JP2012106469A - Liquid discharge head, recorder using the same, and method of manufacturing the same - Google Patents

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喜裕 由宇
Shuhei Tabata
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid discharge head reduced in fluctuation in liquid drop discharging characteristic regardless of occurrence of misregistration between an individual electrode and a liquid pressing chamber, a recorder using the same, and a method of manufacturing the same.SOLUTION: In the liquid discharge head 13, a channel member 4 into which the plurality of liquid pressing chambers 10 respectively connected to a plurality of liquid discharge holes 8 are opened, and a piezoelectric actuator unit 21 that a common electrode 534, a piezoelectric ceramic layer 521b and a plurality of individual electrode bodies 535a are laminated in this order on a ceramic diaphragm 521a are laminated. A recessed part 521c which is opened to a depth with which the common electrode 534 is not exposed is formed in each ceramic diaphragm 521a on its channel member 4 side surface opposing to the plurality of liquid pressing chambers 10 in a shape that its planar shape includes the liquid pressing chamber 10, and the planar shape of each individual electrode body 535a is smaller than the recessed part 521c.

Description

本発明は、液滴を吐出させる液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置、ならびに液体吐出ヘッドの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a liquid discharge head that discharges droplets, a recording apparatus using the same, and a method of manufacturing the liquid discharge head.

近年、インクジェットプリンタや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や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。   In recent years, printing apparatuses using inkjet recording methods such as inkjet printers and inkjet plotters are not only printers for general consumers, but also, for example, formation of electronic circuits, manufacture of color filters for liquid crystal displays, manufacture of organic EL displays It is also widely used for industrial applications.

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。この種の印刷ヘッドには、インクが充填されたインク流路内に加圧手段としてのヒータを備え、ヒータによりインクを加熱、沸騰させ、インク流路内に発生する気泡によってインクを加圧し、インク吐出孔より、液滴として吐出させるサーマルヘッド方式と、インクが充填されるインク流路の一部の壁を変位素子によって屈曲変位させ、機械的にインク流路内のインクを加圧し、インク吐出孔より液滴として吐出させる圧電方式が一般的に知られている。   In such an ink jet printing apparatus, a liquid discharge head for discharging liquid is mounted as a print head. This type of print head includes a heater as a pressurizing unit in an ink flow path filled with ink, heats and boiles the ink with the heater, pressurizes the ink with bubbles generated in the ink flow path, A thermal head system that ejects ink as droplets from the ink ejection holes, and a part of the wall of the ink channel filled with ink is bent and displaced by a displacement element, and the ink in the ink channel is mechanically pressurized, and the ink A piezoelectric method for discharging liquid droplets from discharge holes is generally known.

また、このような液体吐出ヘッドには、記録媒体の搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に液体吐出ヘッドを移動させつつ記録を行なうシリアル式、および記録媒体より主走査方向に長い液体吐出ヘッドを固定した状態で、副走査方向に搬送されてくる記録媒体に記録を行なうライン式がある。ライン式は、シリアル式のように液体吐出ヘッドを移動させる必要がないので、高速記録が可能であるという利点を有する。   In addition, in such a liquid discharge head, a serial type that performs recording while moving the liquid discharge head in a direction (main scanning direction) orthogonal to the conveyance direction (sub-scanning direction) of the recording medium, and main scanning from the recording medium There is a line type in which recording is performed on a recording medium conveyed in the sub-scanning direction with a liquid discharge head that is long in the direction fixed. The line type has the advantage that high-speed recording is possible because there is no need to move the liquid discharge head as in the serial type.

シリアル式、ライン式のいずれの方式の液体吐出ヘッドであっても、液滴を高い密度で印刷するには、液体吐出ヘッドに形成されている、液滴を吐出する液体吐出孔の密度を高くする必要がある。   In order to print droplets at a high density in any of the serial type and line type liquid discharge heads, the density of the liquid discharge holes for discharging the droplets formed in the liquid discharge head must be increased. There is a need to.

そこで液体吐出ヘッドを、マニホールドおよびマニホールドから複数の液体加圧室をそれぞれ介して繋がる液体吐出孔を有した金属の流路部材と、前記液体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圧電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を参照。）。この液体吐出ヘッドでは、複数の液体吐出孔にそれぞれ繋がった液体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ユニットの変位素子を圧電体の変形により変位させることで、各液体吐出孔からインクを吐出させ、主走査方向に６００ｄｐｉの解像度で印刷が可能とされている。また、変位素子は、流路部材側から、振動板、共通電極、圧電セラミック層、液体加圧室に対向した位置にある個別電極が積層された構造をしている。   Therefore, the liquid discharge head is connected to the manifold and the metal flow path member having the liquid discharge holes connecting the manifold via the plurality of liquid pressurization chambers, and the plurality of displacements provided so as to cover the liquid pressurization chambers. A structure in which a piezoelectric actuator unit having elements is laminated is known (for example, see Patent Document 1). In this liquid ejection head, liquid pressurizing chambers connected to a plurality of liquid ejection holes are arranged in a matrix, and the displacement element of the piezoelectric actuator unit provided so as to cover it is displaced by deformation of the piezoelectric body. Ink is ejected from each liquid ejection hole, and printing is possible at a resolution of 600 dpi in the main scanning direction. Further, the displacement element has a structure in which the diaphragm, the common electrode, the piezoelectric ceramic layer, and the individual electrode located at a position facing the liquid pressurizing chamber are laminated from the flow path member side.

特開２００３−３０５８５２号公報JP 2003-305852 A

特許文献１に記載されているような液体吐出ヘッドでは、変位素子の変位量を大きくするため、平面視したときの個別電極の大きさをを液体加圧室よりも小さい所定の大きさに
することが行なわれている。しかし、個別電極の大きさをそのようにすると、個別電極と液体加圧室との位置がずれると変位が低下し、液滴の吐出速度が低下したり、液滴量が少なくなるなどの問題があった。液体吐出ヘッドにおいて、各液体吐出孔から吐出される液滴の吐出特性にばらつきがあると、記録精度が劣化するという問題になる。 In the liquid discharge head as described in Patent Document 1, in order to increase the displacement amount of the displacement element, the size of the individual electrode when viewed in plan is set to a predetermined size smaller than that of the liquid pressurizing chamber. Has been done. However, if the size of the individual electrode is set as such, the displacement decreases when the position of the individual electrode and the liquid pressurizing chamber shifts, and the discharge speed of the liquid drops or the amount of liquid drops decreases. was there. In the liquid ejection head, if the ejection characteristics of the liquid droplets ejected from the liquid ejection holes vary, there is a problem that the recording accuracy deteriorates.

したがって、本発明の目的は、個別電極と液体加圧室との間に位置ずれが生じても、液滴の吐出特性の変動が少ない液体吐出ヘッドおよび、それを用いた記録装置、ならびに液体吐出ヘッドの製造方法を提供することにある。   Accordingly, it is an object of the present invention to provide a liquid discharge head with little fluctuation in droplet discharge characteristics even when a positional deviation occurs between an individual electrode and a liquid pressurizing chamber, a recording apparatus using the same, and a liquid discharge It is to provide a method for manufacturing a head.

本発明の液体吐出ヘッドは、複数の液体吐出孔にそれぞれ繋がっている複数の液体加圧室が開口している流路部材と、セラミック振動板上に、共通電極、圧電セラミック層および複数の個別電極がこの順で積層されている圧電アクチュエータユニットとが積層されている液体吐出ヘッドであって、前記セラミック振動板には、前記複数の液体加圧室と対向する前記流路部材側の面に、平面形状が前記液体加圧室を内包する形状で、前記共通電極が露出しない深さで開口している凹部がそれぞれ設けられているとともに、前記個別電極の平面形状は、それぞれ前記凹部より小さいことを特徴とする。   The liquid discharge head of the present invention includes a flow path member having a plurality of liquid pressurizing chambers connected to a plurality of liquid discharge holes, a ceramic electrode, a common electrode, a piezoelectric ceramic layer, and a plurality of individual A liquid discharge head in which a piezoelectric actuator unit in which electrodes are stacked in this order is stacked, and the ceramic diaphragm has a surface on the channel member side facing the plurality of liquid pressurizing chambers. The planar shape includes the liquid pressurizing chamber, and each of the concave portions is provided with a depth that does not expose the common electrode, and the planar shape of the individual electrodes is smaller than the concave portion, respectively. It is characterized by that.

また、本発明の液体吐出ヘッドは、複ミック振動板上に、共通電極、圧電セラミック層および複数の個別電極がこの順で積層されている圧電アクチュエータユニットとが積層されている液体吐出ヘッドであって、前記セラミック振動板には、前記複数の液体加圧室と対向する前記流路部材側の面に、平面形状が前記液体加圧室と略相似で、前記共通電極が露出しない深さで開口している凹部がそれぞれ設けられているとともに、前記個別電極の平面形状は、それぞれ前記液体加圧室および前記凹部より小さいことを特徴とする。前記凹部の内面の表面粗さＲａが１μｍ以下であることが好ましい。   The liquid discharge head of the present invention is a liquid discharge head in which a common electrode, a piezoelectric ceramic layer, and a piezoelectric actuator unit in which a plurality of individual electrodes are stacked in this order are stacked on a double-mic diaphragm. In addition, the ceramic diaphragm has a plane shape that is substantially similar to the liquid pressurizing chamber and has a depth at which the common electrode is not exposed on the surface of the flow path member facing the plurality of liquid pressurizing chambers. Opening recesses are provided, respectively, and the planar shape of the individual electrodes is smaller than that of the liquid pressurizing chamber and the recesses, respectively. The surface roughness Ra of the inner surface of the recess is preferably 1 μm or less.

さらに、本発明の記録装置は、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、前記液体吐出ヘッドおよび前記搬送部を制御する制御部とを備えていることを特徴とする。   Furthermore, 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 the liquid discharge head and the transport unit. It is characterized by.

またさらに、セラミック振動板となる第１のグリーンシートと、共通電極となる導体層と、圧電セラミック層となる第２のグリーンシートとを、この順に積層して積層体を作製する工程と、該積層体を焼成し、圧電アクチュエータユニット素体を得る工程と、該圧電アクチュエータユニット素体の前記圧電セラミック層側の表面に、複数の個別電極を形成する工程と、前記複数の個別電極が形成された前記圧電アクチュエータユニット素体の前記セラミック振動板の前記共通電極が積層された面と反対の面の、前記個別電極と対向する位置に、前記共通電極が露出しない深さの複数の凹部をそれぞれ形成して、圧電アクチュエータユニットを作製する工程と、該圧電アクチュエータユニットと、複数の液体吐出孔にそれぞれ繋がっている複数の液体加圧室が開口している流路部材とを前記凹部と前記液体加圧室がそれぞれ対向するように積層する工程とを含むことを特徴とする。   Furthermore, a step of laminating a first green sheet serving as a ceramic diaphragm, a conductor layer serving as a common electrode, and a second green sheet serving as a piezoelectric ceramic layer in this order, A step of firing the multilayer body to obtain a piezoelectric actuator unit body, a step of forming a plurality of individual electrodes on the surface of the piezoelectric actuator unit body on the piezoelectric ceramic layer side, and a plurality of the individual electrodes are formed. In addition, a plurality of concave portions each having a depth at which the common electrode is not exposed is provided at a position facing the individual electrode on a surface opposite to the surface on which the common electrode is laminated of the ceramic diaphragm of the piezoelectric actuator unit body. Forming a piezoelectric actuator unit, and a plurality of the piezoelectric actuator unit and a plurality of liquid discharge holes respectively connected to the piezoelectric actuator unit Liquid pressurizing chamber is characterized in that it comprises a step of opening to which the flow path member and the liquid pressurizing chamber and the recess is laminated so as to face, respectively.

さらにまた、セラミック振動板となる第１のグリーンシートと、共通電極となる第１の導体層と、圧電セラミック層となる第２のグリーンシートと、複数の個別電極となる第２の導体層とを、この順に積層して積層体を作製する工程と、前記第１のグリーンシートの前記第１の導体層が積層された面と反対の面の、前記複数の第２の導体層と対向する位置に、前記第１の導体層が露出しない深さの複数の凹部をそれぞれ形成する工程と、前記凹部の形成された前記積層体を焼成し、圧電アクチュエータユニットを得る工程と、該圧電アクチュエータユニットと、複数の液体吐出孔にそれぞれ繋がっている複数の液体加圧室が開口している流路部材とを前記複数の凹部と前記複数の液体加圧室が対向するように積層する工程とを含むことを特徴とする。   Furthermore, a first green sheet serving as a ceramic diaphragm, a first conductor layer serving as a common electrode, a second green sheet serving as a piezoelectric ceramic layer, and a second conductor layer serving as a plurality of individual electrodes, Are stacked in this order to produce a laminate, and the surface of the first green sheet opposite to the surface on which the first conductor layer is laminated is opposed to the plurality of second conductor layers. Forming a plurality of recesses each having a depth at which the first conductor layer is not exposed, firing the laminated body having the recesses to obtain a piezoelectric actuator unit, and the piezoelectric actuator unit And a step of laminating a flow path member in which a plurality of liquid pressurizing chambers respectively connected to the plurality of liquid discharge holes are opened so that the plurality of concave portions and the plurality of liquid pressurizing chambers face each other. Features including To.

またさらに、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、セラミック振動板と、共通電極と、圧電セラミック層と、複数の個別電極とが、この順に積層されている圧電アクチュエータユニットを得る工程と、孔が開口しており、複数枚積層することで、複数の液体吐出孔にそれぞれ繋がっている複数の液体加圧室が開口している流路部材を構成する複数のプレートのうち、少なくとも前記液体加圧室となる孔が開口しているプレートを、前記圧電アクチュエータユニットの前記セラミック振動板の側に、前記個別電極と前記液体加圧室となる孔とが対向するように積層して中間積層体を得る工程と、前記中間積層体の前記セラミック振動板の前記液体加圧室となる孔が開口している位置に、前記液体加圧室となる孔を通して、前記共通電極が露出しない深さの複数の凹部をそれぞれ形成する工程と、前記複数の凹部を形成した中間積層体に、前記流路部材を構成する残りのプレートを積層する工程とを含むことを特徴とする。   Furthermore, the liquid ejection head manufacturing method of the present invention includes a step of obtaining a piezoelectric actuator unit in which a ceramic diaphragm, a common electrode, a piezoelectric ceramic layer, and a plurality of individual electrodes are laminated in this order, Are laminated, and by laminating a plurality of plates, at least the liquid application among the plurality of plates constituting the flow path member in which the plurality of liquid pressurizing chambers respectively connected to the plurality of liquid discharge holes is opened. An intermediate laminate is formed by laminating a plate having holes serving as pressure chambers on the ceramic diaphragm side of the piezoelectric actuator unit so that the individual electrodes and the holes serving as the liquid pressurizing chambers face each other. And the common electrode is exposed through the hole serving as the liquid pressurizing chamber at a position where the hole serving as the liquid pressurizing chamber of the ceramic diaphragm of the intermediate laminate is opened. Forming no depth of a plurality of recesses, respectively, the intermediate laminate formed by forming the plurality of recesses, characterized in that it comprises a laminating the remaining plates constituting the flow path member.

本発明の液体吐出ヘッドによれば、変位素子の変位は主に凹部の内側で生じるため、圧電アクチュエータと流路部材との積層ずれが、液体吐出特性に影響し難くさせることができる。   According to the liquid ejection head of the present invention, the displacement of the displacement element is mainly generated inside the recess, so that the stacking deviation between the piezoelectric actuator and the flow path member can hardly affect the liquid ejection characteristics.

また、本発明の記録装置によれば、記録精度をよくすることができる。   Moreover, according to the recording apparatus of the present invention, the recording accuracy can be improved.

さらに、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法によれば、圧電アクチュエータ製造する際に、個別電極および凹部のいずれか一方のを形成した後、形成した方に位置合わせして、他方を形成することが容易になるため、個別電極と凹部との相対位置精度を高くできる。   Furthermore, according to the method for manufacturing a liquid discharge head of the present invention, when manufacturing a piezoelectric actuator, after forming one of the individual electrodes and the recess, the other is formed by aligning with the formed one. Therefore, the relative positional accuracy between the individual electrode and the recess can be increased.

本発明の一実施形態に係る記録装置であるプリンタの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a printer that is a recording apparatus according to an embodiment of the present invention. 図１の液体吐出ヘッドを構成する第１の流路部材および圧電アクチュエータユニットの平面図である。FIG. 2 is a plan view of a first flow path member and a piezoelectric actuator unit that constitute the liquid ejection head of FIG. 1. 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。FIG. 3 is an enlarged view of a region surrounded by an alternate long and short dash line in FIG. 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。FIG. 3 is an enlarged view of a region surrounded by an alternate long and short dash line in FIG. （ａ）は、図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）と直交する方向の縦断面の要部であり、（ｃ）は（ａ）の平面図である。(A) is the longitudinal cross-sectional view along the VV line of FIG. 3, (b) is the principal part of the longitudinal cross-section of the direction orthogonal to (a), (c) is (a). It is a top view. （ａ）〜（ｅ）は、本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法を示した図である。(A)-(e) is the figure which showed the manufacturing method of the liquid discharge head which concerns on one Embodiment of this invention. （ａ）〜（ｄ）は、本発明の他の実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法を示した図である。(A)-(d) is the figure which showed the manufacturing method of the liquid discharge head which concerns on other embodiment of this invention. （ａ）〜（ｃ）は、本発明の他の実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法を示した図である。(A)-(c) is the figure which showed the manufacturing method of the liquid discharge head which concerns on other embodiment of this invention. （ａ）は、本発明の他の実施例の液体吐出ヘッドの部分縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）と直交する方向の縦断面の要部であり、（ｃ）は（ａ）の平面図である。(A) is the fragmentary longitudinal cross-section of the liquid discharge head of the other Example of this invention, (b) is the principal part of the longitudinal cross-section of the direction orthogonal to (a), (c) is ( It is a top view of a).

図１は、本発明の一実施形態によ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。この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、４つの液体吐出ヘッド２を有している。これらの液体吐出ヘッド２は、印刷用紙Ｐの搬送方向に沿って並べられ、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形状を有している。この長い方向を長手方向と呼ぶことがある。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a color ink jet printer which is a recording apparatus including a liquid discharge head according to an embodiment of the present invention. This color inkjet printer 1 (hereinafter referred to as printer 1) has four liquid ejection heads 2. These liquid discharge heads 2 are arranged along the conveyance direction of the printing paper P and are fixed to the printer 1. The liquid discharge head 2 has an elongated shape in a direction from the front to the back in FIG. This long direction is sometimes called the longitudinal direction.

プリンタ１には、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には、液体吐出ヘッド２や給紙ユニット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。   In the printer 1, a paper feed unit 114, a transport unit 120, and a paper receiver 116 are sequentially provided along the transport path of the printing paper P. In addition, 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 and the paper feeding unit 114.

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、最も上にある印刷用紙Ｐを１枚ずつ送り出すことができる。   The paper supply 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 can send out the uppermost print paper P among the print papers P stacked and stored in the paper storage case 115 one by one.

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および１１８ｂ、ならびに、１１９ａおよび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。   Between the paper feed unit 114 and the transport unit 120, two pairs of feed rollers 118a and 118b and 119a and 119b are arranged 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 and further sent out to the transport unit 120.

搬送ユニット１２０は、エンドレスの搬送ベルト１１１と２つのベルトローラ１０６および１０７を有している。搬送ベルト１１１は、ベルトローラ１０６および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。   The transport unit 120 includes an endless 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 two belt rollers. Thus, the conveyor belt 111 is stretched without slack along two parallel planes each including a common tangent line of the two belt rollers. Of these two planes, the plane closer to the liquid ejection head 2 is a transport surface 127 that transports the printing paper P.

ベルトローラ１０６には、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の方向に回転させることができる。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を駆動してベルトローラ１０６を回転させることにより、搬送ベルト１１１は、矢印Ａの方向に沿って移動する。   As shown in FIG. 1, a conveyance motor 174 is connected to the belt roller 106. The transport motor 174 can rotate the belt roller 106 in the direction of arrow A. The belt roller 107 can rotate in conjunction with the transport belt 111. Therefore, the conveyance belt 111 moves along the direction of arrow A by driving the conveyance motor 174 and rotating the belt roller 106.

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付勢されている。ニップローラ１３８の下方のニップ受けローラ１３９は、下方に付勢されたニップローラ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。   In the vicinity of the belt roller 107, 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 urged downward by a spring (not shown). A nip receiving roller 139 below the nip roller 138 receives the nip roller 138 biased downward via the conveying belt 111. The two nip rollers are rotatably installed and rotate in conjunction with the conveyance belt 111.

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。   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.

４つの液体吐出ヘッド２は、搬送ベルト１１１による搬送方向に沿って互いに近接して配置されている。各液体吐出ヘッド２は、下端に液体吐出ヘッド本体１３を有している。液体吐出ヘッド本体１３の下面には、液体を吐出する多数の液体吐出孔８が設けられている（図４、５および６参照）。   The four liquid discharge heads 2 are arranged close to each other along the conveyance direction by the conveyance belt 111. Each liquid discharge head 2 has a liquid discharge head main body 13 at the lower end. A large number of liquid ejection holes 8 for ejecting liquid are provided on the lower surface of the liquid ejection head main body 13 (see FIGS. 4, 5 and 6).

１つの液体吐出ヘッド２に設けられた液体吐出孔８からは、同じ色の液滴（インク）が吐出されるようになっている。各液体吐出ヘッド２には図示しない外部液体タンクから液体が供給される。各液体吐出ヘッド２の液体吐出孔８は、液体吐出孔面に開口しており、一方方向（印刷用紙Ｐと平行で印刷用紙Ｐ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）に等間隔で配置されているため、一方方向に隙間なく印刷することができる。各液体吐出ヘッド２から吐出される液体の色は、それぞれ、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。各液体吐出ヘッド２は、液体吐出ヘッド本体１３の下面と搬送ベルト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。   Liquid droplets (ink) of the same color are ejected from the liquid ejection holes 8 provided in one liquid ejection head 2. Each liquid discharge head 2 is supplied with liquid from an external liquid tank (not shown). The liquid discharge holes 8 of each liquid discharge head 2 are open to the surface of the liquid discharge holes and are in one direction (a direction parallel to the print paper P and perpendicular to the print paper P conveyance direction, and the longitudinal direction of the liquid discharge head 2. ) At equal intervals, it is possible to print without gaps in one direction. The colors of the liquid ejected from each liquid ejection head 2 are magenta (M), yellow (Y), cyan (C), and black (K), respectively. Each liquid discharge head 2 is arranged with a slight gap between the lower surface of the liquid discharge head main body 13 and the transport surface 127 of the transport belt 111.

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を構成する液体吐出ヘッド本体１３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の上面には、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。   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 liquid ejection head body 13 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.

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および１２１ｂならびに１２２ａおよび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〜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が順次紙受け部１１６に送られ、紙受け部１１６に重ねられる。   A separation plate 140 and two pairs of feed rollers 121a and 121b and 122a and 122b are arranged between the transport unit 120 and the paper receiver 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. Then, the printing paper P is sent out to the paper receiving unit 116 by the feed rollers 121a to 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.

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、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。紙面センサ１３３による検出結果は制御部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より、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や搬送モータ１７４等を制御することができる。   Note that a paper surface sensor 133 is installed between the liquid ejection head 2 and the nip roller 138 that are the most upstream in the transport 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 detection result by the paper surface sensor 133 is sent to the control unit 100. 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 printing of the image are synchronized based on the detection result sent from the paper surface sensor 133.

次に本発明の液体吐出ヘッドを構成する液体吐出ヘッド本体１３について説明する。図２は、図１に示された液体吐出ヘッド本体１３を示す上面図である。図３は、図２の一点鎖線で囲まれた領域の拡大上面図であり、液体吐出ヘッド本体１３の一部である。図４は、図３と同じ位置の拡大透視図で、液体吐出孔８の位置が分かり易いように、一部の流路を省略して描いている。なお、図３および図４において、図面を分かり易くするために、圧電アクチュエータユニット２１の下方にあって破線で描くべき液体加圧室１０（液体加圧室群９）、しぼり１２および液体吐出孔８を実線で描いている。図５（ａ）は図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）と直交する方向の部分縦断面図であり、主要部分を拡大した図である。   Next, the liquid discharge head main body 13 constituting the liquid discharge head of the present invention will be described. FIG. 2 is a top view showing the liquid discharge head main body 13 shown in FIG. FIG. 3 is an enlarged top view of a region surrounded by the alternate long and short dash line in FIG. 2 and is a part of the liquid discharge head main body 13. FIG. 4 is an enlarged perspective view of the same position as in FIG. 3, in which some of the flow paths are omitted so that the position of the liquid discharge holes 8 can be easily understood. 3 and 4, for easy understanding of the drawings, a liquid pressurizing chamber 10 (liquid pressurizing chamber group 9), a squeeze 12 and a liquid discharge hole which are to be drawn by broken lines below the piezoelectric actuator unit 21 are shown. 8 is drawn with a solid line. 5A is a longitudinal sectional view taken along the line VV in FIG. 3, and FIG. 5B is a partial longitudinal sectional view in a direction orthogonal to FIG. 5A, and an enlarged main part. FIG.

液体吐出ヘッド本体１３は、平板状の流路部材４と、流路部材４上に、圧電アクチュエータユニット２１とを有している。圧電アクチュエータユニット２１は台形形状を有しており、その台形の１対の平行対向辺が流路部材４の長手方向に平行になるように流路部材４の上面に配置されている。また、流路部材４の長手方向に平行な２本の仮想直線のそれぞれに沿って２つずつ、つまり合計４つの圧電アクチュエータユニット２１が、全体として千鳥状に流路部材４上に配列されている。流路部材４上で隣接し合う圧電アクチュエータユニット２１の斜辺同士は、流路部材４の短手方向について部分的にオーバーラップしている。このオーバーラップしている部分の圧電アクチェータユニット２１を駆動することにより印刷される領域では、２つの圧電アクチュエータユニット２１により吐出された液滴が混在して着弾することになる。   The liquid discharge head body 13 includes a flat plate-like flow path member 4 and a piezoelectric actuator unit 21 on the flow path member 4. The piezoelectric actuator unit 21 has a trapezoidal shape, and is disposed on the upper surface of the flow path member 4 so that a pair of parallel opposing sides of the trapezoid is parallel to the longitudinal direction of the flow path member 4. Further, two piezoelectric actuator units 21 are arranged on the flow path member 4 as a whole in a zigzag manner, two along each of two virtual straight lines parallel to the longitudinal direction of the flow path member 4. Yes. The oblique sides of the piezoelectric actuator units 21 adjacent to each other on the flow path member 4 partially overlap in the short direction of the flow path member 4. In the area printed by driving the overlapping piezoelectric actuator unit 21, the droplets ejected by the two piezoelectric actuator units 21 are mixed and landed.

流路部材４の内部には液体流路の一部であるマニホールド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細長い形状を有しており、流路部材４の上面にはマニホールド５の開口５ｂが形成されている。開口５ｂは、流路部材４の長手方向に平行な２本の直線（仮想線）のそれぞれに沿って５個ずつ、合計１０個形成されている。開口５ｂは、４つの圧電アクチュエータユニット２１が配置された領域を避ける位置に形成されている。マニホールド５には開口５ｂを通じて図示されていない液体タンクから液体が供給されるようになっている。   A manifold 5 that is a part of the liquid flow path is formed inside 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 b of the manifold 5 is formed on the upper surface of the flow path member 4. A total of ten openings 5 b are formed along each of two straight lines (imaginary lines) parallel to the longitudinal direction of the flow path member 4. The opening 5b is formed at a position that avoids a region where the four piezoelectric actuator units 21 are disposed. The manifold 5 is supplied with liquid from a liquid tank (not shown) through the opening 5b.

流路部材４内に形成されたマニホールド５は、複数本に分岐している（分岐した部分のマニホールド５を副マニホールド５ａということがある）。開口５ｂに繋がるマニホールド５は、圧電アクチュエータユニット２１の斜辺に沿うように延在しており、流路部材４の長手方向と交差して配置されている。２つの圧電アクチュエータユニット２１に挟まれた領域では、１つのマニホールド５が、隣接する圧電アクチュエータユニット２１に共有されており、副マニホールド５ａがマニホールド５の両側から分岐している。これらの副マニホールド５ａは、流路部材４の内部の各圧電アクチュエータユニット２１に対向する領域に互いに隣接して液体吐出ヘッド本体１３の長手方向に延在している。   The manifold 5 formed in the flow path member 4 is branched into a plurality of branches (the manifold 5 at the branched portion may be referred to as a sub-manifold 5a). The manifold 5 connected to the opening 5 b extends along the oblique side of the piezoelectric actuator unit 21 and is disposed so as to intersect with the longitudinal direction of the flow path member 4. In a region sandwiched between two piezoelectric actuator units 21, one manifold 5 is shared by adjacent piezoelectric actuator units 21, and the sub-manifold 5 a branches off from both sides of the manifold 5. These sub-manifolds 5 a extend in the longitudinal direction of the liquid discharge head main body 13 adjacent to each other in regions facing the piezoelectric actuator units 21 inside the flow path member 4.

流路部材４は、複数の液体加圧室１０がマトリクス状（すなわち、２次元的かつ規則的）に形成されている４つの液体加圧室群９を有している。液体加圧室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。液体加圧室１０は流路部材４の上面に開口するように形成されている。これらの液体加圧室１０は、流路部材４の上面における圧電アクチュエータユニット２１に対向する領域のほぼ全面にわたって配列されている。したがって、これらの液体加圧室１０によって形成された各液体加圧室群９は圧電アクチュエータユニット２１とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有している。また、圧電アクチュエータユニット２１は複数の液体加圧室１０を覆うように積層されるので、各液体加圧室１０の開口は、圧電アクチュエータユニット２１で閉塞されている。   The flow path member 4 has four liquid pressurizing chamber groups 9 in which a plurality of liquid pressurizing chambers 10 are formed in a matrix (that is, two-dimensionally and regularly). The liquid pressurizing chamber 10 is a hollow region having a substantially rhombic planar shape with rounded corners. The liquid pressurizing chamber 10 is formed so as to open on the upper surface of the flow path member 4. These liquid pressurizing chambers 10 are arranged over almost the entire surface of the upper surface of the flow path member 4 facing the piezoelectric actuator unit 21. Accordingly, each liquid pressurizing chamber group 9 formed by these liquid pressurizing chambers 10 occupies a region having almost the same size and shape as the piezoelectric actuator unit 21. Further, since the piezoelectric actuator units 21 are stacked so as to cover the plurality of liquid pressurizing chambers 10, the openings of the liquid pressurizing chambers 10 are closed by the piezoelectric actuator units 21.

本実施形態では、図３に示されているように、マニホールド５は、流路部材４の短手方向に互いに平行に並んだ４列のＥ１〜Ｅ４の副マニホールド５ａに分岐し、各副マニホールド５ａに繋がった液体加圧室１０は、等間隔に流路部材４の長手方向に並ぶ液体加圧室１０の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に４列配列されている。副マニホールド５ａに繋がった液体加圧室１０の並ぶ列は副マニホールド５ａの両側に２列ずつ配列されている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the manifold 5 branches into four rows of E1-E4 sub-manifolds 5a arranged in parallel with each other in the short direction of the flow path member 4, and each sub-manifold The liquid pressurizing chambers 10 connected to 5a constitute a row of liquid pressurizing chambers 10 arranged in the longitudinal direction of the flow path member 4 at equal intervals, and the four rows are arranged in parallel to each other in the short direction. Yes. Two rows of liquid pressurizing chambers 10 connected to the sub-manifold 5a are arranged on both sides of the sub-manifold 5a.

全体では、マニホールド５から繋がる液体加圧室１０は、等間隔に流路部材４の長手方向に並ぶ液体加圧室１０の列を構成し、その列は、短手方向に互いに平行に１６列配列されている。各液体加圧室列に含まれる液体加圧室１０の数は、アクチュエータである変位素子５０の外形形状に対応して、その長辺側から短辺側に向かって次第に少なくなるように配置されている。液体吐出孔８もこれと同様に配置されている。これによって、全体として長手方向に６００ｄｐｉの解像度で画像形成が可能となっている。   As a whole, the liquid pressurizing chambers 10 connected from the manifold 5 constitute rows of the liquid pressurizing chambers 10 arranged in the longitudinal direction of the flow path member 4 at equal intervals, and the rows are 16 rows parallel to each other in the short direction. It is arranged. The number of liquid pressurizing chambers 10 included in each liquid pressurizing chamber row is arranged so as to gradually decrease from the long side toward the short side, corresponding to the outer shape of the displacement element 50 that is an actuator. ing. The liquid discharge holes 8 are also arranged in the same manner. As a result, it is possible to form an image with a resolution of 600 dpi in the longitudinal direction as a whole.

つまり、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液体吐出孔８を投影すると、図３に示した仮想直線のＲの範囲に、各副マニホールド５ａ繋がっている４つの液体吐出孔８、つまり全部で１６個の液体吐出孔８が６００ｄｐｉの等間隔になっている。また、各副マニホールド５ａには平均すれば１５０ｄｐｉに相当する間隔で個別流路３２が接続されている。これは、６００ｄｐｉ分の液体吐出孔８を４つ列の副マニホールド５ａに分けて繋ぐ設計をする際に、各副マニホールド５ａに繋がる個別流路３２が等しい間隔で繋がるとは限らないため、マニホールド５ａの延在方向、すなわち主走査方向に平均１７０μｍ（１５０ｄｐｉならば２５．４ｍｍ／１５０＝１６９μｍ間隔である
）以下の間隔で個別流路３２が形成されているということである。 That is, when the liquid discharge hole 8 is projected so as to be orthogonal to a virtual straight line parallel to the longitudinal direction of the flow path member 4, each sub-manifold 5a is connected to the range R of the virtual straight line shown in FIG. Two liquid discharge holes 8, that is, a total of 16 liquid discharge holes 8 are equally spaced at 600 dpi. Moreover, the individual flow paths 32 are connected to the sub manifolds 5a at intervals corresponding to 150 dpi on average. This is because the individual flow paths 32 connected to the sub-manifolds 5a are not always connected at equal intervals when the 600 dpi liquid discharge holes 8 are divided and connected to the four sub-manifolds 5a. This means that the individual flow paths 32 are formed at intervals of an average of 170 μm (25.4 mm / 150 = 169 μm intervals if 150 dpi) in the extending direction of 5a, that is, the main scanning direction.

圧電アクチュエータユニット２１の上面における各液体加圧室１０に対向する位置には後述する個別電極３５がそれぞれ形成されている。すなわち、個別電極３５は、圧電アクチュエータユニット２１の上面に、第１の方向および第１の方向とは異なる方向にわたって形成されている。個別電極３５は、個別電極本体３５ａと個別電極３５ａから引き出された引出電極３５ｂとを含む。個別電極本体３５ａは、液体加圧室１０より一回り小さく、液体加圧室１０とほぼ相似な形状を有しており、圧電アクチュエータユニット２１の上面における液体加圧室１０と対向する領域内に収まるように配置されている。   Individual electrodes 35 to be described later are formed at positions facing the liquid pressurizing chambers 10 on the upper surface of the piezoelectric actuator unit 21. That is, the individual electrode 35 is formed on the upper surface of the piezoelectric actuator unit 21 in a direction different from the first direction and the first direction. The individual electrode 35 includes an individual electrode body 35a and an extraction electrode 35b that is extracted from the individual electrode 35a. The individual electrode main body 35 a is slightly smaller than the liquid pressurizing chamber 10 and has a shape substantially similar to the liquid pressurizing chamber 10, and is in a region facing the liquid pressurizing chamber 10 on the upper surface of the piezoelectric actuator unit 21. Arranged to fit.

流路部材４の下面には多数の液体吐出孔８が形成されている。これらの液体吐出孔８は、流路部材４の下面側に配置された副マニホールド５ａと対向する領域を避けた位置に配置されている。また、これらの液体吐出孔８は、流路部材４の下面側における圧電アクチュエータユニット２１と対向する領域内に配置されている。これらの液体吐出孔群７は圧電アクチュエータユニット２１とほぼ同一の大きさおよび形状の領域を占有しており、対応する圧電アクチュエータユニット２１の変位素子５０を変位させることにより液体吐出孔８から液滴が吐出できる。液体吐出孔８の配置については後で詳述する。そして、それぞれの領域内の液体吐出孔８は、流路部材４の長手方向に平行な複数の直線に沿って等間隔に配列されている。   A large number of liquid ejection holes 8 are formed on the lower surface of the flow path member 4. These liquid discharge holes 8 are arranged at a position avoiding a region facing the sub-manifold 5 a arranged on the lower surface side of the flow path member 4. Further, these liquid discharge holes 8 are arranged in a region facing the piezoelectric actuator unit 21 on the lower surface side of the flow path member 4. These liquid discharge hole groups 7 occupy an area having almost the same size and shape as the piezoelectric actuator unit 21, and the liquid discharge holes 8 are made to drop liquid by displacing the displacement element 50 of the corresponding piezoelectric actuator unit 21. Can be discharged. The arrangement of the liquid discharge holes 8 will be described in detail later. The liquid discharge holes 8 in each region are arranged at equal intervals along a plurality of straight lines parallel to the longitudinal direction of the flow path member 4.

液体吐出ヘッド本体１３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２２、ベースプレート２３、アパーチャ（しぼり）プレート２４、サプライプレート２５、２６、マニホールドプレート２７、２８、２９、カバープレート３０およびノズルプレート３１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。各プレートは、これらの孔が互いに連通して個別流路３２および副マニホールド５ａを構成するように、位置合わせして積層されている。液体吐出ヘッド本体１３は、図５に示されているように、液体加圧室１０は流路部材４の上面に、副マニホールド５ａは内部の下面側に、液体吐出孔８は下面にと、個別流路３２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、液体加圧室１０を介して副マニホールド５ａと液体吐出孔８とが繋がる構成を有している。   The flow path member 4 included in the liquid discharge head body 13 has a stacked structure in which a plurality of plates are stacked. These plates are a cavity plate 22, a base plate 23, an aperture (squeezing) plate 24, supply plates 25 and 26, manifold plates 27, 28 and 29, a cover plate 30 and a nozzle plate 31 in order from the upper surface of the flow path member 4. is there. A number of holes are formed in these plates. Each plate is aligned and laminated so that these holes communicate with each other to form the individual flow path 32 and the sub-manifold 5a. As shown in FIG. 5, the liquid discharge head main body 13 has a liquid pressurizing chamber 10 on the upper surface of the flow path member 4, the sub manifold 5 a on the inner lower surface side, and the liquid discharge holes 8 on the lower surface. Each part constituting the individual flow path 32 is disposed close to each other at different positions, and the sub-manifold 5 a and the liquid discharge hole 8 are connected via the liquid pressurizing chamber 10.

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２２に形成された液体加圧室１０である。第２に、液体加圧室１０の一端から副マニホールド５ａへと繋がる流路を構成する連通孔である。この連通孔は、ベースプレート２３（詳細には液体加圧室１０の入り口）からサプライプレート２５（詳細には副マニホールド５ａの出口）までの各プレートに形成されている。なお、この連通孔には、アパーチャプレート２４に形成されたしぼり１２と、サプライプレート２５、２６に形成された個別供給流路６とが含まれている。   The holes formed in each plate will be described. These holes include the following. First, the liquid pressurizing chamber 10 formed in the cavity plate 22. Second, there is a communication hole that forms a flow path that connects from one end of the liquid pressurizing chamber 10 to the sub-manifold 5a. This communication hole is formed in each plate from the base plate 23 (specifically, the inlet of the liquid pressurizing chamber 10) to the supply plate 25 (specifically, the outlet of the sub manifold 5a). The communication hole includes the aperture 12 formed in the aperture plate 24 and the individual supply flow path 6 formed in the supply plates 25 and 26.

第３に、液体加圧室１０の他端から液体吐出孔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２３（詳細には液体加圧室１０の出口）からノズルプレート３１（詳細には液体吐出孔８）までの各プレートに形成されている。第４に、副マニホールド５ａ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２７〜２９に形成されている。   Third, there is a communication hole that constitutes a flow channel that communicates from the other end of the liquid pressurizing chamber 10 to the liquid discharge hole 8, and this communication hole is referred to as a descender (partial flow channel) in the following description. . The descender is formed on each plate from the base plate 23 (specifically, the outlet of the liquid pressurizing chamber 10) to the nozzle plate 31 (specifically, the liquid discharge hole 8). Fourthly, there is a communication hole constituting the sub-manifold 5a. The communication holes are formed in the manifold plates 27 to 29.

このような連通孔が相互に繋がり、副マニホールド５ａからの液体の流入口（副マニホールド５ａの出口）から液体吐出孔８に至る個別流路３２を構成している。副マニホールド５ａに供給された液体は、以下の経路で液体吐出孔８から吐出される。まず、副マニホ
ールド５ａから上方向に向かって、個別供給流路６を通り、しぼり１２の一端部に至る。次に、しぼり１２の延在方向に沿って水平に進み、しぼり１２の他端部に至る。そこから上方に向かって、液体加圧室１０の一端部に至る。さらに、液体加圧室１０の延在方向に沿って水平に進み、液体加圧室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、下面に開口した液体吐出孔８へと進む。 Such communication holes are connected to each other to form an individual flow path 32 from the liquid inflow port (the outlet of the submanifold 5a) from the submanifold 5a to the liquid discharge hole 8. The liquid supplied to the sub manifold 5a is discharged from the liquid discharge hole 8 through the following path. First, from the sub-manifold 5a, it passes through the individual supply flow path 6 and reaches one end of the aperture 12. Next, it proceeds horizontally along the extending direction of the aperture 12 and reaches the other end of the aperture 12. From there, it reaches one end of the liquid pressurizing chamber 10 upward. Further, the liquid pressurizing chamber 10 proceeds horizontally along the extending direction of the liquid pressurizing chamber 10 and reaches the other end of the liquid pressurizing chamber 10. While moving little by little in the horizontal direction from there, it proceeds mainly downward and proceeds to the liquid discharge hole 8 opened on the lower surface.

圧電アクチュエータユニット２１は、図５に示されるように、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ユニット２１の圧電セラミック層２１ａ、２１ｂの積層体の厚さは４０μｍ程度であり、１００μｍ以下であることにより、変位量を大きくすることができる。圧電アクチュエータユニット２１は、流路部材４の液体加圧室１０の開口している平面状の面に積層されており、圧電セラミック層２１ａ、２１ｂのいずれの層も複数の液体加圧室１０を跨ぐように延在している（図３参照）。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からなる。セラミック振動板である圧電セラミック層２１ａの流路部材と対向する面には、平面形状が液体加圧室と略相似の凹部２１ｃが形成されている。凹部２１ｃは、その底部で共通電極３４が露出しない深さで形成されている。凹部２１ｃについては後で詳述する。   As shown in FIG. 5, the piezoelectric actuator unit 21 has a laminated structure including two piezoelectric ceramic layers 21a and 21b. Each of these piezoelectric ceramic layers 21a and 21b has a thickness of about 20 μm. The thickness of the laminated body of the piezoelectric ceramic layers 21a and 21b of the piezoelectric actuator unit 21 is about 40 μm, and the displacement can be increased by being 100 μm or less. The piezoelectric actuator unit 21 is laminated on the planar surface of the flow path member 4 where the liquid pressurizing chamber 10 is open, and each of the piezoelectric ceramic layers 21a and 21b includes a plurality of liquid pressurizing chambers 10. It extends so as to straddle (see FIG. 3). The piezoelectric ceramic layers 21a and 21b are made of a lead zirconate titanate (PZT) ceramic material having ferroelectricity. On the surface of the piezoelectric ceramic layer 21a, which is a ceramic diaphragm, facing the flow path member, a recess 21c having a planar shape substantially similar to the liquid pressurizing chamber is formed. The recess 21c is formed with a depth at which the common electrode 34 is not exposed at the bottom. The recess 21c will be described in detail later.

圧電アクチュエータユニット２１は、Ａｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる共通電極３４、Ａｕ系などの金属材料からなる個別電極３５、個別電極３５の上に形成されているＡｕ系などの金属材料からなる接続電極を有している。個別電極３５は上述のように圧電アクチュエータユニット２１の上面における液体加圧室１０と対向する位置に配置されている個別電極本体３５ａと、個別電極本体３５ａから液体加圧室１０のない位置まで引き出されている引出電極３５ｂとを含んでいる。引出電極３５ｂの液体加圧室１０のない位置には、接続電極３６が形成されている。個別電極３５の厚さは、０．３〜１μｍである。接続電極３６は例えばガラスフリットを含む金からなり、厚さが５〜１５μｍ程度で凸状に形成されている。また、接続電極３６は、図示されていないＦＰＣ（Flexible Printed
Circuit）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３５には、制御部１００からＦＰＣを通じて駆動信号（駆動電圧）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。 The piezoelectric actuator unit 21 is made of a common electrode 34 made of a metal material such as Ag—Pd, an individual electrode 35 made of a metal material such as Au, and a metal material such as Au made on the individual electrode 35. It has a connection electrode. The individual electrode 35 is drawn out from the individual electrode main body 35a disposed at a position facing the liquid pressurizing chamber 10 on the upper surface of the piezoelectric actuator unit 21 as described above, and from the individual electrode main body 35a to a position where the liquid pressurizing chamber 10 is not present. And an extraction electrode 35b. A connection electrode 36 is formed at a position of the extraction electrode 35b where the liquid pressurizing chamber 10 is not provided. The thickness of the individual electrode 35 is 0.3 to 1 μm. The connection electrode 36 is made of gold containing glass frit, for example, and has a convex shape with a thickness of about 5 to 15 μm. Further, the connection electrode 36 is not shown in FPC (Flexible Printed).
Electrically joined to the electrodes provided in the circuit). Although details will be described later, a drive signal (drive voltage) is supplied to the individual electrode 35 from the control unit 100 through the FPC. The drive signal is supplied in a constant cycle in synchronization with the conveyance speed of the print medium P.

共通電極３４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３４は、圧電アクチュエータユニット２１に対向する領域内の全ての液体加圧室１０を覆うように延在している。共通電極３４の厚さは２μｍ程度である。共通電極３４は図示しない領域において接地され、グランド電位に保持されている。本実施形態では、圧電セラミック層２１ｂ上において、個別電極３５からなる電極群を避ける位置に個別電極３５とは異なる表面電極（不図示）が形成されている。表面電極は、圧電セラミック層２１ｂの内部に形成されたスルーホールを介して共通電極３４と電気的に接続されているとともに、多数の個別電極３５と同様に、外部配線６０内の別の電極と接続されている。   The common electrode 34 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 34 extends so as to cover all the liquid pressurizing chambers 10 in the region facing the piezoelectric actuator unit 21. The thickness of the common electrode 34 is about 2 μm. The common electrode 34 is grounded in a region not shown, and is held at the ground potential. In the present embodiment, a surface electrode (not shown) different from the individual electrode 35 is formed on the piezoelectric ceramic layer 21b at a position avoiding the electrode group composed of the individual electrodes 35. The surface electrode is electrically connected to the common electrode 34 through a through hole formed in the piezoelectric ceramic layer 21b, and, like the large number of individual electrodes 35, is connected to another electrode in the external wiring 60. It is connected.

なお、以上は、圧電アクチュエータユニット２１が２層の圧電セラミック層の場合の構造であるが、３相層以上の圧電セラミック層を積層して、個別電極３５と共通電極３４が交互になるように配置してもよい。   The above is the structure in the case where the piezoelectric actuator unit 21 has two piezoelectric ceramic layers. However, the piezoelectric ceramic layers having three or more phases are laminated so that the individual electrodes 35 and the common electrodes 34 are alternately arranged. You may arrange.

図５に示されるように、共通電極３４と個別電極３５とは、最上層の圧電セラミック層２１ｂのみを挟むように配置されている。圧電セラミック層２１ｂにおける個別電極３５と共通電極３４とに挟まれた領域は活性部と呼称され、その部分の圧電セラミックスには厚み方向に分極が施されている。本実施形態の圧電アクチュエータユニット２１において
は、最上層の圧電セラミック層２１ｂのみが活性部を含んでおり、圧電セラミック２１ａは活性部を含んでおらず、振動板として働く。この圧電アクチュエータユニット２１はいわゆるユニモルフタイプの構成を有している。 As shown in FIG. 5, the common electrode 34 and the individual electrode 35 are disposed so as to sandwich only the uppermost piezoelectric ceramic layer 21b. A region sandwiched between the individual electrode 35 and the common electrode 34 in the piezoelectric ceramic layer 21b is called an active portion, and the piezoelectric ceramic in that portion is polarized in the thickness direction. In the piezoelectric actuator unit 21 of the present embodiment, only the uppermost piezoelectric ceramic layer 21b includes an active portion, and the piezoelectric ceramic 21a does not include an active portion and functions as a diaphragm. The piezoelectric actuator unit 21 has a so-called unimorph type configuration.

なお、後述のように、個別電極３５に選択的に所定の駆動信号が供給されることにより、この個別電極３５に対応する液体加圧室１０内の液体に圧力が加えられる。これによって、個別流路３２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ユニット２１における各液体加圧室１０に対向する部分は、各液体加圧室１０および液体吐出口８に対応する個別の変位素子５０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変位素子５０が液体加圧室１０毎に、液体加圧室１０の直上に位置するセラミック振動板２１ａ、共通電極３４、圧電セラミック層２１ｂ、個別電極３５により作り込まれており、圧電アクチュエータユニット２１には変位素子５０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。   As will be described later, when a predetermined drive signal is selectively supplied to the individual electrode 35, pressure is applied to the liquid in the liquid pressurizing chamber 10 corresponding to the individual electrode 35. As a result, droplets are discharged from the corresponding liquid discharge ports 8 through the individual flow paths 32. That is, the portion of the piezoelectric actuator unit 21 that faces each liquid pressurization chamber 10 corresponds to the individual displacement element 50 corresponding to each liquid pressurization chamber 10 and the liquid discharge port 8. That is, in the laminate composed of two piezoelectric ceramic layers, the displacement element 50 having a unit structure as shown in FIG. 5 is provided immediately above the liquid pressurizing chamber 10 for each liquid pressurizing chamber 10. The ceramic vibration plate 21a, the common electrode 34, the piezoelectric ceramic layer 21b, and the individual electrode 35 are formed on the piezoelectric actuator unit 21. The piezoelectric actuator unit 21 includes a plurality of displacement elements 50. In the present embodiment, the amount of liquid ejected from the liquid ejection port 8 by one ejection operation is about 5 to 7 pL (picoliter).

本実施形態における圧電アクチュエータユニット２１の液体吐出時の駆動方法の一例を、個別電極３５に供給される駆動電圧（駆動信号）に関して説明する。個別電極３５を共通電極３４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、この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働く。この時圧電セラミック層２１ｂは、その厚み方向すなわち積層方向に伸長または収縮し、圧電横効果により積層方向と垂直な方向すなわち面方向には収縮または伸長しようとする。一方、残りの圧電セラミック層２１ａは、個別電極３５と共通電極３４とに挟まれた領域を持たない非活性層であるので、自発的に変形しない。つまり、圧電アクチュエータユニット２１は、上側（つまり、液体加圧室１０とは離れた側）の圧電セラミック層２１ｂを、活性部を含む層とし、かつ下側（つまり、液体加圧室１０に近い側）の圧電セラミック層２１ａを非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプの構成となっている。   An example of a driving method at the time of liquid ejection of the piezoelectric actuator unit 21 in the present embodiment will be described with respect to a driving voltage (drive signal) supplied to the individual electrode 35. When an electric field is applied to the piezoelectric ceramic layer 21b in the polarization direction by setting the individual electrode 35 to a potential different from that of the common electrode 34, the portion to which the electric field is applied functions as an active portion that is distorted by the piezoelectric effect. At this time, the piezoelectric ceramic layer 21b expands or contracts in the thickness direction, that is, the stacking direction, and tends to contract or extend in the direction perpendicular to the stacking direction, that is, the surface direction, due to the piezoelectric lateral effect. On the other hand, since the remaining piezoelectric ceramic layer 21a is an inactive layer that does not have a region sandwiched between the individual electrode 35 and the common electrode 34, it does not spontaneously deform. In other words, the piezoelectric actuator unit 21 uses the upper piezoelectric ceramic layer 21b (that is, the side away from the liquid pressurizing chamber 10) as a layer including the active portion and the lower side (that is, close to the liquid pressurizing chamber 10). This is a so-called unimorph type configuration in which the piezoelectric ceramic layer 21a on the side) is an inactive layer.

この構成において、電界と分極とが同方向となるように、アクチュエータ制御部により個別電極３５を共通電極３４に対して正または負の所定電位とすると、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は液体加圧室１０側へ凸となるように変形（ユニモルフ変形）する。   In this configuration, when the individual electrode 35 is set to a predetermined positive or negative potential with respect to the common electrode 34 by the actuator controller 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. On the other hand, 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. As a result, 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 liquid pressurizing chamber 10 (unimorph deformation). .

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３５を共通電極３４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３５を共通電極３４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３５が低電位になるタイミングで、圧電セラミック層２１ａ、ｂが元の形状に戻り、液体加圧室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、液体加圧室１０内に負圧が与えられ、液体がマニホールド５側から液体加圧室１０内に吸い込まれる。その後再び個別電極３５を高電位にしたタイミングで、圧電セラミック層２１ａ、ｂが液体加圧室１０側へ凸となるように変形し、液体加圧室１０の容積減少により液体加圧室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３５に供給することになる。このパルス幅は、圧力波がしぼり１２から液体吐出孔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、液体加圧室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。 In an actual driving procedure in the present embodiment, the individual electrode 35 is set to a potential higher than the common electrode 34 (hereinafter referred to as a high potential) in advance, and the individual electrode 35 is temporarily set to the same potential as the common electrode 34 every time there is a discharge request. (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 35 becomes low potential, and the volume of the liquid pressurizing chamber 10 is compared with the initial state (the state where the potentials of both electrodes are different). To increase. At this time, a negative pressure is applied to the liquid pressurizing chamber 10 and the liquid is sucked into the liquid pressurizing chamber 10 from the manifold 5 side. Thereafter, at the timing when the individual electrode 35 is set to a high potential again, the piezoelectric ceramic layers 21a and 21b are deformed so as to protrude toward the liquid pressurizing chamber 10, and the volume of the liquid pressurizing chamber 10 is reduced, so Becomes a positive pressure, the pressure on the liquid rises, and droplets are discharged. That is, a drive signal including a pulse based on a high potential is supplied to the individual electrode 35 in order to eject a droplet. This pulse width is ideally AL (Acoustic Length), which is the length of time during which the pressure wave propagates from the orifice 12 to the liquid ejection hole 8. According to this, when the inside of the liquid pressurizing chamber 10 is reversed from the negative pressure state to the positive pressure state, both pressures are combined, and the liquid droplet can be ejected with a stronger pressure.

以上のような液体吐出ヘッド２においては、変位素子５０の変位を大きくするために個別電極３５、より詳しくは、個別電極３５のうち平面視した際に液体加圧室１０と重なっている部分で、個別電極３５ａから引き出されている引出電極３５を除いた個別電極本体３５ａの大きさを液体加圧室１０より小さい所定の大きさにする。液体加圧室１０の形状や、他の部分の流路の構造によって多少の違いが生じることもあるが、個別電極本体の面積を液体加圧室１０の面積の６割程度にすることで、変位を極大し、ひいては、液滴の吐出速度を速くしたり、液適量を多くしたりできる。   In the liquid discharge head 2 as described above, in order to increase the displacement of the displacement element 50, the individual electrode 35, more specifically, the portion of the individual electrode 35 that overlaps the liquid pressurizing chamber 10 when viewed in plan. The size of the individual electrode main body 35 a excluding the extraction electrode 35 drawn from the individual electrode 35 a is set to a predetermined size smaller than the liquid pressurizing chamber 10. Some differences may occur depending on the shape of the liquid pressurizing chamber 10 and the structure of the flow path in other parts, but by making the area of the individual electrode body about 60% of the area of the liquid pressurizing chamber 10, Displacement can be maximized, and as a result, the discharge speed of droplets can be increased, and the appropriate amount of liquid can be increased.

その反面、個別電極本体３５ａと液体加圧室１０との間に位置ずれが生じると変位が小さくなる。個別電極３５は圧電アクチュエータユニット２１上に形成され、液体加圧室１０は流路部材４上に形成されており、別々の部材上に形成されているので、それぞれの位置が合うように形成するのは難しい。さらに個別には精度よく形成できたとしても、積層する設備などに起因する位置ずれが生じることもあるし、温度を加えた状態で積層を行なえば、材質の熱膨張係数差による位置ずれが生じる。   On the other hand, when a positional deviation occurs between the individual electrode main body 35a and the liquid pressurizing chamber 10, the displacement becomes small. The individual electrode 35 is formed on the piezoelectric actuator unit 21 and the liquid pressurizing chamber 10 is formed on the flow path member 4 and formed on separate members, so that the respective positions are matched. Is difficult. Furthermore, even if it can be formed individually with high accuracy, there may be misalignment due to the equipment to be laminated, and if lamination is performed with temperature applied, misalignment due to the difference in thermal expansion coefficient of the material will occur. .

図５（ａ）（ｂ）に示した液体吐出ヘッドでは、セラミック振動板２１ａに、液体加圧室１０と対向する流路部材４側の面に、平面形状が液体加圧室１０と略相似で、共通電極３４が露出しない深さで開口している凹部２１ｃがそれぞれ設けられているとともに、個別電極本体３５ａの平面形状は、液体加圧室１０および凹部２１ｃより小さくなっている。個別電極３５と凹部２１ｃとは、圧電アクチュエータユニット上の構造になるので、位置合わせして、精度よく作製しやすいので、変位素子５０の変位ばらつきを小さくできる。そして、圧電アクチュエータユニット２１と流路部材４との積層ばらつきなどが、従来の構造と同程度のであっても、液体吐出特性にばらつきは生じ難い。これは、凹部２１ｃと液体加圧室１０の位置がずれていたとして、その部分は、充填されている液体の圧力波が伝わるだけなので、大きな液体吐出特性の変動とはならないためである。また、このように加工できるのも、圧電アクチュエータユニット２１として、セラミック振動板２１ａと圧電セラミック層２１ｂとが一体になっていることによる。   In the liquid discharge head shown in FIGS. 5A and 5B, the plane shape is substantially similar to the liquid pressurizing chamber 10 on the surface of the ceramic diaphragm 21 a on the flow path member 4 side facing the liquid pressurizing chamber 10. Thus, the recesses 21c that are opened to such a depth that the common electrode 34 is not exposed are provided, and the planar shape of the individual electrode main body 35a is smaller than that of the liquid pressurizing chamber 10 and the recesses 21c. Since the individual electrodes 35 and the recesses 21c have a structure on the piezoelectric actuator unit, they can be aligned and easily manufactured with high accuracy, so that the displacement variation of the displacement element 50 can be reduced. And even if the lamination | stacking dispersion | variation of the piezoelectric actuator unit 21 and the flow-path member 4 etc. are comparable to the conventional structure, dispersion | fluctuation does not arise easily in a liquid discharge characteristic. This is because, even if the positions of the concave portion 21c and the liquid pressurizing chamber 10 are shifted, only the pressure wave of the filled liquid is transmitted to the portion, so that the liquid discharge characteristics do not greatly change. Further, the reason why the processing can be performed in this manner is that the piezoelectric actuator unit 21 is formed by integrating the ceramic diaphragm 21a and the piezoelectric ceramic layer 21b.

凹部２１ｃは、液体加圧室１０の開口部とほぼ同一形状で平面方向に平行な底部を有し、側面が平面方向と直交する形状で作製すればよいが、開口部の形状が液体加圧室１０と略相似であれば他の形状であってもかまわない。ここで略相似とは、相似形から角部の曲率などを少し変えたもので、相似形からの外形のずれが大きさの１０％以内程度であることをいい、そのようにすることで、圧力波が凹部２１ｃから液体加圧室１０にスムーズに伝わるようになる。そして、変位素子５０、あるいは液体吐出素子の形成効率（面積の利用効率）を高くするためには、凹部２１ｃの開口部の面積と液体加圧室１０の面積の割合が±１０％以下程度であることが好ましく、実質的に同じ形状であることがより好ましい。なお、後述するように、凹部の大きさを液体加圧室より大きくすることで変位素子の変位量を大きくすることもできる。   The recess 21c may have a bottom that is substantially the same shape as the opening of the liquid pressurizing chamber 10 and is parallel to the plane direction, and the side surface of the recess 21c is perpendicular to the plane direction. Other shapes may be used as long as they are substantially similar to the chamber 10. Here, “substantially similar” means that the curvature of the corner is slightly changed from the similar shape, and that the deviation of the outer shape from the similar shape is within about 10% of the size. By doing so, The pressure wave is smoothly transmitted from the recess 21 c to the liquid pressurizing chamber 10. In order to increase the formation efficiency (area utilization efficiency) of the displacement element 50 or the liquid ejection element, the ratio of the area of the opening of the recess 21c to the area of the liquid pressurizing chamber 10 is about ± 10% or less. It is preferable that it is substantially the same shape. As will be described later, the displacement amount of the displacement element can be increased by making the size of the recess larger than that of the liquid pressurizing chamber.

凹部２１ｃは、凹んでいることにより、変位素子５０の周囲の固定される点（変位の基点）を液体加圧室１０とセラミック振動板２１ａとが接する点から、凹部２１ｃ開口の端にすることができるが、この効果をよりはっきり生じさせやすいように、凹部２１ｃの深さは、圧電アクチュエータユニット２１の厚さの１０％以上であることが好ましい。また凹部２１ｃの底部と共通電極３４との間に残されるセラミック振動板２１ａの厚さは、セラミック振動板２１ａの材質にもよるが、共通電極３４にまで液体が滲入し信頼性を低下させないように５μｍ以上にすることが好ましい。   Since the recess 21c is recessed, the fixed point (displacement base point) around the displacement element 50 is made the end of the opening of the recess 21c from the point where the liquid pressurizing chamber 10 and the ceramic diaphragm 21a are in contact with each other. However, the depth of the recess 21c is preferably 10% or more of the thickness of the piezoelectric actuator unit 21 so that this effect can be more clearly generated. Further, the thickness of the ceramic diaphragm 21a left between the bottom of the recess 21c and the common electrode 34 depends on the material of the ceramic diaphragm 21a, but liquid does not penetrate into the common electrode 34 so that reliability is not lowered. The thickness is preferably 5 μm or more.

また、凹部２１ｃの形成されている部分は変位素子５０の厚さ（凹部２１ｃの部分のセラミック振動板２１ａ＋共通電極３４＋圧電セラミック層２１ｂ＋個別電極３５の厚さ）
を薄くできるので、変位素子５０の変位量を大きくすることもできる。 Further, the portion where the recess 21c is formed is the thickness of the displacement element 50 (the thickness of the ceramic diaphragm 21a + the common electrode 34 + the piezoelectric ceramic layer 21b + the individual electrode 35 in the portion of the recess 21c).
Therefore, the amount of displacement of the displacement element 50 can be increased.

さらに、凹部２１ｃの内面は、表面粗さＲａが１μｍ以下であることが好ましい。ここでいう内面とは内部の面全てのことであり、凹部２１ｃが側面と底面とを有するような構造であれば、側面と底面との両方のことである。表面粗さＲａが１μｍ以下であることにより、液体を充填する際に、表面粗さの大きい部分で気泡が保持され難いので、液体の充填が容易になり、液体吐出ヘッドを使用している際に、残った気泡により液体が吐出されなくなることも抑制できる。   Furthermore, the inner surface of the recess 21c preferably has a surface roughness Ra of 1 μm or less. The inner surface as used herein refers to all the inner surfaces. If the recess 21c has a side surface and a bottom surface, it refers to both the side surface and the bottom surface. When the surface roughness Ra is 1 μm or less, when filling the liquid, it is difficult to hold the bubbles in the portion with the large surface roughness, so that the liquid filling becomes easy and the liquid discharge head is used. In addition, it is possible to prevent the liquid from being discharged due to the remaining bubbles.

また、表面粗さＲａが１μｍ以下の内面を得るためには、レーザー加工することによりが考えられる。レーザー加工することにより、例えば、焼成前のグリーンシートを打ち抜き加工して焼成する工程よりの表面粗さを小さくできる。凹部２１ｃを焼成後の機械的な加工により作製することもできるが、研磨などを行なうこと表面粗さを小さくすることもできるが工数が非常にかかってしまう。   Further, in order to obtain an inner surface having a surface roughness Ra of 1 μm or less, it is conceivable to perform laser processing. By laser processing, for example, the surface roughness from the step of punching and firing the green sheet before firing can be reduced. Although the concave portion 21c can be produced by mechanical processing after firing, the surface roughness can be reduced by polishing or the like, but the number of steps is very high.

さらに、レーザー加工を行なう場合においても、例えば、ＹＶＯ４レーザーの５４２ｎｍの波長のレーザーで加工することでＲａが０．６〜１．０μｍの内面が得られるが、長波長のレーザーで加工すると表面粗さが大きくなることがある。表面粗さが１μｍを超えると前述の気泡の件に加えて、レーザー加工のダメージによりクラックが生じるおそれもあるため、表面粗さは１μｍ以下にするのがよい。 Further, when laser processing is performed, for example, an inner surface with a Ra of 0.6 to 1.0 μm can be obtained by processing with a YVO 4 laser having a wavelength of 542 nm. Roughness may increase. If the surface roughness exceeds 1 μm, in addition to the above-mentioned bubbles, cracks may occur due to laser processing damage, so the surface roughness should be 1 μm or less.

続いて、本発明の他の液体吐出ヘッドの実施形態を図９を用いて説明する。図９（ａ）〜（ｃ）に示す液体吐出ヘッドは、基本構造は図１〜５で示したものと同じであるが、圧電アクチュエータユニット５２１の構造が、主に凹部５２１ｃと液体加圧室１０との関係において異なっている。以下、主に圧電アクチュエータユニット２１との相違点について説明する。   Next, another embodiment of the liquid ejection head of the present invention will be described with reference to FIG. The basic structure of the liquid discharge head shown in FIGS. 9A to 9C is the same as that shown in FIGS. 1 to 5, but the structure of the piezoelectric actuator unit 521 is mainly composed of the recess 521c and the liquid pressurizing chamber. 10 is different. Hereinafter, differences from the piezoelectric actuator unit 21 will be mainly described.

個別電極５３５は、平面形状が凹部５２１ｃと略相似で凹部５２１ｃより小さい個別電極本体５３５ａと、個別電極５３５ａから凹部５２１ｃのない位置まで引き出されている引出電極５３５ｂとを含んでいる。引出電極５３５ｂの、下部に凹部５２１ｃのない部分に接続電極５３６が形成されている。   The individual electrode 535 includes an individual electrode body 535a having a planar shape that is substantially similar to the recess 521c and smaller than the recess 521c, and an extraction electrode 535b that is extracted from the individual electrode 535a to a position without the recess 521c. A connection electrode 536 is formed in a portion of the extraction electrode 535b that does not have a recess 521c in the lower part.

凹部５２１ｃの平面形状は、液体加圧室１０の開口が内包される形状にされる。この場合、内包するとは、しぼりや液体吐出孔に向かう流路などの開口の一部が凹部５２１ｃの外にまで繋がっている場合も含む。   The planar shape of the recess 521c is such that the opening of the liquid pressurizing chamber 10 is included. In this case, the inclusion includes the case where a part of an opening such as a flow path toward the liquid drop discharge hole is connected to the outside of the recess 521c.

また、凹部５２１ｃと液体加圧室１０の開口の平面形状は、略相似にされ、液体加圧室１０の面積は凹部５２１ｃの５０〜９０％程度、その面積重心は、凹部５２１ｃの面積重心とほぼ同じ位置となっている。ここで略相似とは、相似形から角部の曲率などを少し変えたもので、相似形からの外形のずれが大きさの１０％以内程度であることをいう。また、面積重心がほぼ同じ位置にされるとは、面積重心のずれが、そのずれの方向の凹部５２１ｃの長さに対して２０％以下、さらに好ましくは１０％以下であることをいう。   Further, the planar shape of the opening of the recess 521c and the liquid pressurizing chamber 10 is substantially similar, the area of the liquid pressurizing chamber 10 is about 50 to 90% of the recess 521c, and the area center of gravity is the area center of gravity of the recess 521c. It is almost the same position. Here, “substantially similar” means that the curvature of the corner is slightly changed from the similar shape, and means that the deviation of the outer shape from the similar shape is within about 10% of the size. In addition, the fact that the area centroids are substantially the same position means that the deviation of the area centroid is 20% or less, more preferably 10% or less with respect to the length of the recess 521c in the direction of the deviation.

以上のような構成を有することにより、変位素子５５０は、変形の基点が凹部５２１ｃの端となるため、変形の基点が液体加圧室１０の開口の端であった場合と比較して、変位量を大幅に大きくできる。また、このような変位素子５５０では、変位量は、変位素子５５０中央部分で０．０５〜０．３μｍ程度であるため、凹部５２１ｃの深さは１μｍ程度であっても、流路部材４が変位素子５５０と接触して、変位を阻害することはない。なお、もし、流路部材４が変位素子５５０と接触したとしても、変位量を大きくする効果はある程度得られる。   By having the above-described configuration, the displacement element 550 has a displacement base point that is the end of the recess 521c, so that the displacement element 550 is displaced as compared with the case where the deformation base point is the end of the opening of the liquid pressurizing chamber 10. The amount can be greatly increased. Further, in such a displacement element 550, the displacement amount is about 0.05 to 0.3 μm at the central portion of the displacement element 550, so that even if the depth of the recess 521c is about 1 μm, the flow path member 4 Contact with the displacement element 550 does not impede displacement. Even if the flow path member 4 comes into contact with the displacement element 550, the effect of increasing the amount of displacement can be obtained to some extent.

個別電極本体５３５ａの平面形状は、凹部５２１ｃと関係して変位量に影響を与える。変位量を大きくするため、上述のように変位の可能な領域である凹部５２１ｃに対して個別電極本体５３５ａの平面形状は略相似にされ、その面積は約６割程度にされる。   The planar shape of the individual electrode main body 535a affects the amount of displacement in relation to the recess 521c. In order to increase the amount of displacement, the planar shape of the individual electrode main body 535a is substantially similar to the concave portion 521c, which can be displaced as described above, and the area thereof is about 60%.

また、変位素子５５０の変位量は中央部で大きくなるため、液体加圧室１０の開口がその中央で５０〜９０％程度面積であれば、その大きくなった変位量を、液体加圧室１０内に発生する圧力波として有効に利用することができる。また、凹部５２１ｃと液体加圧室１０との間に位置ずれが生じても、液体流路の位置ずれになるため、変位素子５５０の変形の基点となる端部の位置ずれが生じる場合と比較して、吐出特性に与える影響は少なくなる。   Further, since the displacement amount of the displacement element 550 becomes large at the center, if the opening of the liquid pressurizing chamber 10 has an area of about 50 to 90% at the center, the increased displacement amount is used as the liquid pressurizing chamber 10. It can be effectively used as a pressure wave generated inside. Further, even if a positional deviation occurs between the concave portion 521c and the liquid pressurizing chamber 10, a positional deviation of the liquid flow path is caused, so that the positional deviation of the end portion serving as a base point of deformation of the displacement element 550 occurs. Thus, the influence on the ejection characteristics is reduced.

さらに、凹部５２１ｃの深さを、流路部材４で構成される液体加圧室１０の深さの３０％以下、好ましくは２０％以下、特に１０％以下とすることで、液体加圧室１０の流路特性を大きく変えないで、変位素子５５０の変位量を大きくすることができる。これにより、設計の自由度が大きくなる。例えば、従来は変位量を大きくするために、液体加圧室１０の平面形状を大きくすると、ＡＬが長くなり、高周波駆動に向かなくなることがあったが、上述のような構成によれば、ＡＬをほとんど変えずに変位量を大きくすることも可能である。   Furthermore, by setting the depth of the recess 521c to 30% or less, preferably 20% or less, particularly 10% or less of the depth of the liquid pressurizing chamber 10 constituted by the flow path member 4, the liquid pressurizing chamber 10 The displacement amount of the displacement element 550 can be increased without greatly changing the flow path characteristics. This increases the degree of freedom in design. For example, in the past, when the planar shape of the liquid pressurizing chamber 10 was increased in order to increase the amount of displacement, the AL would become longer and may not be suitable for high frequency driving. It is also possible to increase the amount of displacement with almost no change in AL.

またさらに、変位の基点となる変位素子５５０の端が、流路部材４と凹部５２１ｃの縁との接点付近になるように、流路部材４と圧電アクチュエータユニット５２１との接合を接着剤で行なう場合、接着剤の量を調整したり、凹部５２１ａに対向する部分に接着剤を塗布しないようにし、凹部５２１ｃの中央に近い部分が接合しないようにすることが好ましい。また、凹部５２１ｃに対向する部分に接着剤が付いていない状態にすることで、接着剤の塗布量により流路の寸法のばらつきが生じることが抑制できる。さらに、使用する液体により接着剤の一部が剥がれるなどして、流路に詰まることを抑制できる。   Still further, the flow path member 4 and the piezoelectric actuator unit 521 are joined with an adhesive so that the end of the displacement element 550 serving as a displacement base point is in the vicinity of the contact point between the flow path member 4 and the edge of the recess 521c. In this case, it is preferable that the amount of the adhesive is adjusted, the adhesive is not applied to the portion facing the recess 521a, and the portion near the center of the recess 521c is not joined. In addition, by setting the state where the adhesive is not attached to the portion facing the concave portion 521c, it is possible to suppress variation in the dimensions of the flow path due to the amount of adhesive applied. Furthermore, it is possible to suppress clogging of the flow path due to part of the adhesive being peeled off by the liquid used.

以上のような液体吐出ヘッドは、例えば次のように作製することができる。まず、凹部２１ｃを焼成後に加工する一つの方法を、工程順に示した図６（ａ）〜（ｅ）を用いて説明する。   The liquid discharge head as described above can be manufactured as follows, for example. First, one method for processing the recess 21c after firing will be described with reference to FIGS.

まず、圧電セラミック層に用いる圧電材料をチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）とし、ＰＺＴ粉末とバインダと溶剤とを混合してスラリーを作成し、このスラリーから、成形方法としてロールコーター法を採用して、グリーンシートを作製する。   First, lead zirconate titanate (PZT) is used as the piezoelectric material for the piezoelectric ceramic layer, and a slurry is prepared by mixing PZT powder, a binder, and a solvent. From this slurry, a roll coater method is adopted as a forming method. A green sheet is produced.

図６（ａ）は、焼成後にセラミック振動板２１ａとなる第１のグリーンシート２２１ａに共通電極３４となる導体層２３４を導体ペートとして塗布し、乾燥したものと、焼成後に圧電セラミック層２１ｂとなる第２のグリーンシート２２１ｂに図示しないビアホールとなる貫通孔を金型により打ち抜きなどで形成したものである。図６（ｂ）は、第１のグリーンシート２２１ａと第２のグリーンシート２２１ｂとを加熱加圧などにより積層したものである。図６（ｃ）は、これを例えば１０２０℃の温度で焼成し、個別電極３５を形成したものである。個別電極３５は、スクリーン印刷により、Ａｕを主成分とする導体ペーストを塗布し、８００℃の熱処理によって形成できる。   FIG. 6A shows a case where a conductor layer 234 that becomes a common electrode 34 is applied as a conductor pate to a first green sheet 221a that becomes a ceramic diaphragm 21a after firing, and a piezoelectric ceramic layer 21b that is dried after firing. The second green sheet 221b is formed by punching through holes or the like that are via holes (not shown) with a mold. FIG. 6B shows a structure in which a first green sheet 221a and a second green sheet 221b are laminated by heating and pressing. FIG. 6C shows an example in which the individual electrode 35 is formed by baking this at a temperature of 1020 ° C., for example. The individual electrode 35 can be formed by applying a conductive paste containing Au as a main component by screen printing and performing a heat treatment at 800 ° C.

図６（ｄ）は、レーザー加工により個別電極３５に位置あわせて、凹部２１ｃを形成したものであ。レーザー加工は、例えば、波長５４２ｎｍのＹＶＯ４レーザーで加工することができる。図６（ｅ）は圧電アクチュエータ２１を流路部材４に積層接合したものである（流路部材４は積層構造中央のプレートを省略してある）。流路部材４の作製と積層接合については次で説明する。 FIG. 6D shows a case where a recess 21c is formed in alignment with the individual electrode 35 by laser processing. Laser processing can be performed with, for example, a YVO 4 laser having a wavelength of 542 nm. FIG. 6E shows the piezoelectric actuator 21 laminated and joined to the flow path member 4 (the flow path member 4 omits the central plate of the laminated structure). The production of the flow path member 4 and the lamination bonding will be described below.

流路部材４を、圧延法等により得られたプレート２２〜３１を積層して作製する。プレート２２〜３１に、マニホールド５、個別供給流路６、液体加圧室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。   The flow path member 4 is produced by laminating plates 22 to 31 obtained by a rolling method or the like. Holes to be the manifold 5, the individual supply flow path 6, the liquid pressurizing chamber 10, the descender, and the like are processed in the plates 22 to 31 into a predetermined shape by etching.

これらプレート２２〜３１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ため、Ｆｅ−Ｃｒ系がより好ましい。   These plates 22 to 31 are preferably formed of at least one metal selected from the group consisting of Fe—Cr, Fe—Ni, and WC—TiC, particularly when ink is used as a liquid. Since it is desired to be made of a material having excellent corrosion resistance against ink, Fe-Cr is more preferable.

圧電アクチュエータユニット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、圧電焼結体や流路部材４への影響を及ぼさないために、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ユニット２１と流路部材４とを加熱接合することができる。このようにして、液体吐出ヘッド２を作製することができる。   The piezoelectric actuator unit 21 and the flow path member 4 can be laminated and bonded via an adhesive layer, for example. As the adhesive layer, a well-known layer can be used, but in order not to affect the piezoelectric sintered body and the flow path member 4, an 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 unit 21 and the flow path member 4 can be heat-bonded. In this way, the liquid discharge head 2 can be manufactured.

次に凹部２１ｃを焼成前に加工する方法を、工程順に示した図７（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。上述の工程と共通する部分については省略する。   Next, a method of processing the recess 21c before firing will be described with reference to FIGS. The parts common to the above steps are omitted.

図７（ａ）は、焼成後にセラミック振動板２１ａの一部となる第１のグリーンシートの下部３２１ａ−１に凹部２１ａとなる貫通孔３２１ｃを金型による打ち抜きで作成しものと、焼成後にセラミック振動板２１ａの一部となる第１のグリーンシートの上部３２１ａ−２に共通電極３４となる第１の導体層３３４を導体ペーストとして塗布し、乾燥したものと、焼成後に圧電セラミック層２１ｂとなる第２のグリーンシート２２１ｂに、図示しないビアホールとなる貫通孔を金型により打ち抜きなどで形成し、個別電極３５となる第２の導体層３３５を導体ペートとして塗布し、乾燥したものある。図７（ｂ）は、第１のグリーンシートの上部３２１ａ−２と第２のグリーンシート３２１ｂとを加熱加圧などにより積層したものと、積層前の第１のグリーンシートの下部３２１ａ−１である。図７（ｃ）は、第１のグリーンシートの上部３２１ａ−２と第２のグリーンシート３２１ｂとを積層したものに、さらに第１のグリーンシートの下部３２１ａ−１を積層したものである。このような順で積層することにより、一括で積層する場合と比較して貫通孔３２１ｃの部分についても積層圧力が加わり、積層が確実になる。図７（ｄ）は、積層後の積層体を、例えば１０２０℃の温度で焼成し、圧電アクチュエータ２１を作製し、流路部材４に積層したものである。なお、積層体として、焼成後にセラミック振動板２１ａとなる第１のグリーンシートと、焼成後に共通電極３４となる第１の導体層と、焼成後に圧電セラミック層２１ｂとなる第２のグリーンシートと、個別電極３５となる第２の導体層とを積層したものを作製し、焼成前にレーザーで凹部を形成してもよい。このようにして、液体吐出ヘッド２を作製することができる。   FIG. 7A shows a case in which a through hole 321c to be a recess 21a is formed by punching with a die in a lower part 321a-1 of a first green sheet that becomes a part of the ceramic diaphragm 21a after firing, and a ceramic after firing. The first conductor layer 334 to be the common electrode 34 is applied as a conductor paste to the upper portion 321a-2 of the first green sheet that is a part of the diaphragm 21a, and the piezoelectric paste becomes the piezoelectric ceramic layer 21b after firing. In the second green sheet 221b, a through hole to be a via hole (not shown) is formed by punching with a mold, and the second conductor layer 335 to be the individual electrode 35 is applied as a conductor paste and dried. FIG. 7B shows the first green sheet upper part 321a-2 and the second green sheet 321b laminated by heating and pressing, etc., and the first green sheet lower part 321a-1 before lamination. is there. FIG. 7C shows a structure in which the upper part 321a-2 of the first green sheet and the second green sheet 321b are laminated and the lower part 321a-1 of the first green sheet is further laminated. By laminating in this order, the laminating pressure is applied to the portion of the through hole 321c as compared with the case of laminating all at once, and the lamination is ensured. FIG. 7D shows the laminated body that is fired at a temperature of, for example, 1020 ° C. to produce the piezoelectric actuator 21 and is laminated on the flow path member 4. As the laminated body, a first green sheet that becomes the ceramic diaphragm 21a after firing, a first conductor layer that becomes the common electrode 34 after firing, a second green sheet that becomes the piezoelectric ceramic layer 21b after firing, A laminate of the second conductor layer that becomes the individual electrode 35 may be produced, and the recess may be formed by laser before firing. In this way, the liquid discharge head 2 can be manufactured.

以上の製造方法は、凹部と液体加圧室とをそれぞれ任意の形状にできるため好ましい。次に説明する方法では、凹部４２１ｃの平面形状は、液体加圧室１０の開口以下の大きさとなるが、液体加圧室１０を構成するプレート２２を接合した後で、凹部４２１ｃを形成するために、凹部４２１ｃの形成位置を、個別電極４３５および液体加圧室１０の両方の位置と調整して決めることで、吐出特性のばらつきを少なくすることもできる。   The above manufacturing method is preferable because the concave portion and the liquid pressurizing chamber can be formed into arbitrary shapes. In the method described below, the planar shape of the concave portion 421c is not larger than the opening of the liquid pressurizing chamber 10, but the concave portion 421c is formed after the plate 22 constituting the liquid pressurizing chamber 10 is joined. In addition, by adjusting the formation position of the recess 421c with the positions of both the individual electrode 435 and the liquid pressurizing chamber 10, it is possible to reduce the variation in the ejection characteristics.

凹部を焼成後に加工する他の方法を、工程順に示した図８（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。上述の工程と共通する部分については省略する。 まず、振動板４２１ａ、共通電極４２４、圧電セラミック層４２１および個別電極からなる圧電アクチュエータユニット
４２１を作製する。図８（ａ）は、圧電アクチュエータユニット４２１に、流路部材４のうち液体加圧室１０を構成する貫通孔が形成されているプレート２２を接着した中間積層体である。なお、ここではプレートを１枚積層しているが、次で説明するように液体加圧室１０となる貫通孔を通して凹部４２１ａを加工できれば、積層するプレートは複数でもよい。 Another method for processing the recess after firing will be described with reference to FIGS. The parts common to the above steps are omitted. First, the piezoelectric actuator unit 421 including the vibration plate 421a, the common electrode 424, the piezoelectric ceramic layer 421, and the individual electrodes is manufactured. FIG. 8A shows an intermediate laminate in which a plate 22 in which through holes constituting the liquid pressurizing chamber 10 of the flow path member 4 are formed is bonded to the piezoelectric actuator unit 421. Although one plate is laminated here, a plurality of plates may be laminated as long as the concave portion 421a can be processed through the through-hole serving as the liquid pressurizing chamber 10 as described below.

図８（ｂ）は、レーザー加工により、液体加圧室１０となる貫通孔を通して凹部４２１ｃを形成したものである。この場合、凹部４２１ｃの形成位置は、個別電極３５に合わせたり、液体加圧室１０の開口に合わせたり、その両者を考慮した位置にするなどして、吐出特性のばらつきを少なくすることなどができる。   FIG. 8B shows a case where a recess 421c is formed through a through-hole that becomes the liquid pressurizing chamber 10 by laser processing. In this case, the formation position of the recess 421c may be adjusted to the individual electrode 35, to the opening of the liquid pressurizing chamber 10, or to a position that takes both into account, thereby reducing variations in ejection characteristics. it can.

図８（ｃ）は、中間積層体に、流路部材４の残りのプレートを積層したものである。液体加圧室１０と他の流路との位置ばらつきは、プレート２２の材質や大きさが、他のプレートと同じであれば起き難い。また、流路を、位置ずれが吐出ばらつきに影響を与え難い形状に設計にすることも可能である。   FIG. 8C shows the intermediate laminate laminated with the remaining plate of the flow path member 4. Positional variations between the liquid pressurizing chamber 10 and other flow paths are unlikely to occur if the material and size of the plate 22 are the same as those of the other plates. It is also possible to design the flow path in a shape in which the positional deviation hardly affects the discharge variation.

１・・・プリンタ
２・・・液体吐出ヘッド
４・・・流路部材
５・・・マニホールド
５ａ・・・副マニホールド
５ｂ・・・マニホールドの開口
６・・・個別供給流路
８・・・液体吐出孔
９・・・液体加圧室群
１０・・・液体加圧室
１１ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・液体加圧室列
１２・・・しぼり
１３・・・液体吐出ヘッド本体
１５ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・液体吐出孔列
２１・・・圧電アクチュエータユニット
２１ａ、４２１ａ・・・圧電セラミック層（セラミック振動板）
２１ｂ、４２１ｂ・・・圧電セラミック層
２１ｃ、４２１ｃ・・・凹部
２２１ａ、３２１ａ、３２１ａ−１、３２１ａ−２、２２１ｂ、３２１ｂ・・・グリーンシート
２２〜３１・・・プレート
３２・・・個別流路
３４、５３４・・・共通電極
３５、５３５・・・個別電極
３５ａ、５３５ａ・・・個別電極本体
３５ｂ、５３５ｂ・・・引出電極
３６、５３６・・・接続電極
５０、５５０・・・変位素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Printer 2 ... Liquid discharge head 4 ... Channel member 5 ... Manifold 5a ... Sub manifold 5b ... Manifold opening 6 ... Individual supply channel 8 ... Liquid Discharge hole 9 ... Liquid pressurization chamber group 10 ... Liquid pressurization chamber 11a, b, c, d ... Liquid pressurization chamber row 12 ... Squeeze 13 ... Liquid discharge head body 15a, b , C, d: liquid discharge hole array 21: piezoelectric actuator unit 21a, 421a: piezoelectric ceramic layer (ceramic diaphragm)
21b, 421b ... Piezoelectric ceramic layer 21c, 421c ... Recess 221a, 321a, 321a-1, 321a-2, 221b, 321b ... Green sheet 22-31 ... Plate 32 ... Individual flow path 34, 534 ... Common electrode 35, 535 ... Individual electrode 35a, 535a ... Individual electrode body 35b, 535b ... Extraction electrode 36, 536 ... Connection electrode 50, 550 ... Displacement element

Claims (7)

複数の液体吐出孔にそれぞれ繋がっている複数の液体加圧室が開口している流路部材と、セラミック振動板上に、共通電極、圧電セラミック層および複数の個別電極がこの順で積層されている圧電アクチュエータユニットとが積層されている液体吐出ヘッドであって、前記セラミック振動板には、前記複数の液体加圧室と対向する前記流路部材側の面に、平面形状が前記液体加圧室を内包する形状で、前記共通電極が露出しない深さで開口している凹部がそれぞれ設けられているとともに、前記個別電極の平面形状は、それぞれ前記凹部より小さいことを特徴とする液体吐出ヘッド。   A common electrode, a piezoelectric ceramic layer, and a plurality of individual electrodes are laminated in this order on a flow path member in which a plurality of liquid pressurizing chambers connected to a plurality of liquid discharge holes are opened, and a ceramic diaphragm. The piezoelectric actuator unit is laminated, and the ceramic diaphragm has a planar shape on the surface on the flow path member side facing the plurality of liquid pressurizing chambers. A liquid discharge head characterized in that it includes a recess that opens in a depth that does not expose the common electrode, and that has a planar shape smaller than the recess. . 複数の液体吐出孔にそれぞれ繋がっている複数の液体加圧室が開口している流路部材と、セラミック振動板上に、共通電極、圧電セラミック層および複数の個別電極がこの順で積層されている圧電アクチュエータユニットとが積層されている液体吐出ヘッドであって、前記セラミック振動板には、前記複数の液体加圧室と対向する前記流路部材側の面に、平面形状が前記液体加圧室と略相似で、前記共通電極が露出しない深さで開口している凹部がそれぞれ設けられているとともに、前記個別電極の平面形状は、それぞれ前記液体加圧室および前記凹部より小さいことを特徴とする液体吐出ヘッド。   A common electrode, a piezoelectric ceramic layer, and a plurality of individual electrodes are laminated in this order on a flow path member in which a plurality of liquid pressurizing chambers connected to a plurality of liquid discharge holes are opened, and a ceramic diaphragm. The piezoelectric actuator unit is laminated, and the ceramic diaphragm has a planar shape on the surface on the flow path member side facing the plurality of liquid pressurizing chambers. The recesses are substantially similar to the chambers and open at a depth at which the common electrode is not exposed, and the planar shapes of the individual electrodes are smaller than the liquid pressurization chamber and the recesses, respectively. Liquid discharge head. 前記凹部の内面の表面粗さＲａが１μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。   The liquid discharge head according to claim 1, wherein a surface roughness Ra of the inner surface of the recess is 1 μm or less. 請求項１〜３のいずれか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、前記圧電ヘッドおよび前記搬送部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。   A liquid discharge head according to claim 1, a transport unit that transports a recording medium to the liquid discharge head, and a control unit that controls the piezoelectric head and the transport unit. A recording apparatus. セラミック振動板となる第１のグリーンシートと、共通電極となる導体層と、圧電セラミック層となる第２のグリーンシートとを、この順に積層して積層体を作製する工程と、該積層体を焼成し、圧電アクチュエータユニット素体を得る工程と、該圧電アクチュエータユニット素体の前記圧電セラミック層側の表面に、複数の個別電極を形成する工程と、前記複数の個別電極が形成された前記圧電アクチュエータユニット素体の前記セラミック振動板の前記共通電極が積層された面と反対の面の、前記個別電極と対向する位置に、前記共通電極が露出しない深さの複数の凹部をそれぞれ形成して、圧電アクチュエータユニットを作製する工程と、該圧電アクチュエータユニットと、複数の液体吐出孔にそれぞれ繋がっている複数の液体加圧室が開口している流路部材とを前記凹部と前記液体加圧室がそれぞれ対向するように積層する工程とを含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。   Laminating a first green sheet serving as a ceramic diaphragm, a conductor layer serving as a common electrode, and a second green sheet serving as a piezoelectric ceramic layer in this order; and Baking to obtain a piezoelectric actuator unit body, forming a plurality of individual electrodes on the surface of the piezoelectric actuator unit body on the piezoelectric ceramic layer side, and the piezoelectric having the plurality of individual electrodes formed A plurality of concave portions each having a depth at which the common electrode is not exposed is formed at a position opposite to the surface of the ceramic diaphragm of the actuator unit body opposite to the surface on which the common electrode is laminated, facing the individual electrode. Manufacturing a piezoelectric actuator unit; and a plurality of liquid pressurizing chambers respectively connected to the piezoelectric actuator unit and a plurality of liquid discharge holes A method for manufacturing a liquid discharge head which comprises a step of opening to which the channel member and the said recess said liquid pressurizing chamber is laminated so as to face, respectively. セラミック振動板となる第１のグリーンシートと、共通電極となる第１の導体層と、圧電セラミック層となる第２のグリーンシートと、複数の個別電極となる第２の導体層とを、この順に積層して積層体を作製する工程と、前記第１のグリーンシートの前記第１の導体層が積層された面と反対の面の、前記複数の第２の導体層と対向する位置に、前記第１の導体層が露出しない深さの複数の凹部をそれぞれ形成する工程と、前記凹部の形成された前記積層体を焼成し、圧電アクチュエータユニットを得る工程と、該圧電アクチュエータユニットと、複数の液体吐出孔にそれぞれ繋がっている複数の液体加圧室が開口している流路部材とを前記複数の凹部と前記複数の液体加圧室が対向するように積層する工程とを含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。   A first green sheet to be a ceramic diaphragm, a first conductor layer to be a common electrode, a second green sheet to be a piezoelectric ceramic layer, and a second conductor layer to be a plurality of individual electrodes, In the step of laminating in order to produce a laminated body, the surface of the first green sheet opposite to the surface on which the first conductor layer is laminated, at a position facing the plurality of second conductor layers, A step of forming a plurality of recesses each having a depth not exposing the first conductor layer, a step of firing the laminate having the recesses to obtain a piezoelectric actuator unit, a plurality of the piezoelectric actuator units, Laminating a flow path member having a plurality of liquid pressurizing chambers connected to the respective liquid discharge holes so that the plurality of recesses and the plurality of liquid pressurizing chambers face each other. Characteristic liquid spout Method of manufacturing a head. セラミック振動板と、共通電極と、圧電セラミック層と、複数の個別電極とが、この順に積層されている圧電アクチュエータユニットを得る工程と、液体加圧室を構成するための複数の貫通孔が開口しているプレートを、前記圧電アクチュエータユニットの前記セラ
ミック振動板の側に、前記個別電極と前記貫通孔とが対向するように積層して中間積層体を得る工程と、前記貫通孔を介して露出する前記中間積層体の前記セラミック振動板の面に、前記共通電極が露出しない深さの凹部をそれぞれ形成する工程と、前記凹部を形成した中間積層体に、流路部材を構成するための孔を有する残りのプレートを積層する工程とを含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 A step of obtaining a piezoelectric actuator unit in which a ceramic diaphragm, a common electrode, a piezoelectric ceramic layer, and a plurality of individual electrodes are laminated in this order, and a plurality of through holes for forming a liquid pressurizing chamber are opened. Stacking the plate on the ceramic diaphragm side of the piezoelectric actuator unit so that the individual electrode and the through hole face each other to obtain an intermediate laminate, and exposing through the through hole Forming a recess having a depth at which the common electrode is not exposed on the surface of the ceramic diaphragm of the intermediate laminate, and forming a flow path member in the intermediate laminate having the recess. And a step of laminating the remaining plates having a liquid ejection head manufacturing method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016041485A (en) * 2014-08-18 2016-03-31 ブラザー工業株式会社 Liquid injection apparatus and electrode position determination method

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