JP6413798B2 - Liquid ejection device - Google Patents
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Description
本発明は、ノズルから液体を吐出する液体吐出装置に関する。 The present invention relates to a liquid ejecting apparatus that ejects liquid from a nozzle.
特許文献1には、ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドが記載されている。特許文献1に記載のインクジェットヘッドは、複数のノズル及び複数の圧力室を含むインク流路が形成された流路ユニットと、複数の圧力室内のインクに圧力を付与する圧電アクチュエータとを備えている。圧電アクチュエータは、インク分離層、2つの圧電層、共通電極及び複数の個別電極を備えている。 Patent Document 1 describes an ink jet head that ejects ink from nozzles. The ink jet head described in Patent Literature 1 includes a flow path unit in which an ink flow path including a plurality of nozzles and a plurality of pressure chambers is formed, and a piezoelectric actuator that applies pressure to the ink in the plurality of pressure chambers. . The piezoelectric actuator includes an ink separation layer, two piezoelectric layers, a common electrode, and a plurality of individual electrodes.
インク分離層及び2つの圧電層は、流路ユニットの上面に積層されている。共通電極は2つの圧電層の間のほぼ全域にわたって延びている。複数の個別電極は、対応する圧力室の中央部と重なるように配置されている。また、個別電極は、圧力室の長手方向におけるノズルと反対側に圧力室と重ならない位置まで延び、先端部が接続端子となっている。 The ink separation layer and the two piezoelectric layers are laminated on the upper surface of the flow path unit. The common electrode extends over almost the entire area between the two piezoelectric layers. The plurality of individual electrodes are arranged so as to overlap the central part of the corresponding pressure chamber. Further, the individual electrode extends to a position that does not overlap the pressure chamber on the side opposite to the nozzle in the longitudinal direction of the pressure chamber, and the tip portion serves as a connection terminal.
特許文献1のインクジェットヘッドでは、上述したように、共通電極が2つの圧電層の間をほぼ全域にわたって延び、個別電極が、圧力室の長手方向にノズルと反対側の、圧力室と重ならない位置まで延びている。そのため、個別電極と共通電極との間に電圧を印加したときに、圧電層の圧力室と重なる部分のうち圧力室の端近傍の部分や、圧電層の圧力室の外側の部分のうち圧力室の端近傍の部分に電界が発生し、圧電層のこれらの部分が収縮する。そして、圧電層のこれらの部分の収縮により、圧電アクチュエータの変形が阻害される。 In the ink-jet head of Patent Document 1, as described above, the common electrode extends over almost the entire area between the two piezoelectric layers, and the individual electrode is located on the side opposite to the nozzle in the longitudinal direction of the pressure chamber so as not to overlap the pressure chamber. It extends to. Therefore, when a voltage is applied between the individual electrode and the common electrode, the pressure chamber of the portion near the end of the pressure chamber in the portion overlapping the pressure chamber of the piezoelectric layer or the pressure chamber of the portion outside the pressure chamber of the piezoelectric layer An electric field is generated in the vicinity of the ends of the electrodes, and these portions of the piezoelectric layer contract. The deformation of the piezoelectric actuator is inhibited by the contraction of these portions of the piezoelectric layer.
本発明の目的は、圧電層の収縮による圧電アクチュエータの変形の阻害を抑えて、圧電アクチュエータを大きく変形させることが可能な液体吐出装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a liquid ejection device capable of greatly deforming a piezoelectric actuator while suppressing the inhibition of deformation of the piezoelectric actuator due to contraction of the piezoelectric layer.
第1の発明に係る液体吐出装置は、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を有する流路形成部材と、前記複数の圧力室内の液体に圧力を付与するための圧電アクチュエータと、を備え、前記圧電アクチュエータは、前記複数の圧力室を覆う第1圧電層と、前記第1圧電層の一方の面に前記圧力室毎に配置され、前記第1圧電層の前記一方の面と垂直な第1方向からみたときに前記複数の圧力室と重なる複数の第1電極と、前記第1圧電層の他方の面に配置され、前記第1方向から見たときに前記複数の圧力室及び前記複数の第1電極と重なる第2電極と、を有し、前記圧力室は、前記第1方向と直交する第2方向に長尺であり、前記第2方向の長さが500μm以上且つ1000μm以下であり、前記第1方向及び前記第2方向のいずれとも直交する第3方向の長さが250μm以上且つ500μm以下であり、前記第3方向において、前記第1電極の両端が前記圧力室の内側に位置し、前記第2方向において、前記第1電極の一方側の端が前記圧力室の内側に位置し、前記第1電極の他方側の端が前記圧力室の外側に位置し、前記第1電極の前記他方側の端を含む部分は、当該端に近づくほど、前記第3方向の長さが短くなる先細り部となっているとともに、前記第2電極の前記他方側の端が、前記圧力室の内側に位置し、前記圧力室の前記他方側の端との間の長さが25μm以上であり、且つ、50μm以下であり、前記先細り部の基端部が、前記第2電極の前記他方側の端と重なる、又は、前記第2電極の前記他方側の端よりも前記他方側に位置している。
第2の発明に係る液体吐出装置は、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を有する流路形成部材と、前記複数の圧力室内の液体に圧力を付与するための圧電アクチュエータと、を備え、前記圧電アクチュエータは、前記複数の圧力室を覆う第1圧電層と、前記第1圧電層の一方の面に前記圧力室毎に配置され、前記第1圧電層の前記一方の面と垂直な第1方向からみたときに前記複数の圧力室と重なる複数の第1電極と、前記第1圧電層の他方の面に配置され、前記第1方向から見たときに前記複数の圧力室及び前記複数の第1電極と重なる第2電極と、を有し、前記圧力室は、前記第1方向と直交する第2方向に長尺であり、前記第2方向の長さが500μm以上且つ1000μm以下であり、前記第1方向及び前記第2方向のいずれとも直交する第3方向の長さが250μm以上且つ500μm以下であり、前記第3方向において、前記第1電極の両端が前記圧力室の内側に位置し、前記第2方向において、前記第1電極の一方側の端が前記圧力室の内側に位置し、前記第1電極の他方側の端が前記圧力室の外側に位置し、前記他方側の端を含む部分は、当該端に近づくほど、前記第3方向の長さが短くなる先細り部となっているとともに、前記第2電極の前記他方側の端が、前記圧力室の内側に位置し、前記圧力室の前記他方側の端との間の長さが25μm以下であり、前記先細り部の基端部が、前記圧力室の前記他方側の端との間の長さが25μm以下であって、且つ、前記第2電極の前記他方側の端よりも前記一方側に位置している。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a liquid discharge apparatus including a flow path forming member having a liquid flow path including a plurality of nozzles and a plurality of pressure chambers communicating with the plurality of nozzles, and pressure applied to the liquid in the plurality of pressure chambers. A piezoelectric actuator for providing the first piezoelectric layer that covers the plurality of pressure chambers, and is disposed on one surface of the first piezoelectric layer for each of the pressure chambers. A plurality of first electrodes that overlap with the plurality of pressure chambers when viewed from a first direction perpendicular to the one surface of the one piezoelectric layer, and disposed on the other surface of the first piezoelectric layer; A second electrode overlapping the plurality of pressure chambers and the plurality of first electrodes when viewed, the pressure chamber being elongated in a second direction orthogonal to the first direction, The length in two directions is not less than 500 μm and not more than 1000 μm, The length of the third direction orthogonal to both the one direction and the second direction is 250 μm or more and 500 μm or less, and in the third direction, both ends of the first electrode are located inside the pressure chamber, In the second direction, one end of the first electrode is located inside the pressure chamber, the other end of the first electrode is located outside the pressure chamber, and the other end of the first electrode The portion including the end on the side is a tapered portion in which the length in the third direction becomes shorter as the end is approached, and the other end of the second electrode is located inside the pressure chamber. position, and the and the length between the other end of the pressure chamber is 25μm or more, and, 50 [mu] m Ri der hereinafter proximal end of the tapered portion, the other side of the second electrode Or the other side of the other side of the second electrode. It is located.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a liquid ejection device including a flow path forming member having a liquid flow path including a plurality of nozzles and a plurality of pressure chambers communicating with the plurality of nozzles, and pressure applied to the liquid in the plurality of pressure chambers. A piezoelectric actuator for providing the first piezoelectric layer that covers the plurality of pressure chambers, and is disposed on one surface of the first piezoelectric layer for each of the pressure chambers. A plurality of first electrodes that overlap with the plurality of pressure chambers when viewed from a first direction perpendicular to the one surface of the one piezoelectric layer, and disposed on the other surface of the first piezoelectric layer; A second electrode overlapping the plurality of pressure chambers and the plurality of first electrodes when viewed, the pressure chamber being elongated in a second direction orthogonal to the first direction, The length in two directions is not less than 500 μm and not more than 1000 μm, The length of the third direction orthogonal to both the one direction and the second direction is 250 μm or more and 500 μm or less, and in the third direction, both ends of the first electrode are located inside the pressure chamber, In the second direction, one end of the first electrode is located inside the pressure chamber, the other end of the first electrode is located outside the pressure chamber, and includes the other end. The portion is a tapered portion in which the length in the third direction becomes shorter as it approaches the end, and the other end of the second electrode is located inside the pressure chamber, and the pressure A length between the other end of the chamber and the other end of the pressure chamber is 25 μm or less, and a length between the proximal end of the tapered portion and the other end of the pressure chamber is 25 μm or less; And it is located in the said one side rather than the said other end of the said 2nd electrode.
本発明によると、圧力室の端の全周にわたって、第1電極及び第2電極の少なくとも一方が配置されない領域が形成されている。これにより、駆動時の圧電アクチュエータの変形が阻害されにくくなり、圧電アクチュエータの変形を大きくすることができる。さらに、圧力室の第2方向の長さが500μm以上1000μm以下で、且つ、圧力室の第3方向の長さが250μm以上且つ500μm以下である場合には、第2方向において、第2電極の他方側の端と、圧力室の他方側の端との間の長さが50μm以下であるので、駆動時の圧電アクチュエータの変形を最大限大きくすることができる。 According to the present invention, the region where at least one of the first electrode and the second electrode is not disposed is formed over the entire circumference of the end of the pressure chamber. As a result, deformation of the piezoelectric actuator during driving is less likely to be inhibited, and deformation of the piezoelectric actuator can be increased. Furthermore, when the length of the pressure chamber in the second direction is 500 μm or more and 1000 μm or less, and the length of the pressure chamber in the third direction is 250 μm or more and 500 μm or less, the second electrode in the second direction Since the length between the other end and the other end of the pressure chamber is 50 μm or less, the deformation of the piezoelectric actuator during driving can be maximized.
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
(プリンタ)
図1に示すように、本実施の形態に係るプリンタ1は、キャリッジ2、インクジェットヘッド3(本発明の「液体吐出装置」)、用紙搬送ローラ4などを備えている。キャリッジ2は、走査方向(本発明の「第2方向」)に延びた2本のガイドレール5に支持され、ガイドレール5に沿って走査方向に往復移動する。なお、以下では、図1に示すように、走査方向に右側及び左側を定義して説明を行う。インクジェットヘッド3は、キャリッジ2に搭載され、その下面に形成された複数のノズル15からインクを吐出する。用紙搬送ローラ4は、走査方向と直交する搬送方向(本発明の「第3方向」)における、キャリッジ2の両側に配置され、記録用紙Pを搬送方向に搬送する。
(Printer)
As shown in FIG. 1, the printer 1 according to the present embodiment includes a carriage 2, an ink jet head 3 (“liquid ejecting apparatus” of the present invention), a paper transport roller 4, and the like. The carriage 2 is supported by two guide rails 5 extending in the scanning direction (the “second direction” in the present invention), and reciprocates in the scanning direction along the guide rails 5. In the following description, as shown in FIG. 1, the right and left sides are defined in the scanning direction. The inkjet head 3 is mounted on the carriage 2 and ejects ink from a plurality of nozzles 15 formed on the lower surface thereof. The paper transport rollers 4 are arranged on both sides of the carriage 2 in the transport direction (the “third direction” in the present invention) orthogonal to the scanning direction, and transport the recording paper P in the transport direction.
そして、プリンタ1では、用紙搬送ローラ4により、記録用紙Pを搬送方向に搬送しつつ、キャリッジ2とともに走査方向に往復移動するインクジェットヘッド3からインクを吐出させることによって、記録用紙Pに印刷を行う。 In the printer 1, printing is performed on the recording paper P by ejecting ink from the inkjet head 3 that reciprocates in the scanning direction together with the carriage 2 while transporting the recording paper P in the transporting direction by the paper transporting roller 4. .
(インクジェットヘッド)
次に、インクジェットヘッド3について詳細に説明する。図2〜図5に示すように、インクジェットヘッド3は、流路ユニット21(本発明の「流路形成部材」)と、圧電アクチュエータ22と、を備えている。なお、以下では、図5、図6などに示すように、走査方向におけるインクジェットヘッド3の中央側をヘッド中央側(本発明の「第2方向における他方側」)とすることがある。走査方向におけるインクジェットヘッド3の外周側をヘッド外周側(本発明の「第2方向における一方側」)とすることがある。また、流路ユニット21と圧電アクチュエータ22とが流路ユニット21を下に積層しており、両者の積層する方向を上下方向という。
(Inkjet head)
Next, the inkjet head 3 will be described in detail. As shown in FIGS. 2 to 5, the inkjet head 3 includes a flow path unit 21 (“flow path forming member” of the present invention) and a piezoelectric actuator 22. In the following, as shown in FIGS. 5 and 6, the center side of the inkjet head 3 in the scanning direction may be referred to as the head center side (the “other side in the second direction” in the present invention). The outer peripheral side of the inkjet head 3 in the scanning direction may be the head outer peripheral side (“one side in the second direction” of the present invention). Moreover, the flow path unit 21 and the piezoelectric actuator 22 have the flow path unit 21 stacked below, and the direction in which both are stacked is referred to as the vertical direction.
(流路ユニット)
流路ユニット21は、4枚のプレート31〜34が積層されることによって形成されている。プレート31〜33は、ステンレスなどの金属材料からなる。プレート34は、ポリイミドなどの合成樹脂材料、あるいは、プレート31〜33と同様の金属材料からなる。
(Flow path unit)
The flow path unit 21 is formed by stacking four plates 31 to 34. The plates 31 to 33 are made of a metal material such as stainless steel. The plate 34 is made of a synthetic resin material such as polyimide or a metal material similar to the plates 31 to 33.
プレート31には、複数の圧力室10が形成されている。圧力室10は、走査方向の長さが500〜1000μm程度で、搬送方向の長さが250〜500μm程度の、走査方向を長手方向とする略長方形の平面形状を有している。複数の圧力室10は、搬送方向に等間隔で千鳥状に配列され、走査方向に並ぶ2本の圧力室列9を形成している。圧力室列9内の圧力室10は、隣の圧力室列9内の圧力室10に対して、圧力室列9内で隣接する2つの圧力室10の間隔の半分の長さだけ、搬送方向にずれている。 A plurality of pressure chambers 10 are formed in the plate 31. The pressure chamber 10 has a substantially rectangular planar shape with a length in the scanning direction as a longitudinal direction and a length in the scanning direction of about 500 to 1000 μm and a length in the transport direction of about 250 to 500 μm. The plurality of pressure chambers 10 are arranged in a staggered manner at equal intervals in the transport direction, and form two pressure chamber rows 9 arranged in the scanning direction. The pressure chamber 10 in the pressure chamber row 9 is transported by a length that is half the distance between the two pressure chambers 10 adjacent in the pressure chamber row 9 with respect to the pressure chamber 10 in the adjacent pressure chamber row 9. It is shifted to.
プレート32には、略円形の貫通孔12、13が形成されている。複数の貫通孔12が、上下方向(本発明の「第1方向」)から見て、圧力室10のヘッド中央側の端部と重なる位置に配置されている。複数の貫通孔13は、ヘッド外周側の端部と重なる位置に配置されている。貫通孔12は圧力室10と後述のマニホールド流路11とを接続し、貫通孔13は圧力室10と後述の貫通孔14とを接続している。 The plate 32 is formed with substantially circular through holes 12 and 13. The plurality of through-holes 12 are arranged at positions that overlap with the end of the pressure chamber 10 on the center side of the head when viewed from the vertical direction (the “first direction” in the present invention). The plurality of through holes 13 are arranged at positions that overlap with the end portion on the outer periphery side of the head. The through hole 12 connects the pressure chamber 10 and a manifold channel 11 described later, and the through hole 13 connects the pressure chamber 10 and a through hole 14 described later.
プレート33には、マニホールド流路11と貫通孔14とが形成されている。2つのマニホールド流路11は、2列の圧力室列9に対して設けられたものであり、対応する圧力室列9の全長にまたがって搬送方向に延びている。また、マニホールド流路11は、上下方向から見て、圧力室列9の各圧力室10と、ヘッド外周側端部(特に、貫通孔13の周辺)を残してその大部分と重なっている。2つのマニホールド流路11は、搬送方向における下流側の端部で接続されている。このとき、2つのマニホールド流路11の接続部分は、2つの圧力室列9の下流側端部と隣接し、例えば図2に示すように、2つのプレート31、32を貫くインク供給孔と上下方向に重なっている。また、上下方向に見て、ヘッド外周側端部には、貫通孔14が形成されている。各貫通孔14は、略円形の外形を有し、貫通孔13と後述のノズル15とを接続している。 A manifold channel 11 and a through hole 14 are formed in the plate 33. The two manifold channels 11 are provided for the two pressure chamber rows 9 and extend in the transport direction across the entire length of the corresponding pressure chamber rows 9. In addition, the manifold channel 11 overlaps most of the pressure chambers 10 in the pressure chamber row 9 and the head outer peripheral side end portion (particularly, the periphery of the through hole 13), as viewed from the vertical direction. The two manifold channels 11 are connected at the downstream end in the transport direction. At this time, the connecting portion of the two manifold channels 11 is adjacent to the downstream end of the two pressure chamber rows 9, and for example, as shown in FIG. Overlapping in the direction. Further, a through hole 14 is formed at the outer peripheral end of the head when viewed in the vertical direction. Each through hole 14 has a substantially circular outer shape, and connects the through hole 13 and a nozzle 15 described later.
また、プレート34には、上下方向から見て複数の貫通孔14と重なる部分に複数のノズル15が形成されている。ノズル15は、上下方向に見たとき、圧力室10のヘッド外周側端部で、2つの貫通孔13、14と重なっている。複数のノズル15は、図2に示すように、搬送方向に印刷の解像度で2列の千鳥状に配列している。 In the plate 34, a plurality of nozzles 15 are formed in a portion overlapping with the plurality of through holes 14 when viewed in the vertical direction. The nozzle 15 overlaps the two through holes 13 and 14 at the head outer peripheral end of the pressure chamber 10 when viewed in the vertical direction. As shown in FIG. 2, the plurality of nozzles 15 are arranged in two rows in a staggered manner at a printing resolution in the transport direction.
インクは、インク供給孔の開口(インク供給口8)から接続部分に供給されると、2つのマニホールド流路11に分配される。マニホールド流路11内のインクは、貫通孔12を介して、圧力室10に流入する。インクは、圧力室10内をヘッド中央側からヘッド外周側に向けて流れ、貫通孔13、14を経てノズル15に至る。後述の圧電アクチュエータ22が駆動されると、圧力室10が変形して、ノズル15からインク滴が吐出されることになる。 Ink is distributed to the two manifold channels 11 when supplied to the connection portion from the opening of the ink supply hole (ink supply port 8). The ink in the manifold channel 11 flows into the pressure chamber 10 through the through hole 12. The ink flows in the pressure chamber 10 from the center of the head toward the outer periphery of the head, and reaches the nozzle 15 through the through holes 13 and 14. When a piezoelectric actuator 22 described later is driven, the pressure chamber 10 is deformed and ink droplets are ejected from the nozzle 15.
(圧電アクチュエータ)
圧電アクチュエータ22は、図2に示すように、複数の単位アクチュエータの集合体である。単位アクチュエータは、独立して変形可能で、圧力室10毎に配置されている。単位アクチュエータは、振動板と、これに積層された圧電素子部との積層体である。このうち圧電素子部は、共通電極および個別電極で圧電層を挟むサンドイッチ構造を基本構成とする。両電極間に電圧が印加されると、間の圧電層が自発的に収縮するので、圧電素子部は振動板とともに凸状に変形し、圧力室10の容積を変化させる。
(Piezoelectric actuator)
The piezoelectric actuator 22 is an aggregate of a plurality of unit actuators as shown in FIG. The unit actuator can be deformed independently and is arranged for each pressure chamber 10. The unit actuator is a laminated body of a diaphragm and a piezoelectric element portion laminated thereon. Among them, the piezoelectric element portion has a basic structure of a sandwich structure in which a piezoelectric layer is sandwiched between a common electrode and individual electrodes. When a voltage is applied between the two electrodes, the piezoelectric layer in between contracts spontaneously, so that the piezoelectric element part deforms into a convex shape together with the diaphragm, and changes the volume of the pressure chamber 10.
本実施形態では、単位アクチュエータが、図6と図7に示すような断面構造を有している。振動板は、インク分離層41と圧電層42とから構成される。圧電素子部は、個別電極45(本発明の「第1電極」)が中央に配され、上下両方向に圧電層と共通電極が順に積層している。この場合、共通電極47が、圧電層42(振動板)上に形成されている。以下に各層の構成を説明する。 In this embodiment, the unit actuator has a cross-sectional structure as shown in FIGS. The diaphragm is composed of an ink separation layer 41 and a piezoelectric layer 42. In the piezoelectric element portion, an individual electrode 45 (the “first electrode” of the present invention) is arranged in the center, and a piezoelectric layer and a common electrode are sequentially stacked in both the upper and lower directions. In this case, the common electrode 47 is formed on the piezoelectric layer 42 (vibrating plate). The structure of each layer will be described below.
インク分離層41は、ステンレスなどの金属材料からなり、流路ユニット21の上面に全ての圧力室10を覆うように配置されている。インク分離層41は、圧力室10内のインクが、次に説明する圧電層42に接触するのを防止するためのものである。 The ink separation layer 41 is made of a metal material such as stainless steel, and is disposed on the upper surface of the flow path unit 21 so as to cover all the pressure chambers 10. The ink separation layer 41 is for preventing the ink in the pressure chamber 10 from coming into contact with the piezoelectric layer 42 described below.
圧電層42〜44も、全圧力室10を覆う板状部材で、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料からなる。このうち、圧電層42が、インク分離層41上に形成されている。図6に示すように、これより上方には、電極と圧電層が、最外層の共通電極46まで順次積層されている。また、圧電層42〜44の厚みは、いずれも例えば5〜30μm程度となっている。 The piezoelectric layers 42 to 44 are also plate-like members that cover all the pressure chambers 10 and are made of a piezoelectric material mainly composed of lead zirconate titanate, which is a mixed crystal of lead titanate and lead zirconate. Among these, the piezoelectric layer 42 is formed on the ink separation layer 41. As shown in FIG. 6, an electrode and a piezoelectric layer are sequentially laminated up to the outermost common electrode 46 above this. Further, the thickness of each of the piezoelectric layers 42 to 44 is, for example, about 5 to 30 μm.
複数の個別電極45は、圧電層43(本発明の「第2圧電層」)と圧電層44(本発明の「第1圧電層」)との間に挟まれて配置されている。複数の個別電極45は、複数の圧力室10に対して個別に設けられ、対応する圧力室10の中央部と重なっている。搬送方向において、個別電極45の両端45a、45bは、圧力室10の内側に位置している。すなわち、上流側の端45aは、圧力室10の上流側の端10aよりも下流側に位置し、下流側の端45bは、圧力室10の下流側の端10bよりも上流側に位置している。 The plurality of individual electrodes 45 are disposed between the piezoelectric layer 43 (the “second piezoelectric layer” of the present invention) and the piezoelectric layer 44 (the “first piezoelectric layer” of the present invention). The plurality of individual electrodes 45 are individually provided for the plurality of pressure chambers 10, and overlap the central portion of the corresponding pressure chamber 10. In the carrying direction, both ends 45 a and 45 b of the individual electrode 45 are located inside the pressure chamber 10. That is, the upstream end 45 a is positioned downstream of the upstream end 10 a of the pressure chamber 10, and the downstream end 45 b is positioned upstream of the downstream end 10 b of the pressure chamber 10. Yes.
また、走査方向では、個別電極45のヘッド外周側の端45cが圧力室10の内側に位置し、ヘッド中央側の端45dは圧力室10の外側に位置している。すなわち、両端45c、45dは、対応する圧力室10の端10c、10dに対して、いずれもヘッド中央側に位置する。なお、本実施形態の個別電極45は、図3に示すように、圧力室10の端10dから外側に引き出された部分が、端45dに近づくほど搬送方向の長さが短くなる先細り部45eとなっている。 In the scanning direction, the end 45 c on the head outer peripheral side of the individual electrode 45 is located inside the pressure chamber 10, and the end 45 d on the center side of the head is located outside the pressure chamber 10. That is, both ends 45c and 45d are located on the center side of the head with respect to the corresponding ends 10c and 10d of the pressure chamber 10. In addition, as shown in FIG. 3, the individual electrode 45 of this embodiment includes a tapered portion 45e whose length in the transport direction becomes shorter as the portion drawn outward from the end 10d of the pressure chamber 10 approaches the end 45d. It has become.
圧力室10から一番離れた圧電層44には、図6に示すように、共通電極46と表面電極49a、49bが上面に積層され、複数のスルーホール48a、48bが圧力室10毎に貫通形成されている。複数のスルーホール48aは、圧電層44の中央部に、搬送方向に2列の千鳥状に配置されている。スルーホール48aには、導電性材料が充填されている。スルーホール48aは、上下に重なる表面電極49a及び個別電極45の先細り部45eの先端部分を、電気的に接続している。各表面電極48aは、図示しない配線を介して、ドライバICから駆動信号(グランド電位と駆動電位とからなるパルス信号)が印加される。 As shown in FIG. 6, the common electrode 46 and the surface electrodes 49 a and 49 b are stacked on the upper surface of the piezoelectric layer 44 farthest from the pressure chamber 10, and a plurality of through holes 48 a and 48 b penetrate each pressure chamber 10. Is formed. The plurality of through holes 48 a are arranged in a zigzag pattern in two rows in the transport direction at the center of the piezoelectric layer 44. The through hole 48a is filled with a conductive material. The through hole 48a electrically connects the top surface electrode 49a and the tip portion of the tapered portion 45e of the individual electrode 45 that are vertically overlapped. Each surface electrode 48a is applied with a drive signal (a pulse signal composed of a ground potential and a drive potential) from a driver IC via a wiring (not shown).
なお、個別電極45に先細り部45eを設けているのは、例えば、複数の個別電極45の、走査方向におけるヘッド中央側の端部同士を、搬送方向にできるだけ離して配置して、個別電極45間のショートを防止するためである。 The tapered portion 45e is provided in the individual electrode 45, for example, by arranging the plurality of individual electrodes 45 on the center side of the head in the scanning direction as far apart as possible in the transport direction. This is to prevent a short circuit between them.
共通電極46は、圧電層44の上面に積層され、複数の重なり部46aと、2つの接続部46bと、接続部46cとを有している。重なり部46aは、圧力室10と上下に重なり、搬送方向に隙間39を介して別の重なり部46aと並んでいる。図2に示すように、複数の重なり部46aは、搬送方向に等間隔で千鳥状に配列し、走査方向に並ぶ2本の重なり部列を形成している。配置形態は、複数の圧力室10の場合とほぼ同じである。接続部46bは、重なり部列毎に形成され、ヘッド外周側において、重なり部46aの端部同士を接続している。2つの接続部46bは、いずれも圧力室10の外側にある。接続部46cは、搬送方向上流側で走査方向に延びて、2つの重なり部列と隣接し、2つの接続部46bの端部同士を接続している。接続部46cは、走査方向の左側端部が搬送方向下流側に折れ曲がり、接続端子46dを形成している。接続端子46dには、図示しない配線部材が接続され、常にグランド電位に保持される。 The common electrode 46 is laminated on the upper surface of the piezoelectric layer 44, and has a plurality of overlapping portions 46a, two connection portions 46b, and a connection portion 46c. The overlapping portion 46a overlaps with the pressure chamber 10 in the vertical direction, and is aligned with another overlapping portion 46a with a gap 39 in the transport direction. As shown in FIG. 2, the plurality of overlapping portions 46a are arranged in a staggered manner at equal intervals in the transport direction, and form two overlapping portion rows arranged in the scanning direction. The arrangement form is almost the same as in the case of the plurality of pressure chambers 10. The connecting portion 46b is formed for each overlapping portion row, and connects the end portions of the overlapping portion 46a on the outer periphery side of the head. The two connection portions 46 b are both outside the pressure chamber 10. The connection portion 46c extends in the scanning direction on the upstream side in the transport direction, is adjacent to the two overlapping portion rows, and connects the ends of the two connection portions 46b. The connection portion 46c is bent at the left end in the scanning direction toward the downstream side in the transport direction to form a connection terminal 46d. A wiring member (not shown) is connected to the connection terminal 46d and is always held at the ground potential.
ここで、重なり部46aは、搬送方向において、両端46a1、46a2が、圧力室10の外側に位置している。すなわち、上流側の端46a1は、圧力室10の上流側の端10aよりも上流側に位置し、下流側の端46a2は、圧力室10の下流側の端10bよりも下流側に位置している。また、重なり部46aは、ヘッド外周側が、圧力室10の外側で接続部46bと接続し、ヘッド中央側が、圧力室10の内側で止まっている。すなわち、走査方向において、ヘッド中央側の端46a3は、圧力室10のヘッド中央側の端10dよりもヘッド外周側に位置している。そして、図5に示すように、両者の間の長さL1は、25μm以上50μm以下となっている。 Here, the overlapping portion 46 a has both ends 46 a 1 and 46 a 2 positioned outside the pressure chamber 10 in the transport direction. That is, the upstream end 46a1 is positioned upstream of the upstream end 10a of the pressure chamber 10, and the downstream end 46a2 is positioned downstream of the downstream end 10b of the pressure chamber 10. Yes. The overlapping portion 46 a is connected to the connecting portion 46 b on the outer peripheral side of the head on the outer side of the pressure chamber 10, and stops on the inner side of the pressure chamber 10 on the center side of the head. In other words, in the scanning direction, the head center side end 46a3 is located closer to the head outer peripheral side than the head center side end 10d of the pressure chamber 10. And as shown in FIG. 5, the length L1 between both is 25 micrometers or more and 50 micrometers or less.
共通電極47は、圧電層42の上面に積層され、2つの帯状部47aと接続部47bとを有している。帯状部47aは、図4に示すように、対応する圧力室列9(複数の圧力室10)と全長で重なって設けられ、搬送方向に延びている。接続部47bは、搬送方向下流側で走査方向に延びて、2つの圧力室列9と隣接し、2つの帯状部47aの端部同士を接続している。接続部47aは、走査方向の右側端部が搬送方向上流側に折れ曲がり、接続端子47cを形成している。2つの圧電層43、44には、接続端子47cと上下に重なる位置に、複数のスルーホール48bが形成されている。スルーホール48bにより、接続端子47cは、圧電層44上面の表面電極49bと電気的に接続されている。接続端子47cには、図示しない配線部材が接続され、常にグランド電位に保持される。 The common electrode 47 is laminated on the upper surface of the piezoelectric layer 42 and has two strip portions 47a and a connection portion 47b. As shown in FIG. 4, the belt-like portion 47 a is provided to overlap with the corresponding pressure chamber row 9 (plural pressure chambers 10) over the entire length, and extends in the transport direction. The connecting portion 47b extends in the scanning direction on the downstream side in the transport direction, is adjacent to the two pressure chamber rows 9, and connects the ends of the two belt-like portions 47a. The connection portion 47a is bent at the right end in the scanning direction toward the upstream side in the transport direction to form a connection terminal 47c. A plurality of through holes 48b are formed in the two piezoelectric layers 43 and 44 so as to overlap with the connection terminal 47c in the vertical direction. The connection terminal 47 c is electrically connected to the surface electrode 49 b on the upper surface of the piezoelectric layer 44 through the through hole 48 b. A wiring member (not shown) is connected to the connection terminal 47c and is always held at the ground potential.
ここで、帯状部47aは、走査方向において、ヘッド外周側の端47a1が、圧力室10のヘッド外周側の端10cよりもヘッド外周側に位置している。一方、ヘッド中央側の端47a2は、圧力室10のヘッド中央側の端10dよりもヘッド外周側に位置している。そして、図5に示すように、帯状部47aと圧力室10のヘッド中央側の端の間の長さL2は、25μm以上50μm以下で且つ上記長さL1よりも短くなっている。 Here, the belt-like portion 47 a is such that the head outer peripheral end 47 a 1 is located closer to the head outer peripheral side than the head outer peripheral end 10 c of the pressure chamber 10 in the scanning direction. On the other hand, the head center side end 47 a 2 is located closer to the head outer circumference side than the head center side end 10 d of the pressure chamber 10. As shown in FIG. 5, the length L2 between the belt-like portion 47a and the end of the pressure chamber 10 on the center side of the head is 25 μm or more and 50 μm or less and shorter than the length L1.
なお、圧電層43の、各個別電極45と共通電極47の帯状部47aとに挟まれた部分、及び、圧電層44の、各個別電極45と共通電極46の重なり部46aとに挟まれた部分は、それぞれ、個別電極から共通電極に向かう方向に分極されている。そのため、駆動信号が個別電極45に印加されると、いずれの部分も面方向に縮み、自発的に縮まない振動板とともに圧力室10に向かって変形することになる。 The portion of the piezoelectric layer 43 sandwiched between the individual electrodes 45 and the strip-shaped portion 47 a of the common electrode 47 and the portion of the piezoelectric layer 44 sandwiched between the overlapping portions 46 a of the individual electrodes 45 and the common electrode 46. Each portion is polarized in a direction from the individual electrode toward the common electrode. For this reason, when a drive signal is applied to the individual electrode 45, any portion contracts in the surface direction and deforms toward the pressure chamber 10 together with the diaphragm that does not contract spontaneously.
(圧電アクチュエータの駆動方法)
次に、圧電アクチュエータ22を駆動してノズル15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、駆動前の状態で、全ての個別電極45がグランド電位に保持されている。
(Piezoelectric actuator drive method)
Next, a method for ejecting ink from the nozzle 15 by driving the piezoelectric actuator 22 will be described. In the piezoelectric actuator 22, all the individual electrodes 45 are held at the ground potential before being driven.
あるノズル15からインクを吐出させる際には、そのノズル15に対応する個別電極45の電位をグランド電位から駆動電位に切り換える。個別電極45の電位が共通電極46、47より高くなると、圧電層43、44には、個別電極45から共通電極46、47に向かう電界が生じる。圧電層43、44は、個別電極45から共通電極46、47の方向に分極されているので、ともに面方向に縮む。一方、振動板(インク分離層41と圧電層42)は、電界による自発的な伸縮がない。圧電素子部と振動板との間では、歪み差が生じるので、図8に示すように、単位アクチュエータは圧力室10側に凸に変形する。このとき、圧力室10内のインクが加圧され、一部がノズル15からインク滴として吐出する。 When ink is ejected from a certain nozzle 15, the potential of the individual electrode 45 corresponding to that nozzle 15 is switched from the ground potential to the driving potential. When the potential of the individual electrode 45 becomes higher than that of the common electrodes 46 and 47, an electric field from the individual electrode 45 toward the common electrodes 46 and 47 is generated in the piezoelectric layers 43 and 44. Since the piezoelectric layers 43 and 44 are polarized in the direction from the individual electrode 45 to the common electrodes 46 and 47, both contract in the plane direction. On the other hand, the diaphragm (ink separation layer 41 and piezoelectric layer 42) does not spontaneously expand and contract due to an electric field. Since a strain difference is generated between the piezoelectric element portion and the diaphragm, the unit actuator is deformed in a convex manner toward the pressure chamber 10 as shown in FIG. At this time, the ink in the pressure chamber 10 is pressurized and a part of the ink is ejected from the nozzle 15 as an ink droplet.
上述のように、圧電層43、44は、電界により変形(本実施形態では、収縮)する。圧力室10の中央部と重なる領域内のみに電界が及ぶのであれば、圧電層43、44の変形が圧力室10の容積変化に効率的に寄与する。電界強度が増したり範囲が広がったりすると、圧電層43、44の変形も大きくなる。このとき、圧力室10の端近傍の圧電層43、44が伸ばされることで、圧力室10と重なる領域内の圧電層43、44の収縮を許容している。 As described above, the piezoelectric layers 43 and 44 are deformed (contracted in this embodiment) by an electric field. If the electric field extends only in the region overlapping the central portion of the pressure chamber 10, the deformation of the piezoelectric layers 43 and 44 efficiently contributes to the volume change of the pressure chamber 10. As the electric field strength increases or the range increases, the deformation of the piezoelectric layers 43 and 44 also increases. At this time, the piezoelectric layers 43 and 44 in the vicinity of the end of the pressure chamber 10 are stretched to allow the piezoelectric layers 43 and 44 in the region overlapping the pressure chamber 10 to contract.
単位アクチュエータは、圧力室10の外でプレート31に固定されている。圧力室10の端近傍では、単位アクチュエータが、圧力室10の端を支点とする片持ち梁的な挙動を示す。そのため、圧電層43、44の圧力室10の端近傍の部分と重なる部分が電界により収縮すると、圧力室10の中央部と重なる領域内における圧電層43、44を縮み難くするばかりか、圧電層43、44のこの部分を圧力室10から遠ざけようとする。また、圧電層43、44の圧力室10の外側に位置する部分の、圧力室10の端近傍の部分が電界によって収縮すると、圧電層43、44の圧力室10と重なる部分が圧力室10側に凸となるように変形するのが阻害される。そして、これらの場合には、単位アクチュエータの変形が、その分小さくなる。したがって、個別電極45及び共通電極46、47の重なり部分46a、47aと圧力室10の端との間隔が大きいうちは、間隔の減少に伴い、単位アクチュエータの変形量が増す。ある間隔では、変形量が最大となる。さらに間隔が縮まると、圧力室10端近傍での変形が影響して、変形量は減少していくことになる。 The unit actuator is fixed to the plate 31 outside the pressure chamber 10. In the vicinity of the end of the pressure chamber 10, the unit actuator exhibits a cantilevered behavior with the end of the pressure chamber 10 as a fulcrum. Therefore, when the portion of the piezoelectric layers 43 and 44 that overlaps the portion near the end of the pressure chamber 10 is contracted by the electric field, the piezoelectric layers 43 and 44 in the region overlapping the central portion of the pressure chamber 10 are not easily contracted. This part of 43 and 44 tries to keep away from the pressure chamber 10. In addition, when the portion of the piezoelectric layers 43 and 44 located outside the pressure chamber 10 near the end of the pressure chamber 10 is contracted by an electric field, the portion of the piezoelectric layers 43 and 44 that overlaps the pressure chamber 10 is on the pressure chamber 10 side. It is obstructed to deform so as to be convex. In these cases, the deformation of the unit actuator is reduced accordingly. Therefore, as the distance between the overlapping portions 46a and 47a of the individual electrode 45 and the common electrodes 46 and 47 and the end of the pressure chamber 10 is large, the amount of deformation of the unit actuator increases as the distance decreases. At a certain interval, the amount of deformation becomes maximum. When the interval is further reduced, the deformation near the end of the pressure chamber 10 is affected, and the amount of deformation decreases.
これに対して、本実施の形態では、搬送方向において、個別電極45の両端45a、45bが、圧力室10の内側に位置している。走査方向において、個別電極45のヘッド外周側の端45cも、圧力室10の内側に位置している。ヘッド中央側の端45dは、圧力室10のヘッド中央側の端10dよりもヘッド中央側に位置している。しかしながら、重なり部46a及び帯状部47aのヘッド中央側の端46a3、47a2が、圧力室10のの端10dよりもヘッド外周側に位置している。 On the other hand, in the present embodiment, both ends 45a and 45b of the individual electrode 45 are located inside the pressure chamber 10 in the transport direction. In the scanning direction, the end 45 c on the head outer peripheral side of the individual electrode 45 is also located inside the pressure chamber 10. The head center side end 45 d is located closer to the head center side than the head center side end 10 d of the pressure chamber 10. However, the head central side ends 46a3 and 47a2 of the overlapping portion 46a and the belt-like portion 47a are located on the outer peripheral side of the head with respect to the end 10d of the pressure chamber 10.
以上のことから、本実施の形態では、圧力室10の端の全周にわたって、個別電極45及び共通電極46、47のうち、少なくともいずれか一方の電極が存在しない領域が形成されている。これにより、電界が、圧電層43、44の圧力室10の中央部と重なる領域内で止まる。あるいは、仮に、電界が圧電層43、44のこの領域よりも外側の領域に及んだとしても、この領域よりも外側に及び電界は僅かなものとなる。これにより、圧電層43、44の、単位アクチュエータの変形の阻害する部分での収縮を抑えることができる。これにより、圧電アクチュエータ22の変形が阻害されてしまうの防止し、圧電アクチュエータ22の変形を大きくすることができる。 From the above, in the present embodiment, a region where at least one of the individual electrode 45 and the common electrodes 46 and 47 does not exist is formed over the entire circumference of the end of the pressure chamber 10. As a result, the electric field stops in a region overlapping the central portion of the pressure chamber 10 of the piezoelectric layers 43 and 44. Alternatively, even if the electric field reaches a region outside the region of the piezoelectric layers 43 and 44, the electric field is slightly outside the region. As a result, the contraction of the piezoelectric layers 43 and 44 at the portion where the deformation of the unit actuator is inhibited can be suppressed. Thereby, the deformation of the piezoelectric actuator 22 can be prevented from being hindered, and the deformation of the piezoelectric actuator 22 can be increased.
さらに、本実施の形態では、走査方向において、共通電極46の重なり部46aのヘッド中央側の端46a3と、圧力室10のヘッド中央側の端10dとの間の長さL1が、50μm以下となっている。長さL1を50μm以下とすれば、後述の実施例の結果からわかるように、圧電層44の収縮に基づく圧電アクチュエータ22の変形を最大限大きくすることができる。 Furthermore, in the present embodiment, in the scanning direction, the length L1 between the head center side end 46a3 of the overlapping portion 46a of the common electrode 46 and the head center side end 10d of the pressure chamber 10 is 50 μm or less. It has become. When the length L1 is set to 50 μm or less, as can be seen from the results of Examples described later, the deformation of the piezoelectric actuator 22 based on the contraction of the piezoelectric layer 44 can be maximized.
同様に、本実施の形態では、走査方向において、共通電極47の帯状部47aのヘッド中央側の端47a2と、圧力室10のヘッド中央側の端10dとの間の長さL2が、50μm以下となっている。長さL2を50μm以下とすれば、後述の実施例の結果からわかるように、圧電層43の収縮に基づく圧電アクチュエータ22の変形を最大限大きくすることができる。 Similarly, in the present embodiment, in the scanning direction, the length L2 between the head center side end 47a2 of the strip 47a of the common electrode 47 and the head center side end 10d of the pressure chamber 10 is 50 μm or less. It has become. When the length L2 is set to 50 μm or less, as can be seen from the results of Examples described later, the deformation of the piezoelectric actuator 22 based on the contraction of the piezoelectric layer 43 can be maximized.
また、本実施の形態では、走査方向における、帯状部47aのヘッド中央側の端47a2と、圧力室10のヘッド中央側の端10dとの間の長さL2を、重なり部46aのヘッド中央側の端46a3と、圧力室10のヘッド中央側の端10dとの間の長さL1よりも短くしている。これにより、圧電層43の、圧電アクチュエータ22の変形の増大に寄与する部分において、個別電極45と共通電極46、47とが重なる面積が大きくなり、圧電アクチュエータ22をより大きく変形させることができる。 In the present embodiment, the length L2 between the end 47a2 on the head center side of the belt-like portion 47a and the end 10d on the head center side of the pressure chamber 10 in the scanning direction is set to the head center side of the overlapping portion 46a. This length is shorter than the length L1 between the end 46a3 of the pressure chamber 10 and the end 10d of the pressure chamber 10 on the center side of the head. Thereby, in the part which contributes to the increase in deformation of the piezoelectric actuator 22 in the piezoelectric layer 43, the area where the individual electrode 45 and the common electrodes 46 and 47 overlap increases, and the piezoelectric actuator 22 can be deformed more greatly.
また、本実施の形態では、上述したように、個別電極45が、スルーホール48aを介して圧電層44の上面まで引き出され、圧電層44の上面に配置された表面電極49aと接続されている。ここで、ショート等を防止する観点などから、圧電層44の上面に配置された表面電極49aと共通電極46とは、ある程度離れていることが好ましい。本実施の形態では、走査方向において、重なり部46aのヘッド中央側の端46a3が、圧力室10のヘッド中央側の端10dよりもヘッド外周側に位置している。したがって、個別電極45の先細り部45eを、走査方向のヘッド中央側にそれほど大きく延ばさなくても、表面電極49aと重なり部46aとを大きく離すことができる。これは、インクジェットヘッド3の走査方向への小型化に寄与する。 In the present embodiment, as described above, the individual electrode 45 is drawn to the upper surface of the piezoelectric layer 44 through the through hole 48 a and connected to the surface electrode 49 a disposed on the upper surface of the piezoelectric layer 44. . Here, from the viewpoint of preventing a short circuit or the like, it is preferable that the surface electrode 49a disposed on the upper surface of the piezoelectric layer 44 and the common electrode 46 are separated to some extent. In the present embodiment, the head center side end 46a3 of the overlapping portion 46a is located closer to the head outer peripheral side than the head center side end 10d of the pressure chamber 10 in the scanning direction. Therefore, the surface electrode 49a and the overlapping portion 46a can be separated greatly without extending the tapered portion 45e of the individual electrode 45 to the head center side in the scanning direction. This contributes to miniaturization of the inkjet head 3 in the scanning direction.
また、本実施の形態では、複数の個別電極45が、圧電アクチュエータ22の表面に露出せずに、内部に配置される。したがって、圧電アクチュエータ22の周囲の空気に含まれる水分が、駆動電位にある個別電極45と接触して電気分解等されることがない。 Further, in the present embodiment, the plurality of individual electrodes 45 are disposed inside without being exposed on the surface of the piezoelectric actuator 22. Therefore, moisture contained in the air around the piezoelectric actuator 22 does not come into contact with the individual electrode 45 at the driving potential and is not electrolyzed.
また、本実施の形態では、共通電極46の重なり部46aがシールドとして機能することにより、圧電アクチュエータ22の周辺に存在する荷電粒子が、上側から圧電層44を横切るのを防止することができる。これにより、圧電アクチュエータ22の電気的破壊を防止することができる。 In the present embodiment, the overlapping portion 46a of the common electrode 46 functions as a shield, so that charged particles existing around the piezoelectric actuator 22 can be prevented from crossing the piezoelectric layer 44 from above. Thereby, electrical destruction of the piezoelectric actuator 22 can be prevented.
ここで、本実施の形態とは異なり、共通電極46において、複数の重なり部46aの代わりに、帯状部47aと同様の帯状部とすることも考えられる。この場合には、上述したような共通電極46によるシールド効果はより高くなる。 Here, unlike the present embodiment, in the common electrode 46, instead of the plurality of overlapping portions 46a, a belt-like portion similar to the belt-like portion 47a may be considered. In this case, the shielding effect by the common electrode 46 as described above becomes higher.
しかしながら、この場合には、本実施の形態の場合よりも、圧電層44と共通電極46とが接触する面積が大きくなるため、線膨張係数の差により、焼成後の圧電層42〜44に大きな反りが生じる虞がある。圧電層42〜44に大きな反りが生じると、圧電アクチュエータ22を流路ユニット21に接合する際に、反りにより間に隙間ができ、インクが漏れる虞などがある。 However, in this case, since the area where the piezoelectric layer 44 and the common electrode 46 are in contact with each other is larger than in the case of the present embodiment, the sintered piezoelectric layers 42 to 44 are larger due to the difference in linear expansion coefficient. There is a risk of warping. If a large warp occurs in the piezoelectric layers 42 to 44, when the piezoelectric actuator 22 is joined to the flow path unit 21, a gap may be formed due to the warp and ink may leak.
そこで、本実施の形態では、共通電極46が、圧力室10毎に個別の重なり部46aを有するものとしている。この場合には、上記の場合と比較して圧電層44と共通電極46との接触面積が小さくなり、焼成後の反りを生じにくくすることができる。 Therefore, in the present embodiment, the common electrode 46 has individual overlapping portions 46 a for each pressure chamber 10. In this case, the contact area between the piezoelectric layer 44 and the common electrode 46 becomes smaller than in the above case, and warpage after firing can be made difficult to occur.
また、本実施の形態では、共通電極47の帯状部47aがシールドとして機能することにより、圧力室10内のインク等に存在する荷電粒子が、下側から圧電層43を横切るのを防止することができる。これにより、圧電アクチュエータ22の電気的破壊を防止することができる。 In the present embodiment, the strip 47a of the common electrode 47 functions as a shield, thereby preventing charged particles existing in the ink or the like in the pressure chamber 10 from crossing the piezoelectric layer 43 from below. Can do. Thereby, electrical destruction of the piezoelectric actuator 22 can be prevented.
ここで、本実施の形態とは異なり、共通電極47を、帯状部47aの代わりに、複数の重なり部46aと同様の複数の重なり部を有するものとすることも考えられる。しかしながら、本実施の形態のように、共通電極47を、帯状部47aを有するものとしたほうが、上述したようなシールド機能を高くすることができる。また、本実施の形態では、共通電極47は、圧電層42と圧電層43とに挟まれているため、焼成時に、圧電層42、43と共通電極47との線膨張係数の差による、圧電層42〜44の反りは生じにくい。したがって、共通電極47を、帯状部47aを有するものとして、圧電層42、43と共通電極47とが重なる面積を大きくしても、圧電層42〜44に大きな反りが生じることがない。 Here, unlike the present embodiment, the common electrode 47 may have a plurality of overlapping portions similar to the plurality of overlapping portions 46a instead of the strip-shaped portion 47a. However, the shield function as described above can be enhanced if the common electrode 47 has the belt-like portion 47a as in the present embodiment. In the present embodiment, since the common electrode 47 is sandwiched between the piezoelectric layer 42 and the piezoelectric layer 43, the piezoelectric material due to the difference in the linear expansion coefficient between the piezoelectric layers 42 and 43 and the common electrode 47 during firing. The warpage of the layers 42 to 44 hardly occurs. Therefore, even if the common electrode 47 has the belt-like portion 47a and the area where the piezoelectric layers 42 and 43 and the common electrode 47 overlap is increased, the piezoelectric layers 42 to 44 are not greatly warped.
次に、本実施の形態に係る実施例について説明する。図9(a)、(b)、図10(a)(b)は、種々のインクジェットヘッド3における、上記長さL1、L2と、圧電アクチュエータ22の変形の程度を示す値Aとの関係を示している。ここで、値Aとは、実際の圧力室10の容積の変化量を、変化量の最大値で規格化した値であり、値Aが1のときに変化量が最大であることを示す。また、以下に説明する実施例1〜9では、長さL1と長さL2とを同じ長さとしている。 Next, examples according to the present embodiment will be described. 9A, 9B, 10A and 10B show the relationship between the lengths L1 and L2 and the value A indicating the degree of deformation of the piezoelectric actuator 22 in various inkjet heads 3. FIG. Show. Here, the value A is a value obtained by normalizing the change amount of the volume of the pressure chamber 10 with the maximum value of the change amount, and indicates that when the value A is 1, the change amount is the maximum. In Examples 1 to 9 described below, the length L1 and the length L2 are the same length.
図9(a)は、圧電層42〜44の厚みを異ならせた圧電アクチュエータ22での、長さL1、L2と値Aとの関係を示している。より詳細に説明すると、図9(a)では、圧電層42〜44の厚みを15μmとした場合(実施例1)の長さL1、L2と値Aとの関係を実線で示している。また、圧電層42〜44の厚みを10μmとした場合(実施例2)の長さL1、L2と値Aとの関係を破線で示している。また、圧電層42〜44の厚みを5μmとした場合(実施例3)の長さL1、L2と値Aとの関係を点線で示している。また、圧電層42〜44の厚みを30μmとした場合(実施例4)の長さL1、L2と値Aとの関係を一点鎖線で示している。また、圧電層42、43の厚みを30μmとし且つ圧電層43の厚みを5μmとした場合(実施例5)の、長さL1、L2と値Aとの関係をし二点鎖線で示している。なお、実施例1〜5では、搬送方向における圧力室10の長さ(以下、「圧力室10の幅」とすることがある)を340μmとし、走査方向における圧力室10の長さ(以下、「圧力室10の長さ」とすることがある)を660μmとし、搬送方向における個別電極45の長さ(以下、「個別電極45の幅」とすることがある)を230μmとしている。 FIG. 9A shows the relationship between the lengths L1 and L2 and the value A in the piezoelectric actuator 22 in which the thicknesses of the piezoelectric layers 42 to 44 are different. More specifically, in FIG. 9A, the relationship between the lengths L1 and L2 and the value A when the thickness of the piezoelectric layers 42 to 44 is 15 μm (Example 1) is indicated by a solid line. In addition, the relationship between the lengths L1 and L2 and the value A when the thickness of the piezoelectric layers 42 to 44 is 10 μm (Example 2) is indicated by a broken line. In addition, the relationship between the lengths L1 and L2 and the value A when the thickness of the piezoelectric layers 42 to 44 is 5 μm (Example 3) is indicated by a dotted line. Further, the relationship between the lengths L1 and L2 and the value A when the thickness of the piezoelectric layers 42 to 44 is 30 μm (Example 4) is indicated by a one-dot chain line. Further, when the thickness of the piezoelectric layers 42 and 43 is 30 μm and the thickness of the piezoelectric layer 43 is 5 μm (Example 5), the relationship between the lengths L1 and L2 and the value A is indicated by a two-dot chain line. . In Examples 1 to 5, the length of the pressure chamber 10 in the transport direction (hereinafter sometimes referred to as “the width of the pressure chamber 10”) is 340 μm, and the length of the pressure chamber 10 in the scanning direction (hereinafter referred to as “the width of the pressure chamber 10”). The “length of the pressure chamber 10” may be 660 μm, and the length of the individual electrode 45 in the transport direction (hereinafter, sometimes referred to as “the width of the individual electrode 45”) is 230 μm.
図9(b)は、圧電層42〜44の厚みを変化させるとともに、インクジェットヘッド3のコンプライアンス比(圧力室10内のインクの剛性に対する圧電アクチュエータ22の駆動部の剛性の比)を合わせるために圧力室10の幅を変化させた圧電アクチュエータ22における、長さL1、L2と値Aとの関係を示している。より詳細に説明すると、図9(b)では、上述の実施例1、2における長さLと値Aとの関係を、それぞれ、実線及び破線で示している。また、実施例2と同様に圧電層42〜44の厚みを10μmとするとともに、実施例1とコンプライアンス比を合わせるために、圧力室10の幅を267μmとした場合(実施例6)の長さL1、L2と値Aとの関係を点線で示している。 FIG. 9B changes the thickness of the piezoelectric layers 42 to 44 and adjusts the compliance ratio of the inkjet head 3 (ratio of the rigidity of the driving portion of the piezoelectric actuator 22 to the rigidity of the ink in the pressure chamber 10). The relationship between the lengths L1 and L2 and the value A in the piezoelectric actuator 22 in which the width of the pressure chamber 10 is changed is shown. More specifically, in FIG. 9B, the relationship between the length L and the value A in the first and second embodiments is indicated by a solid line and a broken line, respectively. Similarly to Example 2, the thickness of the piezoelectric layers 42 to 44 is 10 μm, and the length of the pressure chamber 10 is 267 μm in order to match the compliance ratio with Example 1 (Example 6). The relationship between L1 and L2 and the value A is indicated by a dotted line.
図10(a)は、個別電極45の幅を異ならせた圧電アクチュエータ22での、長さL1、L2と値Aとの関係を示している。より詳細に説明すると、図10(a)では、上述の実施例1における長さL1、L2と値Aとの関係を実線で示している。また、個別電極45の幅を200μmとした場合(実施例7)の長さL1、L2と値Aとの関係を破線で示している。また、個別電極45の幅を300μmとした場合(実施例8)の長さL1、L2と値Aとの関係を破線で示している。なお、実施例7、8でも、実施例1と同様、圧電層42〜44の厚みを15μm、圧力室10の幅を340μmとし、走査方向における圧力室10の長さを660μmとしている。 FIG. 10A shows the relationship between the lengths L1 and L2 and the value A in the piezoelectric actuator 22 with the individual electrodes 45 having different widths. More specifically, in FIG. 10A, the relationship between the lengths L1 and L2 and the value A in the first embodiment is indicated by a solid line. In addition, the relationship between the lengths L1 and L2 and the value A when the width of the individual electrode 45 is 200 μm (Example 7) is indicated by a broken line. In addition, the relationship between the lengths L1 and L2 and the value A when the width of the individual electrode 45 is 300 μm (Example 8) is indicated by a broken line. In Examples 7 and 8, as in Example 1, the thickness of the piezoelectric layers 42 to 44 is 15 μm, the width of the pressure chamber 10 is 340 μm, and the length of the pressure chamber 10 in the scanning direction is 660 μm.
図10(b)は、走査方向における圧力室10の長さを異ならせた圧電アクチュエータ22での、長さL1、L2と値Aとの関係を示している。より詳細に説明すると、図10(b)では、上述の実施例1における長さL1、L2と値Aとの関係を実線で示している。また、圧力室10の長さを860μmとした場合(実施例9)の長さL1、L2と値Aとの関係を破線で示している。なお、実施例9でも実施例1と同様、圧電層42〜44の厚みを15μmとし、圧力室10の幅を340μmとしている。 FIG. 10B shows the relationship between the lengths L1 and L2 and the value A in the piezoelectric actuators 22 with different lengths of the pressure chambers 10 in the scanning direction. More specifically, in FIG. 10B, the relationship between the lengths L1 and L2 and the value A in the first embodiment is indicated by a solid line. Further, the relationship between the lengths L1 and L2 and the value A when the length of the pressure chamber 10 is 860 μm (Example 9) is indicated by a broken line. In Example 9, as in Example 1, the thickness of the piezoelectric layers 42 to 44 is 15 μm, and the width of the pressure chamber 10 is 340 μm.
そして、図9(a)、(b)、図10(a)(b)に示す実施例1〜9の結果から、圧電層42〜44の厚み、個別電極45の幅、圧力室10のサイズ等によらず、長さL1、L2が50μm以下の範囲では、値Aはほとんど変動せず、長さL1、L2が50μmを超えると値Aが大きく低下することがわかる。したがって、長さL1、L2を50μm以下とすれば、圧電層44の収縮による圧電アクチュエータ22の変形を最大限大きくすることができる。 Then, from the results of Examples 1 to 9 shown in FIGS. 9A, 9 </ b> B, and 10 </ b> A and 10 </ b> B, the thickness of the piezoelectric layers 42 to 44, the width of the individual electrode 45, and the size of the pressure chamber 10. Regardless of the above, it can be seen that the value A hardly fluctuates in the range where the lengths L1 and L2 are 50 μm or less, and that the value A greatly decreases when the lengths L1 and L2 exceed 50 μm. Therefore, if the lengths L1 and L2 are 50 μm or less, the deformation of the piezoelectric actuator 22 due to the contraction of the piezoelectric layer 44 can be maximized.
次に、本実施の形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。 Next, modified examples in which various changes are made to the present embodiment will be described.
上述の実施の形態では、圧電アクチュエータ22が、3層の圧電層42〜44と、複数の個別電極45と、2つの共通電極46、47とを備えたものであったが、これには限られない。変形例1では図11(a)、(b)に示すように、圧電アクチュエータ60が、上述の圧電アクチュエータ22から、圧電層42及び共通電極47を除いたものとなっている。また、変形例2では、図12(a)、(b)に示すように、圧電アクチュエータ65が、変形例1の圧電アクチュエータ60において、個別電極45の位置と共通電極46の位置とを入れ換えたものとなっている。すなわち、個別電極45が、圧電層44の上面に配置され、共通電極46が圧電層43と圧電層44との間に配置されている。 In the above-described embodiment, the piezoelectric actuator 22 includes the three piezoelectric layers 42 to 44, the plurality of individual electrodes 45, and the two common electrodes 46 and 47. I can't. In Modification 1, as shown in FIGS. 11A and 11B, the piezoelectric actuator 60 is obtained by removing the piezoelectric layer 42 and the common electrode 47 from the above-described piezoelectric actuator 22. In the second modification, as shown in FIGS. 12A and 12B, the piezoelectric actuator 65 switches the position of the individual electrode 45 and the position of the common electrode 46 in the piezoelectric actuator 60 of the first modification. It has become a thing. That is, the individual electrode 45 is disposed on the upper surface of the piezoelectric layer 44, and the common electrode 46 is disposed between the piezoelectric layer 43 and the piezoelectric layer 44.
変形例1、2の圧電アクチュエータ60、65は、個別電極45と共通電極46との間に電位差を生じさせたときに、圧電層44の個別電極45と共通電極46とに挟まれた部分が収縮することによって、インク分離層41及び圧電層43、44の圧力室10と重なる部分が圧力室10側に凸となるように変形する。そして、変形例1、2でも、上述の実施の形態と同様、走査方向において、共通電極46の重なり部46aのヘッド中央側の端46a3と、圧力室10のヘッド中央側の端10dとの間の長さL1を50μm以下とすることにより、駆動時の圧電アクチュエータ60、65の変形を最大限大きくすることができる。 In the piezoelectric actuators 60 and 65 of the first and second modified examples, when a potential difference is generated between the individual electrode 45 and the common electrode 46, the portion sandwiched between the individual electrode 45 and the common electrode 46 of the piezoelectric layer 44 is By contracting, the portions of the ink separation layer 41 and the piezoelectric layers 43 and 44 that overlap the pressure chamber 10 are deformed so as to protrude toward the pressure chamber 10. In the first and second modifications as well, in the scanning direction, between the end 46a3 on the head center side of the overlapping portion 46a of the common electrode 46 and the end 10d on the head center side of the pressure chamber 10 in the scanning direction. By setting the length L1 to 50 μm or less, the deformation of the piezoelectric actuators 60 and 65 during driving can be maximized.
また、上述の実施の形態では、共通電極46が、複数の圧力室10に対して個別に設けられた複数の重なり部46aを有し、隣接する重なり部46aの間に隙間39が形成されていたが、これには限られない。共通電極46は、複数の重なり部46aの代わりに、帯状部47a(図4参照)と同様の、圧力室列9を形成する複数の圧力室10にまたがって連続的に延びた帯状部を有するものであってもよい。 In the above-described embodiment, the common electrode 46 has a plurality of overlapping portions 46 a individually provided for the plurality of pressure chambers 10, and the gap 39 is formed between the adjacent overlapping portions 46 a. However, it is not limited to this. The common electrode 46 has a strip-like portion continuously extending over the plurality of pressure chambers 10 forming the pressure chamber row 9, similar to the strip-like portion 47 a (see FIG. 4), instead of the plurality of overlapping portions 46 a. It may be a thing.
また、上述の実施の形態では、共通電極47が帯状部47aを有していたが、これには限られない。共通電極47は、帯状部47aの代わりに、複数の重なり部46a(図2〜図7参照)と同様の、複数の圧力室10に対して個別に設けられ、対応する圧力室10と重なる複数の重なり部を有するものであってもよい。 In the above-described embodiment, the common electrode 47 has the belt-like portion 47a. However, the present invention is not limited to this. The common electrode 47 is provided separately for the plurality of pressure chambers 10 and overlaps with the corresponding pressure chambers 10, similar to the plurality of overlapping portions 46 a (see FIGS. 2 to 7), instead of the belt-like portions 47 a. It may have an overlapping part.
また、上述の実施の形態では、走査方向において、重なり部46aのヘッド中央側の端46a3と圧力室10のヘッド中央側の端10dとの間の長さL1が、帯状部47aのヘッド中央側の端47a2と圧力室10のヘッド中央側の端10dとの間の長さL2よりも長くなっていたが、これには限られない。長さL1は、長さL2以下の長さであってもよい。 In the above-described embodiment, the length L1 between the head center side end 46a3 of the overlapping portion 46a and the head center side end 10d of the pressure chamber 10 in the scanning direction is the head center side of the belt-like portion 47a. This is longer than the length L2 between the end 47a2 of the pressure chamber 10 and the end 10d of the pressure chamber 10 on the center side of the head, but is not limited thereto. The length L1 may be a length equal to or shorter than the length L2.
また、上述の実施の形態では、走査方向において、先細り部45eが、圧力室10のヘッド中央側の端10dよりもヘッド中央側に位置する範囲にのみ配置されていたが、これには限られない。先細り部45eの基端部45e1が、圧力室10の内側にあってもよい。圧力室10の端10dに対する基端部45e1及び共通電極46、47の端46a3、47a2の位置関係の違いで、次の2つの変形例3、4、その後、さらに2つの変形例5、6を例示する。変形例3〜6では、2つの端46a3、47a2を同じ位置に配置して説明するが、これに限定されないのは言うまでも無い。 Further, in the above-described embodiment, the tapered portion 45e is disposed only in the range located closer to the head center side than the end 10d on the head center side of the pressure chamber 10 in the scanning direction. Absent. The proximal end portion 45e1 of the tapered portion 45e may be inside the pressure chamber 10. Due to the difference in positional relationship between the base end portion 45e1 and the ends 46a3 and 47a2 of the common electrodes 46 and 47 with respect to the end 10d of the pressure chamber 10, the following two modified examples 3 and 4 and then two modified examples 5 and 6 are obtained. Illustrate. In the modified examples 3 to 6, the two ends 46a3 and 47a2 are described at the same position, but it is needless to say that the present invention is not limited to this.
変形例3では、図13(a)に示すように、長さL1と長さL2とが、同じ長さとなっており、25μmよりも大きい。また、先細り部45eの基端部45e1と、圧力室10のヘッド中央側の端10dとの間の長さL3が、長さL1、L2よりも短くなっている。また、変形例4では、図13(b)に示すように、長さL3が、長さL1、L2よりも長くなっている。なお、変形例4の上記以外の構成は、変形例3と同様である。 In the modified example 3, as shown in FIG. 13A, the length L1 and the length L2 are the same length and are larger than 25 μm. Further, a length L3 between the base end portion 45e1 of the tapered portion 45e and the end 10d on the head center side of the pressure chamber 10 is shorter than the lengths L1 and L2. Moreover, in the modification 4, as shown in FIG.13 (b), length L3 is longer than length L1 and L2. The remaining configuration of the modification 4 is the same as that of the modification 3.
ここで、上述の実施例の結果から、長さL1、L2を50μm以下の範囲で変動させても、駆動時の圧電アクチュエータ22の変形はそれほど大きくは変動しないが、多少は変動する。そして、長さL1、L2が、上記範囲の中心となる25μm前後のある長さとなるときに、駆動時の変形が最も大きくなる。この位置を、図13(a)、(b)に一点鎖線の直線Tとして示す。 Here, from the results of the above-described embodiment, even when the lengths L1 and L2 are varied within a range of 50 μm or less, the deformation of the piezoelectric actuator 22 during driving does not vary so much, but varies somewhat. When the lengths L1 and L2 become a certain length of about 25 μm, which is the center of the above range, the deformation at the time of driving becomes the largest. This position is shown as an alternate long and short dash line T in FIGS.
そして、圧電層43、44のうち、主に直線Tよりも圧力室10の内側の部分が、単位アクチュエータの変形に寄与し、直線Tよりも外側の部分は逆に阻害する。ここで、長さL1、L2が25μm以上の場合、直線Tよりも圧力室10の内側で共通電極46、47と重なる個別電極45の面積で、単位アクチュエータの変形が規定される。ヘッド外周側において、個別電極45の端部45cと圧力室10の端部10cとの位置関係が変わらなければ、先細り部45eの基端部45e1が、共通電極46、47の端46a3、47a2に関して、ヘッド中央側にある方がヘッド外周側にあるよりも重なり面積が大きくなる。つまり、基端部45e1と端46a3、47a2との位置関係において、前者の方が、単位アクチュエータの変形は大きい。 Of the piezoelectric layers 43 and 44, the part inside the pressure chamber 10 mainly from the straight line T contributes to the deformation of the unit actuator, and the part outside the straight line T inhibits the part. Here, when the lengths L1 and L2 are 25 μm or more, the deformation of the unit actuator is defined by the area of the individual electrode 45 that overlaps the common electrodes 46 and 47 inside the pressure chamber 10 with respect to the straight line T. If the positional relationship between the end portion 45c of the individual electrode 45 and the end portion 10c of the pressure chamber 10 does not change on the outer periphery side of the head, the base end portion 45e1 of the tapered portion 45e is related to the ends 46a3 and 47a2 of the common electrodes 46 and 47. The overlapping area is larger on the head center side than on the head outer periphery side. That is, in the positional relationship between the base end portion 45e1 and the ends 46a3 and 47a2, the former is more deformed in the unit actuator.
したがって、長さL1、L2が25μm以上の場合、基端部45eと圧力室10のヘッド中央側の端10dとの間の長さL3が、長さL1、L2以下であることが好ましい。 Therefore, when the lengths L1 and L2 are 25 μm or more, the length L3 between the base end portion 45e and the end 10d on the head center side of the pressure chamber 10 is preferably equal to or less than the lengths L1 and L2.
また、変形例5では、図14(a)に示すように、長さL1と長さL2とが、同じ長さとなっており、25μmよりも短くなっている。また、先細り部45eの基端部45e1と、圧力室10のヘッド中央側の端10dとの間の長さL3が、長さL1、L2よりも長く、且つ、25μmよりも短くなっている。また、変形例6では、図14(b)に示すように、長さL3が、長さ25μmよりも長くなっている。なお、変形例6の上記以外の構成は、変形例5と同様である。 Moreover, in the modification 5, as shown to Fig.14 (a), length L1 and length L2 become the same length, and are shorter than 25 micrometers. Further, the length L3 between the base end portion 45e1 of the tapered portion 45e and the end 10d on the head center side of the pressure chamber 10 is longer than the lengths L1 and L2 and shorter than 25 μm. Moreover, in the modification 6, as shown in FIG.14 (b), length L3 is longer than 25 micrometers in length. The remaining configuration of the modification 6 is the same as that of the modification 5.
長さL1、L2が25μm未満の場合に、図14(b)に示すように、基端部45e1が、直線Tよりもヘッド中央側にあると、圧電層43、44の圧力室10と重なる部分は、直線Tの両側に位置する部分おいて、先細り部45eと、共通電極46、47とが重なる。そのため、図14(a)に示すように、長さL3が、25μm以下の場合と比較して、圧電層43、44の、圧電アクチュエータ22の変形の増大に寄与する部分における、個別電極45と共通電極46、47とが重なる面積が小さくなり、圧電アクチュエータ22の変形が小さくなる。 When the lengths L1 and L2 are less than 25 μm, the base end portion 45e1 overlaps the pressure chambers 10 of the piezoelectric layers 43 and 44 when the base end portion 45e1 is closer to the center of the head than the straight line T as shown in FIG. In the portion located on both sides of the straight line T, the tapered portion 45e and the common electrodes 46 and 47 overlap. Therefore, as shown in FIG. 14A, the individual electrodes 45 in the portions of the piezoelectric layers 43 and 44 that contribute to the increased deformation of the piezoelectric actuator 22 as compared with the case where the length L3 is 25 μm or less. The area where the common electrodes 46 and 47 overlap is reduced, and the deformation of the piezoelectric actuator 22 is reduced.
一方、長さL1、L2が25μm未満の場合に、基端部45e1が、重なり部46a及び帯状部47aのヘッド中央側の端46a3、47a2よりもヘッド中央側に位置していると、圧電層43、44の圧電アクチュエータ22の変形を阻害する部分において、共通電極46、47は、個別電極45の先細り部45e以外の部分とのみ重なる。すなわち、圧電層43、44の圧電アクチュエータ22の変形を阻害する部分において、個別電極45と共通電極46、47とが重なる部分の面積が大きくなる。その結果、この場合には、変形例5、6と比較して、駆動時の圧電アクチュエータ22の変形の阻害の度合いが大きくなる。 On the other hand, when the lengths L1 and L2 are less than 25 μm, if the base end portion 45e1 is located closer to the head center side than the head center side ends 46a3 and 47a2 of the overlapping portion 46a and the belt-like portion 47a, the piezoelectric layer In the portions 43 and 44 that inhibit the deformation of the piezoelectric actuator 22, the common electrodes 46 and 47 overlap only with portions other than the tapered portion 45 e of the individual electrode 45. That is, the area where the individual electrode 45 and the common electrodes 46 and 47 overlap is increased in the portion of the piezoelectric layers 43 and 44 that inhibits deformation of the piezoelectric actuator 22. As a result, in this case, the degree of inhibition of deformation of the piezoelectric actuator 22 during driving is greater than in the fifth and sixth modifications.
以上のことから、圧電アクチュエータ22の変形を大きくする観点から、長さL1、L2が25μm以下の場合には、走査方向において、先細り部45eの基端部45e1と、圧力室10のヘッド中央側の端との間の長さL3が、長さL1、L2以上で且つ25μm以下であることが好ましい。 From the above, from the viewpoint of increasing the deformation of the piezoelectric actuator 22, when the lengths L1 and L2 are 25 μm or less, the base end portion 45e1 of the tapered portion 45e and the head center side of the pressure chamber 10 in the scanning direction. It is preferable that the length L3 between the two ends is not less than the lengths L1 and L2 and not more than 25 μm.
また、以上では、ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドに本発明を適用した例について説明したが、これには限られない。インク以外の液体を吐出する、インクジェットヘッド以外の液体吐出装置に本発明を適用することも可能である。 Moreover, although the example which applied this invention to the inkjet head which discharges an ink from a nozzle was demonstrated above, it is not restricted to this. The present invention can also be applied to a liquid ejecting apparatus other than an ink jet head that ejects liquid other than ink.
3 インクジェットヘッド
10 圧力室
15 ノズル
21 流路ユニット
22、60、65 圧電アクチュエータ
42〜44 圧電層
45 個別電極
45 c 先細り部
46、47 共通電極
46a 重なり部
46b 接続部
47a 帯状部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Inkjet head 10 Pressure chamber 15 Nozzle 21 Flow path unit 22, 60, 65 Piezoelectric actuator 42-44 Piezoelectric layer 45 Individual electrode 45c Tapered part 46, 47 Common electrode 46a Overlapping part 46b Connection part 47a Band-shaped part
Claims (9)
前記複数の圧力室内の液体に圧力を付与するための圧電アクチュエータと、を備え、
前記圧電アクチュエータは、
前記複数の圧力室を覆う第1圧電層と、
前記第1圧電層の一方の面に前記圧力室毎に配置され、前記第1圧電層の前記一方の面と垂直な第1方向からみたときに前記複数の圧力室と重なる複数の第1電極と、
前記第1圧電層の他方の面に配置され、前記第1方向から見たときに前記複数の圧力室及び前記複数の第1電極と重なる第2電極と、を有し、
前記圧力室は、前記第1方向と直交する第2方向に長尺であり、前記第2方向の長さが500μm以上且つ1000μm以下であり、前記第1方向及び前記第2方向のいずれとも直交する第3方向の長さが250μm以上且つ500μm以下であり、
前記第3方向において、前記第1電極の両端が前記圧力室の内側に位置し、
前記第2方向において、
前記第1電極の一方側の端が前記圧力室の内側に位置し、前記第1電極の他方側の端が前記圧力室の外側に位置し、前記第1電極の前記他方側の端を含む部分は、当該端に近づくほど、前記第3方向の長さが短くなる先細り部となっているとともに、
前記第2電極の前記他方側の端が、前記圧力室の内側に位置し、前記圧力室の前記他方側の端との間の長さが25μm以上であり、且つ、50μm以下であり、
前記先細り部の基端部が、前記第2電極の前記他方側の端と重なる、又は、前記第2電極の前記他方側の端よりも前記他方側に位置していることを特徴とする液体吐出装置。 A flow path forming member having a liquid flow path including a plurality of nozzles and a plurality of pressure chambers communicating with the plurality of nozzles;
A piezoelectric actuator for applying pressure to the liquid in the plurality of pressure chambers,
The piezoelectric actuator is
A first piezoelectric layer covering the plurality of pressure chambers;
A plurality of first electrodes disposed on one surface of the first piezoelectric layer for each pressure chamber and overlapping the plurality of pressure chambers when viewed from a first direction perpendicular to the one surface of the first piezoelectric layer. When,
A second electrode disposed on the other surface of the first piezoelectric layer and overlapping the plurality of pressure chambers and the plurality of first electrodes when viewed from the first direction;
The pressure chamber is long in a second direction orthogonal to the first direction, the length in the second direction is not less than 500 μm and not more than 1000 μm, and is orthogonal to both the first direction and the second direction. The length in the third direction is 250 μm or more and 500 μm or less,
In the third direction, both ends of the first electrode are located inside the pressure chamber,
In the second direction,
One end of the first electrode is located inside the pressure chamber, the other end of the first electrode is located outside the pressure chamber, and includes the other end of the first electrode. The portion is a tapered portion in which the length in the third direction becomes shorter as it approaches the end ,
The other end of the second electrode is positioned inside the pressure chamber, the length between the other end of the pressure chamber is at 25μm or more, and state, and are less 50 [mu] m,
A liquid , wherein a base end portion of the tapered portion overlaps with the other end of the second electrode, or is located on the other side of the other end of the second electrode. Discharge device.
前記複数の圧力室内の液体に圧力を付与するための圧電アクチュエータと、を備え、
前記圧電アクチュエータは、
前記複数の圧力室を覆う第1圧電層と、
前記第1圧電層の一方の面に前記圧力室毎に配置され、前記第1圧電層の前記一方の面と垂直な第1方向からみたときに前記複数の圧力室と重なる複数の第1電極と、
前記第1圧電層の他方の面に配置され、前記第1方向から見たときに前記複数の圧力室及び前記複数の第1電極と重なる第2電極と、を有し、
前記圧力室は、前記第1方向と直交する第2方向に長尺であり、前記第2方向の長さが500μm以上且つ1000μm以下であり、前記第1方向及び前記第2方向のいずれとも直交する第3方向の長さが250μm以上且つ500μm以下であり、
前記第3方向において、前記第1電極の両端が前記圧力室の内側に位置し、
前記第2方向において、
前記第1電極の一方側の端が前記圧力室の内側に位置し、前記第1電極の他方側の端が前記圧力室の外側に位置し、前記他方側の端を含む部分は、当該端に近づくほど、前記第3方向の長さが短くなる先細り部となっているとともに、
前記第2電極の前記他方側の端が、前記圧力室の内側に位置し、前記圧力室の前記他方側の端との間の長さが25μm以下であり、
前記先細り部の基端部が、前記圧力室の前記他方側の端との間の長さが25μm以下であって、且つ、前記第2電極の前記他方側の端よりも前記一方側に位置していることを特徴とする液体吐出装置。 A flow path forming member having a liquid flow path including a plurality of nozzles and a plurality of pressure chambers communicating with the plurality of nozzles;
A piezoelectric actuator for applying pressure to the liquid in the plurality of pressure chambers,
The piezoelectric actuator is
A first piezoelectric layer covering the plurality of pressure chambers;
A plurality of first electrodes disposed on one surface of the first piezoelectric layer for each pressure chamber and overlapping the plurality of pressure chambers when viewed from a first direction perpendicular to the one surface of the first piezoelectric layer. When,
A second electrode disposed on the other surface of the first piezoelectric layer and overlapping the plurality of pressure chambers and the plurality of first electrodes when viewed from the first direction;
The pressure chamber is long in a second direction orthogonal to the first direction, the length in the second direction is not less than 500 μm and not more than 1000 μm, and is orthogonal to both the first direction and the second direction. The length in the third direction is 250 μm or more and 500 μm or less,
In the third direction, both ends of the first electrode are located inside the pressure chamber,
In the second direction,
One end of the first electrode is located inside the pressure chamber, the other end of the first electrode is located outside the pressure chamber, and the portion including the other end is the end of the first electrode. As it gets closer to the taper, the length in the third direction becomes shorter ,
The other end of the second electrode is located inside the pressure chamber, and a length between the second electrode and the other end of the pressure chamber is 25 μm or less ;
A length between the proximal end portion of the tapered portion and the other end of the pressure chamber is 25 μm or less, and is located on the one side with respect to the other end of the second electrode. liquid discharge apparatus characterized in that it.
前記第2電極は、
前記圧力室毎に設けられ、前記第1方向から見て前記複数の圧力室と重なる複数の重なり部と、
前記複数の重なり部同士を接続する接続部と、を有し、
前記第3方向において、前記重なり部の両端が、前記圧力室の外側に位置するとともに、隣接する前記重なり部との間に隙間を有し、
前記第2方向において、前記重なり部の前記一方側の端が、前記圧力室の外側に位置し、
前記接続部は、前記第3方向に延びて、前記複数の重なり部の、前記第2方向における前記一方側の圧力室の外側に位置する部分同士を接続することを特徴とする請求項1又は2に記載の液体吐出装置。 The plurality of pressure chambers are arranged along the third direction,
The second electrode is
Provided for each of the pressure chambers, and a plurality of overlapping portions overlapping the previous SL plurality of pressure chambers as viewed from the first direction,
A connecting portion for connecting the plurality of overlapping portions,
In the third direction, both ends of the overlapping portion are located outside the pressure chamber and have a gap between the adjacent overlapping portions,
In the second direction, the one end of the overlapping portion is located outside the pressure chamber,
The connecting portion extends in the third direction, of the plurality of overlapping portions, according to claim 1 or, wherein the connecting portions between which is located outside the pressure chamber of the one side in the second direction 3. The liquid ejection device according to 2.
前記第1圧電層とともに前記複数の第1電極を挟んで配置された第2圧電層と、
前記複数の第1電極とともに前記第2圧電層を挟んで配置され、前記第1方向から見たときに、前記複数の圧力室及び前記複数の第1電極と重なる第3電極と、をさらに備え、
前記第2方向において、前記第3電極の前記他方側の端が、前記圧力室の内側に位置し、前記圧力室の前記他方側の端との間の長さが50μm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装置。 The piezoelectric actuator is
A second piezoelectric layer disposed with the plurality of first electrodes together with the first piezoelectric layer;
A third electrode disposed between the plurality of first electrodes and the second piezoelectric layer, the third electrode overlapping the plurality of pressure chambers and the plurality of first electrodes when viewed from the first direction; ,
In the second direction, the other end of the third electrode is positioned inside the pressure chamber, and a length between the other end of the pressure chamber and the other end is 50 μm or less. liquid ejecting apparatus according to any one of claims 1 to 4.
前記第1電極の前記他方側の端を含む部分が、当該端に近づくほど、前記第3方向の長さが短くなる先細り部となっており、
前記第3電極の前記他方側の端と、前記圧力室の前記他方側の端との間の長さが25μm以上であり、
前記先細り部の基端部が、前記第3電極の前記他方側の端と重なる、又は、前記第3電極の前記他方側の端よりも前記他方側に位置していることを特徴とする請求項5に記載の液体吐出装置。 In the second direction,
The portion including the other end of the first electrode is a tapered portion in which the length in the third direction becomes shorter as it approaches the end,
A length between the other end of the third electrode and the other end of the pressure chamber is 25 μm or more;
The base end portion of the tapered portion overlaps with the other end of the third electrode or is positioned on the other side of the other end of the third electrode. Item 6. The liquid ejection device according to Item 5 .
前記第1電極の前記他方側の端を含む部分は、当該端に近づくほど、前記第3方向の長さが短くなる先細り部となっており、
前記第3電極の前記他方側の端と、前記圧力室の前記他方側の端との間の長さが25μm以下であり、
前記先細り部の基端部は、前記圧力室の前記他方側の端との間の長さが、25μm以下であって、且つ、前記第3電極の前記他方側の端よりも前記一方側に位置していることを特徴とする請求項5に記載の液体吐出装置。 In the second direction,
The portion including the other end of the first electrode is a tapered portion in which the length in the third direction becomes shorter as the end is approached,
A length between the other end of the third electrode and the other end of the pressure chamber is 25 μm or less;
The base end portion of the tapered portion has a length between the other end of the pressure chamber of 25 μm or less, and is closer to the one side than the other end of the third electrode. The liquid ejecting apparatus according to claim 5 , wherein the liquid ejecting apparatus is located.
前記第2圧電層は、前記第1圧電層よりも前記圧力室側に配置され、
前記第3電極は、
前記第1方向から見て前記複数の圧力室及び前記複数の第1電極と重なり、前記第3方向に前記複数の圧力室にまたがって連続的に延びた帯状部を有することを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の液体吐出装置。 The plurality of pressure chambers are arranged along the third direction,
The second piezoelectric layer is disposed closer to the pressure chamber than the first piezoelectric layer,
The third electrode is
The belt-shaped portion that overlaps with the plurality of pressure chambers and the plurality of first electrodes when viewed from the first direction and extends continuously across the plurality of pressure chambers in the third direction. Item 8. The liquid ejection device according to any one of Items 5 to 7 .
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