JP7095477B2 - 液体吐出ヘッド - Google Patents
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Description
図1に示すように、本実施形態に係るプリンタ1は、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とを備えている。
次に、インクジェットヘッド4の構成について、図2~図6を参照して詳細に説明する。尚、図3、図4では、図2に示される保護部材23の図示を省略している。
ノズルプレート20は、例えば、シリコン等で形成されたプレートである。ノズルプレート20には、搬送方向に配列された複数のノズル24が形成されている。
流路部材21は、シリコン単結晶の基板である。図2~図6に示すように、流路部材21には、複数のノズル24とそれぞれ連通する複数の圧力室26が形成されている。各圧力室26は、走査方向に長い、矩形の平面形状を有する。複数の圧力室26は、上述した複数のノズル24の配列に応じて搬送方向に配列され、1色のインクに対して2つの圧力室列、合計8つの圧力室列を構成している。流路部材21の下面はノズルプレート20で覆われている。また、各圧力室26の走査方向外側の端部がノズル24と重なっている。
流路部材21の上面には、アクチュエータ装置25が配置されている。先にも触れたが、アクチュエータ装置25は、複数の圧電素子31を含む圧電アクチュエータ22と、保護部材23と、2枚のCOF50を有する。
次に、圧電アクチュエータ22について、詳細に説明する。図2~図6に示すように、圧電アクチュエータ22は、上述の振動膜30と、共通電極36(複数の第1電極32)と、圧電膜33と、複数の第2電極34とを有する。尚、図面を簡素化するため、図3、図4では、図5、図6の断面図では示されている保護膜40、絶縁膜41、及び、配線保護膜43の図示を省略している。
ここで、圧電アクチュエータ22(圧電素子31)を駆動させて、ノズル24からインクを吐出させる方法について説明する。圧電アクチュエータ22では、予め全ての圧電素子31の第2電極34の電位が駆動電位に保持されている。この状態では、第1電極32と第2電極34との電位差により、圧電膜33に厚み方向の電界が生じ、この電界によって圧電膜33が厚み方向に直交する方向に収縮する。その結果、振動膜30及び圧電膜33の圧力室26と上下方向に重なる部分は、圧力室26側に凸となるように撓んでおり、且つ、第1電極32と第2電極34との間に電位差が生じていないときよりもその撓み量が大きくなっている。また、本実施形態では、圧電膜33の厚みが1.0~2.0μm程度と薄いため、圧電膜33に大きな電界が発生し、振動膜30及び圧電膜33の撓み量が大きくなる。
ここで、圧電アクチュエータ22を駆動させたときには、ある圧力室26に対応する圧電素子31の駆動が、別の圧力室26に連通するノズル24からのインクの吐出速度に影響を与える、いわゆるクロストーク(変位クロストーク及び吐出クロストーク)が発生する。以下、クロストークについて詳細に説明する。
次に、インクジェットヘッド4の製造方法について説明する。インクジェットヘッド4は、例えば、図7のフローに沿った手順で製造することができる。
本実施形態では、第2電極34が圧縮応力を有しているため、圧電膜33は、引張応力を有することになり、(100)配向になりやすい。これに対して、本実施形態では、圧電膜33を分極させることによって、(100)配向に対する(001)配向の配向比率が50%以上としている。したがって、圧電膜33の圧電特性がよい。
21 流路部材
24 ノズル
26 圧力室
30 振動膜
32 第1電極
33 圧電膜
34 第2電極
Claims (8)
- 複数のノズルと前記複数のノズルに連通する複数の圧力室とを含む液体流路が形成された流路部材と、
前記複数の圧力室を覆う振動膜と、
前記振動膜の前記複数の圧力室と反対側の面に配置された圧電膜と、
前記振動膜と前記圧電膜との間に配置され、前記圧力室と対向する第1電極と、
前記圧電膜の前記振動膜と反対側の面に配置され、前記圧力室と対向する第2電極と、を備え、
前記第2電極は、圧縮応力を有しており、
前記圧電膜が、(100)配向に対する(001)配向の配向比率が80%以上となるように分極されており、
前記第1電極と前記第2電極とに電位差が生じていない状態で、前記振動膜及び前記圧電膜が、前記圧力室側に凸となるように撓んでいることを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 前記圧電膜がゾルゲル法で形成された膜であることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記圧電膜は、前記振動膜よりも厚みが薄いことを特徴とする請求項2に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記圧電膜の厚みが2μm以下であることを特徴とする請求項3に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記圧力室の深さの、前記圧力室の幅に対する比率が1倍以上3倍以下であることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
- 前記圧力室の深さが50μm以上150μm以下であることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
- 前記第1電極と前記第2電極とに電位差が生じていない状態での前記圧電膜の撓み量が、前記圧力室の幅の1%以下であることを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
- 前記第1電極と前記第2電極とに電位差が生じていない状態での前記圧電膜の撓み量が、400nm以上500nm以下であることを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載の液体吐出装置。
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