JP6589527B2 - Liquid ejection device - Google Patents
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Description
本発明は、液体(例えばインク)を記録媒体(例えば紙)に吐き出す液体吐出装置に関する。 The present invention relates to a liquid ejection apparatus that ejects liquid (for example, ink) to a recording medium (for example, paper).
従来、液体を収容する圧力室と、該圧力室の一面側に設けた圧電膜及び振動膜と、前記一面に対向する圧力室の他面に形成されたノズル開口とを備える液体噴射ヘッドが提案されている。圧力室は隔壁によって区画されている。 Conventionally, a liquid ejecting head including a pressure chamber for storing a liquid, a piezoelectric film and a vibration film provided on one surface side of the pressure chamber, and a nozzle opening formed on the other surface of the pressure chamber facing the one surface has been proposed. Has been. The pressure chamber is partitioned by a partition wall.
隔壁に対応する箇所において、圧電膜には溝が形成されており、圧電膜は区分けされている。区分けされた各圧電膜は各圧力室に対応する。圧電膜は圧力室の一面を変形させ、ノズル開口から液滴が吐き出される(例えば特許文献1参照)。 At locations corresponding to the partition walls, grooves are formed in the piezoelectric film, and the piezoelectric film is divided. Each divided piezoelectric film corresponds to each pressure chamber. The piezoelectric film deforms one surface of the pressure chamber, and droplets are discharged from the nozzle openings (see, for example, Patent Document 1).
近年、高精細な記録を実現するために、液体噴射ヘッドの高密度化が求められている。前記ヘッドを高密度化する場合、圧力室及びノズル開口等の幅寸法を小さくすることが必要である。ここで、振動膜の厚さを変更しない場合、圧力室の幅寸法に対する振動膜の厚さ寸法が大きく、振動膜が撓み難くなる。そのため圧電膜及び振動膜を薄くすることが望ましい。 In recent years, in order to realize high-definition recording, it is required to increase the density of the liquid jet head. When increasing the density of the head, it is necessary to reduce the width dimensions of the pressure chamber and the nozzle opening. Here, when the thickness of the diaphragm is not changed, the thickness dimension of the diaphragm relative to the width dimension of the pressure chamber is large, and the diaphragm is difficult to bend. Therefore, it is desirable to make the piezoelectric film and the vibration film thin.
しかし圧電膜を薄くした場合、液体噴射ヘッドの信頼性が低下するおそれがある。例えば、圧電膜の作製時に欠陥が生じると、その薄さから、圧電膜の修復が難しくなる。また薄くなることによって、圧電膜の許容電圧も小さくなるところ、液体噴射ヘッドへの印加電圧は、液体噴射ヘッドを取り付ける本体(例えばプリンタ)の仕様に応じて決定されるため、印加電圧を許容電圧以下に設定できない場合、圧電膜が高電圧によって破損するおそれがある。 However, when the piezoelectric film is thinned, the reliability of the liquid jet head may be reduced. For example, if a defect occurs during the production of the piezoelectric film, it is difficult to repair the piezoelectric film due to its thinness. In addition, the allowable voltage of the piezoelectric film is also reduced by thinning, and the applied voltage to the liquid ejecting head is determined according to the specification of the main body (for example, a printer) to which the liquid ejecting head is attached. If it cannot be set below, the piezoelectric film may be damaged by a high voltage.
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ノズルを高密度に配置した場合であっても、圧力室が充分に振動し、信頼性の低下を抑制させることができる液体吐出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and even when the nozzles are arranged at a high density, a liquid ejection device capable of sufficiently vibrating the pressure chamber and suppressing a decrease in reliability. The purpose is to provide.
本発明に係る液体吐出装置は、液体が収容される圧力室の一面部を構成する振動膜と、該振動膜における前記圧力室の反対側に設けられた圧電膜と、前記振動膜に交差して連結しており、前記圧力室の側面部を構成する隔壁と、前記圧電膜及び振動膜の間にて、前記圧電膜によって覆われた第1電極と、前記圧電膜及び振動膜を前記圧力室の反対側から覆う第2電極とを備え、前記振動膜における前記隔壁との連結部分の厚みが前記振動膜の他部の厚みよりも薄いことを特徴とする。 The liquid ejection device according to the present invention intersects the vibration film that forms one surface portion of the pressure chamber in which the liquid is stored, a piezoelectric film that is provided on the opposite side of the pressure chamber in the vibration film, and the vibration film. The first electrode covered with the piezoelectric film between the piezoelectric film and the vibration film, and the piezoelectric film and the vibration film between the pressure film and the pressure film. And a second electrode covering from the opposite side of the chamber, wherein a thickness of a connecting portion of the vibrating membrane to the partition is thinner than a thickness of the other portion of the vibrating membrane.
本発明においては、溝を形成する場合に、振動膜における隔壁との連結部分を薄く構成する。これにより、圧電膜及び振動膜全体を薄くせずとも、振動膜は撓みやすくなる。また第1電極を圧電膜で覆うことによって、第1電極と第2電極との間に圧電膜を位置させて、短絡を防止する。 In this invention, when forming a groove | channel, the connection part with the partition in a vibration film is comprised thinly. Accordingly, the vibration film is easily bent without making the entire piezoelectric film and vibration film thinner. Further, by covering the first electrode with the piezoelectric film, the piezoelectric film is positioned between the first electrode and the second electrode to prevent a short circuit.
本発明に係る液体吐出装置は、前記振動膜は、第1層と、該第1層における前記圧力室の反対側に設けられた第2層とを有し、前記第2層の少なくとも一部が前記第2層の他部よりも薄いか又は削除されていることを特徴とする。 In the liquid discharge apparatus according to the present invention, the vibration film includes a first layer and a second layer provided on the opposite side of the pressure chamber in the first layer, and at least a part of the second layer. Is thinner than the other part of the second layer or deleted.
本発明においては、第2層の少なくとも一部を薄くするか又は削除して、振動膜を撓みやすくする。また、例えば、第1層を二酸化シリコンによって構成し、第2層を酸化ジルコニウムによって構成した場合、第1層をエッチングのストップ層として利用し、第2層を薄くするか又は削除することができる。 In the present invention, at least a part of the second layer is thinned or deleted so that the vibration film is easily bent. For example, when the first layer is made of silicon dioxide and the second layer is made of zirconium oxide, the first layer can be used as an etching stop layer, and the second layer can be thinned or deleted. .
本発明に係る液体吐出装置は、前記第2層の前記一部に対応する前記第1層の一部が前記第1層の他部よりも薄いことを特徴とする。 The liquid ejection apparatus according to the present invention is characterized in that a part of the first layer corresponding to the part of the second layer is thinner than the other part of the first layer.
本発明においては、第1層も薄くして、振動膜をより撓み易くする。 In the present invention, the first layer is also thinned to make the vibrating membrane more flexible.
本発明に係る液体吐出装置は、前記連結部分の少なくとも一部は前記隔壁よりも前記圧力室の内側に位置することを特徴とする。 The liquid ejection apparatus according to the present invention is characterized in that at least a part of the connecting portion is located inside the pressure chamber with respect to the partition wall.
本発明においては、振動膜の薄い部分又は削除された部分を隔壁よりも圧力室の内側に位置させることによって、振動膜を容易に振動させる。 In the present invention, the vibration film is easily vibrated by positioning the thin part or the deleted part of the vibration film inside the pressure chamber with respect to the partition wall.
本発明に係る液体吐出装置は、前記連結部分は所定方向に延びており、前記連結部分の長手方向における端部の幅が中央部の幅よりも狭いことを特徴とする。 In the liquid ejection device according to the present invention, the connecting portion extends in a predetermined direction, and the width of the end portion in the longitudinal direction of the connecting portion is narrower than the width of the central portion.
本発明においては、他部分よりも薄い連結部分の側面を傾斜させて、例えば平面視菱形になるように、溝を形成する。幅の広い中央部において、振動膜を撓ませ幅の狭い端部において、振動膜の剛性を担保させる。 In the present invention, the groove is formed so that the side surface of the connecting portion thinner than the other portions is inclined to form, for example, a rhombus in plan view. The diaphragm is bent at the wide central portion, and the rigidity of the diaphragm is secured at the narrow end.
本発明に係る液体吐出装置は、前記連結部分の長手方向における端部の深さが中央部の深さよりも浅いことを特徴とする。 The liquid ejection apparatus according to the present invention is characterized in that the depth of the end portion in the longitudinal direction of the connecting portion is shallower than the depth of the central portion.
本発明においては、他部よりも薄い前記連結部分の端部の深さが中央部の深さよりも浅くなるように、連結部分の底面を傾斜させる。深さの大きい中央部において、振動膜を撓ませ、深さの浅い端部において、振動膜の剛性を担保させる。 In the present invention, the bottom surface of the connecting portion is inclined so that the depth of the end portion of the connecting portion thinner than the other portion is shallower than the depth of the central portion. The diaphragm is bent at the center portion where the depth is large, and the rigidity of the diaphragm is secured at the end portion where the depth is shallow.
本発明に係る液体吐出装置は、前記連結部分の底面及び側面は、前記連結部分の長手方向に交差する前記連結部分の幅方向にて、中央部の深さが端部の深さよりも大きくなるように、傾斜又は湾曲していることを特徴とする。 In the liquid ejection apparatus according to the present invention, the bottom surface and the side surface of the connection portion are such that the depth of the center portion is greater than the depth of the end portion in the width direction of the connection portion that intersects the longitudinal direction of the connection portion. Thus, it is inclined or curved.
本発明においては、例えば、断面V状又はU状に連結部分を溝状に形成し、振動膜の剛性を担保しつつ、振動膜を撓ませる。 In the present invention, for example, the connecting portion is formed in a groove shape with a V-shaped or U-shaped cross section, and the vibration film is bent while ensuring the rigidity of the vibration film.
本発明に係る液体吐出装置は、前記連結部分の幅方向端部の傾きは、幅方向中央部における前記連結部分の底面又は側面の傾きよりも大きいことを特徴とする。 The liquid ejection device according to the present invention is characterized in that the inclination of the end portion in the width direction of the connecting portion is larger than the inclination of the bottom surface or the side surface of the connecting portion in the center portion in the width direction.
本発明においては、連結部分の底面が平坦である場合に比べて、連結部分の幅方向端部への応力集中を抑制することができる。 In the present invention, stress concentration at the end portion in the width direction of the connecting portion can be suppressed as compared with the case where the bottom surface of the connecting portion is flat.
本発明に係る液体吐出装置は、前記連結部分は溝になっており、前記圧電膜における前記溝の傾きが前記振動膜における前記溝の傾きよりも大きいことを特徴とする。 In the liquid ejection apparatus according to the present invention, the connecting portion is a groove, and the inclination of the groove in the piezoelectric film is larger than the inclination of the groove in the vibration film.
本発明においては、圧電膜側での溝の傾きを振動膜側での溝の傾きよりも大きくして、溝の幅方向端部への応力集中を抑制する。 In the present invention, the inclination of the groove on the piezoelectric film side is made larger than the inclination of the groove on the vibration film side to suppress stress concentration on the end portion in the width direction of the groove.
本発明に係る液体吐出装置にあっては、隔壁よりも圧力室の内側において、振動膜における隔壁との連結部分を薄く構成する。これにより、圧電膜及び振動膜全体を薄くせずとも、振動膜は撓みやすくなり、信頼性の低下が抑制される。また第1電極と第2電極との間に圧電膜を位置させて、短絡を防止することができる。 In the liquid ejection device according to the present invention, the connecting portion of the vibrating membrane with the partition wall is made thinner inside the pressure chamber than the partition wall. As a result, the vibration film is easily bent without reducing the thickness of the piezoelectric film and the entire vibration film, and a decrease in reliability is suppressed. Moreover, a short circuit can be prevented by positioning a piezoelectric film between the first electrode and the second electrode.
(実施の形態1)
以下本発明を実施の形態1に係るプリンタを示す図面に基づいて説明する。図1は、プリンタを略示する平面図である。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings illustrating a printer according to a first embodiment. FIG. 1 is a plan view schematically showing a printer.
図1において、記録用紙100の搬送方向下流側をプリンタ1の前方、搬送方向上流側をプリンタ1の後方と定義する。また、記録用紙100が搬送される面(図1の紙面と平行な面)と平行で、且つ、前記搬送方向と直交する用紙幅方向を、プリンタ1の左右方向と定義する。尚、図の左側がプリンタ1の左方、図の右側がプリンタ1の右方である。さらに、記録用紙100の搬送面と直交する方向(図1の紙面に直交する方向)を、プリンタ1の上下方向と定義する。図1において、表側が上方、裏側が下方である。以下では、前後左右上下を適宜使用して説明する。
In FIG. 1, the downstream side in the conveyance direction of the
図1に示すように、プリンタ1は、筐体2と、プラテン3と、四つのインクジェットヘッド4(液体吐出装置)と、二つの搬送ローラ5、6と、制御装置7とを備える。
As shown in FIG. 1, the printer 1 includes a
プラテン3は筐体2内に平置きされている。プラテン3の上面には、記録用紙100が載置される。四つのインクジェットヘッド4は、プラテン3の上方にて前後方向(搬送方向)に並設されている。二つの搬送ローラ5、6は、プラテン3に対して後側(搬送方向上流側)と前側(下流側)にそれぞれ配置されている。二つの搬送ローラ5、6は、図示しないモータによってそれぞれ駆動され、プラテン3上の記録用紙100を前方へ搬送する。
The
制御装置7は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)等の不揮発性メモリ、及び、各種制御回路を含むASIC(Application Specific Integrated Circuit)を備える。また制御装置7は、PC等の外部装置9とデータ通信可能に接続されており、外部装置9から送信された印刷データに基づいて、プリンタ1の各部を制御する。
The
例えば制御装置7は、搬送ローラ5、6を駆動するモータを制御して、搬送ローラ5、6に記録用紙100を搬送方向に搬送させつつ、インクジェットヘッド4を制御して記録用紙100に向けてインクを吐出させる。これにより、記録用紙100に画像が印刷される。
For example, the
筐体2には、複数のヘッド保持部8が取り付けられている。複数のヘッド保持部8は、プラテン3の上方で、且つ、二つの搬送ローラ5、6の間の位置において、前後に並設されている。ヘッド保持部8によって、インクジェットヘッド4がそれぞれ保持される。
A plurality of
四つのインクジェットヘッド4は、それぞれ、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、ブラック(K)の4色のインクを吐出するものである。各インクジェットヘッド4には、図示しないインクタンクから、対応する色のインクが供給される。
The four
図2は、図1に示すII−II線を切断線とした略示断面図、図3は、インクジェットヘッド4の底面図である。図2及び図3に示すように、各インクジェットヘッド4は、用紙幅方向に長い矩形板状のホルダ10と、該ホルダ10に取り付けられた複数(本実施例においては九つ)のヘッドユニット11とを備えている。
2 is a schematic cross-sectional view taken along the line II-II shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a bottom view of the
各ヘッドユニット11の下面は、複数のノズル24が形成されたインク吐出面14となっている。各ヘッドユニット11の複数のノズル24は、インクジェットヘッド4の長手方向である、用紙幅方向(配列方向)に沿って並設されており、2列のノズル列を構成している。
The lower surface of each
九つのヘッドユニット11は、配列方向に沿って並んで配置されている。九つのヘッドユニット11は、搬送方向において前側と後側に交互に分かれて配置されている。前側に配置された四つのヘッドユニット11と後側に配置された五つのヘッドユニット11との間で、左右(配列方向)の位置がずれている。換言すれば、九つのヘッドユニット11が配列方向に沿って千鳥状に配置されることで、四つのヘッドユニットからなる前側のユニット列と、五つのヘッドユニットからなる後側のユニット列とが構成されている。なお本実施形態では、複数のヘッドユニット11が、搬送方向と直交する方向(用紙幅方向)に沿って並設されているが、搬送方向とは90度以外の角度で交差する方向に沿って、いわば斜めに、複数のヘッドユニット11が配列されていてもよい。
The nine
図1及び図2に示すように、リザーバ12が複数のヘッドユニット11の上方に設けられている。なお図3では、リザーバ12の図示を省略した。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
リザーバ12は、インクタンク(図示略)にチューブ16を介して接続されており、インクタンクから供給されたインクが一時的に貯留される。リザーバ12の下部は複数のヘッドユニット11に接続されており、リザーバ12から各ヘッドユニット11にインクが供給される。
The
図4は、ヘッドユニット11の平面図、図5は、図4のV線で囲った部分を略示する部分拡大図、図6は、図5に示すVI−VI線を切断線とした略示断面図である。
4 is a plan view of the
ヘッドユニット11は、流路基板20、ノズルプレート21、圧電アクチュエータ22、カバー部材23及びCOF50(Chip On Film)を備えている。なお図5では、圧電アクチュエータ22の構成を理解しやすくするため、圧電アクチュエータ22の上方に位置するカバー部材23の図示は省略されている。
The
流路基板20はシリコン単結晶の基板によって構成されている。流路基板20には、搬送方向に長い矩形状の複数の圧力室26が形成されている。図4に示すように、複数の圧力室26は用紙幅方向(配列方向)に並設され、搬送方向に二列に並んだ圧力室列を構成している。流路基板20には、複数の圧力室26を覆う振動膜30が形成されている。
The
振動膜30は、シリコンの流路基板20の表面の一部を酸化、又は、窒化することによって形成された、二酸化シリコン(SiO2 )又は窒化シリコン(SiNx )を含む膜である。振動膜30の、各圧力室26の内側の端部と重なる部分には、連通孔30aが形成されている。
The
ノズルプレート21は流路基板20の下面に接合されている。ノズルプレート21には、上下に貫通した複数のノズル24が形成されている。複数のノズル24は複数の圧力室26にそれぞれ連なる。
The
図4に示すように、各ノズル24は、対応する圧力室26に上下に重なって配置されている。複数のノズル24は、複数の圧力室26に対応して用紙幅方向(配列方向)に配列され、搬送方向に並ぶ2列のノズル列を構成している。2列のノズル列の間では、配列方向におけるノズル24の位置が、各ノズル列における配列ピッチPの半分(P/2)だけずれている。ノズルプレート21の材質は特に限定されるものではないが、流路基板20と同様に、シリコン単結晶の基板とすることができる。あるいは、合成樹脂製のものを採用してもよい。
As shown in FIG. 4, each
圧電アクチュエータ22は、複数の圧力室26内のインクに、ノズル24から吐出させるための吐出エネルギーを付与するものである。図4〜図6に示すように、圧電アクチュエータ22は、振動膜30の上面において、複数の圧力室26にそれぞれ対応して配置された複数の圧電素子39を備えている。
The
以下、圧電素子39の構成について説明する。本実施形態では、振動膜30の上面に、下部電極31(第1電極)となる膜、圧電膜32となる膜、上部電極33(第2電極)となる膜を含む複数の薄膜を順次成膜していくことにより、複数の圧電素子39が形成されている。
Hereinafter, the configuration of the
振動膜30の上面には、複数の下部電極31が形成されている。複数の下部電極31は配列方向に並設されており、複数の圧力室26に対してそれぞれ設けられている。複数の下部電極31は、複数の圧電素子39に対する個別電極である。下部電極31の材質は特に限定はされないが、例えば、白金(Pt)で形成されている。
A plurality of
この下部電極31の上に、二つの圧力室列にそれぞれ対応して二つの圧電膜32が配置されている。圧電膜32は配列方向に長い矩形状をなし、対応する圧力室列を構成する複数の圧力室26に跨って配置されている。圧電膜32は、例えば、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(PZT)を主成分とする圧電材料で構成されている。
Two
圧電膜32の上面には、複数の圧力室26に跨るように配列方向に延びる、上部電極33が形成されている。上部電極33は、複数の圧電素子39に対する共通電極である。上部電極33は、例えば、白金(Pt)やイリジウム(Ir)などで形成されている。
On the upper surface of the
以上の構成において、共通電極である上部電極33の1つの圧力室26に対向する部分と、個別電極である下部電極31、及び、圧電膜32の1つの圧力室26と対向する部分によって、1つの圧電素子39が構成されている。また、各圧電素子39において、圧電膜32の上部電極33と下部電極31とに挟まれた部分を、以下、特に活性部38と称する。
In the above configuration, the portion of the
各圧電素子39の下部電極31には、配線35が接続されている。配線35は、アルミニウム(Al)、あるいは、金(Au)などで形成されている。配線35は、対応する圧電素子39の下部電極31から、搬送方向上流側(後方)に延びる。
A
図4に示すように、後述するカバー部材23から露出した流路基板20の後端部上面には、複数の配線35にそれぞれ接続された複数の駆動接点部46と、上部電極33と接続された二つのグランド接点部47とが設けられている。
As shown in FIG. 4, a plurality of driving
流路基板20の後端部上面には、配線部材であるCOF50が接合されている。流路基板20側の複数の駆動接点部46は、COF50に形成された複数の配線55(図6参照)とそれぞれ電気的に接続されている。またCOF50にはグランド配線(図示省略)も形成されている。グランド接点部47はCOF50のグランド配線と電気的に接続されている。
A
COF50にはドライバIC51が実装されている。COF50は、プリンタ1の制御装置7(図1参照)に接続されており、ドライバIC51は、COF50上の配線を介して制御装置7と電気的に接続されている。ドライバIC51は、制御装置7から送られてきた制御信号に基づいて、圧電素子39を駆動するための駆動信号を生成して出力する。
A
駆動信号の波形形状は特に限定されるものではないが、例えば、低電位と高電位との間で電位を切り換える矩形パルス波形が挙げられる。ドライバIC51から出力された駆動信号は、COF50の配線55を介して駆動接点部46に入力され、さらに、配線35を介して圧電素子39の下部電極31に供給される。なお上部電極33は、グランド接点部47を介してCOF50のグランド配線と接続されており、上部電極33の電位は、常にグランド電位に維持されている。
The waveform shape of the drive signal is not particularly limited, and examples thereof include a rectangular pulse waveform that switches the potential between a low potential and a high potential. The drive signal output from the
図7は、図5に示すVII−VII線を切断線とした略示断面図である。圧力室26は、配列方向に並設された複数の隔壁25によって区画されている。配列方向における隔壁25間の寸法は、例えば7.35マイクロメートルである。隔壁25は搬送方向に延びている。隔壁25の上端部は振動膜20に連結しており、隔壁25の下端部はノズルプレート21に連結している。
7 is a schematic cross-sectional view taken along line VII-VII shown in FIG. The
配列方向において、隣り合う隔壁25の間に、圧電素子39及びノズル24が位置している。換言すれば、隔壁25によって区画された各圧力室26に、圧電素子39及びノズル24が配されている。
In the arrangement direction, the
振動膜30は、圧力室26の上面部を構成する第1層301と、該第1層301の上側に設けられた第2層302とを備える。第1層301は、二酸化シリコン(SiO2 )又は窒化シリコン(SiNx )を含み、第2層302は、酸化ジルコニウム(ZrO2 )を含む。第1層301の厚みは、例えば1.5マイクロメートルであり、第2層302の厚みは、例えば0.5マイクロメートルである。
The
第2層302の上方に圧電膜32が設けられている。配列方向における圧電膜32の下面中央部と、配列方向における第2層302の上面中央部との間に、下部電極31が配置されている。圧電膜32は、下部電極31の上面及び配列方向両端部を覆う。圧電膜32の厚みは、例えば1マイクロメートルである。
A
配列方向に沿って隣り合う圧電素子39の間において、第1層301の上側には、第2層302及び圧電膜32に、前後方向に沿って延びた平面視矩形の溝34が形成されている。換言すれば、隔壁25の上端部及び振動膜30の連結部分において、溝34が形成されている。第2層302、圧電膜32及び溝34の上側に、上部電極33は形成されている。例えば溝34の幅(左右寸法)は30μmであり、溝34の長さ(前後寸法)は300μm程度である。
Between the
配列方向における下部電極31の両端部と上部電極33との間、及び上下方向における下部電極31と上部電極33との間に圧電膜32が設けられているので、下部電極31及び上部電極33の短絡が防止されている。
Since the
溝34は隔壁25の上側に位置し、配列方向において、隔壁25よりも左側及び右側に延びている。すなわち、溝34の幅(配列方向に沿った寸法)は、隔壁25の幅よりも大きい。
The
隔壁25から圧力室26の内側に亘って、第2層302は存在しないので、振動膜30の厚みは、隔壁25付近において、他の部分の厚みよりも薄い。そのため、振動膜30は撓み易くなる。
Since the
なお前記他の部分よりも薄くなるように、隔壁25付近に第2層302を形成してもよい。この場合、隔壁25付近における第2層302の薄い部分は、配列方向において隔壁25から圧力室26の内側に亘って形成される。
Note that the
実施の形態1に係るプリンタ1のインクジェットヘッド4にあっては、溝34を形成する場合に、隔壁25よりも圧力室26の内側において、振動膜30と隔壁25との連結部分を薄く構成する。これにより、圧電膜32及び振動膜30の全体を薄くせずとも、振動膜30は撓みやすくなり、信頼性の低下が抑制される。また下部電極31と上部電極33との間に圧電膜32を位置させて、短絡を防止することができる。
In the
また隔壁25付近において、第2層302を薄くするか又は削除して、振動膜30を撓みやすくする。また、例えば、第1層301を二酸化シリコン又は窒化シリコンによって構成し、第2層302を酸化ジルコニウムによって構成した場合、第1層301をエッチングのストップ層として利用し、第2層302を薄くするか又は削除することができる。
Further, in the vicinity of the
また振動膜30の薄い部分又は削除された部分を隔壁25よりも圧力室26の内側に位置させることによって、振動膜30を容易に振動させることができる。
Further, the
(実施の形態2)
以下本発明を実施の形態2に係るプリンタ1を示す図面に基づいて説明する。図8は、圧電素子39を略示する縦断面図である。なお図8の切断位置は図7に対応する。実施の形態2において、実施の形態1と同様な構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings showing a printer 1 according to a second embodiment. FIG. 8 is a longitudinal sectional view schematically showing the
実施の形態2においては、隔壁25付近において、振動膜30の第1層301が他の部分よりも薄い。換言すれば、溝341は第1層301まで形成され、第1層301の薄い部分は、配列方向にて隔壁25から圧力室26の内側に亘り、左右に延びる。
In the second embodiment, in the vicinity of the
第2層302のみならず、第1層301をも薄くしているので、振動膜30はより撓み易くなる。
Since not only the
(実施の形態3)
以下本発明を実施の形態3に係るプリンタ1を示す図面に基づいて説明する。図9は、圧電素子39を略示する縦断面図、図10は、図9のX線で囲った部分を略示する部分拡大図である。なお図9の切断位置は図7に対応する。実施の形態3において、実施の形態1と同様な構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
(Embodiment 3)
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings showing a printer 1 according to a third embodiment. FIG. 9 is a longitudinal sectional view schematically showing the
隣り合う圧電素子39の間に溝342が形成されている。溝342を配列方向に平行な面によって切断した場合に、溝342の断面形状はU状又はV状をなす。図10に示すように、圧電膜32における溝342の傾きb/aは、第2層302(振動膜30)における溝342の傾きd/cよりも大きい。例えば、傾きb/aは2であり、傾きd/cは1である。換言すれば、溝342の幅方向(配列方向)において、溝342の端部の傾きは、幅方向中央部における溝の底面又は側面の傾きよりも大きい。
A
実施の形態3においては、断面V状又はU状に溝342を形成し、振動膜30の剛性を担保しつつ、振動膜30を撓み易くさせる。また溝342の幅方向において、溝342の端部の傾きは、幅方向中央部における溝342の底面又は側面の傾きよりも大きいので、溝342の底面が平坦である場合に比べて、溝342の幅方向端部への応力集中を抑制することができる。また圧電膜32における溝342の傾きが振動膜30における溝342の傾きよりも大きいので、溝342の幅方向端部への応力集中を抑制することができる。
In the third embodiment, the
(実施の形態4)
以下本発明を実施の形態4に係るプリンタ1を示す図面に基づいて説明する。図11は、圧電素子39を略示する縦断面図、図12は、図11に示すXII−XII線を切断線とした略示断面図である。なお図11の切断位置は図7に対応する。実施の形態4において、実施の形態1と同様な構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
(Embodiment 4)
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings showing a printer 1 according to a fourth embodiment. 11 is a vertical cross-sectional view schematically showing the
図11に示すように、隣り合う圧電素子39の間に溝343が形成されている。溝343は前後方向(搬送方向)に延びた平面視菱形状をなす。すなわち、溝34の長手方向における溝343の前端部又は後端部の幅(配列方向の寸法)が中央部の幅よりも狭くなるように、溝343の左右側面は傾斜している。溝343の上側において、上部電極33に開口33aが形成されている。すなわち開口33aによって、溝343は上部電極33によって覆われていない。なお溝343は、他の形状でもよく、例えば平面視楕円形又は六角形でもよい。
As shown in FIG. 11, a
図12に示すように、前後方向において、前端部及び後端部の深さ(上下方向の寸法)が中央部の深さよりも浅くなるように、溝343の底面は傾斜している。
As shown in FIG. 12, in the front-rear direction, the bottom surface of the
実施の形態4にあっては、溝343の前端部及び後端部の深さが中央部の深さよりも浅くなるように溝343の底面を傾斜させている。そのため、溝343が深い中央部において、振動膜30を撓ませ、浅い前端部及び後端部において、振動膜30の剛性を担保させることができる。
In the fourth embodiment, the bottom surface of the
また溝343の左右側面を傾斜させて、例えば前後方向に延びた平面視菱形状になるように、溝343を形成する。そのため、溝343の幅の広い中央部において、振動膜30を撓ませ、溝343の幅の狭い前端部及び後端部において、振動膜30の剛性を担保させることができる。また溝343は上部電極33によって覆われていないので、溝343付近の厚みは他の部分よりも薄く、撓み易くなっている。
Further, the right and left side surfaces of the
実施の形態4においては、溝343の左右側面及び底面を傾斜させているが、溝343の左右側面又は底面のいずれかを真っ直ぐ又は平坦に形成してもよい。
In
なお上述した各実施の形態におけるプリンタ1に左右方向に移動するキャリッジを設け、該キャリッジにインクジェットヘッド4を設けてもよい。実施の形態1〜3においても、実施の形態4と同様に、溝34、341、342の上側において、上部電極33を形成しなくてもよい。
The printer 1 in each embodiment described above may be provided with a carriage that moves in the left-right direction, and the
今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。各実施例にて記載されている技術的特徴は互いに組み合わせることができ、本発明の範囲は、特許請求の範囲内での全ての変更及び特許請求の範囲と均等の範囲が含まれることが意図される。 It should be thought that embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The technical features described in each embodiment can be combined with each other, and the scope of the present invention is intended to include all modifications within the scope of claims and the scope equivalent to the scope of claims. Is done.
1 プリンタ
24 ノズル
25 隔壁
26 圧力室
30 振動膜
301 第1層
302 第2層
31 下部電極(第1電極)
32 圧電膜
33 上部電極(第2電極)
34、341、342、343 溝(連結部分)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
32
34, 341, 342, 343 Groove (connection part)
Claims (7)
該振動膜における前記圧力室の反対側に設けられた圧電膜と、
前記振動膜に交差して連結しており、前記圧力室の側面部を構成する隔壁と、
前記圧電膜及び振動膜の間にて、前記圧電膜によって覆われた第1電極と、
前記圧電膜及び振動膜を前記圧力室の反対側から覆う第2電極と
を備え、
前記隔壁の隣において、前記圧電膜及び振動膜に、前記隔壁に沿って延びる溝が形成されており、
前記溝の底部における前記振動膜の厚みが前記振動膜の他部の厚みよりも薄く、
前記溝の長手方向における端部の深さが中央部の深さよりも浅いこと
を特徴とする液体吐出装置。 A vibrating membrane constituting one surface portion of the pressure chamber in which the liquid is stored;
A piezoelectric film provided on the opposite side of the pressure chamber in the vibration film;
A partition wall that intersects and is connected to the vibration membrane, and forms a side surface of the pressure chamber;
A first electrode covered with the piezoelectric film between the piezoelectric film and the vibration film;
A second electrode that covers the piezoelectric film and the vibration film from the opposite side of the pressure chamber,
Next to the partition, a groove extending along the partition is formed in the piezoelectric film and the vibration film,
Rather thin than the thickness of the other portion of the vibration film thickness the vibrating membrane at the bottom of the groove,
Liquid discharge apparatus depth of the end portion in the longitudinal direction of the groove, characterized in shallow Ikoto than the depth of the central portion.
該振動膜における前記圧力室の反対側に設けられた圧電膜と、A piezoelectric film provided on the opposite side of the pressure chamber in the vibration film;
前記振動膜に交差して連結しており、前記圧力室の側面部を構成する隔壁と、A partition wall that intersects and is connected to the vibration membrane, and forms a side surface of the pressure chamber;
前記圧電膜及び振動膜の間にて、前記圧電膜によって覆われた第1電極と、A first electrode covered with the piezoelectric film between the piezoelectric film and the vibration film;
前記圧電膜及び振動膜を前記圧力室の反対側から覆う第2電極とA second electrode that covers the piezoelectric film and the vibration film from the opposite side of the pressure chamber;
を備え、With
前記隔壁の隣において、前記圧電膜及び振動膜に、前記隔壁に沿って延びる溝が形成されており、Next to the partition, a groove extending along the partition is formed in the piezoelectric film and the vibration film,
前記溝の底部における前記振動膜の厚みが前記振動膜の他部の厚みよりも薄く、The thickness of the vibration film at the bottom of the groove is thinner than the thickness of the other part of the vibration film,
前記溝の底面及び側面は、前記溝の長手方向に交差する前記溝の幅方向にて、中央部の深さが端部の深さよりも大きくなるように、傾斜又は湾曲し、The bottom surface and the side surface of the groove are inclined or curved so that the depth of the central portion is larger than the depth of the end portion in the width direction of the groove intersecting the longitudinal direction of the groove,
前記溝の幅方向端部の傾きは、幅方向中央部における前記溝の底面又は側面の傾きよりも大きく、The inclination of the end portion in the width direction of the groove is larger than the inclination of the bottom surface or side surface of the groove in the center portion in the width direction,
前記圧電膜における前記溝の側面の傾きが前記振動膜における前記溝の側面の傾きよりも大きいこと The inclination of the side surface of the groove in the piezoelectric film is larger than the inclination of the side surface of the groove in the vibration film.
を特徴とする液体吐出装置。A liquid ejection apparatus characterized by the above.
を特徴とする請求項2に記載の液体吐出装置。 The liquid ejection apparatus according to claim 2 , wherein the depth of the end portion in the longitudinal direction of the groove is shallower than the depth of the central portion.
第1層と、
該第1層における前記圧力室の反対側に設けられた第2層と
を有し、
前記第2層の少なくとも一部が前記第2層の他部よりも薄いか又は削除されていること
を特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の液体吐出装置。 The vibrating membrane is
The first layer;
A second layer provided on the opposite side of the pressure chamber in the first layer,
Liquid ejecting apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is thin or removed than other portions of the at least partially the second layer of the second layer.
を特徴とする請求項4に記載の液体吐出装置。 The liquid ejection apparatus according to claim 4 , wherein a part of the first layer corresponding to the part of the second layer is thinner than another part of the first layer.
を特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載の液体吐出装置。 At least a portion of the liquid ejecting apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that located inside the pressure chamber than the partition wall of the groove.
を特徴とする請求項1から6のいずれか一つに記載の液体吐出装置。 Liquid ejecting apparatus according to any one of the six claims 1 to width of the end portion in the longitudinal direction of the groove being narrower than the width of the central portion.
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