JP6237238B2 - Piezoelectric actuator, liquid ejection device, and method of manufacturing piezoelectric actuator - Google Patents
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Description
本発明は、圧電アクチュエータに関するものである。 The present invention relates to a piezoelectric actuator.
特許文献1には、ノズルからインクを吐出させるインクジェットヘッド用の圧電アクチュエータが開示されている。この圧電アクチュエータは、インクジェットヘッドの流路ユニットに接着され、流路ユニットの複数のノズル内のインクにそれぞれ吐出エネルギーを与える。この特許文献1の圧電アクチュエータは、積層された2つの圧電体(特許文献1では、それぞれ「振動板」、「圧電層」と表記されている)と、上側の圧電体の上面に、流路ユニットの複数のノズルに対応して設けられた複数の個別電極と、2枚の圧電体の間に設けられた共通電極とを有する。
上側の圧電体の上面には、共通電極と導通する複数の引出電極(表面電極)が設けられている。また、上側の圧電体にはスルーホールが形成されており、スルーホール内に充填された導電材料によって、各引出電極と共通電極とが接続されている。また、上側の圧電体の上面に配置された、複数の個別電極、及び、複数の引出電極は、それぞれ配線部材と接続されている。この配線部材によって、個別電極には、グランド電位と駆動電位が選択的に付与される。一方、共通電極は、配線部材と接続されることによって、常にグランド電位に保持されている。 A plurality of extraction electrodes (surface electrodes) that are electrically connected to the common electrode are provided on the upper surface of the upper piezoelectric body. Further, a through hole is formed in the upper piezoelectric body, and each extraction electrode and the common electrode are connected by a conductive material filled in the through hole. Further, the plurality of individual electrodes and the plurality of extraction electrodes arranged on the upper surface of the upper piezoelectric body are each connected to a wiring member. By this wiring member, a ground potential and a driving potential are selectively applied to the individual electrodes. On the other hand, the common electrode is always held at the ground potential by being connected to the wiring member.
上記の圧電アクチュエータを構成する圧電体は、脆性材料である圧電セラミックスで形成されたものであることから、焼成時や、焼成後の後工程でのハンドリング等の際に、クラックが生じることがある。特に、上側の圧電体にスルーホールが形成されている場合、下側の圧電体の、前記スルーホールにおいて露出する部分においては、局所的に厚みが薄くて強度が弱い、あるいは、応力集中が生じやすい等の理由から、他の部分と比べて、クラックが生じやすいことが分かっている。 Since the piezoelectric body constituting the piezoelectric actuator is formed of piezoelectric ceramic which is a brittle material, cracks may occur during firing or handling in a post-process after firing. . In particular, when a through hole is formed in the upper piezoelectric body, a portion of the lower piezoelectric body exposed in the through hole is locally thin and weak in strength, or stress concentration occurs. For reasons such as being easy, it is known that cracks are likely to occur compared to other parts.
下側の圧電体の、スルーホールにおいて露出する部分にクラックが生じている状態で、圧電アクチュエータを流路ユニットに接着剤で接合すると、余剰接着剤の一部がクラック内に浸透し、スルーホール内、さらには、上側の圧電体の上面まで溢れ出る虞がある。絶縁性材料である接着剤が、スルーホール内や上側の圧電体の上面まで広がると、引出電極と導通部との間、あるいは、個別電極及び引出電極と配線部材との間における、導通不良の原因となる。 When the piezoelectric actuator on the lower piezoelectric body is cracked at the exposed portion of the through hole, and the piezoelectric actuator is joined to the flow path unit with an adhesive, a part of the excess adhesive penetrates into the crack, and the through hole Further, there is a possibility of overflowing to the upper surface of the upper piezoelectric body. If the adhesive, which is an insulating material, spreads into the through-holes and the upper surface of the upper piezoelectric body, poor conduction between the extraction electrode and the conductive portion or between the individual electrode and the extraction electrode and the wiring member Cause.
本発明の目的は、2以上の圧電体が積層された構成の圧電アクチュエータにおいて、別の部材と接着される側の圧電体の、スルーホールにおける露出部分にクラックが生じている場合に、接着剤がクラックを浸透してスルーホールへ溢れ出てくることを防止することである。 An object of the present invention is to provide an adhesive in a piezoelectric actuator having a structure in which two or more piezoelectric bodies are laminated, when a crack is generated in an exposed portion of a through-hole of a piezoelectric body to be bonded to another member. Is to prevent cracks from penetrating into the through hole.
第1の発明の圧電アクチュエータは、第1圧電体と、前記第1圧電体に積層された第2圧電体と、前記第1圧電体の、前記第2圧電体と反対側の面に配置された第1電極と、前記第1圧電体と前記第2圧電体の間に配置された第2電極と、前記第1圧電体の、前記第2圧電体と反対側の面に、前記第1電極から離れて配置された引出電極と、前記第1圧電体の前記引出電極が形成される領域において前記第1圧電体を貫通するスルーホール内に配置され、前記第2電極と前記引出電極とを導通させる導通部と、を有し、
前記導通部は、前記第2圧電体の、前記スルーホールにおいて前記第1圧電体から露出する部分を覆うように設けられた、第1導電層と、前記第1導電層に重ねて形成された第2導電層と、を有することを特徴とするものである。
A piezoelectric actuator according to a first aspect of the present invention is disposed on a surface of a first piezoelectric body, a second piezoelectric body stacked on the first piezoelectric body, and a surface of the first piezoelectric body opposite to the second piezoelectric body. The first electrode, the second electrode disposed between the first piezoelectric body and the second piezoelectric body, and the first piezoelectric body on the surface opposite to the second piezoelectric body, An extraction electrode disposed away from the electrode; and a second hole and the extraction electrode disposed in a through hole penetrating the first piezoelectric body in a region where the extraction electrode of the first piezoelectric body is formed. And a conduction part that conducts,
The conducting portion is formed to overlap the first conductive layer and the first conductive layer provided to cover a portion of the second piezoelectric body exposed from the first piezoelectric body in the through hole. And a second conductive layer.
本発明では、スルーホール内の導通部は、第1導電層と第2導電層を有する。第1導電層は、第2圧電体の、スルーホールにおいて第1圧電体から露出する部分を覆うように設けられている。尚、本発明において、「第2圧電体の、スルーホールにおいて第1圧電体から露出する部分」とは、スルーホールが存在するために第1圧電体が局部的に積層されていない部分のことを指す。つまり、第2圧電体のうち、スルーホール内であって、且つ、第2電極によって覆われている部分も、前記の「露出する部分」に含まれる。 In the present invention, the conductive portion in the through hole has a first conductive layer and a second conductive layer. The first conductive layer is provided so as to cover a portion of the second piezoelectric body exposed from the first piezoelectric body in the through hole. In the present invention, “the portion of the second piezoelectric body exposed from the first piezoelectric body in the through hole” means a portion in which the first piezoelectric body is not locally stacked due to the presence of the through hole. Point to. That is, a portion of the second piezoelectric body that is in the through hole and is covered with the second electrode is also included in the “exposed portion”.
第2圧電体の、前記露出部分においてクラックが生じている場合、第1導電層を形成する際にスルーホール内に充填された導電性材料の一部がクラックにしみこむ。これにより、クラックが導電性材料で塞がれる。従って、圧電アクチュエータの第2圧電体側の面を、別の部材に接着剤で接合する際に、余剰の接着剤が前記のクラックを通して、スルーホール内、さらには、第1圧電体の表面にまで染み出してくることが確実に防止される。 When a crack is generated in the exposed portion of the second piezoelectric body, a part of the conductive material filled in the through hole penetrates into the crack when the first conductive layer is formed. As a result, the crack is closed with the conductive material. Therefore, when the surface on the second piezoelectric body side of the piezoelectric actuator is joined to another member with an adhesive, excess adhesive passes through the cracks, into the through hole, and further to the surface of the first piezoelectric body. Exudation is surely prevented.
また、上記の観点から、第1導電層は、クラックに浸透しやすい導電性材料で形成することが望ましいが、一方で、そのような導電性材料で形成された第1導電層だけでは、スルーホールにおける導通の信頼性が低い。そこで、本発明では、第2導電層が第1導電層に重ねて形成されることで、スルーホールにおける導通信頼性が高められている。尚、第2導電層は、第1導電層と異なる材料で形成されてもよいが、第1導電層と同じ材料によって、第1導電層の形成後に、別工程で形成されるものであってもよい。 From the above viewpoint, the first conductive layer is preferably formed of a conductive material that easily permeates cracks. On the other hand, only the first conductive layer formed of such a conductive material can pass through the first conductive layer. The reliability of conduction in the hall is low. Therefore, in the present invention, the second conductive layer is formed so as to overlap the first conductive layer, thereby improving the conduction reliability in the through hole. The second conductive layer may be formed of a material different from that of the first conductive layer. However, the second conductive layer is formed of a material different from that of the first conductive layer in a separate process after the formation of the first conductive layer. Also good.
第2の発明の圧電アクチュエータは、前記第1の発明において、前記第1導電層は、前記第2導電層よりも薄い層であることを特徴とするものである。 The piezoelectric actuator according to a second aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect, the first conductive layer is thinner than the second conductive layer.
本発明では、スルーホール内の、第2圧電体の露出部分に形成される第1導電層は、第2導電層よりも薄い。このような薄い導電層は、通常、流動性の高い導電性材料によって形成される。流動性の高い導電性材料は、第2圧電体に生じたクラックに浸透しやすいため、クラックが確実に塞がれる。一方で、薄い第1導電層だけでは、導通部における導通信頼性が低い。そこで、第1導電層に、これよりも厚みの大きい第2導電層が重ねて形成されることで、スルーホールにおける導通信頼性の向上が図られている。 In the present invention, the first conductive layer formed in the exposed portion of the second piezoelectric body in the through hole is thinner than the second conductive layer. Such a thin conductive layer is usually formed of a highly fluid conductive material. Since the highly fluid conductive material easily penetrates into the cracks generated in the second piezoelectric body, the cracks are reliably closed. On the other hand, the conduction reliability in the conduction part is low only with the thin first conductive layer. Therefore, the second conductive layer having a thickness larger than that of the first conductive layer is formed so as to improve the conduction reliability in the through hole.
第3の発明の圧電アクチュエータは、前記第1又は第2の発明において、前記第1電極は、前記第1圧電体の、第1電極層と、この第1電極層を覆うように設けられる第2電極層とを有し、前記第1電極の前記第1電極層と、前記導通部の前記第1導電層とが同じ材料で形成され、前記第1電極の前記第2電極層と、前記導通部の前記第2導電層とが同じ材料で形成されていることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the piezoelectric actuator according to the first or second aspect, the first electrode is provided so as to cover the first electrode layer and the first electrode layer of the first piezoelectric body. The first electrode layer of the first electrode and the first conductive layer of the conductive portion are formed of the same material, the second electrode layer of the first electrode, The second conductive layer of the conduction part is formed of the same material.
第1電極が、第1電極層と第2電極層を有する構成である場合に、第1電極の第1電極層と導通部の第1導電層とが同じ材料で形成されているため、両者を一度に形成することができる。同様に、第1電極の第2電極層と導通部の第2導電層も同じ材料で形成されているため、両者を一度に形成することができる。 When the first electrode has a configuration including the first electrode layer and the second electrode layer, the first electrode layer of the first electrode and the first conductive layer of the conductive portion are formed of the same material. Can be formed at once. Similarly, since the second electrode layer of the first electrode and the second conductive layer of the conductive portion are formed of the same material, both can be formed at a time.
第4の発明の圧電アクチュエータは、前記第1〜第3の何れかの発明において、前記第1圧電体の、前記第2圧電体と反対側の面において、前記第1電極と前記引出電極とが所定方向において並んで配置され、前記引出電極は、前記スルーホールの、前記所定方向における前記第1電極側の縁部には形成され、前記スルーホールの、前記所定方向における前記第1電極と反対側の縁部には形成されていないことを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the piezoelectric actuator according to any one of the first to third aspects, wherein the first electrode and the extraction electrode are disposed on a surface of the first piezoelectric body opposite to the second piezoelectric body. Are arranged side by side in a predetermined direction, and the extraction electrode is formed at an edge of the through hole on the first electrode side in the predetermined direction, and the first electrode in the predetermined direction of the through hole It is not formed in the edge part of an other side, It is characterized by the above-mentioned.
第2圧電体におけるクラックの発生は、焼成工程などの圧電アクチュエータの製造途中だけでなく、完成した圧電アクチュエータを別の部材に押圧しながら接着する際にも起こり得る。接着の際には、スルーホール内の導通部は既に形成された状態であるから、この段階で発生するクラックについては、前記第1の発明で述べたように、導通部を形成する導電性材料を浸透させて塞ぐ、ということはできない。そこで、本発明は、接着時に生じたクラックを通って、余剰の接着剤がスルーホールに染み出してきた場合に、その接着剤が、第1圧電体に形成された第1電極にまで広がって、アクチュエータの駆動に悪影響を及ぼすことを極力回避することを目的とする。 The occurrence of cracks in the second piezoelectric body can occur not only during the production of the piezoelectric actuator, such as in the firing step, but also when the completed piezoelectric actuator is bonded to another member while being pressed. At the time of bonding, since the conductive portion in the through hole is already formed, the crack generated at this stage is, as described in the first invention, the conductive material forming the conductive portion. It is not possible to infiltrate and block. Therefore, in the present invention, when excess adhesive oozes through the through-holes through a crack generated during bonding, the adhesive spreads to the first electrode formed on the first piezoelectric body. An object is to avoid adversely affecting the driving of the actuator as much as possible.
即ち、本発明では、スルーホールの、第1電極側の縁部には引出電極が形成されているが、第1電極と反対側の縁部には引出電極が存在していない。これにより、第2圧電体に生じたクラックからスルーホールへ染み出した余剰の接着剤が、さらに、スルーホールから溢れ出ようとしたときに、スルーホールの第1電極側の縁部に形成された引出電極の一部分が、接着剤が第1電極へ流れるのを阻止する、いわば、堤防の役割をする。従って、スルーホールから溢れ出る接着剤は、堤防のない、第1電極と反対側に流れることになり、接着剤が第1電極へ広がってしまうことが防止される。 That is, in the present invention, an extraction electrode is formed on the edge of the through hole on the first electrode side, but no extraction electrode is present on the edge on the side opposite to the first electrode. As a result, when the excess adhesive that oozes out from the crack generated in the second piezoelectric body into the through hole further overflows from the through hole, it is formed at the edge of the through hole on the first electrode side. A part of the extraction electrode serves as a dike to prevent the adhesive from flowing to the first electrode. Therefore, the adhesive overflowing from the through hole flows to the opposite side of the first electrode without the bank, and the adhesive is prevented from spreading to the first electrode.
第5の発明の圧電アクチュエータは、前記第4の発明において、前記第1導電層は、前記第2圧電体の、前記スルーホールにおける露出部分全体を覆うように形成され、前記第2導電層は、前記第2圧電体の前記露出部分のうちの、前記第1電極側の少なくとも一部分にのみ形成されていることを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the piezoelectric actuator according to the fourth aspect, the first conductive layer is formed to cover the entire exposed portion of the second piezoelectric body in the through hole, and the second conductive layer is The second piezoelectric body is formed only on at least a part of the exposed portion of the second piezoelectric body on the first electrode side.
本発明では、第2圧電体の、スルーホールにおける露出部分の全体に、第1導電層が形成されているため、前記露出部分に生じているクラックに、第1導電層を形成する導電性材料を浸透させて、クラックを確実に塞ぐことができる。一方で、第2導電層は、引出電極と共通電極と確実に接続できればそれでよく、その観点では、第2導電層は、前記露出部分の、少なくとも第1電極側の一部分に形成されていればよい。つまり、第2導電層は、前記の第1導電層とは異なり、必ずしも第2圧電体の露出部分の全体に設けられる必要はない。 In the present invention, since the first conductive layer is formed on the entire exposed portion of the second piezoelectric body in the through hole, the conductive material for forming the first conductive layer in the crack generated in the exposed portion. The cracks can be reliably closed. On the other hand, the second conductive layer suffices if it can be securely connected to the extraction electrode and the common electrode, and from that point of view, the second conductive layer should be formed at least on the first electrode side of the exposed portion. Good. That is, unlike the first conductive layer, the second conductive layer is not necessarily provided on the entire exposed portion of the second piezoelectric body.
第6の発明の圧電アクチュエータは、前記第4又は第5の発明において、前記第1圧電体と前記第2圧電体の積層方向から見て、前記スルーホールは、前記所定方向に長い形状を有することを特徴とするものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fourth or fifth aspect, the through hole has a shape that is long in the predetermined direction when viewed from the stacking direction of the first piezoelectric body and the second piezoelectric body. It is characterized by this.
引出電極を形成する際の位置ずれ、あるいは、スルーホールを形成する際の位置ずれによって、意図に反して、スルーホールが、引出電極が形成される領域内に収まり、スルーホールの縁部全体に引出電極が存在する構成となってしまうことが考えられる。本発明では、スルーホールが、引出電極と第1電極の並び方向に長い形状となっていることから、この方向において引出電極やスルーホールが、多少位置がずれて形成されても、スルーホールが、引出電極が形成される領域内に収まってしまうことがない。 Due to misalignment when forming the extraction electrode or misalignment when forming the through hole, the through hole is confined within the region where the extraction electrode is formed, and the entire edge of the through hole is formed. It is conceivable that a configuration in which an extraction electrode exists is formed. In the present invention, the through hole has a shape that is long in the direction in which the extraction electrode and the first electrode are arranged. Therefore, even if the extraction electrode and the through hole are formed in a slightly shifted position in this direction, the through hole is not formed. It does not fall within the region where the extraction electrode is formed.
第7の発明の圧電アクチュエータは、前記第4又は第5の発明において、複数の前記第1電極が、前記所定方向と直交する電極配列方向に配列され、前記引出電極は、前記電極配列方向に沿って延在し、複数の前記スルーホールが、前記電極配列方向に沿って配置され、前記複数のスルーホールの間で、前記所定方向における位置が異なっていることを特徴とするものである。 According to a seventh aspect of the present invention, in the piezoelectric actuator according to the fourth or fifth aspect, the plurality of first electrodes are arranged in an electrode arrangement direction orthogonal to the predetermined direction, and the extraction electrode is arranged in the electrode arrangement direction. The plurality of through holes are arranged along the electrode arrangement direction, and the positions in the predetermined direction are different among the plurality of through holes.
本発明では、複数のスルーホールの、引出電極と第1電極の並び方向における位置が異なっているため、この方向において引出電極やスルーホールが、多少位置がずれて形成されても、全てのスルーホールが、引出電極が形成される領域に収まってしまう、ということはない。 In the present invention, since the positions of the plurality of through holes in the arrangement direction of the extraction electrode and the first electrode are different, even if the extraction electrodes and the through holes are formed in a slightly shifted position in this direction, all the through holes are formed. The holes do not fit into the region where the extraction electrode is formed.
第8の発明の液体吐出装置は、複数のノズルを含む液体流路を有する流路構造体と、前記流路構造体に接合される圧電アクチュエータを備え、
前記圧電アクチュエータは、第1圧電体と、前記第1圧電体に対して前記流路構造体側に配置され、前記第1圧電体に積層された第2圧電体と、前記第1圧電体の、前記第2圧電体と反対側の面に配置された第1電極と、前記第1圧電体と前記第2圧電体の間に配置された第2電極と、前記第1圧電体の、前記第2圧電体と反対側の面に、前記第1電極から離れて配置された引出電極と、前記第1圧電体の前記引出電極が形成される領域において前記第1圧電体を貫通するスルーホール内に配置され、前記第2電極と前記引出電極とを導通させる導通部と、を有し、
前記導通部は、前記第2圧電体の、前記スルーホールにおいて、前記第1圧電体から露出する部分を覆うように設けられた、第1導電層と、前記第1導電層に重ねて形成された第2導電層と、を有することを特徴とするものである。
A liquid ejection apparatus according to an eighth aspect includes a flow path structure having a liquid flow path including a plurality of nozzles, and a piezoelectric actuator joined to the flow path structure.
The piezoelectric actuator includes a first piezoelectric body, a second piezoelectric body disposed on the flow channel structure side with respect to the first piezoelectric body, and laminated on the first piezoelectric body, and the first piezoelectric body, A first electrode disposed on a surface opposite to the second piezoelectric body, a second electrode disposed between the first piezoelectric body and the second piezoelectric body, and the first piezoelectric body. In a through-hole penetrating the first piezoelectric body in a region where the extraction electrode arranged away from the first electrode and the extraction electrode of the first piezoelectric body are formed on the surface opposite to the two piezoelectric bodies And a conduction portion that conducts the second electrode and the extraction electrode,
The conducting portion is formed so as to overlap the first conductive layer and the first conductive layer provided to cover a portion of the second piezoelectric body exposed from the first piezoelectric body in the through hole. And a second conductive layer.
本発明では、スルーホール内に導電性材料を注入して第1導電層を形成する際に、導電性材料の一部がクラックにしみこみ、クラックが導電性材料で塞がれる。これにより、圧電アクチュエータの第2圧電体側の面を、流路構造体に接着剤で接合する際に、余剰の接着剤がクラックを通して染み出してくることが確実に防止される。さらに、第2導電層が第1導電層に重ねて形成されることで、スルーホールにおける導通信頼性が高められている。 In the present invention, when the first conductive layer is formed by injecting a conductive material into the through hole, a part of the conductive material penetrates into the crack, and the crack is closed with the conductive material. Thus, when the surface of the piezoelectric actuator on the second piezoelectric body side is joined to the flow path structure with an adhesive, it is reliably prevented that excessive adhesive penetrates through the crack. Furthermore, since the second conductive layer is formed so as to overlap the first conductive layer, the conduction reliability in the through hole is enhanced.
第9の発明の圧電アクチュエータの製造方法は、前記第1〜第7の何れかかに記載の圧電アクチュエータの製造方法であって、前記第1圧電体を貫通する前記スルーホール内に、第1の導電性材料を充填して前記第1導電層を形成する、第1導電層形成工程と、前記第1導電層形成工程後に、前記スルーホール内に、第2の導電性材料を充填して前記第2導電層を形成する、第2導電層形成工程と、を備え、前記第1の導電性材料の流動性が、前記第2の導電性材料の流動性よりも高いことを特徴とするものである。 A method for manufacturing a piezoelectric actuator according to a ninth aspect of the present invention is the method for manufacturing a piezoelectric actuator according to any one of the first to seventh aspects, wherein the first hole is formed in the through hole that penetrates the first piezoelectric body. After the first conductive layer forming step and the first conductive layer forming step, the second conductive material is filled into the through hole after the first conductive layer is formed. A second conductive layer forming step of forming the second conductive layer, wherein the fluidity of the first conductive material is higher than the fluidity of the second conductive material. Is.
本発明では、スルーホール内に第1の導電性材料を充填して、第1導電層を形成し、次に、スルーホール内に第2の導電性材料を充填して、第2導電層を形成する。ここで、第1の導電性材料は、第2の導電性材料よりも流動性が高いものである。従って、第2圧電体の、スルーホールにおいて露出する部分に生じたクラックに、第1の導電性材料が浸透しやすくなり、クラックを確実に塞ぐことができる。 In the present invention, the through hole is filled with the first conductive material to form the first conductive layer, and then the through hole is filled with the second conductive material to form the second conductive layer. Form. Here, the first conductive material has higher fluidity than the second conductive material. Therefore, the first conductive material can easily penetrate into cracks generated in the exposed portions of the second piezoelectric body in the through holes, and the cracks can be reliably closed.
次に、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本実施形態のインクジェットプリンタの概略平面図である。まず、図1を参照してインクジェットプリンタ1の概略構成について説明する。尚、以下では、図1の紙面手前側を上方、紙面向こう側を下方と定義して、適宜、「上」「下」の方向語を使用して説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic plan view of the ink jet printer of the present embodiment. First, a schematic configuration of the
(プリンタの概略構成)
図1に示すように、インクジェットプリンタ1は、プラテン2と、キャリッジ3と、インクジェットヘッド4と、搬送機構5と、制御装置6等を備えている。
(Schematic configuration of the printer)
As shown in FIG. 1, the
プラテン2の上面には、被記録媒体である記録用紙100が載置される。キャリッジ3は、プラテン2と対向する領域において2本のガイドレール10,11に沿って走査方向に往復移動可能に構成されている。キャリッジ3には無端ベルト14が連結され、キャリッジ駆動モータ15によって無端ベルト14が駆動されることで、キャリッジ3は走査方向に移動する。
On the upper surface of the
インクジェットヘッド4は、キャリッジ3に取り付けられており、キャリッジ3とともに走査方向に移動する。インクジェットヘッド4は、プリンタ1に装着された4色(例えば、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ)のインクカートリッジ17と、図示しないチューブによって接続されている。また、インクジェットヘッド4の下面(図1の紙面向こう側の面)には、複数のノズル25が形成されている。そして、このインクジェットヘッド4は、インクカートリッジ17から供給された4色のインクを、複数のノズル25からプラテン2に載置された記録用紙100に対して吐出する。
The
搬送機構5は、搬送方向にプラテン2を挟むように配置された2つの搬送ローラ18,19を有する。搬送機構5は、2つの搬送ローラ18,19によって、プラテン2に載置された記録用紙100を搬送方向に搬送する。
The
制御装置6は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、及び、各種制御回路を含むASIC(Application Specific Integrated Circuit)等を備える。 制御装置6は、ROMに格納されたプログラムに従い、ASICにより、記録用紙100への印刷等の各種処理を実行する。例えば、印刷処理においては、制御装置6は、PC等の外部装置から入力された印刷指令に基づいて、インクジェットヘッド4やキャリッジ駆動モータ15等を制御して、記録用紙100に画像等を印刷させる。具体的には、キャリッジ3とともにインクジェットヘッド4を走査方向に移動させながらインクを吐出させるインク吐出動作と、搬送ローラ18,19によって記録用紙100を搬送方向に所定量搬送する搬送動作とを、交互に行わせる。
The
(インクジェットヘッド)
次に、インクジェットヘッド4について説明する。図2は、インクジェットヘッド4の平面図である。図3は、図2のA部拡大図である。図4は、図3のIV-IV線断面図である。尚、図2、図4では、インクジェットヘッド4の圧電アクチュエータ21に接続されるCOF63を二点鎖線で概略的に示している。図2〜図4に示すように、インクジェットヘッド4は、流路ユニット20と圧電アクチュエータ21を備えている。
(Inkjet head)
Next, the
(流路ユニットの構成)
図4に示すように、流路ユニット20は、それぞれ流路形成孔が形成された5枚の流路形成プレート31〜35と、流路形成プレート31の上面に接合されたインク封止膜36とを有する。尚、図2から理解されるように、5枚の流路形成プレート31〜35は平面サイズが互いに等しくなっている。一方、インク封止膜36は、流路形成プレート31〜35と比べて平面サイズがやや小さい。
(Configuration of flow path unit)
As shown in FIG. 4, the
5枚の流路形成プレート31〜35の材質は特に限定されないが、例えば、上側4枚の流路形成プレート31〜34は、ステンレス鋼等の耐食性の高い金属材料で形成されたものを好適に使用できる。また、最も下側の流路形成プレート35は、複数のノズル25が形成されたノズルプレートであるが、このノズルプレート35は、ポリイミド等の樹脂で形成されたものを好適に使用できる。また、インク封止膜36は、インク透過性の低い材料、例えば、ステンレス鋼等の金属材料で形成されたものを好適に使用できる。5枚の流路形成プレート31〜35が積層されたときにそれぞれの流路形成孔が連通することによって、流路ユニット20には、以下に述べるようなインク流路が形成されている。
The material of the five flow
図2に示すように、流路ユニット20(流路形成プレート31)の上面の、インク封止膜36が接合されていない、搬送方向上流側の領域には、4つのインクカートリッジ17(図1参照)と接続される4つのインク供給孔23が形成されている。また、流路ユニット20の内部には、4つのインク供給孔23にそれぞれ接続された4本のマニホールド24が形成されている。4本のマニホールド24には、4つのインク供給孔23を介して、4つのインクカートリッジ17(図1参照)の4色のインクがそれぞれ供給される。また、4本のマニホールド24は、それぞれ搬送方向に延在している。
As shown in FIG. 2, four ink cartridges 17 (FIG. 1) are disposed in the upstream area in the transport direction where the
また、流路ユニット20は、5枚の流路形成プレート31〜35のうちの、最も下側のプレート35に形成された複数のノズル25と、最も上側のプレート31に形成された複数の圧力室26を有する。図2に示すように、流路ユニット20の下面(図3の紙面向こう側の面)において、複数のノズル25は搬送方向に沿って配列され、4本のマニホールド24にそれぞれ対応した4列のノズル列を構成している。各圧力室26は、走査方向に長い、略矩形の平面形状を有する孔である。
The
複数の圧力室26は、4本のマニホールド24、及び、4列のノズル列に対応して、4列に配列されている。これら複数の圧力室26は、流路形成プレート31の上面に接合されたインク封止膜36によって、上方から覆われている。各圧力室26は、走査方向に長い、略楕円形の平面形状を有する。図4に示すように、各圧力室26の長手方向一端部は、マニホールド24と連通し、長手方向他端部はノズル25と連通している。これにより、流路ユニット20には、マニホールド24から分岐して、圧力室26を経てノズル25に至る、個別インク流路が複数形成されている。
The plurality of
(圧電アクチュエータの構成)
圧電アクチュエータ21は、流路ユニット20のインク封止膜36の上面に配置されている。図2〜図5に示すように、圧電アクチュエータ21は、2枚の圧電体41,42と、複数の個別電極44、及び、共通電極45とを備えている。
(Configuration of piezoelectric actuator)
The
2枚の圧電体41,42は、それぞれ、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料からなる。圧電体41,42は互いに積層された状態で、インク封止膜36の上面に配置される。また、下側の圧電体42はインク封止膜36に接着剤で接合される。
The two
個別電極44は、圧電層41の、圧電層42と反対側の面である上面に形成されている。この個別電極44は、第1電極層51と第2電極層52を有する。第1電極層51は、圧電体41の上面に、例えば、金などの導電性材料によって薄く形成されている。この第1電極層51は、主電極部51aと副電極部51bとを有する。主電極部51aは、走査方向に長い略楕円の平面形状を有し、対応する圧力室26の中央部と対向している。副電極部51bは、圧電体41の上面において、主電極部51aの長手方向一端部から、走査方向に沿って、圧力室26と対向しない領域まで延びている。第2電極層52は、第1電極層51の副電極部51bを覆うように設けられている。この第2電極層52は、第1電極層51とは異なる導電性材料、例えば、Ag−Pdなどによって形成されており、第2電極層52は、第1電極層51よりも厚くなっている。例えば、第1電極層51の厚みが0.5μm以下、第2電極層52の厚みが1.0μm以上である。
The
個別電極44の第2電極層52の端部には、導電性のバンプ53が設けられている。図4に示すように、このバンプ53には、配線部材であるCOF63が押し付けられて接合される。これにより、個別電極44は、バンプ53を介して、COF63と電気的に接続される。COF63は、プリンタ1の制御装置6(図1参照)と接続されている。また、COF63にはドライバIC64が設けられている。ドライバIC64は、制御装置6からの吐出制御信号に基づき、各個別電極44の電位を、所定の駆動電位とグランド電位との間で切り換える。
尚、本実施形態において、個別電極44が、第1電極層51と第2電極層52の2層で構成されている理由は、以下の通りである。個別電極44の、圧力室26と重なる部分は、圧電体41,42の変形をできるだけ阻害しないように、極力薄い方が好ましい。そこで、圧力室26の中央部と対向する領域では、第1電極層51の主電極部51aのみが配置されている。一方、個別電極44の、COF63とバンプ53によって接合される部分は、COF63の接合時の圧力に耐えられるように、ある程度の厚みを有することが好ましい。また、副電極部51bは、主電極部51aと比べて幅が小さいため、この副電極部51bで断線が生じる虞がある。そこで、圧力室26と対向しない副電極部51bに、第2電極層52が重ねられることによって、副電極部51bが補強されている。
In the present embodiment, the reason why the
共通電極45は、2枚の圧電体41,42の間にほぼ全面的に配置されている。また、共通電極45は、上側の圧電体41を挟んで複数の個別電極44のそれぞれと対向している。共通電極45は、例えば、AgやAg−Pd等の導電性材料によって形成されている。
The
図2に示すように、上側の圧電体41の上面の、走査方向における両端部には、複数の個別電極44から離れて2つの引出電極47が設けられている。また、2つの引出電極47は、走査方向中央側に位置する複数の個別電極44に対して、走査方向において並べて配置されている。また、各引出電極47は、個別電極44の配列方向である搬送方向に延びており、一部(図2では7つ)の個別電極44と、走査方向に並んでいる。
As shown in FIG. 2, two
これら2つの引出電極47は、個別電極44の第2電極層52と同じ導電性材料(例えば、AgやAg−Pd)で形成されている。後に説明するように、2つの引出電極47は、2枚の圧電体41,42の間に配置されている共通電極45と導通している。また、引出電極47には導電性のバンプ54が設けられており、このバンプ54にはCOF63が押し付けられて接合される。これにより、引出電極47は、COF63に形成されているグランド配線と接続され、共通電極45はグランド電位に保持されている。
These two
次に、引出電極47と共通電極45との電気的接続構造について詳細に説明する。図5は、図4のB部拡大図である。図2に示すように、上側の圧電体41の上面の、引出電極47が形成される走査方向端部には、圧電体41を貫通するスルーホール41aが、1つの引出電極47に対して3つ形成されている。尚、図2、図3に示すように、各スルーホール41aは、2つの圧電体41,42の積層方向である上下方向から見て、引出電極47の走査方向における外縁よりも、スルーホール41aの縁が少し外側にはみ出している。これにより、図5に示すように、スルーホール41aの、個別電極44側の縁部には引出電極47が形成されている一方で、スルーホール41aの、個別電極44と反対側の端部には引出電極47が形成されていない。
Next, the electrical connection structure between the
スルーホール41a内には、共通電極45と引出電極47とを導通させる導通部46が配置されている。導通部46は、第1導電層55と第2導電層56を有する。
In the through
第1導電層55は、下側の圧電体42、及び、この圧電体42の上面に形成された共通電極45の、スルーホール41aにおいて上側の圧電体41から露出する部分の全体を覆うように設けられている。以下では、説明の便宜上、下側の圧電体42の、スルーホール41aにおいて圧電体41から露出する部分を、特に、「露出部分42a」と称す。本実施形態では、共通電極45は、圧電体42の露出部分42aの上面全域に形成されている。第1導電層55は、個別電極44の第1電極層51と同じ材料(例えば、金など)で、薄く形成されている。第1導電層55は、圧電体42の露出部分42aの上に配置されている共通電極45と接触することにより、共通電極45と導通している。
The first
尚、第1導電層55は、スルーホール41aの底面となる圧電体42の露出部分42aだけでなく、この露出部分42aから、スルーホール41aの、個別電極44に近い側の側面を経て、スルーホール41aの個別電極44側の縁部まで形成されている。
Note that the first
第2導電層56は、第1導電層55に重ねて形成されている。この第2導電層56は、第1導電層55とは異なる材料であって、且つ、引出電極47及び個別電極44の第2電極層52と同じ材料(例えば、AgやAg−Pd)で形成されている。第2導電層56は、第1導電層55よりも厚くなっている。例えば、第1導電層55の厚みが0.5μm以下、第2導電層56の厚みが1.0μm以上である。尚、先にも述べたように、引出電極47は、スルーホール41aを取り囲むように配置されるのではなく、スルーホール41aの個別電極44側の縁部にのみ配置されている。そして、導通部46の第2導電層56は、スルーホール41aの底面から個別電極44側の側面にわたって形成されて、スルーホール41aの、個別電極44側の縁部において引出電極47と導通している。
The second
以上のように、スルーホール41a内の、第1導電層55と第2導電層56を有する導通部46により、共通電極45と引出電極47とが導通されている。ここで、本実施形態において、スルーホール41a内の導通部46が、第1導電層55と第2導電層56の2層で構成されている理由は、図5に示すように下側の圧電体42の露出部分42aにクラック58が生じている場合に、圧電アクチュエータ21を流路ユニット20に接着剤57で接合したときの余剰の接着剤57がクラック58を染み上がってくることを防止するためである。その詳細については後述する。
As described above, the
また、図4に示される、圧電体41の、個別電極44と共通電極45に挟まれた部分を、特に、活性部40と呼ぶ。活性部40は、厚み方向において下向き、即ち、個別電極44から共通電極45に向かう方向に分極されている。
In addition, the portion of the
以上説明した圧電アクチュエータ21の、ノズル25からインクを吐出させる際の動作は、以下の通りである。ドライバIC64により、ある個別電極44の電位が、グランド電位から駆動電位に切り換えられたとする。このとき、個別電極44とグランド電位に保持されている共通電極45の間に電位差が生じる。これにより、図4に示される、圧電体41の活性部40に厚み方向の電界が生じる。また、活性部40の分極方向と電界の方向とが一致するために、活性部40はその分極方向である厚み方向に伸びて面方向に収縮する。この活性部40の収縮変形に伴って、2つの圧電体41,42が圧力室26側に凸となるように撓む。これにより、圧力室26の容積が減少してその内部のインクに圧力が付与され、圧力室26に連通するノズル25からインクの液滴が吐出される。
The operation of the
次に、上述した圧電アクチュエータ21の製造工程について説明する。図6は、圧電アクチュエータ21の製造工程を説明する図である。
Next, the manufacturing process of the
(スルーホール形成工程)
まず、図6(a)に示すように、上側の圧電体41となる、未焼成のグリーンシート71に、スルーホール41aを形成する。このスルーホール41aの形成は、パンチング加工やレーザー加工等の公知の方法で行うことができる。
(Through hole forming process)
First, as shown in FIG. 6A, a through
(共通電極形成工程)
また、図6(b)に示すように、下側の圧電体42となる、別の未焼成のグリーンシート72の一面に、共通電極45を形成する。共通電極45の形成は、スクリーン印刷、蒸着、CVD等の公知の方法で行うことができる。
(Common electrode formation process)
Also, as shown in FIG. 6B, the
(積層工程、焼成工程)
次に、図6(c)に示すように、スルーホール41aが形成されたグリーンシート71と、共通電極45が形成されたグリーンシート72とを、それらの間に共通電極45が挟まれるように積層する。そして、積層された2枚のグリーンシート71,72を所定温度で加熱することによって焼成し、2つの圧電体41,42の積層体を得る。
(Lamination process, firing process)
Next, as shown in FIG. 6 (c), the green sheet 71 in which the through
(個別電極、引出電極、導通部の形成工程)
次に、圧電体41の上面に、個別電極44及び引出電極47を形成するとともに、スルーホール41a内に導通部46を形成する。
(Individual electrode, extraction electrode, conductive part formation process)
Next, the
まず、図6(d)に示すように、圧電体41の上面に、金などの導電性材料を所定の溶剤に混ぜて得られた第1の導電ペーストを用いて、スクリーン印刷等によって、複数の個別電極44の第1電極層51を形成する。この際、同時に、第1の導電ペーストを、スルーホール41aの縁部(特に、個別電極44側となる、図中左側の縁部)に付着させ、この縁部からスルーホール41a内に流し込み、スルーホール41a内に第1の導電ペーストを充填する。これにより、スルーホール41a内に、圧電体42の露出部分42aの全体を覆うように、導通部46の第1導電層55を形成する。尚、ここで使用する第1の導電ペーストは、かなり流動性の高いものである。このような流動性の高い導電ペーストは圧電体の上面において速やかに広がるため、この第1の導電ペーストによって形成される第1電極層51と第1導電層55は、厚みの小さいものとなる。
First, as shown in FIG. 6 (d), a plurality of conductive films such as gold are mixed with a predetermined solvent on the upper surface of the
次に、図6(e)に示すように、圧電体41の上面に、AgやAg−Pdなどの導電性材料を所定の溶剤に混ぜて得られた、第2の導電ペーストを用いて、スクリーン印刷等によって、複数の個別電極44の第2電極層52と、引出電極47とを同時に形成する。尚、圧電体41に形成されたスルーホール41aは、引出電極47が形成される領域(引出電極47の形成時の、スクリーン印刷の印刷領域)に対して、個別電極44と反対側に少しずれている。従って、引出電極47の形成時に、第2の導電ペーストが、スルーホール41aの個別電極44側の縁部にのみ付着し、この縁部からスルーホール41a内に流れ込んで充填される。この充填された第2の導電ペーストが、第1導電層55を覆う第2導電層56となる。これにより、スルーホール41aの、個別電極44側の縁部には引出電極47が形成されるが、スルーホール41aの、個別電極44と反対側の縁部には引出電極47が形成されない。
Next, as shown in FIG. 6E, a second conductive paste obtained by mixing a conductive material such as Ag or Ag-Pd with a predetermined solvent on the upper surface of the
ここで、導通部46の第1導電層55を形成する際に使用する第1の導電ペーストの流動性は、第2導電層56を形成する際に使用する第2の導電ペーストの流動性よりも高い。つまり、第2の導電ペーストの粘度は、第1の導電ペーストの粘度よりも高く、第2の導電ペーストは、第1の導電ペーストよりも広がりにくい。従って、第2の導電ペーストによって形成される第2電極層52及び第2導電層56は、第1の導電ペーストによって形成される第1電極層51及び第2導電層56よりも、厚みが大きいものとなる。
Here, the fluidity of the first conductive paste used when forming the first
ところで、この個別電極44の形成工程の前の、焼成工程や、焼成後のハンドリング等の際に、脆性材料である圧電体41,42にクラックが生じることがある。特に、図5に示されるように、下側の圧電体42の露出部分42aにクラック58が生じやすい。しかしながら、スルーホール41a内に第1の導電ペーストが充填されたときに、この導電ペーストの一部が、圧電体42の露出部分42aからクラック58に浸透するため、クラック58が塞がれる。また、第1の導電ペーストは、第2の導電ペーストよりも流動性の高いものであるためクラック58に浸透しやすく、クラック58が確実に塞がれる。また、第1導電層55は、圧電体42の露出部分42aの全体を覆っているため、露出部分42aのどの位置にクラック58が生じていても、クラック58に第1の導電ペーストを浸透させて塞ぐことができる。
By the way, cracks may occur in the
但し、流動性の高い第1の導電ペーストによって形成される第1導電層55は薄く、このような薄い第1導電層55だけでは、導通部46による共通電極45と引出電極47との導通信頼性が低い。そこで、第1導電層55に、これよりも厚みの大きい第2導電層56が重ねて形成されることで、スルーホール41aにおける導通信頼性の向上が図られている。
However, the first
また、本実施形態では、導通部46だけでなく、個別電極44も2層で構成されている。そして、個別電極44の第1電極層51と導通部46の第1導電層55が、第1の導電ペーストによって形成され、個別電極44の第2電極層52と導通部46の第2導電層56が、第2の導電ペーストによって形成される。そのため、上述したように、第1電極層51と第1導電層55をスクリーン印刷等で一度に形成し、また、第2電極層52と第2導電層56をスクリーン印刷で一度に形成することが可能となる。
In the present embodiment, not only the
(接合工程)
以上説明した工程を経て作製した圧電アクチュエータ21を、図6(f)に示すように、流路ユニット20のインク封止膜36の上面に接合する。具体的には、まず、インク封止膜36の上面に、熱硬化性接着剤57を塗布する。次に、インク封止膜36の上面に、接着剤57を介して圧電アクチュエータ21の圧電体42を載置させる。そして、図示しないヒータによって圧電アクチュエータ21を加熱しながら、この圧電アクチュエータ21を流路ユニット20に押し付けて接着する。
(Joining process)
The
この接合工程よりも前の工程で、図5に示すように、圧電体41にクラック58が生じている場合には、接合工程時に、余剰の接着剤57がクラック58を通って、スルーホール41a内、あるいは、圧電体の表面にまで染み出してくる虞がある。しかし、上述したように、導通部46の第1導電層55を形成したときに、第1の導電ペーストがクラック58に浸透してこのクラック58を塞ぐため、上記の接着剤57の染み出しを防止できる。
When cracks 58 are generated in the
尚、圧電体42の露出部分42a以外の部分に、クラック58が生じることはもちろんある。しかし、露出部分42a以外の部分にクラック58が生じても、そのクラック58の上に、別の圧電体41が存在しているため、仮にクラック58に余剰の接着剤57が浸透したとしても、上側の圧電体41の上面まで接着剤57が染み出すことはない。
Needless to say, cracks 58 are generated in portions other than the exposed
但し、圧電体42の露出部分42aにおけるクラック58の発生は、焼成工程などの圧電アクチュエータ21の製造途中だけでなく、接合工程において圧電アクチュエータ21を押圧する際にも起こり得る。接合工程の段階では、スルーホール41a内の導通部46は既に形成された状態であるから、接合工程中に発生するクラックについては、導通部46を形成する第1の導電ペーストを浸透させて塞ぐ、ということはできない。そこで、圧電体の露出部分42aに発生したクラックから接着剤57がスルーホール41aに染み出してきた場合であっても、その接着剤57が、圧電体41の上面に形成された個別電極44にまで広がって、圧電アクチュエータ21の駆動に悪影響を及ぼすことを極力回避することが好ましい。
However, the generation of the
この点、本実施形態では、スルーホール41aの、個別電極44側の縁部には引出電極47が形成されているが、個別電極44と反対側の縁部には引出電極47が形成されていない。これにより、露出部分42aに生じたクラックからスルーホール41aに接着剤57が染み出し、さらに、その接着剤57が、スルーホール41aから溢れ出ようとしたときに、スルーホール41aの個別電極44側の縁部に形成された引出電極47の一部分が、接着剤57が個別電極44へ流れるのを阻止する、いわば、堤防の役割をする。従って、スルーホール41aから溢れ出る余剰の接着剤57は、主に、堤防のない、個別電極44と反対側に流れることになり、接着剤57が個別電極44へ広がってしまうことが防止される。
In this regard, in the present embodiment, the
以上説明した実施形態において、インクジェットヘッド4が、本発明の液体吐出装置に相当する。流路ユニット20が、本発明の流路構造体に相当する。上側の圧電体41が本発明の第1圧電体に相当する。下側の圧電体42が、本発明の第2圧電体に相当する。個別電極44が、本発明の第1電極に相当する。共通電極45が、本発明の第2電極に相当する。第1の導電ペーストが、本発明の第1の導電性材料に相当する。第2の導電ペーストが、本発明の第2の導電性材料に相当する。
In the embodiment described above, the
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。 Next, modified embodiments in which various modifications are made to the embodiment will be described. However, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.
1]前記実施形態では、導通部46の第1導電層55と第2導電層56とが異なる材料で形成されているが、第1導電層55と第2導電層56とが同じ材料で形成されてもよい。例えば、同一の導電性材料を、流動性の異なる2種類の溶剤とそれぞれ混ぜることで、含まれる導電粒子は同じだが、流動性が異なる、第1の導電ペーストと第2の導電ペーストとを作り出すことができる。
1] In the above embodiment, the first
また、第1導電層55と第2導電層56を、同じ導電ペーストを使用してそれぞれ形成しても、特に問題はない。この場合は、第1導電層55と第2導電層56の厚みはほぼ同じとなる。尚、第2導電層56の目的は、主に導通信頼性の向上であり、その意味では、第2導電層56は厚みが大きい方がその効果は高いのであるが、第2導電層56が第1導電層55よりも薄くても、ある程度の導通信頼性の向上効果は得られる。
Further, there is no particular problem even if the first
2]前記実施形態では、図5に示すように、導通部46の第1導電層55と第2導電層56の両方が、圧電体42の露出部分42aの全体を覆っている。第1導電層55については、圧電体42の露出部分42aに生じたクラックを確実に塞ぐために、露出部分42aの全体を覆うように形成されていることが好ましい。しかし、第2導電層56は、引出電極47と共通電極45とを確実に接続できればそれでよく、その観点では、第2導電層56は、前記露出部分42aの、少なくとも個別電極44側(引出電極47側)の一部分に形成されていればよい。つまり、第2導電層56は、第1導電層55とは異なり、圧電体42の露出部分42aの全体に設けられる必要はない。そこで、図7(a)に示すように、第2導電層56が、圧電体の露出部分42aの、個別電極44側の一部分にのみ形成されてもよい。
2] In the above embodiment, as shown in FIG. 5, both the first
また、図7(b)に示すように、第1導電層55の厚みが、第2導電層56よりも薄い場合は、第1導電層55が、スルーホール41aの、個別電極44とは反対側の縁部にかかっていてもよい。第1導電層55の形成時に、スルーホール41aの、個別電極44側の縁部と個別電極44と反対側の縁部の両方に、第1の導電ペーストを付着することで、スルーホール41aに対して第1の導電ペーストを両側から流入させることができ、圧電体の露出部分42aの全体を確実に覆うように、第1導電層55を形成することができる。一方で、この構成では、スルーホール41aの個別電極44側の縁部と、個別電極44と反対側の縁部の両方に、第1導電層55が形成されている。しかし、個別電極44側の縁部には、厚みの大きい第2導電層56が存在している分、スルーホール41a内に染み出してきた接着剤は、個別電極44側には流れ出しにくい。
Further, as shown in FIG. 7B, when the thickness of the first
3]圧電体41にスルーホール41aを形成するときの位置ずれ、あるいは、圧電体41に引出電極47を印刷等で形成する際の位置ずれによって、意図に反して、スルーホール41aが、圧電体41の、引出電極47が形成される領域内に収まってしまうことが考えられる。その場合、スルーホール41aの縁部の全周にわたって引出電極47が配置される構成となる。この場合は、クラックを通してスルーホール41a内に接着剤57が染み出してきたときに、スルーホール41aからどの方向にも接着剤57が流出しうる。即ち、個別電極44と反対側へのみ接着剤57を逃して、個別電極44側には接着剤57が流れないようにすることが難しくなる。
3] The through-
この点について、スルーホール41aが、個別電極44と引出電極47の並び方向である、走査方向に長い形状に形成されてもよい。例えば、図8では、スルーホール41aが、走査方向に長い長穴形状となっている。この形態では、スルーホール41aや引出電極47の位置が、走査方向において多少ずれて形成されても、スルーホール41aが、引出電極47が形成される領域内に収まってしまうことがない。
In this regard, the through
あるいは、図9に示すように、1つの引出電極47に対して設けられる複数のスルーホール41aの間で、個別電極44と引出電極47の並び方向である、走査方向における位置が異なっていてもよい。この形態では、複数のスルーホール41aの、個別電極44と引出電極47の並び方向における位置が異なっているため、この方向において引出電極47やスルーホール41aが、多少位置がずれて形成されても、全てのスルーホール41aが、引出電極47が形成される領域に収まってしまう、ということはない。
Alternatively, as shown in FIG. 9, even if the positions in the scanning direction, which is the arrangement direction of the
4]前記実施形態では、スルーホール41aが、圧電体41の上面の引出電極47が形成される領域と、部分的に重なるように形成されているが、図10に示すように、スルーホール41aが引出電極47の形成領域内に収まるように配置されてもよい。この場合、接合工程時に発生するクラックによる接着剤57の染み出しは防止できないものの、その接合工程以前に生じたクラックであれば、導通部46の第1導電層55の形成の際に塞ぐことができる。
4] In the above embodiment, the through
5]個別電極44を構成する、第1電極層51と第2電極層52の配置については、前記実施形態のような配置関係には限られない。即ち、個別電極44を2層で構成する目的に応じて、適宜変更可能である。例えば、COF63との接合時に押圧力が作用する、COF63との接合部の補強を主に考慮するなら、第1電極層51の副電極部51bの先端部にのみ、第2電極層52が形成されてもよい。また、圧力室26の直上において変形する、主電極部51aの補強(耐久性向上)という観点から、図11に示すように、第1電極層51の主電極部51aの少なくとも一部分に第2電極層52が重ねられてもよい。
5] The arrangement of the
また、個別電極44が2層の電極層51,52で構成されている必要は必ずしもなく、個別電極44が1層の電極層で形成されていてもよい。
In addition, the
6]圧電体の積層数は2つには限られず、3つ以上の圧電体が積層された圧電アクチュエータに本発明を適用することも可能である。 6] The number of stacked piezoelectric bodies is not limited to two, and the present invention can also be applied to a piezoelectric actuator in which three or more piezoelectric bodies are stacked.
以上、説明した前記実施形態及びその変更形態は、本発明を、記録用紙にインクを吐出して画像等を印刷するインクジェットヘッドに適用したものであるが、画像等の印刷以外の様々な用途で使用される液体吐出装置においても本発明は適用されうる。例えば、基板に導電性の液体を噴射して、基板表面に導電パターンを形成する液体吐出装置にも、本発明を適用することは可能である。さらに、本発明の圧電アクチュエータは、液体吐出の用途に使用されるものに限られるわけではなく、それ以外の用途で用いられる圧電アクチュエータに対しても、本発明を適用しうる。 In the above-described embodiment and its modifications, the present invention is applied to an inkjet head that prints an image or the like by ejecting ink onto a recording sheet. The present invention can also be applied to a liquid ejection apparatus that is used. For example, the present invention can also be applied to a liquid ejection device that ejects a conductive liquid onto a substrate to form a conductive pattern on the substrate surface. Furthermore, the piezoelectric actuator of the present invention is not limited to those used for liquid ejection applications, and the present invention can be applied to piezoelectric actuators used for other applications.
次に、出願当初の特許請求の範囲に記載の請求項1〜8に係る発明以外の開示発明について説明する。
即ち、第1圧電体と、前記第1圧電体に積層された第2圧電体と、前記第1圧電体の、前記第2圧電体と反対側の面に配置された第1電極と、前記第1圧電体と前記第2圧電体の間に配置された第2電極と、前記第1圧電体の、前記第2圧電体と反対側の面に、前記第1電極から離れて配置された引出電極と、前記第1圧電体の前記引出電極が形成される領域において前記第1圧電体を貫通するスルーホール内に配置され、前記第2電極と前記引出電極とを導通させる導通部と、を有し、
前記第1圧電体の、前記第2圧電体と反対側の面において、前記第1電極と前記引出電極とが所定方向において並んで配置され、前記第1圧電体の、前記第2圧電体と反対側の面において、前記第1電極と前記引出電極とが所定方向において並んで配置され、前記引出電極は、前記スルーホールの、前記所定方向における前記第1電極側の縁部に形成され、前記スルーホールの、前記所定方向における前記第1電極と反対側の縁部には形成されていないことを特徴とする圧電アクチュエータの発明である。
Next, disclosed inventions other than the inventions according to
That is, a first piezoelectric body, a second piezoelectric body stacked on the first piezoelectric body, a first electrode disposed on a surface of the first piezoelectric body opposite to the second piezoelectric body, A second electrode disposed between the first piezoelectric body and the second piezoelectric body; and a surface of the first piezoelectric body opposite to the second piezoelectric body and disposed away from the first electrode. An extraction electrode; and a conductive portion that is disposed in a through hole that penetrates the first piezoelectric body in a region where the extraction electrode of the first piezoelectric body is formed, and that electrically connects the second electrode and the extraction electrode; Have
On the surface of the first piezoelectric body opposite to the second piezoelectric body, the first electrode and the extraction electrode are arranged side by side in a predetermined direction, and the first piezoelectric body and the second piezoelectric body On the opposite surface, the first electrode and the extraction electrode are arranged side by side in a predetermined direction, and the extraction electrode is formed at an edge of the through hole on the first electrode side in the predetermined direction, It is an invention of a piezoelectric actuator characterized in that it is not formed at the edge of the through hole opposite to the first electrode in the predetermined direction.
上記開示発明は、出願当初の特許請求の範囲の請求項4に対応するものであるが、上記開示発明の技術的範囲は、請求項1の構成を前提としないものを包含する。即ち、スルーホール内に配置される導通部が、第1導電層と第2導電層の2層を有する構成を前提とせず、導通部が1層の導電層のみを有する構成も上記開示発明に含まれる。
The disclosed invention corresponds to claim 4 of the scope of claims at the beginning of the application, but the technical scope of the disclosed invention includes those not premised on the configuration of
以下、上記開示発明についての実施形態例について説明する。図12に示すように、圧電アクチュエータ81は、圧電体91のスルーホール91a内に配置されて、共通電極95と引出電極97とを導通させる導通部96を有する。前記実施形態とは異なり、導通部96は1層の導電層のみで構成されている。圧電体91の上面において、個別電極94と引出電極97とは走査方向に並んで配置されている。また、スルーホール91aは、引出電極97が形成される領域に対して、個別電極94と反対側にずれて配置されている。それ故、スルーホール91aの、個別電極94側の縁部には引出電極97が形成されているが、個別電極94と反対側の縁部には引出電極97が形成されていない構成となる。
Hereinafter, exemplary embodiments of the disclosed invention will be described. As shown in FIG. 12, the
そのため、圧電アクチュエータ81を流路ユニット80に接合したときに、圧電体92の、スルーホール91aにおける露出部分92aに生じたクラック88を通って、接着剤87がスルーホール91a内に染み出してきた場合でも、その接着剤87は、引出電極97の存在しない、個別電極94と反対側へ流れる。従って、接着剤87が個別電極94へ広がってしまうことが防止される。
Therefore, when the
4 インクジェットヘッド
20 流路ユニット
21 圧電アクチュエータ
41 圧電体
41a スルーホール
42 圧電体
42a 露出部分
44 個別電極
45 共通電極
46 導通部
47 引出電極
51 第1電極層
52 第2電極層
55 第1導電層
56 第2導電層
57 接着剤
58 クラック
4 Ink-
Claims (9)
前記第1圧電体に積層された第2圧電体と、
前記第1圧電体の、前記第2圧電体と反対側の面に配置された第1電極と、
前記第1圧電体と前記第2圧電体の間に配置された第2電極と、
前記第1圧電体の、前記第2圧電体と反対側の面に、前記第1電極から離れて配置された引出電極と、
前記第1圧電体の前記引出電極が形成される領域において前記第1圧電体を貫通するスルーホール内に配置され、前記第2電極と前記引出電極とを導通させる導通部と、を有し、
前記導通部は、
前記第2圧電体の、前記スルーホールにおいて、前記第1圧電体から露出する部分を覆うように設けられた、第1導電層と、
前記第1導電層に重ねて形成された第2導電層と、
を有し、
前記第1圧電体の、前記第2圧電体と反対側の面において、前記第1電極と前記引出電極とが所定方向において並んで配置され、
前記引出電極は、前記スルーホールの、前記所定方向における前記第1電極側の縁部には形成され、前記スルーホールの、前記所定方向における前記第1電極と反対側の縁部には形成されていないことを特徴とする圧電アクチュエータ。 A first piezoelectric body;
A second piezoelectric body laminated on the first piezoelectric body;
A first electrode disposed on a surface of the first piezoelectric body opposite to the second piezoelectric body;
A second electrode disposed between the first piezoelectric body and the second piezoelectric body;
An extraction electrode disposed on the surface of the first piezoelectric body opposite to the second piezoelectric body and spaced apart from the first electrode;
A conductive portion that is disposed in a through hole that penetrates the first piezoelectric body in a region where the extraction electrode of the first piezoelectric body is formed, and that conducts the second electrode and the extraction electrode;
The conduction part is
A first conductive layer provided so as to cover a portion of the second piezoelectric body exposed from the first piezoelectric body in the through hole;
A second conductive layer formed overlying the first conductive layer;
Have
On the surface of the first piezoelectric body opposite to the second piezoelectric body, the first electrode and the extraction electrode are arranged side by side in a predetermined direction,
The extraction electrode is formed at the edge of the through hole on the first electrode side in the predetermined direction, and is formed at the edge of the through hole on the opposite side of the first electrode in the predetermined direction. Piezoelectric actuator characterized by not.
前記第1電極の前記第1電極層と、前記導通部の前記第1導電層とが同じ材料で形成され、
前記第1電極の前記第2電極層と、前記導通部の前記第2導電層とが同じ材料で形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の圧電アクチュエータ。 The first electrode has a first electrode layer and a second electrode layer provided so as to cover the first electrode layer,
The first electrode layer of the first electrode and the first conductive layer of the conduction portion are formed of the same material,
3. The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein the second electrode layer of the first electrode and the second conductive layer of the conducting portion are formed of the same material.
前記第2導電層は、前記第2圧電体の前記露出部分のうちの、前記第1電極側の少なくとも一部分にのみ形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。 The first conductive layer is formed to cover the entire exposed portion of the second piezoelectric body in the through hole,
The said 2nd conductive layer is formed only in the at least one part by the side of the said 1st electrode among the said exposed parts of the said 2nd piezoelectric material, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Piezoelectric actuator.
前記引出電極は、前記電極配列方向に沿って延在し、
複数の前記スルーホールが、前記電極配列方向に沿って配置され、
前記複数のスルーホールの間で、前記所定方向における位置が異なっていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。 A plurality of the first electrodes are arranged in an electrode arrangement direction orthogonal to the predetermined direction,
The extraction electrode extends along the electrode arrangement direction,
The plurality of through holes are arranged along the electrode arrangement direction,
The piezoelectric actuator according to claim 1, wherein positions in the predetermined direction are different among the plurality of through holes.
前記第1圧電体に積層された第2圧電体と、
前記第1圧電体の、前記第2圧電体と反対側の面に配置された第1電極と、
前記第1圧電体と前記第2圧電体の間に配置された第2電極と、
前記第1圧電体の、前記第2圧電体と反対側の面に、前記第1電極から離れて配置された引出電極と、
前記第1圧電体の前記引出電極が形成される領域において前記第1圧電体を貫通するスルーホール内に配置され、前記第2電極と前記引出電極とを導通させる導通部と、を有し、
前記第1圧電体の、前記第2圧電体と反対側の面において、前記第1電極と前記引出電極とが所定方向において並んで配置され、
前記引出電極は、前記スルーホールの、前記所定方向における前記第1電極側の縁部には形成され、前記スルーホールの、前記所定方向における前記第1電極と反対側の縁部には形成されていないことを特徴とする圧電アクチュエータ。 A first piezoelectric body;
A second piezoelectric body laminated on the first piezoelectric body;
A first electrode disposed on a surface of the first piezoelectric body opposite to the second piezoelectric body;
A second electrode disposed between the first piezoelectric body and the second piezoelectric body;
An extraction electrode disposed on the surface of the first piezoelectric body opposite to the second piezoelectric body and spaced apart from the first electrode;
A conductive portion that is disposed in a through hole that penetrates the first piezoelectric body in a region where the extraction electrode of the first piezoelectric body is formed, and that conducts the second electrode and the extraction electrode;
On the surface of the first piezoelectric body opposite to the second piezoelectric body, the first electrode and the extraction electrode are arranged side by side in a predetermined direction ,
Before SL lead electrode, the through hole, wherein the edge of the first electrode side in a predetermined direction is formed, the through-hole, the edge opposite to the first electrode in the predetermined direction is formed A piezoelectric actuator characterized by not being provided.
前記圧電アクチュエータは、
第1圧電体と、
前記第1圧電体に対して前記流路構造体側に配置され、前記第1圧電体に積層された第2圧電体と、
前記第1圧電体の、前記第2圧電体と反対側の面に配置された第1電極と、
前記第1圧電体と前記第2圧電体の間に配置された第2電極と、
前記第1圧電体の、前記第2圧電体と反対側の面に、前記第1電極から離れて配置された引出電極と、
前記第1圧電体の前記引出電極が形成される領域において前記第1圧電体を貫通するスルーホール内に配置され、前記第2電極と前記引出電極とを導通させる導通部と、を有し、
前記導通部は、
前記第2圧電体の、前記スルーホールにおいて、前記第1圧電体から露出する部分を覆うように設けられた、第1導電層と、
前記第1導電層に重ねて形成された第2導電層と、
を有し、
前記第1圧電体の、前記第2圧電体と反対側の面において、前記第1電極と前記引出電極とが所定方向において並んで配置され、
前記引出電極は、前記スルーホールの、前記所定方向における前記第1電極側の縁部には形成され、前記スルーホールの、前記所定方向における前記第1電極と反対側の縁部には形成されていないことを特徴とする液体吐出装置。 A flow path structure having a liquid flow path including a plurality of nozzles, and a piezoelectric actuator joined to the flow path structure,
The piezoelectric actuator is
A first piezoelectric body;
A second piezoelectric body disposed on the flow path structure side with respect to the first piezoelectric body and laminated on the first piezoelectric body;
A first electrode disposed on a surface of the first piezoelectric body opposite to the second piezoelectric body;
A second electrode disposed between the first piezoelectric body and the second piezoelectric body;
An extraction electrode disposed on the surface of the first piezoelectric body opposite to the second piezoelectric body and spaced apart from the first electrode;
A conductive portion that is disposed in a through hole that penetrates the first piezoelectric body in a region where the extraction electrode of the first piezoelectric body is formed, and that conducts the second electrode and the extraction electrode;
The conduction part is
A first conductive layer provided so as to cover a portion of the second piezoelectric body exposed from the first piezoelectric body in the through hole;
A second conductive layer formed overlying the first conductive layer;
Have
On the surface of the first piezoelectric body opposite to the second piezoelectric body, the first electrode and the extraction electrode are arranged side by side in a predetermined direction,
The extraction electrode is formed at the edge of the through hole on the first electrode side in the predetermined direction, and is formed at the edge of the through hole on the opposite side of the first electrode in the predetermined direction. A liquid ejection device characterized by not having the above.
前記第1圧電体を貫通する前記スルーホール内に、第1の導電性材料を充填して前記第
1導電層を形成する、第1導電層形成工程と、
前記第1導電層形成工程後に、前記スルーホール内に、第2の導電性材料を充填して前
記第2導電層を形成する、第2導電層形成工程と、を備え、
前記第1の導電性材料の流動性が、前記第2の導電性材料の流動性よりも高く、
前記引出電極を、前記スルーホールの、前記所定方向における前記第1電極側の縁部には形成し、前記スルーホールの、前記所定方向における前記第1電極と反対側の縁部には形成しないことを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。 A method of manufacturing a piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 6,
A first conductive layer forming step of forming the first conductive layer by filling a first conductive material into the through hole penetrating the first piezoelectric body;
A second conductive layer forming step of forming the second conductive layer by filling the through hole with a second conductive material after the first conductive layer forming step;
The fluidity of the first conductive material is higher than the fluidity of the second conductive material,
The extraction electrode is formed on the edge of the through hole on the first electrode side in the predetermined direction, and is not formed on the edge of the through hole on the opposite side of the first electrode in the predetermined direction. A method for manufacturing a piezoelectric actuator.
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