JP2019064158A - 液体吐出ヘッド - Google Patents
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Abstract
Description
前記積層方向と直交する面である第1面に沿って形成された複数の個別電極と、
前記積層方向と直交する面であって、前記積層方向における位置が前記第1面の前記積層方向における位置と異なる第2面に沿って形成された第1共通電極と、を備える圧電体を備え、
前記複数の個別電極は、前記第1端と前記第2端との間において、互いに間隙をあけて配置された複数の個別電極列を構成し、
前記複数の個別電極列は、第1個別電極列と、前記第1個別電極列と前記第1方向に隣接して配置された第2個別電極列と、前記第2個別電極列と前記第1方向に隣接して配置された第3個別電極列と、前記第3個別電極列と前記第1方向に隣接して配置された第4個別電極列と、を有し、
前記第1個別電極列は、前記第1方向において前記第1端と前記第2個別電極列との間に位置し、
前記第2個別電極列は、前記第1方向において前記第1個別電極列と前記第3個別電極列の間に位置し、
前記第3個別電極列は、前記第1方向において前記第2個別電極列と前記第4個別電極列の間に位置し、
前記第1個別電極列を構成する前記複数の個別電極は、前記積層方向と直交し、且つ、前記第1方向と交差する第2方向に沿って配置され、
前記第2個別電極列を構成する前記複数の個別電極は、前記第2方向に沿っ配置され、
前記第3個別電極列を構成する前記複数の個別電極は、前記第2方向に沿っ配置され、
前記第4個別電極列を構成する前記複数の個別電極は、前記第2方向に沿っ配置され、
前記第1共通電極は、
前記第1方向における前記第1個別電極列と前記第2個別電極列との間の位置を通過するように前記第2方向に沿って延びる第1延在部と、
前記第1方向における前記第3個別電極列と前記第4個別電極列との間の位置を通過するように前記第2方向に沿って延びる第2延在部と、
前記第1延在部から前記第2端に向かって突出した複数の第1突出部と、
前記第2延在部から前記第1端に向かって突出した複数の第2突出部とを備え、
各第1突出部は、前記積層方向において前記第2個別電極列を構成する複数の個別電極の1つと部分的に重なり、
各第2突出部は、前記積層方向において前記第3個別電極列を構成する複数の個別電極の1つと部分的に重なり、
さらに、前記第2面の、前記複数の第1突出部と前記複数の第2突出部との、前記第1方向の間に形成された、前記第1共通電極と接触しない複数の導体層であって、互いに接触しない複数の導体層を備えることを特徴とする液体吐出ヘッドが提供される。
本発明の実施形態について説明する。図1に示すように、インクジェットプリンタ1は、プラテン2と、キャリッジ3と、キャリッジ駆動機構4と、インクジェットヘッド5と、搬送機構6と、コントローラ7と、インク供給ユニット8とを主に備えている。
例えば図2,3に示されるように、振動板30の上には、圧電体40が配置されている。圧電体40は略矩形状の平面形状を有している。図4(a)、(b)に示されるように、圧電体40には複数の圧電素子401が形成されている。複数の圧電素子401は、複数の圧力室26にそれぞれ対応して設けられている。各圧電素子401は振動板30と協働して、対応する圧力室26の容積を変える。これにより、各圧電素子401は振動板30と協働して、対応する圧力室26内のインクに圧力を加えて、当該圧力室26に連通するノズル23からインクを吐出させるためのエネルギーをインクに付与している。
図4(a)、(b)に示されるように、上部圧電層140の上面の、複数の圧力室26にそれぞれ対応した位置には、複数の個別電極141が形成されている。個別電極141は、例えば、白金(Pt)やイリジウム(Ir)などで形成されている。図5に示されるように、12列の圧力室列25に対応して、12列の個別電極列150が形成されている。12列の個別電極列150は走査方向に並んでいる。各個別電極列の各個別電極列150は、搬送方向に所定のピッチPで並んだ37個の個別電極141を含んでいる。12列の個別電極列150のうち、走査方向(左右方向)において上部圧電層140の端部140Lに近いものから数えてから1番目と2番目、3番目と4番目、5番目と6番目、7番目と8番目、9番目と10番目、11番目と12番目の個別電極列150はそれぞれ個別電極列のペアを形成している。なお、以下の説明においては、走査方向において、上部圧電層140の端部140Lに近いものから数えてn番目にあるものを、単に左からn番目と呼んでいる。中間圧電層240及び下部圧電層340においても同様に、走査方向において、中間圧電層240の端部240L(図6参照)に近いものから数えてn番目にあるもの、及び、下部圧電層340の端部340L(図7(a)参照)に近いものから数えてn番目にあるもの、をいずれも左からn番目と呼んでいる。各個別電極列150のペアの間では、搬送方向における個別電極141の位置が、各個別電極列150の配列ピッチPの半分(P/2)だけずれている。また、左から7番目と8番目、9番目と10番目、11番目と12番目の各個別電極列150のペアは、搬送方向において、互いに、上記配列ピッチPの1/3だけずれている。そのため、左から7番目と8番目、9番目と10番目、11番目と12番目の各個別電極列150は、互いに、搬送方向における個別電極141の位置が、各個別電極列150の配列ピッチPの1/6だけずれている。
図4(a)、(b)に示されるように、中間圧電層240の上面には、中間共通電極241が形成されている。図6に示されるように、中間共通電極241は、中間圧電層240の搬送方向の端部240Uを覆うように走査方向(左右方向)に延在する延在部242と、中間圧電層240の走査方向の端部240Lを覆うように搬送方向に延在する延在部243と、延在部242から、中間圧電層240の搬送方向の端部240Dに向かって搬送方向に延在する6本の延在部244と、各延在部244から走査方向の両側に突出する複数の突出部245とを有する。また、延在部243からも複数の突出部245が中間圧電層240の端部240Rに向かって走査方向に突出している。
図6に示されるように、走査方向における、左から1番目の延在部244から端部240Rに向かって走査方向に突出する複数の突出部245と、左から2番目の延在部244から端部240Lに向かって走査方向に突出する複数の突出部245との間には、搬送方向に延びる2列の導体層列270が配置されている。2列の導体層列270は走査方向に並んでいる。各導体層列270は、搬送方向に配列ピッチPで並んだ複数の導体層260により構成されている。2列の導体層列270は、搬送方向おける導体層260の位置が、各導体層列270の配列ピッチPの半分(P/2)だけずれている。なお、各導体層260は他の導体層260及び中間共通電極241とは接触しておらず、電気的に切り離されている。
図4に示されるように、下部圧電層340の上面には、下部共通電極341が形成されている。図7に示されるように、下部共通電極341は、下部圧電層340の搬送方向の端部340Dを覆うように走査方向(左右方向)に延在する延在部342と、下部圧電層340の走査方向の端部340Rを覆うように搬送方向に延在する延在部343と、延在部342から下部圧電層340の搬送方向の端部340Uに向かって搬送方向に延在する6本の延在部344と、各延在部344から走査方向の両側に突出する複数の突出部345とを有する。また、延在部343からも複数の突出部345が下部圧電層340の走査方向の端部340Lに向かって走査方向に突出している。なお、延在部342は、積層方向において圧力室26及び個別電極141と重ならない位置にある。また、積層方向において、中間共通電極241とも重ならない位置にある。
図7に示されるように、6つの延在部344には、搬送方向に延びる2列の貫通孔列370が形成されている。2列の貫通孔列370は走査方向に並んでいる。各貫通孔列370は、搬送方向に配列ピッチPで並んだ複数の貫通孔360により構成されている。2列の貫通孔列370は、搬送方向おける貫通孔360の位置が、各貫通孔列370の配列ピッチPの半分(P/2)だけずれている。
図2に示されるように、配線部材50は、フレキシブル配線基板51(FPC51)と、FPC51に配置されたドライバIC52とを備える。フレキシブル配線基板51に形成された不図示の接点は、各個別電極141の幅狭部143に設けられた不図示のバンプと電気的に接続されており、各個別電極141に対して、個別に電位を設定できる。また、上述のように、ドライバIC52は、中間共通電極241及び下部共通電極341に対して、所定の定電位を設定することができる。
上述のように圧電体40は、複数の圧力室26を覆うように振動板30の上に配置された、平面視で略矩形状の板状の部材である(例えば図2参照)。圧電体40には、複数の圧力室26にそれぞれ対応して設けられた複数の圧電素子401が形成されている。以下、圧電素子401の駆動について説明する。上部圧電層140の、積層方向において個別電極141と中間共通電極241とに挟まれた部分(以下、第1活性部41という(図4(a)、(b)参照))は、積層方向に分極している。また、上部圧電層140と中間圧電層240の、積層方向において個別電極141と下部共通電極341とに挟まれた部分(以下、第2活性部42という(図4(a)、(b)参照))も、積層方向に分極している。ここで、ドライバIC51が通電されている状態において、中間共通電極241には常に所定の第1電位(例えば24V)が印加され、下部共通電極341には常に所定の第2電位(例えば0V)が印加されている。また、各個別電極141には第1電位と第2電位とが選択的に印加される。具体的には、ある個別電極141に対応する圧力室26からインクを吐出しないときには、個別電極141には第2電位が付与されている。このとき、個別電極141と下部共通電極341との間には電位差が生じないので、第2活性部42は変形しない。しかしながら、個別電極141と中間共通電極241との間には、第1電位と第2電位の電位差(ここでは24V)が生じている。これにより、第1活性部41は下側(圧力室26側)に凸になるように変形している。
図10(a)、(b)に示されるように、中間圧電層240の上面に導体層260が形成されておらず、さらに下部圧電層340に形成された下部共通電極341の延在部344に貫通孔360が形成されていない場合を考える。このとき、図10(a)に示されるように、中間圧電層240の表面には、中間共通電極241が上述のように延在部244と突出部245を有するように形成されていることに起因して、中間電極層240の表面には、中間共通電極241が疎な部分と、中間共通電極241が密な部分とが走査方向に並ぶように形成されていることが分かる。中間電極層240の表面の、延在部244及び突出部245が形成されている部分は、中間共通電極241が密な部分に対応し、延在部244及び突出部245が形成されていない部分は、中間共通電極241が疎な部分に対応する。
上記実施形態においては、複数の導体層260は、個別電極141の幅狭部143と積層方向において重ならないように配置されていた(図8(a)参照)。しかしながら、本教示はそのような態様には限られない。例えば、図9(a)に示されるように、複数の導体層260Aが、個別電極141の幅狭部143と積層方向において重なるように配置されていてもよい。なお、導体層260Aの搬送方向の長さは、導体層260の一辺の長さよりも長く、導体層260Aの走査方向の長さは導体層260の一辺の長さとおなじである。図9(a)に示されるように、導体層260Aの搬送方向の長さは個別電極141の幅狭部143の搬送方向の長さよりも長く、積層方向から見て、導体層260Aは搬送方向において幅狭部143の全体と重なるように配置されている。
40 圧電素子
140 上部圧電層
141 個別電極
240 中間圧電層
241 中間共通電極
340 下部圧電層
341 下部共通電極
360、360A 貫通孔
Claims (18)
- 複数の圧電層が積層された圧電体であって、前記複数の圧電層の積層方向と直交する第1方向に離れた第1端と第2端とを有し、
前記積層方向と直交する面である第1面に沿って形成された複数の個別電極と、
前記積層方向と直交する面であって、前記積層方向における位置が前記第1面の前記積層方向における位置と異なる第2面に沿って形成された第1共通電極と、を備える圧電体を備え、
前記複数の個別電極は、前記第1端と前記第2端との間において、互いに間隙をあけて配置された複数の個別電極列を構成し、
前記複数の個別電極列は、第1個別電極列と、前記第1個別電極列と前記第1方向に隣接して配置された第2個別電極列と、前記第2個別電極列と前記第1方向に隣接して配置された第3個別電極列と、前記第3個別電極列と前記第1方向に隣接して配置された第4個別電極列と、を有し、
前記第1個別電極列は、前記第1方向において前記第1端と前記第2個別電極列との間に位置し、
前記第2個別電極列は、前記第1方向において前記第1個別電極列と前記第3個別電極列の間に位置し、
前記第3個別電極列は、前記第1方向において前記第2個別電極列と前記第4個別電極列の間に位置し、
前記第1個別電極列を構成する前記複数の個別電極は、前記積層方向と直交し、且つ、前記第1方向と交差する第2方向に沿って配置され、
前記第2個別電極列を構成する前記複数の個別電極は、前記第2方向に沿っ配置され、
前記第3個別電極列を構成する前記複数の個別電極は、前記第2方向に沿っ配置され、
前記第4個別電極列を構成する前記複数の個別電極は、前記第2方向に沿っ配置され、
前記第1共通電極は、
前記第1方向における前記第1個別電極列と前記第2個別電極列との間の位置を通過するように前記第2方向に沿って延びる第1延在部と、
前記第1方向における前記第3個別電極列と前記第4個別電極列との間の位置を通過するように前記第2方向に沿って延びる第2延在部と、
前記第1延在部から前記第2端に向かって突出した複数の第1突出部と、
前記第2延在部から前記第1端に向かって突出した複数の第2突出部とを備え、
各第1突出部は、前記積層方向において前記第2個別電極列を構成する複数の個別電極の1つと部分的に重なり、
各第2突出部は、前記積層方向において前記第3個別電極列を構成する複数の個別電極の1つと部分的に重なり、
さらに、前記第2面の、前記複数の第1突出部と前記複数の第2突出部との、前記第1方向の間に形成された、前記第1共通電極と接触しない複数の導体層であって、互いに接触しない複数の導体層を備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 前記積層方向と直交する面であって、前記積層方向における位置が前記第1面および前記第2面と異なる第3面に沿って形成された第2共通電極を備え、
前記第2共通電極は、前記第1方向における前記第2個別電極列と前記第3個別電極列との間の位置を通過するように前記第2方向に沿って延びる第3延在部と、前記第3延在部から前記第1端または前記第2端に向かって突出した複数の第3突出部と、を備え、
各第3突出部は、前記第2個別電極列を構成する前記複数の個別電極の1つ又は前記第3個別電極列を構成する前記複数の個別電極の1つと前記積層方向において部分的に重なることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記第1方向における前記第1延在部の幅は、前記第1方向における前記第3延在部の幅よりも小さいことを特徴とする請求項2に記載の圧電アクチュエータ。
- 前記圧電体の中立面は、前記積層方向に関して前記第1面及び前記第2面と、前記第3面との間にあり、
前記第1共通電極の面積は、前記第2共通電極の面積よりも小さいことを特徴とする請求項2又は3に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記各個別電極は、前記第1方向に並んだ第1部分と第2部分とを有し、
前記複数の導体部は、それぞれ、前記複数の個別電極の前記第2部分と、前記積層方向において重ならないように配置されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記各個別電極は、前記第1方向に並んだ第1部分と第2部分とを有し、
前記各個別電極の前記第1部分は、積層方向において、前記第1延在部又は第2延在部と重なり、
前記複数の導体部は、それぞれ、前記複数の個別電極の前記第2部分と、前記積層方向において重なるように配置されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記各個別電極の、前記第2部分の前記第2方向の長さは、前記第1部分の前記第2方向の長さより小さいことを特徴とする請求項5又は6に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記個別電極の前記第2部分は、前記第2方向において互いに間隙をあけて、第2方向に沿って列状に配置され、
前記複数の導体部は、第2方向において隣接する2つの個別電極の2つの第2部分の、前記第2方向における前記間隙と、前記積層方向において重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項7に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記複数の個別電極列は、前記第4個別電極列と前記第1方向において隣接する第5個別電極列とを有し、
前記第4個別電極は、前記第1方向において前記第3個別電極列と前記第5個別電極列との間に位置し、
前記第2共通電極は、前記第1方向における前記第4個別電極列と前記第5個別電極列との間の位置を通過するように前記第2方向に沿って延びる第4延在部と、前記第4延在部から前記第1端に向かって突出した複数の第4突出部と、を備え、
前記複数の第3突出部は、前記第3延在部から前記第2端に向かって突出し、
前記第4突出部は、前記積層方向において前記第4個別電極列を構成する複数の個別電極の1つと部分的に重なり、
前記第1突出部と前記第2突出部との前記第1方向における間隔は、前記第3突出部と前記第4突出部との前記第1方向における間隔よりも大きい請求項2〜8のいずれか一項に記載の圧電アクチュエータ。 - 前記第2共通電極の、前記積層方向において前記複数の導体層と重なる領域には、貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項2〜9のいずれか一項に記載の圧電アクチュエータ。
- 前記積層方向において前記複数の個別電極と重なるように配置された複数の圧力室、前記複数の圧力室に対応する複数のノズル、及び、前記対応する複数の圧力室と前記複数のノズルとをそれぞれ連通させる複数の流路とが形成された流路ユニットを備える請求項1〜10のいずれか一項に液体吐出ヘッド。
- 前記複数の圧力室は、前記積層方向において第1個別電極列と重なる第1圧力室列と、前記積層方向において前記第2個別電極列と重なる第2圧力室列とを形成するように配置され、
前記複数の導体層は、前記積層方向において、前記第1圧力室列及び前記第2圧力室列と重ならないことを特徴とする請求項11に記載の液体吐出ヘッド。 - 複数の圧電層が積層された圧電体であって、前記複数の圧電層の積層方向と直交する第1方向に離れた第1端と第2端とを有し、
前記積層方向と直交する面である第1面に沿って形成された複数の個別電極と、
前記積層方向と直交する面であって、前記積層方向における位置が前記第1面の前記積層方向における位置と異なる第2面に沿って形成された第1共通電極と、を備える圧電体を備え、
前記複数の個別電極は、前記第1端と前記第2端との間において、互いに間隙をあけて配置された複数の個別電極列を構成し、
前記複数の個別電極列は、第1個別電極列と、前記第1個別電極列と前記第1方向に隣接して配置された第2個別電極列と、前記第2個別電極列と前記第1方向に隣接して配置された第3個別電極列と、前記第3個別電極列と前記第1方向に隣接して配置された第4個別電極列と、を有し、
前記第1個別電極列は、前記第1方向において前記第1端と前記第2個別電極列との間に位置し、
前記第2個別電極列は、前記第1方向において前記第1個別電極列と前記第3個別電極列の間に位置し、
前記第3個別電極列は、前記第1方向において前記第2個別電極列と前記第4個別電極列の間に位置し、
前記第1個別電極列を構成する前記複数の個別電極は、前記積層方向と直交し、且つ、前記第1方向と交差する第2方向に沿って配置され、
前記第2個別電極列を構成する前記複数の個別電極は、前記第2方向に沿っ配置され、
前記第3個別電極列を構成する前記複数の個別電極は、前記第2方向に沿っ配置され、
前記第4個別電極列を構成する前記複数の個別電極は、前記第2方向に沿っ配置され、
前記第1共通電極は、
前記第1方向における前記第1個別電極列と前記第2個別電極列との間の位置を通過するように前記第2方向に沿って延びる第1延在部と、
前記第1方向における前記第3個別電極列と前記第4個別電極列との間の位置を通過するように前記第2方向に沿って延びる第2延在部と、
前記第1延在部から前記第2端に向かって突出した複数の第1突出部と、
前記第2延在部から前記第1端に向かって突出した複数の第2突出部とを備え、
各第1突出部は、前記積層方向において前記第2個別電極列を構成する複数の個別電極の1つと部分的に重なり、
各第2突出部は、前記積層方向において前記第3個別電極列を構成する複数の個別電極の1つと部分的に重なり、
さらに、前記第2面の、前記第1方向における前記第1端と前記複数の第1突出部との間に形成された、前記第1共通電極と接触しない1つの導体層を備えることを特徴とする圧電アクチュエータ。 - 前記各個別電極は、前記第1方向に並んだ第1部分と第2部分を有し、
前記1つの導体部は、前記複数の個別電極の前記第2部分と、前記積層方向において重なるように配置されていることを特徴とする請求項13に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記各個別電極の、前記第2部分の前記第2方向の長さは、前記第1部分の前記第2方向の長さより小さいことを特徴とする請求項14に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記個別電極の前記第2部分は、前記第2方向において互いに間隙をあけて、第2方向にそって列状に配置され、
前記1つの導体部は、第1個別電極列を構成する前記個別電極のうち、前記第2方向の両端に位置する2つの個別電極の2つの第2部分と、前記積層方向において重なるとともに、前記第2方向の両端に位置する前記2つの個別電極の前記2つの第2端部にわたって延在するように第2方向に延在している請求項15に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記積層方向において前記複数の個別電極と重なるように配置された複数の圧力室、前記複数の圧力室に対応する複数のノズル、及び、前記対応する複数の圧力室と前記複数のノズルとをそれぞれ連通させる複数の流路とが形成された流路ユニットを備える請求項13〜16のいずれか一項に液体吐出ヘッド。
- 前記複数の圧力室は、前記積層方向において第1個別電極列と重なる第1圧力室列と、前記積層方向において前記第2個別電極列と重なる第2圧力室列とを形成するように配置され、
前記1つの導体層は、前記積層方向において、前記第1圧力室列及び前記第2圧力室列と重ならないことを特徴とする請求項17に記載の液体吐出ヘッド。
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