーラップ領域が存在しており、該第1オーバーラップ領域の幅が、前記第1圧電部の面積と同じ面積の円の直径の6%以下であることを特徴とする請求項のいずれかに記載の圧電素子。
When the piezoelectric substrate is viewed in plan view,
In the outer periphery of the first piezoelectric portion, there is a first overlap region where the first piezoelectric portion and the second piezoelectric portion overlap, and the width of the first overlap region is the first overlap region. The piezoelectric element according to any one of claims 1 to 3 , wherein the diameter is 6% or less of a diameter of a circle having the same area as the area of the piezoelectric portion.
請求項のいずれかに記載の圧電素子を複数備えており、前記支持部材が、前記基板側に複数の開口を備えており、該複数の開口は、それぞれ複数の前記第1および第2圧電部と重なるように配置されており、前記支持部材が、複数の前記開口からそれぞれ繋がっている複数の吐出孔を備えていることを特徴とする液体吐出ヘッド。 Claim 1 has a plurality of piezoelectric elements according to any one of 4, the support member comprises a plurality of openings on the substrate side, an aperture of the plurality of the plurality of the first and second 2. A liquid ejection head, wherein the liquid ejection head is disposed so as to overlap with the two piezoelectric portions, and the support member includes a plurality of ejection holes respectively connected from the plurality of openings. 請求項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。 A recording apparatus comprising: the liquid discharge head according to claim 5; a transport unit that transports a recording medium to the liquid discharge head; and a control unit that controls the liquid discharge head.
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