WO2013014977A1 - 圧電アクチュエータ、液体吐出ヘッド、および記録装置 - Google Patents

圧電アクチュエータ、液体吐出ヘッド、および記録装置 Download PDF

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WO2013014977A1
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electrode
surface electrode
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piezoelectric
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小林　直樹
高洋 中村
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京セラ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a piezoelectric actuator, a liquid discharge head, and a recording apparatus.
  • printing apparatuses using an ink jet recording method such as an ink jet printer or an ink jet plotter are not only printers for general consumers, but also, for example, formation of electronic circuits or manufacture of color filters for liquid crystal displays, manufacture of organic EL displays It is also widely used for industrial applications.
  • a liquid discharge head for discharging liquid is mounted as a print head.
  • a manifold common flow path
  • a flow path member having discharge holes connected from the manifold via a plurality of pressurization chambers
  • a plurality of displacement elements provided so as to cover the pressurization chambers, respectively.
  • An actuator unit is known that is formed by stacking the actuator units (see, for example, Patent Document 1).
  • the displacement element is composed of a common electrode provided on substantially the entire surface of the piezoelectric actuator, an individual electrode facing the common electrode, and a piezoelectric ceramic layer sandwiched between them.
  • the connection between the common electrode and the outside is made through a through conductor provided in the piezoelectric ceramic layer at the peripheral portion of the piezoelectric actuator and a surface electrode formed at the peripheral portion of the piezoelectric actuator.
  • the liquid ejection head includes a plurality of pressurizing chambers connected to a plurality of ejection holes arranged in a matrix, and displaces a displacement element of a piezoelectric actuator provided so as to cover the chambers. For example, printing is possible in the main scanning direction at a resolution of 600 dpi.
  • the piezoelectric actuator described in Patent Document 1 has a problem that the through conductor and the surface electrode are likely to be misaligned due to variation in the shrinkage of the piezoelectric ceramic layer. Although it is possible to cope with this positional shift by increasing the size of the surface electrode, increasing the size of the surface electrode increases the size of the piezoelectric actuator.
  • an object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator, a liquid discharge head, and a recording apparatus that can satisfactorily connect the common electrode and the surface electrode without increasing the size.
  • One aspect of the piezoelectric actuator of the present invention includes a diaphragm, a common electrode provided on the diaphragm, and a piezoelectric ceramic layer provided on the common electrode and including a plurality of first through holes connected to the common electrode.
  • a ceramic base that is long in one direction
  • a plurality of individual electrodes provided in a region facing the common electrode of the piezoelectric ceramic layer, the inside of the plurality of first through holes of the piezoelectric ceramic layer, and the first through hole
  • a plurality of first surface electrodes provided around each of the holes, wherein the plurality of first through-holes are provided at a central portion in a direction orthogonal to the one direction of the ceramic base.
  • the first surface electrodes are long in the one direction.
  • one aspect of the liquid discharge head of the present invention includes the piezoelectric actuator, a plurality of discharge holes, and a plurality of pressurizing chambers connected to the plurality of discharge holes, respectively, and the diaphragm of the piezoelectric actuator On the side, a plurality of the pressurizing chambers and a plurality of the individual electrodes are provided with a flow path member laminated so as to overlap.
  • one aspect of the recording apparatus 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 voltages applied to the plurality of individual electrodes. ing.
  • the electrical connection between the common electrode and the surface electrode can be improved through the piezoelectric ceramic layer without increasing the size of the piezoelectric actuator.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a color inkjet printer that is a recording apparatus including a liquid ejection head according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of a flow path member and a piezoelectric actuator constituting the liquid ejection head of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a region surrounded by an alternate long and short dash line in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a region surrounded by an alternate long and short dash line in FIG.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view taken along line VV in FIG. 3.
  • FIG. 4 is an enlarged view corresponding to FIG. 3, showing a piezoelectric actuator according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a color inkjet printer which is a recording apparatus including a liquid discharge head according to an embodiment of the present invention.
  • a color ink jet printer 1 (hereinafter referred to as a printer 1) has a liquid ejection head 2.
  • the liquid discharge head 2 is fixed to the printer 1.
  • the liquid discharge head 2 has a long and narrow shape in a direction from the front to the back in FIG. Hereinafter, this long direction may be referred to as the longitudinal direction.
  • the printer 1 is provided with a paper feed unit 114, a transport unit 120, and a paper receiver 116 in order along the transport path of the printing paper P.
  • the printer 1 is provided with a control unit 100 for controlling the operation of each unit of the printer 1 such as the liquid discharge head 2 or the paper feeding unit 114.
  • the paper feed unit 114 includes a paper storage case 115 that can store a plurality of printing papers P, and a paper supply roller 145.
  • the paper feed roller 145 sends out the uppermost printing paper P among the printing papers P stacked and stored in the paper storage case 115 one by one.
  • two pairs of feed rollers 118a, 118b, 119a, and 119b are disposed along the transport path of the printing paper P.
  • the printing paper P sent out from the paper supply unit 114 is guided by these feed rollers 118 a, 118 b, 119 a, and 119 b and further sent out to the transport unit 120.
  • the transport unit 120 includes a transport belt 111 and two belt rollers 106 and 107.
  • the conveyor belt 111 is wound around belt rollers 106 and 107.
  • the conveyor belt 111 is adjusted to such a length that it is stretched with a predetermined tension when it is wound around the two belt rollers 106 and 107.
  • the conveyor belt 111 is stretched without slack along two parallel planes that include the common tangent lines of the two belt rollers 106 and 107, respectively. Of these two planes, the plane closer to the liquid ejection head 2 is a transport surface 127 that transports the printing paper P.
  • the belt roller 106 is connected to a conveyance motor 174 as shown in FIG.
  • the conveyance motor 174 rotates the belt roller 106 in the direction of arrow A.
  • the belt roller 107 can rotate in conjunction with the transport belt 111. Therefore, by driving the transport motor 174, the belt roller 106 rotates and the transport belt 111 moves along the direction of arrow A.
  • a nip roller 138 and a nip receiving roller 139 are arranged so as to sandwich the conveyance belt 111.
  • the nip roller 138 is pressed downward by a spring (not shown).
  • a nip receiving roller 139 below the nip roller 138 receives the nip roller 138 pressed downward via the conveying belt 111.
  • the two nip rollers are rotatably installed and rotate in conjunction with the conveyance belt 111.
  • the printing paper P sent out from the paper supply unit 114 to the transport unit 120 is sandwiched between the nip roller 138 and the transport belt 111. As a result, the printing paper P is pressed against the transport surface 127 of the transport belt 111 and is fixed on the transport surface 127.
  • the printing paper P is transported in the direction in which the liquid ejection head 2 is installed according to the rotation of the transport belt 111.
  • the outer peripheral surface 113 of the conveyor belt 111 may be treated with adhesive silicon rubber. Thereby, the printing paper P can be securely fixed to the transport surface 127.
  • the liquid discharge head 2 has a head body 2a at the lower end.
  • the lower surface of the head body 2a is a discharge hole surface 4-1, in which a large number of discharge holes for discharging liquid are provided.
  • each color of the liquid discharge head 2 is arranged at equal intervals in one direction, each color can be printed in one direction without any gap.
  • One direction is a direction parallel to the printing paper P and perpendicular to the conveyance direction of the printing paper P, and is the longitudinal direction of the liquid ejection head 2.
  • the color of the liquid discharged from the liquid discharge head 2 is, for example, magenta (M), yellow (Y), cyan (C), and black (K).
  • the liquid discharge head 2 is disposed with a slight gap between the discharge hole surface 4-1 on the lower surface of the head body 2 a and the transport surface 127 of the transport belt 111.
  • the printing paper P transported by the transport belt 111 passes through the gap between the liquid ejection head 2 and the transport belt 111. At that time, droplets are ejected from the head main body 2 a constituting the liquid ejection head 2 toward the upper surface of the printing paper P. As a result, a color image based on the image data stored by the control unit 100 is formed on the upper surface of the printing paper P.
  • a separation plate 140 and two pairs of feed rollers 121a, 121b, 122a, 122b are disposed between the transport unit 120 and the paper receiving unit 116.
  • the printing paper P on which the color image is printed is conveyed to the peeling plate 140 by the conveying belt 111. At this time, the printing paper P is peeled from the transport surface 127 by the right end of the peeling plate 140.
  • the printing paper P is sent out to the paper receiving unit 116 by the feed rollers 121a, 121b, 122a, 122b. In this way, the printed printing paper P is sequentially sent to the paper receiving unit 116 and stacked on the paper receiving unit 116.
  • a paper surface sensor 133 is installed between the liquid ejection head 2 and the nip roller 138 that are on the most upstream side in the conveyance direction of the printing paper P.
  • the paper surface sensor 133 includes a light emitting element and a light receiving element, and can detect the leading end position of the printing paper P on the transport path.
  • the leading edge position of the printing paper P detected by the paper surface sensor 133 is sent to the control unit 100 as a detection result. Based on the detection result sent from the paper surface sensor 133, the control unit 100 can control the liquid ejection head 2, the conveyance motor 174, and the like so that the conveyance of the printing paper P and the image printing are synchronized.
  • FIG. 2 is a plan view of the head main body 2a.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a region surrounded by a one-dot chain line in FIG. 2, and is a diagram in which some of the flow paths are omitted for explanation.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a region surrounded by a one-dot chain line in FIG. 2, and is a diagram in which a part of the flow paths different from FIG. 2 and 3, in order to make the drawings easy to understand, the manifold 5, the discharge hole 8, and the pressurizing chamber 10 that are to be drawn by broken lines below the piezoelectric actuator substrate 21 are drawn by solid lines.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view taken along line VV in FIG.
  • the liquid discharge head 2 includes a head main body 2a, a reservoir, and a metal casing.
  • the head body 2a includes a flow path member 4 and a piezoelectric actuator substrate 21 on which a displacement element 30 (see FIG. 5) is formed.
  • the flow path member 4 constituting the head body 2a includes a manifold 5, a plurality of pressurizing chambers 10 connected to the manifold 5, and a plurality of discharge holes 8 respectively connected to the plurality of pressurizing chambers 10.
  • the pressurizing chamber 10 is opened on the upper surface of the flow path member 4, and the upper surface of the flow path member 4 is a pressurizing chamber surface 4-2. Further, the upper surface of the flow path member 4 has an opening 5a connected to the manifold 5, and liquid is supplied from the opening 5a.
  • a piezoelectric actuator substrate (piezoelectric actuator) 21 including a displacement element 30 is joined to the upper surface of the flow path member 4, and each displacement element 30 is provided on the pressurizing chamber 10.
  • the piezoelectric actuator substrate 21 is connected to a signal transmission unit 92 such as an FPC (Flexible Printed Circuit) for supplying a signal to each displacement element 30.
  • a signal transmission unit 92 such as an FPC (Flexible Printed Circuit) for supplying a signal to each displacement element 30.
  • FIG. 2 the outline of the vicinity of the signal transmission unit 92 connected to the piezoelectric actuator 21 is indicated by a dotted line.
  • the electrodes formed in the signal transmission unit 92 are electrically connected to the piezoelectric actuator 21 and are disposed in a rectangular shape at the end of the signal transmission unit 92.
  • the two signal transmission portions 92 are connected so that their ends come to the center portion in the short direction of the piezoelectric actuator substrate 21.
  • the two signal transmission portions 92 extend from
  • the temperature distribution in the longitudinal direction of the liquid discharge head 2 when a liquid having a temperature different from that of the liquid discharge head 2 is supplied Becomes substantially symmetrical, and the temperature distribution in the longitudinal direction can be made closer to uniform.
  • the possibility of insufficient supply of liquid can be reduced. Further, as compared with the case where the liquid is supplied from one end of the manifold 5, the difference in pressure loss caused when the liquid flows through the manifold 5 can be reduced to about half, so that the variation in the liquid discharge characteristics can be reduced.
  • the width of the liquid discharge head 2 is not increased, and the width of the discharge hole 8 can be suppressed from increasing in the width direction. In this case, even if the angle at which the liquid ejection head 2 is attached to the printer 1 is shifted, the influence on the printing result can be reduced.
  • the individual supply flow path 14 facing the manifold opening 5a in a plan view is linearly downward.
  • the head body 2 a has a plurality of flat plate-like flow path members 4 and one piezoelectric actuator substrate 21 provided on the flow path member 4 and including the displacement element 30.
  • the planar shape of the piezoelectric actuator substrate 21 is rectangular, and is arranged on the upper surface of the flow path member 4 so that the long side of the rectangle is along the longitudinal direction of the flow path member 4.
  • the manifold 5 has an elongated shape extending along the longitudinal direction of the flow path member 4, and an opening 5 a of the manifold 5 is formed on the upper surface of the flow path member 4 at both ends.
  • four manifolds 5 are provided independently, and each manifold 5 is connected to a branch channel (not shown) at the opening 5a.
  • the flow path member 4 is formed by two-dimensionally expanding a plurality of pressurizing chambers 10.
  • the pressurizing chamber 10 is a hollow region having a substantially rhombic planar shape with rounded corners.
  • the pressurizing chamber 10 has an opening in the pressurizing chamber surface 4-2 that is the upper surface of the flow path member 4.
  • the pressurizing chamber 10 is connected to one manifold 5 via the individual supply channel 14.
  • two pressurizing chamber rows 11, which are rows of pressurizing chambers 10 connected to the manifold 5, are provided on each side of the manifold 5, for a total of four rows. Accordingly, the liquid discharge head 2 as a whole is provided with 16 rows of pressurizing chambers 11.
  • the interval in the longitudinal direction of the pressurizing chambers 10 in each pressurizing chamber row 11 is the same, and the interval is 37.5 dpi.
  • the pressurizing chambers 10 provided at both ends of each pressurizing chamber row 11 are dummy pressurizing chambers and are not connected to the manifold 5. With the dummy pressurizing chamber, the structure (rigidity) around the pressurizing chamber 10 that is one inner side from the end can be made closer to the structure (rigidity) of the other pressurizing chamber 10, and the difference in liquid ejection characteristics can be reduced. Can do.
  • the pressurizing chambers 10 constituting each pressurizing chamber row 11 are arranged in a staggered manner so that the corners are located between the adjacent pressurizing chamber rows 11.
  • a pressurizing chamber group is configured by the pressurizing chamber 10 connected to one manifold 5, and four pressurizing chamber groups are provided.
  • the relative arrangement of the pressurizing chambers 10 in each pressurizing chamber group has the same configuration, and each pressurizing chamber group is arranged slightly shifted in the longitudinal direction.
  • These pressurizing chambers 10 are arranged over almost the entire surface although there are portions where the gaps between the pressurizing chamber groups are slightly wide in the region facing the piezoelectric actuator substrate 21 on the upper surface of the flow path member 4. Yes.
  • the pressurizing chamber group 9 formed by the pressurizing chamber 10 occupies a region having almost the same size and shape as the piezoelectric actuator substrate 21. Further, the opening of each pressurizing chamber 10 is closed by bonding the piezoelectric actuator substrate 21 to the upper surface of the flow path member 4.
  • a descender connected to the discharge hole 8 opened in the discharge surface 4-1 on the lower surface of the flow path member 4 extends from a corner portion of the pressurizing chamber 10 facing the corner portion where the individual supply flow path 14 is connected. Yes.
  • the descender extends in the direction of extending the diagonal line of the pressurizing chamber in plan view. That is, the arrangement of the discharge holes 8 in the longitudinal direction and the arrangement of the pressurizing chamber 10 are the same.
  • the pressurizing chambers 10 are arranged at an interval of 37.5 dpi, and the pressurizing chambers 10 connected to one manifold 5 as a whole have an interval of 150 dpi in the longitudinal direction.
  • the pressurizing chambers 10 connected to the four manifolds 5 are arranged at a distance corresponding to 600 dpi in the longitudinal direction, the pressurizing chambers 10 are formed at intervals of 600 dpi in the longitudinal direction as a whole.
  • the arrangement of the discharge holes 8 in the longitudinal direction is the same as that of the pressurizing chamber 10, the distance in the longitudinal direction of the discharge holes 8 is also 600 dpi.
  • each manifold 5 is within the range of R of the virtual straight line shown in FIG. That is, four discharge holes 8 connected to, that is, a total of 16 discharge holes 8 are equally spaced at 600 dpi.
  • the four discharge holes 8 connected to one manifold 5 are equally spaced at 150 dpi in the range of the imaginary straight line R.
  • each manifold 5 by supplying different colors of ink to each manifold 5, it is possible to form four-color images with a resolution of 150 dpi in the longitudinal direction as a whole.
  • four color images may be formed at a resolution of 600 dpi by using four liquid discharge heads 2 so that each color ink is supplied to the manifold 5 at a different position.
  • four color images may be formed at a resolution of 300 dpi by using two liquid discharge heads 2 so that each color ink is supplied to the manifold 5 at a different position in the liquid discharge head 2.
  • the individual electrode 25 is formed at a position facing each pressurizing chamber 10 on the upper surface of the piezoelectric actuator substrate 21.
  • the individual electrode 25 includes an individual electrode main body 25a that is slightly smaller than the pressurizing chamber 10 and has a shape substantially similar to the pressurizing chamber 10, and an extraction electrode 25b that is extracted from the individual electrode main body 25a.
  • the individual electrode 25 constitutes an individual electrode row and an individual electrode group.
  • a first surface electrode 28 a that is electrically connected to the common electrode 24 is formed on the upper surface of the piezoelectric actuator substrate 21.
  • the first surface electrode 28 is provided at the center in the short direction of the piezoelectric actuator substrate 21 and has first surface electrode rows 28a1 and 28a2 formed along the longitudinal direction.
  • the second surface electrodes 28b are provided at the longitudinal ends of the piezoelectric actuator substrate 21 and are arranged along the short direction.
  • the first surface electrode 28a shown in FIG. 3 is intermittently formed on a straight line, but may be formed continuously on a straight line.
  • two signal transmission units 92 are arranged from the two long sides of the piezoelectric actuator substrate 21 toward the center.
  • the first surface electrode 28 a is connected at the end of the signal transmission unit 92. Since the first surface electrode 28a has a larger area than the extraction electrode 25b and the connection electrode 26 formed thereon, the possibility that the signal transmission unit 92 is peeled off from the end can be reduced.
  • the discharge hole 8 is arranged at a position avoiding the area facing the manifold 5 arranged on the lower surface side of the flow path member 4. Further, the discharge hole 8 is disposed in a region facing the piezoelectric actuator substrate 21 on the lower surface side of the flow path member 4. These discharge holes 8 occupy a region having substantially the same size and shape as the piezoelectric actuator substrate 21 as a group, and the liquid is discharged from the discharge holes 8 by displacing the displacement elements 30 of the corresponding piezoelectric actuator substrate 21. Drops can be ejected.
  • the flow path member 4 included in the head body 2a has a laminated structure in which a plurality of plates are laminated. These plates are a cavity plate 4a, a base plate 4b, an aperture plate 4c, a supply plate 4d, manifold plates 4e to 4g, a cover plate 4h, and a nozzle plate 4i in this order from the upper surface of the flow path member 4. A number of holes are formed in these plates. Since the thickness of each plate is about 10 to 300 ⁇ m, the formation accuracy of the holes to be formed can be increased. Each plate is aligned and laminated so that these holes communicate with each other to form the individual flow path 12 and the manifold 5.
  • the pressurizing chamber 10 is on the upper surface of the flow path member 4, the manifold 5 is on the inner lower surface side, the discharge holes 8 are on the lower surface, and the parts constituting the individual flow path 12 are close to each other in different positions.
  • the manifold 5 and the discharge hole 8 are connected via the pressurizing chamber 10.
  • the holes formed in each plate will be described. These holes include the following.
  • the first is the pressurizing chamber 10 formed in the cavity plate 4a.
  • the individual supply flow path 14 includes a squeeze 6 that is formed in the aperture plate 4c and is a portion where the cross-sectional area of the flow path is small.
  • a communication hole that constitutes a flow path that communicates from the other end of the pressurizing chamber 10 to the discharge hole 8, and this communication hole is referred to as a descender (partial flow path) in the following description.
  • the descender is formed on each plate from the base plate 4b (specifically, the outlet of the pressurizing chamber 10) to the nozzle plate 4i (specifically, the discharge hole 8).
  • the first to fourth communication holes are connected to each other to form an individual flow path 12 from the liquid inlet from the manifold 5 to the discharge hole 8.
  • the liquid supplied to the manifold 5 is discharged from the discharge hole 8 through the following path. First, from the manifold 5, it enters the individual supply flow path 14 and reaches one end of the throttle 6. Next, it proceeds horizontally along the extending direction of the restriction 6 and reaches the other end of the restriction 6. From there, it reaches one end of the pressurizing chamber 10 upward. Furthermore, it progresses horizontally along the extending direction of the pressurizing chamber 10 and reaches the other end of the pressurizing chamber 10. While moving little by little in the horizontal direction from there, it proceeds mainly downward and proceeds to the discharge hole 8 opened in the lower surface.
  • the piezoelectric actuator substrate 21 has a laminated structure composed of two piezoelectric ceramic layers 21a and 21b. Each of these piezoelectric ceramic layers 21a and 21b has a thickness of about 20 ⁇ m. The thickness from the lower surface of the piezoelectric ceramic layer 21a of the piezoelectric actuator substrate 21 to the upper surface of the piezoelectric ceramic layer 21b is about 40 ⁇ m. Both of the piezoelectric ceramic layers 21 a and 21 b extend so as to straddle the plurality of pressure chambers 10. These piezoelectric ceramic layers 21a and 21b can be formed of a lead zirconate titanate (PZT) ceramic material having ferroelectricity.
  • PZT lead zirconate titanate
  • a common electrode 24 made of a metal material such as an Ag—Pd system is provided in the piezoelectric actuator substrate 21.
  • the common electrode 24 is formed by simultaneous firing with the piezoelectric ceramic layers 21a and 21b. After the simultaneous firing, the common electrode 24 is laminated on the piezoelectric ceramic layer (vibrating plate) 21a, and the piezoelectric ceramic layer is formed on the common electrode 24.
  • 21b is a laminated ceramic substrate. Then, various electrodes are baked on the ceramic base to produce the piezoelectric actuator substrate 21.
  • the electrode is made of a metal material such as Au, and the individual electrode 15 and the common electrode 24 can be exemplified.
  • a first surface electrode 28a and a second surface electrode 28b (hereinafter, the first surface electrode 28a and the second surface electrode 28b may be collectively referred to as a surface electrode 28). There is.
  • the surface electrode 28 is separately fired, when the ceramic substrate is fired, the pattern like the individual electrode 25 is not formed, so that it is difficult to cause shrinkage variations with different shrinkage amounts in the respective portions in the plane direction.
  • the piezoelectric ceramic layers 21a and 21b and the individual electrode 25 may have different firing shrinkage amounts or different temperature ranges for firing shrinkage. Therefore, warpage occurs, and particularly when the piezoelectric actuator substrate 21 is as thin as 100 ⁇ m or less, the amount of warpage is large. Therefore, the ceramic substrate is preferably fired in a state where the surface electrode 28 is not formed.
  • the first surface electrode 28a is arranged at the center in the short direction of the piezoelectric ceramic substrate 21 along the longitudinal direction to form a plurality of first surface electrode rows 28a1, 28a2. Hereinafter, it may be referred to as one first surface electrode row 28a1 and the other first surface electrode row 28a2.
  • the first surface electrodes 28a constituting the first surface electrode rows 28a1 and 28a2 are arranged adjacent to each other.
  • the first surface electrodes 28a constituting one first surface electrode row 28a1 are arranged adjacent to the first surface electrodes 28a constituting the other first surface electrode row 28a2.
  • the piezoelectric ceramic layer 21b is formed with a first through hole 29a and a second through hole 29b (hereinafter sometimes referred to as the through hole 29).
  • a first surface electrode 28a is formed inside the first through hole 29a and on the upper surface of the piezoelectric ceramic layer 21b around the first through hole 29a, and a part of the first surface electrode 28a provided in the first through hole 29a.
  • the first surface electrode 28a and the common electrode 24 are electrically connected by a certain conductor.
  • a second surface electrode 28b is formed inside the second through hole 29b and on the upper surface of the piezoelectric ceramic layer 21b around it, and the second surface electrode 28b is connected to the second surface electrode 28b by a conductor provided in the second through hole 29b.
  • the common electrode 24 is electrically connected.
  • the actual electrical connection is made by a part of the conductor obtained by firing the conductor paste that has entered the through-hole 29 when the surface electrode 28 is formed.
  • the through-hole 29 before simultaneous firing is separately filled with a conductor. Also good. However, if the through hole 29 is not filled with a conductor or the like when firing the ceramic substrate, it is possible to reduce the occurrence of variation in shrinkage or warpage due to the effect of the filled conductor.
  • the second through hole 29b and the second surface electrode 28b are not necessarily provided. However, the provision of the second through hole 29b and the second surface electrode 28b increases the effect of maintaining the potential of the common electrode 24 at the ground. Further, since the end of the signal transmission unit 92 is connected to the second electrode 28b, the signal transmission unit 92 is difficult to peel off from the end.
  • the individual electrode 25 includes an individual electrode body 25a disposed at a position facing the pressurizing chamber 10 on the upper surface of the piezoelectric actuator substrate 21, and an extraction electrode 25b extracted therefrom. Since the individual electrode 25 is baked after firing the ceramic substrate, it can be formed almost without being affected by variations in the shrinkage of the ceramic substrate, and the positional accuracy can be increased. Thereby, the positional deviation between the individual electrode 25 and the pressurizing chamber 10 can be reduced, and the variation in displacement amount and the variation in ejection characteristics due to the positional deviation can be reduced.
  • a connection electrode 26 is formed at a portion of one end of the extraction electrode 25 b that is extracted outside the region facing the pressurizing chamber 10.
  • connection electrode 26 is made of, for example, an Ag—Pd system and has a convex shape with a thickness of about 15 ⁇ m.
  • the connection electrode 26 is electrically joined to an electrode provided in the signal transmission unit 92.
  • a drive signal is supplied from the control unit 100 to the individual electrode 25 through the signal transmission unit 92.
  • the drive signal is supplied in a constant cycle in synchronization with the conveyance speed of the print medium P. Since the dummy connection electrode 27 equalizes the pressing of each part when the piezoelectric actuator substrate 21 is connected to the flow path member 4, stable bonding can be performed.
  • the common electrode 24 is formed over almost the entire surface in the area between the piezoelectric ceramic layer 21a and the piezoelectric ceramic layer 21b. That is, the common electrode 24 extends so as to cover all the pressurizing chambers 10 in the region facing the piezoelectric actuator substrate 21.
  • the thickness of the common electrode 24 is about 2 ⁇ m.
  • the common electrode 24 is connected to the surface electrode 28 formed on the piezoelectric ceramic layer 21b so as to avoid the electrode group composed of the individual electrodes 25 through the through-hole 29 formed in the piezoelectric ceramic layer 21b, and is grounded. And held at the ground potential.
  • the surface electrode 28 is connected to the electrode on the signal transmission unit 92 in the same manner as the large number of individual electrodes 25.
  • the positional accuracy of the individual electrodes 25 can be increased by simultaneously firing the ceramic substrate and baking the surface electrode 28.
  • the position of the through hole 29 is affected by dimensional variations due to variations in the shrinkage of the ceramic substrate.
  • the positional accuracy of the through hole 29 needs to be opened at a position overlapping the surface electrode 28 so that the common electrode 24 and the surface electrode 28 are electrically connected. If the area of the area where the surface electrode 28 and the surrounding individual electrodes 25 are not formed is increased, electrical connection can be made even if dimensional variation occurs. It is thought that the size of the direction increases and the printing accuracy deteriorates.
  • the first through-hole 29 a is arranged at the center in the short direction of the piezoelectric actuator substrate 21 so as to be along the longitudinal direction, and the first surface electrode 28 a is made long in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator substrate 21.
  • the dimensional variation due to the shrinkage variation when the ceramic substrate is fired is substantially proportional to the distance from the center of the ceramic substrate in the plane direction. Therefore, by providing the first through hole 29a in the central portion of the piezoelectric actuator substrate 21 in the short direction, the position variation of the first through hole 29a occurs only in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator substrate 21, and the short direction The variation of is small.
  • the first surface electrode 28a can be provided so that the positions of the first electrode surface 28a and the first through hole 29a are aligned without increasing the size of the piezoelectric actuator substrate 21 in the short direction.
  • the size of the first surface electrode 28a in the short direction of the piezoelectric actuator substrate 21 can be 5% or less of the length of the piezoelectric actuator substrate 21 in the short direction, and further 2% or less.
  • the width in the short direction of the piezoelectric actuator substrate 21 and the width of the liquid discharge head 2 can be reduced, and the printing accuracy can be reduced. Can be high.
  • the position of the first through hole 29 a can be changed due to firing variation of the ceramic substrate. Even if it varies in the longitudinal direction, the first surface electrode 28a and the common electrode 24 can be electrically connected. In particular, the reliability of the electrical connection can be improved in the first surface electrode 28a located around the end portion in the longitudinal direction.
  • the ground potential can be easily maintained stably.
  • the first through hole 29 a is provided from one end to the other end in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator substrate 21, the ground potential can be easily maintained stably throughout the common electrode 24.
  • the first surface electrode 28a is continuous from one end portion to the other end portion in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator substrate 21 from the point of alignment with the first through hole 29a or the stability of the ground potential. Is preferable.
  • the first surface electrode 28a contracts during baking, which may cause the piezoelectric actuator substrate 21 to warp. It is preferable to divide the piezoelectric actuator substrate 21 into a plurality so that the size in the longitudinal direction does not become long.
  • the size of the first surface electrode 28a in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator substrate 21 is preferably 5% or less, particularly 2% or less of the length of the piezoelectric actuator substrate 21 in the longitudinal direction.
  • the second through hole 29b penetrating the piezoelectric ceramic layer 21b and at least one of the longitudinal ends of the piezoelectric actuator substrate 21 are connected to the second through hole 29b.
  • a second surface electrode 28b may be provided.
  • the position of the second through hole 29b is formed in the short direction of the piezoelectric actuator substrate 21 that occurs when the ceramic substrate is fired. Even if there is variation, the position can be adjusted.
  • the size of the second surface electrode 28b in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator substrate 21 is increased, the area of the second surface electrode 28b increases, and the piezoelectric actuator substrate 21 may be warped when the second surface electrode 28b is baked. Therefore, the length of the second surface electrode 28b in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator substrate 21 is preferably shorter than the length of the piezoelectric actuator substrate 21 in the short direction.
  • the second surface electrode 28b and the second through hole 29b are provided at both ends of the piezoelectric actuator substrate 21 in the longitudinal direction, so that the effect can be further enhanced. Furthermore, by providing a plurality of both ends of the piezoelectric actuator substrate 21 from one end to the other end in the lateral direction, the above effect can be further enhanced.
  • the piezoelectric actuator substrate 21 is continuously connected from one end to the other end in the short direction. It may be provided in the state.
  • the displacement element 30 will be described. Although details will be described later, pressure is applied to the liquid in the pressurizing chamber 10 corresponding to the individual electrode 25 by selectively supplying a predetermined drive signal to the individual electrode 25. Thereby, droplets are discharged from the corresponding liquid discharge ports 8 through the individual flow paths 12. That is, the portion of the piezoelectric actuator substrate 21 that faces each pressurizing chamber 10 corresponds to the individual displacement element 30 corresponding to each pressurizing chamber 10 and the liquid discharge port 8. That is, in the laminated body composed of two piezoelectric ceramic layers, the displacement element 30 which is a piezoelectric actuator having a unit structure as shown in FIG.
  • the piezoelectric actuator substrate 21 includes a plurality of displacement elements 30 that function as a pressurizing unit.
  • the amount of liquid ejected from the liquid ejection port 8 by one ejection operation is about 5 to 7 pl (picoliter).
  • the large number of individual electrodes 25 are individually electrically connected to the control unit 100 via the signal transmission unit 92 and wiring so that the potential can be individually controlled.
  • the portion to which the electric field is applied functions as an active portion that is distorted by the piezoelectric effect.
  • the control unit 100 sets the individual electrode 25 to a predetermined positive or negative potential with respect to the common electrode 24 so that the electric field and the polarization are in the same direction, a portion sandwiched between the electrodes of the piezoelectric ceramic layer 21b. (Active part) contracts in the surface direction.
  • the piezoelectric ceramic layer 21a which is an inactive layer, is not affected by an electric field, so that it does not spontaneously shrink and tries to restrict deformation of the active portion.
  • the piezoelectric ceramic layer 21b there is a difference in strain in the polarization direction between the piezoelectric ceramic layer 21b and the piezoelectric ceramic layer 21a, and the piezoelectric ceramic layer 21b is deformed so as to protrude toward the pressurizing chamber 10 (unimorph deformation).
  • the actual driving procedure in the present embodiment is that the individual electrode 25 is set to a potential higher than the common electrode 24 (hereinafter referred to as a high potential) in advance, and the individual electrode 25 is once the same as the common electrode 24 every time there is a discharge request. It is set to a potential (hereinafter referred to as a low potential), and then set to a high potential again at a predetermined timing. As a result, the piezoelectric ceramic layers 21a and 21b return to the original shape at the timing when the individual electrode 25 becomes low potential, and the volume of the pressurizing chamber 10 increases compared to the initial state (the state where the potentials of both electrodes are different). To do.
  • a negative pressure is applied to the pressurizing chamber 10 and the liquid is sucked into the pressurizing chamber 10 from the manifold 5 side.
  • the piezoelectric ceramic layers 21 a and 21 b are deformed so as to protrude toward the pressurizing chamber 10, and the pressure in the pressurizing chamber 10 is reduced by the volume reduction of the pressurizing chamber 10.
  • the pressure becomes positive and the pressure on the liquid rises, and droplets are ejected. That is, in order to discharge the droplet, a drive signal including a pulse based on a high potential is supplied to the individual electrode 25.
  • the ideal pulse width is AL (Acoustic Length), which is the length of time that the pressure wave propagates from the squeeze 6 to the discharge hole 8. According to this, when the inside of the pressurizing chamber 10 is reversed from the negative pressure state to the positive pressure state, both pressures are combined, and the liquid droplets can be discharged at a stronger pressure.
  • AL Acoustic Length
  • gradation expression is performed by the number of droplets ejected continuously from the ejection holes 8, that is, the droplet amount (volume) adjusted by the number of droplet ejections. For this reason, the number of droplet discharges corresponding to the designated gradation expression is continuously performed from the discharge holes 8 corresponding to the designated dot region.
  • the interval between pulses supplied to eject liquid droplets is AL.
  • the period of the residual pressure wave of the pressure generated when discharging the previously discharged liquid droplet coincides with the pressure wave of the pressure generated when discharging the liquid droplet discharged later, and these are superimposed.
  • the pressure for discharging the droplet can be amplified. In this case, it is considered that the speed of the liquid droplets ejected later increases, but this is preferable because the landing points of a plurality of liquid droplets are close.
  • the piezoelectric actuator substrate 21 as described above is manufactured, for example, as follows.
  • a tape composed of a piezoelectric ceramic powder and an organic composition is formed by a general tape forming method such as a roll coater method or a slit coater method, and a plurality of green sheets that become piezoelectric ceramic layers 21a and 21b after firing are produced.
  • An electrode paste to be the common electrode 24 is formed on a part of the green sheet by a printing method or the like. Further, a through hole 29 is provided in the green sheet to be the piezoelectric ceramic layer 21b.
  • each green sheet is laminated to produce a laminate, and pressure adhesion is performed.
  • the laminated body after pressure contact is simultaneously fired in a high-concentration oxygen atmosphere, and the piezoelectric ceramic layer 21a, the common electrode 24, and the piezoelectric ceramic layer 21b are laminated, and the piezoelectric ceramic layer 21b has a through-hole connected to the common electrode 24.
  • a ceramic substrate 29 is opened.
  • an Au paste serving as the individual electrode 25 and the electrode 28 is printed on the surface of the ceramic substrate using an organic gold paste, fired and baked. A part of the Au paste printed around the through hole 29 and its periphery is accommodated inside the through hole 29.
  • the electrode 28 is baked into the inside of the through hole 29 and the common electrode 24 at the bottom thereof, and the electrode 28 and the internal electrode 24 on the surface of the piezoelectric actuator substrate 21 are baked into the through hole 29. Electrical conduction is obtained by the electrode 28 formed. Thereafter, if necessary, the connection electrode 26 and the dummy connection electrode 27 are printed using Ag paste and baked, whereby the piezoelectric actuator substrate 21 can be manufactured.
  • the flow path member 4 is produced by laminating plates 4a to i obtained by a rolling method or the like via an adhesive layer. Holes to be the manifold 5, the individual supply channel 14, the pressurizing chamber 10, the descender and the like are processed into a predetermined shape by etching in the plates 4a to i.
  • These plates 4a to 4i are preferably formed of at least one metal selected from the group of Fe—Cr, Fe—Ni, and WC—TiC, particularly when ink is used as a liquid. Since it is desirable to be made of a material having excellent corrosion resistance against ink, Fe—Cr is more preferable.
  • the piezoelectric actuator substrate 21 and the flow path member 4 can be laminated and bonded through an adhesive layer, for example.
  • an adhesive layer a known layer can be used, but in order not to affect the piezoelectric actuator substrate 21 or the flow path member 4, epoxy resin, phenol resin, polyphenylene having a thermosetting temperature of 100 to 150 ° C. It is preferable to use at least one thermosetting resin adhesive selected from the group of ether resins. By heating to the thermosetting temperature using such an adhesive layer, the piezoelectric actuator substrate 21 and the flow path member 4 can be heat-bonded.
  • a silver paste is supplied to the connection electrode 26, an FPC which is a signal transmission unit 92 on which a driver IC is mounted in advance is placed, and heat is applied.
  • the silver paste is thermally cured and electrically connected.
  • the driver IC was mounted by electrically flip-chip connecting the FPC to the FPC with solder, and then supplying a protective resin around the solder and curing it. Thereafter, the liquid discharge head 2 can be manufactured by assembling a reservoir or a housing as necessary.
  • a liquid ejection head 2 according to another embodiment will be described with reference to FIG.
  • symbol is attached
  • the liquid discharge head 2 is different from the liquid protrusion head 2 described above in the arrangement of the first surface electrode 28a provided in the central portion of the piezoelectric actuator substrate 21 in the short direction.
  • the first surface electrode 28a located at the center in the short direction of the piezoelectric actuator substrate 21 is electrically connected to the plurality of first through holes 29a.
  • the second surface electrode 28b located at the longitudinal end of the piezoelectric actuator substrate 21 is electrically connected to the plurality of second through holes 29b.
  • the first surface electrode 28a has one first surface electrode row 28a1 and the other first surface electrode row 28a2.
  • the first surface electrode 28a constituting one first surface electrode row 28a1 and the first surface electrode 28a constituting the other first surface electrode row 28a2 are arranged so as to be shifted in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator substrate 21. Has been.
  • the stress generated in the piezoelectric actuator substrate 21 due to the first surface electrode 28 a in the short direction of the piezoelectric actuator substrate 21 can be made uniform in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator substrate 21. That is, the first surface electrode 28a constituting one first surface electrode row 28a1 and the first surface electrode 28a constituting the other first surface electrode row 28a2 are adjacent to each other in the short direction of the piezoelectric actuator substrate 21. It becomes the composition which is not. Thereby, when the piezoelectric actuator substrate 21 is viewed from the short side, the first surface electrodes 28a are arranged evenly without overlapping. Therefore, the stress generated in the piezoelectric actuator substrate 21 due to the first surface electrode 28a can be relaxed.
  • the piezoelectric actuator substrate 21 of the first through hole 29a by providing a plurality of first through holes 29a for one first surface electrode 28a, If electrical connection is performed via a conductor that is a part of the first surface electrode 28a inside the through hole 29a, warpage of the piezoelectric actuator substrate 21 can be suppressed, and the reliability of electrical connection is high. it can. If the plurality of first through holes 29 a are provided at different positions in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator substrate 21, the first surface can be prevented from being displaced in the longitudinal direction when the first through holes 29 a fire the ceramic substrate. The possibility that the electrode 28a is connected to any of the first through holes 29a can be increased.
  • the first surface electrode 28a located at the end in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator 21 having a large deformation amount is connected to the plurality of first through holes 29a. Therefore, the electrical connection reliability between the first surface electrode 28a and the first through-hole 29a can be improved even at the end portion in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator 21 having a large deformation amount.
  • the warp of the piezoelectric actuator substrate 21 can be suppressed, and the reliability of the electrical connection is also improved. Can be high. If the plurality of second through holes 29b are provided at different positions in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator substrate 21, the second surface can be prevented from being displaced in the longitudinal direction when the second through holes 29b fire the ceramic substrate. The possibility that the electrode 28b is connected to any of the second through holes 29b can be increased.
  • the second surface electrode 28b located at the end portion in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator 21 having a large deformation amount is connected to the plurality of second through holes 29b. Therefore, the electrical connection reliability between the second surface electrode 28b and the second through hole 29b can be improved even at the end portion in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator 21 having a large deformation amount.
  • the second surface electrode 28b has one second surface electrode row and the other second surface electrode row, and the second surface electrode constituting one second surface electrode row.
  • 28 b and the second surface electrode 28 b constituting the other second surface electrode array may be arranged so as to be shifted in the short direction of the piezoelectric actuator substrate 21. Even in this case, the stress distribution at the end of the piezoelectric actuator substrate 21 can be made to be uniform.
  • the second surface electrode 28b located at the end portion in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator substrate 21 is electrically connected to the plurality of second through holes 29b, and the central portion in the short direction of the piezoelectric actuator substrate 21
  • the example which the 1st surface electrode 28a located in 1 is electrically connected with the some 1st through-hole 29a was shown, it is not limited to this.
  • all the surface electrodes 28 may be electrically connected to the first through hole 29a or the second through hole 29b.

Abstract

　【課題】　本発明の目的は、大型化することなく、共通電極と表面電極との電気的な接続を良好に行なうことのできる圧電アクチュエータ、液体吐出ヘッド、および記録装置を提供することにある。　【解決手段】　振動板２１ａ、振動板２１ａに設けられた共通電極２４、および共通電極２４に設けられており、共通電極２４に繋がる複数の第１貫通孔２９ａを備える圧電セラミック層２１ｂを有する一方方向に長いセラミック基体と、圧電セラミック層２１ｂの共通電極２４と対向する領域に設けられた複数の個別電極２５と、圧電セラミック層２１ｂの複数の第１貫通孔２９ａの内部および第１貫通孔２９ａの周囲にそれぞれ設けられた複数の第１表面電極２１ａとを備えた圧電アクチュエータであって、複数の第１貫通孔２９ａが、セラミック基体の一方方向に直交する方向における中央部に、一方方向に沿って配列されており、第１表面電極２８ａが一方方向に長い。　

Description

圧電アクチュエータ、液体吐出ヘッド、および記録装置
　本発明は、圧電アクチュエータ、液体吐出ヘッド、および記録装置に関する。
　近年、インクジェットプリンタあるいはインクジェットプロッタなどの、インクジェット記録方式を利用した印刷装置が、一般消費者向けのプリンタだけでなく、例えば電子回路の形成あるいは液晶ディスプレイ用のカラーフィルタの製造、有機ＥＬディスプレイの製造といった工業用途にも広く利用されている。
　このようなインクジェット方式の印刷装置には、液体を吐出させるための液体吐出ヘッドが印刷ヘッドとして搭載されている。液体吐出ヘッドとして、マニホールド（共通流路）およびマニホールドから複数の加圧室をそれぞれ介して繋がる吐出孔を有した流路部材と、加圧室をそれぞれ覆うように設けられた複数の変位素子を有する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１参照）。
　液体吐出ヘッドは、変位素子が、圧電アクチュエータの略全面に設けられた共通電極と、共通電極と対向している個別電極と、それらに挟まれた圧電セラミック層により構成されている。共通電極と外部との接続は、圧電アクチュエータの周縁部の圧電セラミック層に設けられた貫通導体、および圧電アクチュエータの周縁部に形成された表面電極を介して行われている。また、液体吐出ヘッドは、複数の吐出孔にそれぞれ繋がった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の変位素子を変位させることで、各吐出孔からインクを吐出させ、主走査方向に、例えば６００ｄｐｉの解像度で印刷が可能とされている。
特開２００３－３０５８５２号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の圧電アクチュエータでは、圧電セラミック層の収縮ばらつきに起因して、貫通導体と表面電極の位置ずれが生じやすいという問題があった。この位置ずれに対し、表面電極の大きさを大きくすることで対応することも可能であるが、表面電極の大きさを大きくすると、圧電アクチュエータの大きさが大きくなってしまう。
　したがって、本発明の目的は、大型化することなく、共通電極と表面電極との電気的な接続を良好に行なうことのできる圧電アクチュエータ、液体吐出ヘッド、および記録装置を提供することにある。
　本発明の圧電アクチュエータの一態様は、振動板、該振動板に設けられた共通電極、および該共通電極に設けられており、前記共通電極に繋がる複数の第１貫通孔を備える圧電セラミック層を有する一方方向に長いセラミック基体と、前記圧電セラミック層の前記共通電極と対向する領域に設けられた複数の個別電極と、前記圧電セラミック層の複数の前記第１貫通孔の内部および当該第１貫通孔の周囲にそれぞれ設けられた複数の第１表面電極とを備えたものであって、複数の前記第１貫通孔が、前記セラミック基体の前記一方方向に直交する方向における中央部に、前記一方方向に沿って配列されており、前記第１表面電極が前記一方方向に長い。
　また、本発明の液体吐出ヘッドの一態様は、前記圧電アクチュエータと、複数の吐出孔および複数の該吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室を備えており、前記圧電アクチュエータの前記振動板側に、複数の前記加圧室と複数の前記個別電極とが重なるように積層されている流路部材とを備えている。
　さらに、本発明の記録装置の一態様は、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、前記複数の個別電極に加える電圧を制御する制御部とを備えている。
　本発明によれば、圧電アクチュエータを大型化することなく、圧電セラミック層を介して、共通電極と表面電極との電気的接続を良好にすることができる。
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であるカラーインクジェットプリンタの概略構成図である。 図１の液体吐出ヘッドを構成する流路部材および圧電アクチュエータの平面図である。 図２の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図であり、説明のため一部の流路を省略した図である。 図２の一点鎖線に囲まれた領域の拡大図であり、説明のため一部の流路を省略した図である。 図３のＶ－Ｖ線に沿った縦断面図である。 本発明の他の実施形態に係る圧電アクチュエータを示し、図３に対応する拡大図である。
　図１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であるカラーインクジェットプリンタの概略構成図である。カラーインクジェットプリンタ１（以下、プリンタ１とする）は、液体吐出ヘッド２を有している。液体吐出ヘッド２は、プリンタ１に固定されている。液体吐出ヘッド２は、図１の手前から奥へ向かう方向に細長い長尺形状を有している。以下、この長い方向を長手方向と呼ぶことがある。
　プリンタ１は、印刷用紙Ｐの搬送経路に沿って、給紙ユニット１１４、搬送ユニット１２０および紙受け部１１６が順に設けられている。また、プリンタ１は、液体吐出ヘッド２あるいは給紙ユニット１１４などのプリンタ１の各部における動作を制御するための制御部１００が設けられている。
　給紙ユニット１１４は、複数枚の印刷用紙Ｐを収容することができる用紙収容ケース１１５と、給紙ローラ１４５とを有している。給紙ローラ１４５は、用紙収容ケース１１５に積層して収容された印刷用紙Ｐのうち、最も上に位置する印刷用紙Ｐを１枚ずつ送り出す。
　給紙ユニット１１４と搬送ユニット１２０との間には、印刷用紙Ｐの搬送経路に沿って、二対の送りローラ１１８ａ，１１８ｂ，１１９ａ，１１９ｂが配置されている。給紙ユニット１１４から送り出された印刷用紙Ｐは、これらの送りローラ１１８ａ，１１８ｂ，１１９ａ，１１９ｂによってガイドされて、さらに搬送ユニット１２０へと送り出される。
　搬送ユニット１２０は、搬送ベルト１１１と、２つのベルトローラ１０６，１０７とを有している。搬送ベルト１１１は、ベルトローラ１０６，１０７に巻き掛けられている。搬送ベルト１１１は、２つのベルトローラ１０６，１０７に巻き掛けられたとき所定の張力で張られるような長さに調整されている。これによって、搬送ベルト１１１は、２つのベルトローラ１０６，１０７の共通接線をそれぞれ含む互いに平行な２つの平面に沿って、弛むことなく張られている。これら２つの平面のうち、液体吐出ヘッド２に近い方の平面が、印刷用紙Ｐを搬送する搬送面１２７である。
　ベルトローラ１０６は、図１に示されるように、搬送モータ１７４が接続されている。搬送モータ１７４は、ベルトローラ１０６を矢印Ａの方向に回転させている。また、ベルトローラ１０７は、搬送ベルト１１１に連動して回転することができる。したがって、搬送モータ１７４を駆動させることにより、ベルトローラ１０６が回転して、搬送ベルト１１１は、矢印Ａの方向に沿って移動する。
　ベルトローラ１０７の近傍には、ニップローラ１３８とニップ受けローラ１３９とが、搬送ベルト１１１を挟むように配置されている。ニップローラ１３８は、図示しないバネによって下方に押し付けられている。ニップローラ１３８の下方のニップ受けローラ１３９は、下方に押し付けられたニップローラ１３８を、搬送ベルト１１１を介して受け止めている。２つのニップローラは回転可能に設置されており、搬送ベルト１１１に連動して回転する。
　給紙ユニット１１４から搬送ユニット１２０へと送り出された印刷用紙Ｐは、ニップローラ１３８と搬送ベルト１１１との間に挟み込まれる。これによって、印刷用紙Ｐは、搬送ベルト１１１の搬送面１２７に押し付けられ、搬送面１２７上に固着する。そして、印刷用紙Ｐは、搬送ベルト１１１の回転に従って、液体吐出ヘッド２が設置されている方向へと搬送される。なお、搬送ベルト１１１の外周面１１３に粘着性のシリコンゴムによる処理を施してもよい。これにより、印刷用紙Ｐを搬送面１２７に確実に固着させることができる。
　液体吐出ヘッド２は、下端にヘッド本体２ａを有している。ヘッド本体２ａの下面は、液体を吐出する多数の吐出孔が設けられている吐出孔面４－１となっている。
　１つの液体吐出ヘッド２に設けられた吐出孔からは、４色の液滴（インク）が吐出される。液体吐出ヘッド２の各色を吐出する吐出孔は、一方方向に等間隔で配置されているため、各色を一方方向に隙間なく印刷することができる。なお、一方方向は、印刷用紙Ｐと平行で印刷用紙Ｐの搬送方向に直交する方向であり、液体吐出ヘッド２の長手方向である。
　液体吐出ヘッド２から吐出される液体の色は、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。液体吐出ヘッド２は、ヘッド本体２ａの下面の吐出孔面４－１と搬送ベルト１１１の搬送面１２７との間にわずかな隙間をおいて配置されている。
　搬送ベルト１１１によって搬送された印刷用紙Ｐは、液体吐出ヘッド２と搬送ベルト１１１との間の隙間を通過する。その際に、液体吐出ヘッド２を構成するヘッド本体２ａから印刷用紙Ｐの上面に向けて液滴が吐出される。これによって、印刷用紙Ｐの上面に、制御部１００によって記憶された画像データに基づくカラー画像が形成される。
　搬送ユニット１２０と紙受け部１１６との間には、剥離プレート１４０と二対の送りローラ１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂとが配置されている。カラー画像が印刷された印刷用紙Ｐは、搬送ベルト１１１によって剥離プレート１４０へと搬送される。このとき、印刷用紙Ｐは、剥離プレート１４０の右端によって、搬送面１２７から剥離される。そして、印刷用紙Ｐは、送りローラ１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂによって、紙受け部１１６に送り出される。このように、印刷済みの印刷用紙Ｐは、順次紙受け部１１６に送られて紙受け部１１６に重ねられる。
　なお、印刷用紙Ｐの搬送方向について最も上流側にある液体吐出ヘッド２とニップローラ１３８との間には、紙面センサ１３３が設置されている。紙面センサ１３３は、発光素子および受光素子によって構成されており、搬送経路上の印刷用紙Ｐの先端位置を検出することができる。そして、紙面センサ１３３によって検出された印刷用紙Ｐの先端位置は検出結果として制御部１００に送られる。制御部１００は、紙面センサ１３３から送られた検出結果に基づいて、印刷用紙Ｐの搬送と画像の印刷とが同期するように、液体吐出ヘッド２あるいは搬送モータ１７４等を制御することができる。
　次に、本発明の液体吐出ヘッド２について説明する。図２は、ヘッド本体２ａの平面図である。図３は、図２の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図であり、説明のため一部の流路を省略した図である。図４は、図２の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図であり、説明のため図３とは異なる一部の流路を省略した図である。なお、図２，３において、図面を分かりやすくするために、圧電アクチュエータ基板２１の下方にあって破線で描くべきマニホールド５、吐出孔８、加圧室１０を実線で描いている。図５は、図３のＶ－Ｖ線に沿った縦断面図である。
　液体吐出ヘッド２は、ヘッド本体２ａとリザーバと金属製の筐体とを含んでいる。また、ヘッド本体２ａは、流路部材４と、変位素子３０（図５参照）が形成されている圧電アクチュエータ基板２１とを含んでいる。
　ヘッド本体２ａを構成する流路部材４は、マニホールド５と、マニホールド５と繋がる複数の加圧室１０と、複数の加圧室１０とそれぞれ繋がる複数の吐出孔８とを備えている。また、加圧室１０は流路部材４の上面に開口しており、流路部材４の上面が加圧室面４－２となっている。また、流路部材４の上面にはマニホールド５と繋がる開口５ａを有し、開口５ａより液体が供給されるようになっている。
　また、流路部材４の上面には、変位素子３０を含む圧電アクチュエータ基板（圧電アクチュエータ）２１が接合されており、各変位素子３０が加圧室１０上に位置するように設けられている。また、圧電アクチュエータ基板２１は、各変位素子３０に信号を供給するためのＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）などの信号伝達部９２が接続されている。図２においては、信号伝達部９２の圧電アクチュエータ２１に接続される付近の外形を点線で示している。信号伝達部９２に形成されている電極は、圧電アクチュエータ２１に電気的に接続されており、信号伝達部９２の端部に矩形状に配置されている。２つの信号伝達部９２は、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の中央部にそれぞれの端がくるように接続されている。２つの信号伝達部９２は、中央部から圧電アクチュエータ基板２１の長辺に向かって伸びている。
　流路部材４への液体の供給は、液体吐出ヘッド２の両端部からそれぞれ行われるので、液体吐出ヘッド２と異なる温度の液体が供給された際に、液体吐出ヘッド２の長手方向の温度分布がほぼ対称になり、長手方向の温度分布を均一に近づけることができる。
　マニホールド５の両端から流路部材４へ液体を供給することにより、液体の供給不足が生じる可能性を低減することができる。また、マニホールド５の一端から供給する場合と比較して、マニホールド５を液体が流れる際に生じる圧力損失の差を約半分にできるため、液体吐出特性のばらつきを少なくできる。また、マニホールド５の両端から流路部材４へ液体を供給することから、液体吐出ヘッド２の幅が大きくならず、吐出孔８の幅が幅方向へ広がりが大きくなることを抑えることができる。その場合、液体吐出ヘッド２をプリンタ１に取り付ける角度にずれが生じたとしても、印刷結果に与える影響を小さくすることができる。
　また、複数の液体吐出ヘッド２を用いて印刷する場合においても、複数の液体吐出ヘッド２の全体の吐出孔８が配置されている面積が広がることを抑えることができるため、複数の液体吐出ヘッド２の相対的な位置の精度にばらつきが生じていても印刷結果に与える影響を小さくすることができる。そのため、液体吐出ヘッド２の幅を小さくしつつ、圧力損失の差を少なくするためには、マニホールド５の両端から供給するのが好ましい。
　また、圧力損失を少なくするため、平面視した際の、マニホールドの開口５ａに対向する個別供給流路１４は、直線的に下方に向かうことが好ましい。
　ヘッド本体２ａは、複数の平板状の流路部材４と、流路部材４上に設けられ、変位素子３０を含む１つの圧電アクチュエータ基板２１とを有している。圧電アクチュエータ基板２１の平面形状は長方形状であり、長方形の長辺が流路部材４の長手方向に沿うように流路部材４の上面に配置されている。
　流路部材４の内部には４つのマニホールド５が形成されている。マニホールド５は流路部材４の長手方向に沿って延びる細長い形状を有しており、両端において、流路部材４の上面にマニホールド５の開口５ａが形成されている。本実施形態においては、マニホールド５は独立して４本設けられており、それぞれ開口５ａにおいて分岐流路（不図示）に繋がっている。
　流路部材４は、複数の加圧室１０が２次元的に広がって形成されている。加圧室１０は、角部にアールが施されたほぼ菱形の平面形状を有する中空の領域である。加圧室１０は流路部材４の上面である加圧室面４－２に開口を有している。
　加圧室１０は個別供給流路１４を介して１つのマニホールド５と繋がっている。１つのマニホールド５に沿うようにして、このマニホールド５に繋がっている加圧室１０の列である加圧室列１１が、マニホールド５の両側に２列ずつ、合計４列設けられている。したがって、液体吐出ヘッド２全体では１６列の加圧室列１１が設けられている。
　各加圧室列１１における加圧室１０の長手方向の間隔は同じであり、３７．５ｄｐｉの間隔となっている。なお、各加圧室列１１の両端に設けられた加圧室１０は、ダミー加圧室となっており、マニホールド５とは繋がっていない。ダミー加圧室により、端から１つ内側の加圧室１０の周囲の構造（剛性）を他の加圧室１０の構造（剛性）に近づけることができ、液体吐出特性の差を少なくすることができる。
　各加圧室列１１を構成する加圧室１０は、隣接する加圧室列１１の間に角部が位置するように千鳥状に配置されている。１つのマニホールド５に繋がっている加圧室１０により加圧室群が構成されており、加圧室群は４つ設けられている。各加圧室群内における加圧室１０の相対的な配置は同様の構成となっており、各加圧室群は長手方向にわずかにずれて配置されている。これらの加圧室１０は、流路部材４の上面における圧電アクチュエータ基板２１に対向する領域に、加圧室群間などの少し間隔が広くなっている部分はあるものの、ほぼ全面にわたって配列されている。つまり、加圧室１０によって形成された加圧室群９は圧電アクチュエータ基板２１とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占めている。また、各加圧室１０の開口は、流路部材４の上面に圧電アクチュエータ基板２１が接合されることで閉塞されている。
　加圧室１０の個別供給流路１４が繋がっている角部と対向する角部からは、流路部材４の下面の吐出面４－１に開口している吐出孔８に繋がるディセンダが伸びている。ディセンダは、平面視において、加圧室の対角線を延長する方向に伸びている。つまり、長手方向の吐出孔８の配置と加圧室１０配置は同じになっている。各加圧室列１１において、加圧室１０は３７．５ｄｐｉの間隔で並んでおり、１つのマニホールド５に繋がっている加圧室１０は全体として、長手方向に１５０ｄｐｉの間隔になっている。さらに、４つのマニホールド５に繋がる加圧室１０は、長手方向に６００ｄｐｉに相当する間隔でずれて配置されているため、加圧室１０は全体で長手方向に６００ｄｐｉの間隔で形成されている。前述のように、吐出孔８の長手方向の配置は加圧室１０と同じ構成となっているので、吐出孔８の長手方向の間隔も６００ｄｐｉになっている。
　これは別の言い方をすると、流路部材４の長手方向に平行な仮想直線に対して直交するように吐出孔８を投影すると、図４に示した仮想直線のＲの範囲に、各マニホールド５に繋がっている４つの吐出孔８、つまり全部で１６個の吐出孔８が、６００ｄｐｉの等間隔となっているということである。これにより、全てのマニホールド５に同じ色のインクを供給することで、全体として長手方向に６００ｄｐｉの解像度で画像が形成可能となる。また、１つのマニホールド５に繋がる４つの吐出孔８は、仮想直線のＲの範囲で１５０ｄｐｉの等間隔になっている。
　これにより、各マニホールド５に異なる色のインクを供給することで、全体として長手方向に１５０ｄｐｉの解像度で４色の画像が形成可能となる。この場合、さらに４つの液体吐出ヘッド２を用いて、それぞれ液体吐出ヘッド２において各色のインクを異なる位置のマニホールド５に供給するようにして、６００ｄｐｉの解像度で４色の画像が形成してもよい。さらに、２つの液体吐出ヘッド２を用いて、それぞれ液体吐出ヘッド２において各色のインクを異なる位置のマニホールド５に供給するようにして、３００ｄｐｉの解像度で４色の画像が形成してもよい。このような構成とすることにより、記録媒体Ｐ上において、主走査方向に並んだ同じ色のインクでは、吐出されたもとが、異なる液体吐出ヘッド２の、しかも液体吐出ヘッド２の中のマニホールド５の位置が異なるものになるので、液体吐出ヘッド２毎に生じる液体吐出特性のばらつき、あるいは各液体吐出ヘッド２内におけるマニホールド５の位置により生じたばらつきを反映した同傾向の吐出ばらつきが並んで生じ難いので、きれいな画像が得られる。
　個別電極２５は、圧電アクチュエータ基板２１の上面における各加圧室１０に対向する位置にそれぞれ形成されている。個別電極２５は、加圧室１０より一回り小さく、加圧室１０とほぼ相似な形状を有している個別電極本体２５ａと、個別電極本体２５ａから引き出されている引出電極２５ｂとを含んでおり、個別電極２５は、加圧室１０と同じように、個別電極列および個別電極群を構成している。また、圧電アクチュエータ基板２１の上面には、共通電極２４と電気的に接続されている第１表面電極２８aが形成されている。
　第１表面電極２８は、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の中央部に設けられており、長手方向に沿って形成された第１表面電極列２８a１，２８a２を有している。また、第２表面電極２８ｂは、圧電アクチュエータ基板２１の長手方向の端部に設けられており、短手方向に沿って配列されている。図３に示した第１表面電極２８aは、直線上に断続的に形成されたものであるが、直線上に連続的に形成してもよい。圧電アクチュエータ基板２１には、２枚の信号伝達部９２が、圧電アクチュエータ基板２１の２つの長辺側から、それぞれ中央に向かうように配置される。第１表面電極２８aは、信号伝達部９２の端部において接続される。第１表面電極２８ａが、引出電極２５ｂおよびその上に形成される接続電極２６よりも面積が大きいため、信号伝達部９２が端から剥がれる可能性を低減できる。
　また、吐出孔８は、流路部材４の下面側に配置されたマニホールド５と対向する領域を避けた位置に配置されている。さらに、吐出孔８は、流路部材４の下面側における圧電アクチュエータ基板２１と対向する領域内に配置されている。これらの吐出孔８は、１つの群として圧電アクチュエータ基板２１とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占めており、対応する圧電アクチュエータ基板２１の変位素子３０を変位させることにより吐出孔８から液滴が吐出できる。
　ヘッド本体２ａに含まれる流路部材４は、複数のプレートが積層された積層構造を有している。これらのプレートは、流路部材４の上面から順に、キャビティプレート４ａ、ベースプレート４ｂ、アパーチャ（しぼり）プレート４ｃ、サプライプレート４ｄ、マニホールドプレート４ｅ～ｇ、カバープレート４ｈおよびノズルプレート４ｉである。これらのプレートには多数の孔が形成されている。各プレートの厚さは１０～３００μｍ程度であることにより、形成する孔の形成精度を高くできる。各プレートは、これらの孔が互いに連通して個別流路１２およびマニホールド５を構成するように、位置合わせして積層されている。ヘッド本体２ａは、加圧室１０は流路部材４の上面に、マニホールド５は内部の下面側に、吐出孔８は下面にと、個別流路１２を構成する各部分が異なる位置に互いに近接して配設され、加圧室１０を介してマニホールド５と吐出孔８とが繋がる構成を有している。
　各プレートに形成された孔について説明する。これらの孔には、次のようなものがある。第１に、キャビティプレート４ａに形成された加圧室１０である。第２に、加圧室１０の一端からマニホールド５へと繋がる個別供給流路１４を構成する連通孔である。この連通孔は、ベースプレート４ｂからサプライプレート４ｃまでの各プレートに形成されている。なお、この個別供給流路１４には、アパーチャプレート４ｃに形成されている、流路の断面積が小さくなっている部位であるしぼり６が含まれている。
　第３に、加圧室１０の他端から吐出孔８へと連通する流路を構成する連通孔であり、この連通孔は、以下の記載においてディセンダ（部分流路）と呼称される。ディセンダは、ベースプレート４ｂ（詳細には加圧室１０の出口）からノズルプレート４ｉ（詳細には吐出孔８）までの各プレートに形成されている。
　第４に、マニホールド５を構成する連通孔である。この連通孔は、マニホールドプレート４ｅ～ｇにより形成されている。
　第１～４の連通孔が相互に繋がり、マニホールド５からの液体の流入口から吐出孔８に至る個別流路１２を構成している。マニホールド５に供給された液体は、以下の経路で吐出孔８から吐出される。まず、マニホールド５から上方向に向かって、個別供給流路１４に入り、しぼり６の一端部に至る。次に、しぼり６の延在方向に沿って水平に進み、しぼり６の他端部に至る。そこから上方に向かって、加圧室１０の一端部に至る。さらに、加圧室１０の延在方向に沿って水平に進み、加圧室１０の他端部に至る。そこから少しずつ水平方向に移動しながら、主に下方に向かい、下面に開口した吐出孔８へと進む。
　圧電アクチュエータ基板２１は、２枚の圧電セラミック層２１ａ，２１ｂからなる積層構造を有している。これらの圧電セラミック層２１ａ，２１ｂはそれぞれ２０μｍ程度の厚さを有している。圧電アクチュエータ基板２１の圧電セラミック層２１ａの下面から圧電セラミック層２１ｂの上面までの厚さは４０μｍ程度である。圧電セラミック層２１ａ，２１ｂのいずれの層も複数の加圧室１０を跨ぐように延在している。これらの圧電セラミック層２１ａ，２１ｂは、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料により形成することができる。
　圧電アクチュエータ基板２１の内部には、Ａｇ－Ｐｄ系などの金属材料からなる共通電極２４が設けられている。共通電極２４は、圧電セラミック層２１ａ，２１ｂと同時焼成にて形成されて、同時焼成後は、圧電セラミック層（振動板）２１ａ上に共通電極２４が積層され、共通電極２４上に圧電セラミック層２１ｂは積層されたセラミック基体となっている。そして、セラミック基体に各種電極が焼き付けられて圧電アクチュエータ基板２１が作製される。電極は、Ａｕ系などの金属材料からなるもので、個別電極１５および共通電極２４を例示することができる。共通電極２４に接続される表面電極としては、第１表面電極２８ａおよび第２表面電極２８ｂ（以下、第１表面電極２８ａと第２表面電極２８ｂとを合わせて表面電極２８と呼ぶことがある）がある。表面電極２８が別焼成であると、セラミック基体が焼成される際に、個別電極２５のようなパターンが形成されていないため、平面方向の各部位で収縮量が異なる収縮ばらつきを生じ難くできる。
　また、セラミック基体の積層方向の構造がほぼ対称になっているため反りも生じ難い。表面に個別電極２５のようなパターンが形成されていると、圧電セラミック層２１ａ，２１ｂと個別電極２５とで焼成収縮量、あるいは、焼成収縮する温度域が異なる場合がある。そのため、反りが生じ、特に圧電アクチュエータ基板２１が１００μｍ以下と薄い場合、反り量も大きいことから、セラミック基体は表面電極２８が形成されていない状態で焼成することが好ましい。
　第１表面電極２８ａは、圧電セラミック基板２１の短手方向の中央部に、長手方向に沿うように配置して複数の第１表面電極列２８ａ１，２８ａ２を形成している。以下、一方の第１表面電極列２８ａ１、および他方の第１表面電極列２８ａ２と称する場合がある。
　第１表面電極列２８ａ１，２８ａ２を構成する第１表面電極２８ａは、それぞれ隣り合って配列されている。言い換えると、一方の第１表面電極列２８ａ１を構成する第１表面電極２８ａが、他方の第１表面電極列２８ａ２を構成する第１表面電極２８ａと隣り合った状態で配列されている。
　圧電セラミック層２１ｂには、第１貫通孔２９ａおよび第２貫通孔２９ｂ（以下で、合わせて貫通孔２９と呼ぶことがある）が形成されている。第１貫通孔２９ａの内部およびその周囲の圧電セラミック層２１ｂの上面には、第１表面電極２８ａが形成されており、第１貫通孔２９ａ内に設けられた第1表面電極２８ａの一部である導体により、第１表面電極２８ａと共通電極２４とは電気的に接続されている。第２貫通孔２９ｂの内部およびその周囲の圧電セラミック層２１ｂの上面には、第２表面電極２８ｂが形成されており、第２貫通孔２９ｂ内に設けられた導体により、第２表面電極２８ｂと共通電極２４とは電気的に接続されている。実際の電気的接続は、表面電極２８を形成する際に、貫通孔２９に入り込んだ導体ペーストを焼成した導体の一部で行われるが、同時焼成前の貫通孔２９に別途導体を充填してもよい。しかし、セラミック基体を焼成する際に、貫通孔２９に導体などを充填しない状態にすれば、充填された導体の影響で、収縮ばらつきあるいは反りが生じることを低減できる。
　なお、第２貫通孔２９ｂと第２表面電極２８ｂは、必ずしも設けなくてもよいが、設けることにより、共通電極２４の電位をグランドに保つ効果が高くなる。また信号伝達部９２の端部が、第２電極２８ｂに接続されることにより、信号伝達部９２が端部からはがれ難くなる。
　個別電極２５は、圧電アクチュエータ基板２１の上面における加圧室１０と対向する位置に配置されている個別電極本体２５ａと、そこから引き出された引出電極２５ｂとを含んでいる。個別電極２５は、セラミック基体を焼成した後で、焼き付けられているため、セラミック基体の収縮ばらつきの影響をほとんど受けずに形成でき、位置精度を高くすることができる。これにより、個別電極２５と加圧室１０との位置ずれを小さくでき、位置ずれに起因する、変位量のばらつき、吐出特性のばらつきを小さくできる。引出電極２５ｂ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２６が形成されている。接続電極２６は例えばＡｇ－Ｐｄ系からなり、厚さが１５μｍ程度で凸状に形成されている。また、接続電極２６は、信号伝達部９２に設けられた電極と電気的に接合されている。詳細は後述するが、個別電極２５には、制御部１００から信号伝達部９２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。ダミー接続電極２７は、圧電アクチュエータ基板２１を流路部材４に接続する際に、各部の押圧を均等化するので、安定した接着が行なえる。
　共通電極２４は、圧電セラミック層２１ａと圧電セラミック層２１ｂとの間の領域に面方向のほぼ全面にわたって形成されている。すなわち、共通電極２４は、圧電アクチュエータ基板２１に対向する領域内の全ての加圧室１０を覆うように延在している。共通電極２４の厚さは２μｍ程度である。共通電極２４は、圧電セラミック層２１ｂ上に個別電極２５からなる電極群を避ける位置に形成されている表面電極２８に、圧電セラミック層２１ｂに形成された貫通孔２９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るようにされる。表面電極２８は、多数の個別電極２５と同様に、信号伝達部９２上の電極と接続されている。
　上述のように、セラミック基体を同時焼成し、表面電極２８を焼き付けすることで個別電極２５の位置精度を高くできる。しかし、貫通孔２９の位置は、セラミック基体の収縮ばらつきによる寸法ばらつきの影響を受ける。個別電極２５と比較して、貫通孔２９の位置精度は、表面電極２８と重なる位置に開口し、共通電極２４と表面電極２８との電気的接続が行なわれるようにする必要がある。表面電極２８およびその周囲の個別電極２５が形成されていない領域の面積を大きくすれば、寸法ばらつきが生じても電気的接続が行なえるようになるが、そのようにすると液体吐出ヘッド２の平面方向の大きさが大きくなり、印刷精度が悪くなると考えられる。
　そこで、第１貫通孔２９ａを、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の中央部に、長手方向に沿うように配置し、第１表面電極２８ａを圧電アクチュエータ基板２１の長手方向に長い形状にする。セラミック基体を焼成するときの収縮ばらつきによる寸法ばらつきは、セラミック基体の平面方向の中心からの距離にほぼ比例して生じている。そのため、第１貫通孔２９ａを、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の中央部に設けることで、第１貫通孔２９ａの位置ばらつきは、ほぼ圧電アクチュエータ基板２１の長手方向にだけ生じ、短手方向のばらつきは小さくなる。このため、第１表面電極２８ａは、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の大きさを大きくしなくても、第１電極表面２８ａと第１貫通孔２９ａの位置を合わせるように設けることができる。第１表面電極２８ａの圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の大きさは、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の長さの５％以下、さらに２％以下にすることができる。このように、第１表面電極２８ａの圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の大きさを小さくすることにより、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の幅、液体吐出ヘッド２の幅を小さくでき、印刷精度を高くできる。
　第１表面電極２８ａの圧電アクチュエータ基板２１の長手方向の大きさを、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の大きさよりも大きくすることにより、セラミック基体の焼成ばらつきにより、第１貫通孔２９ａの位置が長手方向にばらついても、第１表面電極２８ａと共通電極２４との電気的接続を行なうことができる。特に長手方向の端部の周辺に位置する第１表面電極２８ａにおいて、電気的接続の信頼性を向上させることができる。
　また、第１貫通孔２９ａを圧電アクチュエータ基板２１の長手方向に沿って複数設けることにより、グランド電位を安定的に保ち易くできる。特に、圧電アクチュエータ基板２１の長手方向の一端部から他端部までにわたって第１貫通孔２９ａを設ければ、共通電極２４の全域において、グランド電位を安定的に保ち易くできる。
　第１表面電極２８ａは、一方では、第１貫通孔２９ａとの位置を合わせる点、あるいはグランド電位の安定性の点からは、圧電アクチュエータ基板２１の長手方向の一端部から他端部まで連続している方が好ましい。他方では、連続的に長い第１表面電極２８aが存在すると、焼き付ける際に第１表面電極２８aが収縮することにより、圧電アクチュエータ基板２１が反る可能性が生じるので、第１表面電極２８ａは、圧電アクチュエータ基板２１の長手方向の大きさが長くならないように、複数個に分けて設ける方が好ましい。第１表面電極２８ａの圧電アクチュエータ基板２１の長手方向の大きさは、圧電アクチュエータ基板２１の長手方向の長さの５％以下、特に２％以下にすることが好ましい。
　このような第１表面電極２８ａおよび第１貫通孔２９ａに加えて、圧電アクチュエータ基板２１の長手方向の端部の少なくとも一方に、圧電セラミック層２１ｂを貫通する第２貫通孔２９ｂ、およびそれに繋がる、第２表面電極２８ｂを設けてもよい。これらを設けることにより、共通電極２４のグランド電位の安定に寄与するとともに、電極の信号伝達部９２の端部の接続を強固にすることができる。
　第２表面電極２８ｂを、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向に長い形状にすることとで、第２貫通孔２９ｂの位置が、セラミック基体を焼成する際に生じる圧電アクチュエータ基板２１の短手方向のばらついた際も、位置が合うようにできる。第２表面電極２８ｂの圧電アクチュエータ基板２１の長手方向の大きさを大きくすると、第２表面電極２８ｂの面積が大きくなり、第２表面電極２８ｂを焼き付ける際に圧電アクチュエータ基板２１が反ることがあるため、第２表面電極２８ｂの圧電アクチュエータ基板２１の長手方向の長さは、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の長さよりも短いことが好ましい。
　第２表面電極２８ｂおよび第２貫通孔２９ｂは、圧電アクチュエータ基板２１の長手方向の両端部に設けることのより、前記効果をより高くできる。さらに、圧電アクチュエータ基板２１の両端部において、短手方向の一端部から他端部まで複数設けることにより、前記効果をより高くできる。
　なお、第２表面電極２８ｂにおいても、第２貫通孔２９ｂとの位置を合わせる点、あるいはグランド電位の安定性の点からは、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の一端部から他端部まで連続した状態で設けられていてもよい。
　続いて変位素子３０について説明する。詳細は後述するが、個別電極２５に選択的に所定の駆動信号が供給されることにより、個別電極２５に対応する加圧室１０内の液体に圧力が加えられる。これにより、個別流路１２を通じて、対応する液体吐出口８から液滴が吐出される。すなわち、圧電アクチュエータ基板２１における各加圧室１０に対向する部分は、各加圧室１０および液体吐出口８に対応する個別の変位素子３０に相当する。つまり、２枚の圧電セラミック層からなる積層体中には、図５に示されているような構造を単位構造とする圧電アクチュエータである変位素子３０が加圧室１０毎に、加圧室１０の直上に位置する振動板２１ａ、共通電極２４、圧電セラミック層２１ｂ、個別電極２５により形成されており、圧電アクチュエータ基板２１には加圧部として機能する変位素子３０が複数含まれている。なお、本実施形態において１回の吐出動作によって液体吐出口８から吐出される液体の量は５～７ｐｌ（ピコリットル）程度である。
　多数の個別電極２５は、個別に電位を制御することができるように、それぞれが信号伝達部９２および配線を介して、個別に制御部１００に電気的に接続されている。個別電極２５を共通電極２４と異なる電位にして圧電セラミック層２１ｂに対してその分極方向に電界を印加したとき、電界が印加された部分が、圧電効果により歪む活性部として機能する。この構成において、電界と分極とが同方向となるように、制御部１００により個別電極２５を共通電極２４に対して正または負の所定電位にすると、圧電セラミック層２１ｂの電極に挟まれた部分（活性部）が、面方向に収縮する。一方、非活性層の圧電セラミック層２１ａは電界の影響を受けないため、自発的には縮むことがなく活性部の変形を規制しようとする。この結果、圧電セラミック層２１ｂと圧電セラミック層２１ａとの間で分極方向への歪みに差が生じて、圧電セラミック層２１ｂは加圧室１０側へ凸となるように変形（ユニモルフ変形）する。
　本実施の形態における実際の駆動手順は、あらかじめ個別電極２５を共通電極２４より高い電位（以下、高電位と称す）にしておき、吐出要求がある毎に個別電極２５を共通電極２４と一旦同じ電位（以下、低電位と称す）とし、その後所定のタイミングで再び高電位とする。これにより、個別電極２５が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層２１ａ，２１ｂが元の形状に戻り、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。このとき、加圧室１０内に負圧が与えられ、液体がマニホールド５側から加圧室１０内に吸い込まれる。その後再び個別電極２５を高電位にしたタイミングで、圧電セラミック層２１ａ，２１ｂが加圧室１０側へ凸となるように変形し、加圧室１０の容積減少により加圧室１０内の圧力が正圧となり液体への圧力が上昇し、液滴が吐出される。つまり、液滴を吐出させるため、高電位を基準とするパルスを含む駆動信号を個別電極２５に供給することになる。パルス幅は、圧力波がしぼり６から吐出孔８まで伝播する時間長さであるＡＬ（Acoustic Length）が理想的である。これによると、加圧室１０内部が負圧状態から正圧状態に反転するときに両者の圧力が合わさり、より強い圧力で液滴を吐出させることができる。
　また、階調印刷においては、吐出孔８から連続して吐出される液滴の数、つまり液滴吐出回数で調整される液滴量（体積）で階調表現が行われる。このため、指定された階調表現に対応する回数の液滴吐出を、指定されたドット領域に対応する吐出孔８から連続して行なう。一般に、液体吐出を連続して行なう場合は、液滴を吐出させるために供給するパルスとパルスとの間隔をＡＬとすることが好ましい。これにより、先に吐出された液滴を吐出させるときに発生した圧力の残余圧力波と、後に吐出させる液滴を吐出させるときに発生する圧力の圧力波との周期が一致し、これらが重畳して液滴を吐出するための圧力を増幅させることができる。なお、この場合後から吐出される液滴の速度が速くなると考えられるが、その方が複数の液滴の着弾点が近くなり、好ましい。
　以上のような圧電アクチュエータ基板２１は、例えば、以下のようにして作製する。ロールコータ法、スリットコーター法などの一般的なテープ成形法により、圧電性セラミック粉末と有機組成物からなるテープの成形を行ない、焼成後に圧電セラミック層２１ａ、２１ｂとなる複数のグリーンシートを作製する。グリーンシートの一部には、その表面に共通電極２４となる電極ペーストを印刷法等により形成する。また、圧電セラミック層２１ｂとなるグリーンシートには、貫通孔２９を設ける。
　ついで、各グリーンシートを積層して積層体を作製し、加圧密着を行なう。加圧密着後の積層体を高濃度酸素雰囲気下で同時焼成し、圧電セラミック層２１ａ、共通電極２４、圧電セラミック層２１ｂが積層されており、圧電セラミック層２１ｂに、共通電極２４に繋がる貫通孔２９が開いたセラミック基体を作製する。その後、有機金ペーストを用いてセラミック基体の表面に個別電極２５、電極２８となるＡｕペーストを印刷して、焼成して焼き付ける。貫通孔２９およびその周囲に印刷されたＡｕペーストは、その一部が貫通孔２９の内部に収容されることとなる。これを焼成することにより、貫通孔２９の内部およびその底の共通電極２４上に電極２８が焼き付けられ、圧電アクチュエータ基板２１の表面上の電極２８と内部電極２４とは、貫通孔２９内に焼き付けられた電極２８により電気的な導通がとられる。この後、必要に応じて、Ａｇペーストを用いて接続電極２６、ダミー接続電極２７を印刷し、焼成することにより、圧電アクチュエータ基板２１が作製できる。
　次に、流路部材４を、圧延法等により得られプレート４ａ～ｉを接着層を介して積層して作製する。プレート４ａ～ｉに、マニホールド５、個別供給流路１４、加圧室１０およびディセンダなどとなる孔を、エッチングにより所定の形状に加工する。
　これらプレート４ａ～ｉは、Ｆｅ―Ｃｒ系、Ｆｅ－Ｎｉ系、ＷＣ－ＴｉＣ系の群から選ばれる少なくとも１種の金属によって形成されていることが望ましく、特に液体としてインクを使用する場合にはインクに対する耐食性の優れた材質からなることが望ましいため、Ｆｅ－Ｃｒ系がより好ましい。
　圧電アクチュエータ基板２１と流路部材４とは、例えば接着層を介して積層接着することができる。接着層としては、周知のものを使用することができるが、圧電アクチュエータ基板２１あるいは流路部材４への影響を与えないために、熱硬化温度が１００～１５０℃のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂の群から選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂系の接着剤を用いるのがよい。このような接着層を用いて熱硬化温度にまで加熱することによって、圧電アクチュエータ基板２１と流路部材４とを加熱接合することができる。
　次に圧電アクチュエータ基板２１と制御回路１００とを電気的に接続するために、接続電極２６に銀ペーストを供給し、あらかじめドライバＩＣを実装した信号伝達部９２であるＦＰＣを載置し、熱を加えて銀ペーストを熱硬化させて電気的に接続させる。なお、ドライバＩＣの実装は、ＦＰＣに半田で電気的にフリップチップ接続した後、半田周囲に保護樹脂を供給して硬化させた。この後、必要に応じて、リザーバあるいは筐体を組みつけることで液体吐出ヘッド２を作製することができる。
　図６を用いて、他の実施形態に係る液体吐出ヘッド２について説明する。なお、同一の部材については同一の符号を付している。
　液体吐出ヘッド２は、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の中央部に設けられた第１表面電極２８ａの配置が、上述した液体突出ヘッド２と異なっている。また、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の中央部に位置する第１表面電極２８ａが複数の第１貫通孔２９ａと電気的に接続されている。また、圧電アクチュエータ基板２１の長手方向の端部に位置する第２表面電極２８ｂが、複数の第２貫通孔２９ｂと電気的に接続されている。
　図６に示す液体突出ヘッド２では、第１表面電極２８ａが、一方の第１表面電極列２８ａ１および他方の第１表面電極列２８ａ２を有している。そして、一方の第１表面電極列２８ａ１を構成する第１表面電極２８ａと、他方の第１表面電極列２８ａ２を構成する第１表面電極２８ａとが、圧電アクチュエータ基板２１の長手方向にずれて配置されている。
　そのため、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向における、第１表面電極２８ａに起因する圧電アクチュエータ基板２１に生じる応力を、圧電アクチュエータ基板２１の長手方向に均一化することができる。つまり、一方の第１表面電極列２８ａ１を構成する第１表面電極２８ａと、他方の第１表面電極列２８ａ２を構成する第１表面電極２８ａとが、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向に隣り合っていない構成となる。それにより、圧電アクチュエータ基板２１を短手方向から見た場合に、第１表面電極２８ａが、重なり合うことなく均等に配列されることとなる。それゆえ、第１表面電極２８ａに起因する圧電アクチュエータ基板２１に生じる応力を緩和することができる。
　また、第１貫通孔２９ａの圧電アクチュエータ基板２１の長手方向の位置ばらつきに対しては、１つの第１表面電極２８ａに対し、複数の第１貫通孔２９ａを設けることにより、いずれかの第１貫通孔２９ａの内部の第1表面電極２８ａの一部である導体を介して電気的接続が行なわれるようにすれば、圧電アクチュエータ基板２１の反りが抑制でき、かつ電気的接続の確実性も高くできる。複数の第１貫通孔２９ａは、圧電アクチュエータ基板２１の長手方向の異なる位置に設ければ、第１貫通孔２９ａがセラミック基体を焼成する際に生じる長手方向の位置ずれに対して、第１表面電極２８ａが、いずれかの第１貫通孔２９ａと繋がる可能性を高くすることができる。
　また、図６に示すように、変形量の大きい圧電アクチュエータ２１の長手方向の端部に位置する第１表面電極２８ａが、複数の第１貫通孔２９ａと接続されている。そのため、変形量の大きい圧電アクチュエータ２１の長手方向の端部においても、第１表面電極２８ａと、第１貫通孔２９ａの電気的な接続信頼性を向上させることができる。
　同様に、第２貫通孔２９ｂの圧電アクチュエータ基板２１の長手方向の位置ばらつきに対しては、１つの第２表面電極２８ｂに対し、複数の第２貫通孔２９ｂを設けることにより、いずれかの第２貫通孔２９ｂの内部の第1表面電極２８ａの一部である導体を介して電気的接続が行なわれるようにすれば、圧電アクチュエータ基板２１の反りが抑制でき、かつ電気的接続の確実性も高くできる。複数の第２貫通孔２９ｂは、圧電アクチュエータ基板２１の長手方向の異なる位置に設ければ、第２貫通孔２９ｂがセラミック基体を焼成する際に生じる長手方向の位置ずれに対して、第２表面電極２８ｂが、いずれかの第２貫通孔２９ｂと繋がる可能性を高くすることができる。
　また、図６に示すように、変形量の大きい圧電アクチュエータ２１の長手方向の端部に位置する第２表面電極２８ｂが、複数の第２貫通孔２９ｂと接続されている。そのため、変形量の大きい圧電アクチュエータ２１の長手方向の端部においても、第２表面電極２８ｂと、第２貫通孔２９ｂの電気的な接続信頼性を向上させることができる。
　なお、図示していないが、第２表面電極２８ｂが、一方の第２表面電極列および他方の第２表面電極列を有しており、一方の第２表面電極列を構成する第２表面電極２８ｂと、他方の第２表面電極列を構成する第２表面電極２８ｂとが、圧電アクチュエータ基板２１の短手方向にずれて配置されてよい。その場合においても、圧電アクチュエータ基板２１の端部における応力分布を均一に近づけることができる。
　また、圧電アクチュエータ基板２１の長手方向の端部に位置する第２表面電極２８ｂが複数の第２貫通孔２９ｂと電気的に接続されている例、および圧電アクチュエータ基板２１の短手方向の中央部に位置する第１表面電極２８ａが複数の第１貫通孔２９ａと電気的に接続されている例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、全ての表面電極２８が、第1貫通孔２９ａまたは第２貫通孔２９ｂと電気的に接続されていてもよい。
　１・・・プリンタ
　２・・・液体吐出ヘッド
　２ａ・・・ヘッド本体
　４・・・流路部材
　　４ａ～ｉ・・・プレート
　　４－１・・・吐出孔面
　　４－２・・・加圧室面
　５・・・マニホールド
　　５ａ・・・開口
　６・・・しぼり
　８・・・吐出孔
　９・・・吐出孔列
　１０・・・加圧室
　１１・・・加圧室列
　１２・・・個別流路
　１４・・・個別供給流路
　２１・・・圧電アクチュエータ基板
　　２１ａ・・・圧電セラミック層（振動板）
　　２１ｂ・・・圧電セラミック層
　２４・・・共通電極
　２５・・・個別電極
　　２５ａ・・・個別電極本体
　　２５ｂ・・・引出電極
　２６・・・接続電極
　２７・・・ダミー接続電極
　２８ａ・・・第１表面電極
　２８ｂ・・・第２表面電極
　２９ｂ・・・第１貫通子
　２９ａ・・・第２貫通孔
　３０・・・変位素子（加圧部）
　９２・・・信号伝達部

Claims (7)

  1. 　振動板、
    　該振動板に設けられた共通電極、および
    　該共通電極に設けられており、前記共通電極に繋がる複数の第１貫通孔を備える圧電セラミック層
    　を有する一方方向に長いセラミック基体と、
    　前記圧電セラミック層の前記共通電極と対向する領域に設けられた複数の個別電極と、
    　前記圧電セラミック層の複数の前記第１貫通孔の内部および当該第１貫通孔の周囲にそれぞれ設けられた複数の第１表面電極と
    　を備えた圧電アクチュエータであって、
    　複数の前記第１貫通孔が、前記セラミック基体の前記一方方向に直交する方向における中央部に、前記一方方向に沿って配列されており、
    　前記第１表面電極が前記一方方向に長いことを特徴とする圧電アクチュエータ。
  2. 　前記第１表面電極が、一方の第１表面電極列および他方の第１表面電極列を有しており、
    　一方の前記第１表面電極列を構成する前記第１表面電極と、他方の前記第１表面電極列を構成する前記第１表面電極とが、前記一方方向にずれて配列されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
  3. 　前記セラミック基体の前記一方方向の端部の少なくとも一方に、前記圧電セラミック層を貫通して前記共通電極に繋がる第２貫通孔が設けられ、前記圧電セラミック層の前記第２貫通孔の内部および当該第２貫通孔の周囲に、第２表面電極が設けられており、
    　該第２表面電極が前記一方方向に直交する方向に長いことを特徴とする請求項１または２に記載の圧電アクチュエータ。
  4. 　１つの前記第２表面電極が、２つ以上の前記第２貫通孔と重なるように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の圧電アクチュエータ。
  5. 　１つの前記第１表面電極が、２つ以上の前記第１貫通孔と重なるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータと、
    　複数の吐出孔および複数の該吐出孔とそれぞれ繋がっている複数の加圧室を備えており、前記圧電アクチュエータの前記振動板側に、複数の前記加圧室と複数の前記個別電極とが重なるように積層されている流路部材と
    　を備えていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
  7. 　請求項６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、前記複数の個別電極に加える電圧を制御する制御部とを備えていることを特徴とする記録装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015088611A (ja) * 2013-10-30 2015-05-07 京セラ株式会社 圧電セラミック基体、およびそれを用いた圧電アクチュエータ基板、液体吐出ヘッドならびに記録装置

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015099046A1 (ja) * 2013-12-25 2015-07-02 京セラ株式会社 圧電基板、およびそれを用いたアセンブリ、液体吐出ヘッド、ならびに記録装置
CN106660365B (zh) * 2014-06-27 2019-01-18 京瓷株式会社 流路构件、液体喷出头以及记录装置
WO2016031920A1 (ja) * 2014-08-28 2016-03-03 京セラ株式会社 液体吐出ヘッド、および記録装置
EP3196026B1 (en) * 2014-08-29 2020-11-04 Kyocera Corporation Liquid discharge head and recording device using same
CN106715129B (zh) * 2014-09-26 2018-07-31 京瓷株式会社 液体喷吐头以及使用该液体喷吐头的记录装置
JP6379223B2 (ja) * 2015-01-23 2018-08-22 京セラ株式会社 液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置
EP3199354B1 (en) * 2015-03-23 2019-01-23 Kyocera Corporation Liquid discharging head and recording device
CN107107617B (zh) * 2015-03-23 2019-11-29 京瓷株式会社 液体喷出头以及记录装置
US10823355B2 (en) * 2016-01-27 2020-11-03 Lite-On Electronics (Guangzhou) Limited Light-emitting module for vehicle lamp

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003305852A (ja) 2002-02-18 2003-10-28 Brother Ind Ltd インクジェットヘッド及びこれを有するインクジェットプリンタ
JP2005088516A (ja) * 2003-09-19 2005-04-07 Brother Ind Ltd インクジェットプリンタヘッド
JP2005219325A (ja) * 2004-02-05 2005-08-18 Brother Ind Ltd インクジェットヘッド
JP2006237247A (ja) * 2005-02-24 2006-09-07 Tdk Corp 圧電素子及び圧電装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7014294B2 (en) 2000-11-30 2006-03-21 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Ink-jet head and ink-jet printer having ink-jet head
JP3820922B2 (ja) * 2001-06-14 2006-09-13 ブラザー工業株式会社 圧電アクチュエータ及びそれを用いたインクジェットヘッド
JP4151250B2 (ja) * 2001-09-11 2008-09-17 ブラザー工業株式会社 記録装置
JP2003159800A (ja) 2001-09-13 2003-06-03 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
US6984027B2 (en) 2001-11-30 2006-01-10 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Ink-jet head and ink-jet printer having ink-jet head
DE60329430D1 (de) 2002-02-18 2009-11-12 Brother Ind Ltd Tintenstrahlkopf und damit versehene Druckvorrichtung
EP1336490B1 (en) 2002-02-18 2008-10-01 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Ink-jet head and ink-jet printer having ink-jet head
DE60324489D1 (de) * 2002-02-18 2008-12-18 Brother Ind Ltd Tintenstrahldruckkopf und damit versehene Druckvorrichtung
JP4363879B2 (ja) * 2003-03-31 2009-11-11 京セラ株式会社 圧電アクチュエータ、インクジェット記録ヘッド、圧電特性の調整方法およびインク吐出量の調整方法
US7213912B2 (en) 2003-09-19 2007-05-08 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Ink jet printer head
US7352115B2 (en) 2004-04-28 2008-04-01 Tdk Corporation Piezoelectric element and piezoelectric device
CN100480049C (zh) * 2005-06-16 2009-04-22 佳能株式会社 液体排放头和记录装置
US7794063B2 (en) * 2006-03-15 2010-09-14 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Liquid-droplet jetting head and liquid-droplet jetting apparatus
JP5194385B2 (ja) * 2006-06-03 2013-05-08 ブラザー工業株式会社 積層型圧電アクチュエータ及びその製造方法
JP5260900B2 (ja) * 2007-07-02 2013-08-14 京セラ株式会社 液体吐出ヘッド

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003305852A (ja) 2002-02-18 2003-10-28 Brother Ind Ltd インクジェットヘッド及びこれを有するインクジェットプリンタ
JP2005088516A (ja) * 2003-09-19 2005-04-07 Brother Ind Ltd インクジェットプリンタヘッド
JP2005219325A (ja) * 2004-02-05 2005-08-18 Brother Ind Ltd インクジェットヘッド
JP2006237247A (ja) * 2005-02-24 2006-09-07 Tdk Corp 圧電素子及び圧電装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2738001A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015088611A (ja) * 2013-10-30 2015-05-07 京セラ株式会社 圧電セラミック基体、およびそれを用いた圧電アクチュエータ基板、液体吐出ヘッドならびに記録装置

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