JP5183547B2 - Recording device - Google Patents

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

本発明は、圧電体を用いて液滴を吐出させて画像を印刷する記録装置に関するものである。   The present invention relates to a recording apparatus that prints an image by discharging droplets using a piezoelectric body.

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アクチュエータユニットの変位素子を変位させることで、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。   Accordingly, the liquid discharge head includes a manifold and a flow path member having a liquid discharge hole that connects the manifold via a plurality of liquid pressurization chambers, and a plurality of displacement elements provided so as to cover the liquid pressurization chambers. A structure in which the actuator units are stacked is known (see, for example, Patent Document 1). In this liquid ejection head, the liquid pressurizing chambers connected to the plurality of liquid ejection holes are arranged in a matrix, and the displacement elements of the actuator unit provided so as to cover the chambers are displaced so that each liquid ejection chamber Ink is ejected and printing is possible at a resolution of 600 dpi in the main scanning direction.

また、液体吐出ヘッドを駆動する際に、駆動を繰り返すうちに液体の吐出量あるいは吐出速度が低下する駆動劣化を抑制するために、駆動電圧を抗電界の０．８倍以下にする駆動方法が提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。   In addition, when driving the liquid discharge head, there is a drive method in which the drive voltage is set to 0.8 times or less of the coercive electric field in order to suppress drive deterioration in which the liquid discharge amount or the discharge speed decreases while driving is repeated. It has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

特開２００３−３０５８５２号公報JP 2003-305852 A 国際公開第０６／１３７５２８号パンフレットInternational Publication No. 06/137528 Pamphlet

しかしながら、特許文献２に記載の液体吐出ヘッドの駆動方法では、駆動劣化の発生を抑制することはできるものの、駆動電圧を抗電界の０．８倍以下とする必要があるため、液体の吐出量あるいは吐出速度が制限されるという問題があった。   However, in the liquid ejection head driving method described in Patent Document 2, although it is possible to suppress the occurrence of drive deterioration, the drive voltage needs to be 0.8 times or less the coercive electric field. Or there was a problem that discharge speed was restricted.

したがって、本発明の目的は、駆動劣化の発生を抑制することにより、駆動電圧を抗電界の０．８より高くでき、その結果、駆動波形の自由度が高くなり、液体の吐出量あるいは吐出速度を高くできる記録装置を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to suppress the occurrence of drive deterioration, so that the drive voltage can be made higher than the coercive electric field of 0.8. As a result, the degree of freedom of the drive waveform is increased, and the liquid discharge amount or discharge speed It is an object of the present invention to provide a recording apparatus that can increase the image quality.

本発明の記録装置は、複数の液体加圧室および該複数の液体加圧室にそれぞれ連通する複数の液体吐出孔を有する平板状の流路部材上に、前記複数の液体加圧室を覆うように圧電アクチュエータを積層してなり、該圧電アクチュエータは、前記流路部材側から振動板、共通電極、圧電体および複数の駆動電極の順に積層されているとともに、前記圧電体の前記駆動電極と前記共通電極とで挟まれた部位が厚み方向に分極されており、前記流路部材と前記圧電アクチュエータとの積層方向から見たとき、前記複数の駆動電極がそれぞれ前記複数の液体加圧室と重なるように配置されている液体吐出ヘッドと、記録媒体を前記液体吐出ヘッドに対して搬送させる搬送部と、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を具備する記録装置であって、前記積層方向から見て前記複数の駆動電極のそれぞれの周囲に、前記共通電極と対向する複数の補助電極を備えるとともに、前記圧電体の前記補助電極と前記共通電極とで挟まれた部位は厚み方向に分極されており、前記制御部は、前記圧電体に分域回転歪が生じる抗電界をＥｃとしたとき、前記駆動電極と前記共通電極との間の電圧を、０．８Ｅｃ以上の正（以下、分極の方向と同じ方向の電界が生じる電圧を正の電圧、逆を負の電圧とする）の第１の電圧にして待機し、電圧が前記第１の電圧よりも低い第２の電圧にして前記液体加圧室の体積を増加させて駆動した後、電圧を前記第１の電圧に戻すとともに、前記待機時には、前記補助電極と前記共通電極との間の電圧を、生じる電界が−０．８Ｅｃ以上の負の第３の電圧とし、前記駆動時には、第３の電圧より高い第４の電圧にして、前記液体吐出孔から液体を吐出することを特徴とする。   The recording apparatus of the present invention covers the plurality of liquid pressurizing chambers on a plate-like channel member having a plurality of liquid pressurizing chambers and a plurality of liquid discharge holes communicating with the plurality of liquid pressurizing chambers, respectively. The piezoelectric actuator is laminated, and the piezoelectric actuator is laminated in the order of the diaphragm, the common electrode, the piezoelectric body, and the plurality of drive electrodes from the flow path member side, and the drive electrode of the piezoelectric body The portion sandwiched between the common electrodes is polarized in the thickness direction, and when viewed from the stacking direction of the flow path member and the piezoelectric actuator, the plurality of drive electrodes are respectively connected to the plurality of liquid pressurizing chambers. A recording apparatus comprising: a liquid discharge head disposed so as to overlap; 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 A plurality of auxiliary electrodes opposed to the common electrode are provided around each of the plurality of drive electrodes when viewed from the stacking direction, and sandwiched between the auxiliary electrode and the common electrode of the piezoelectric body The control section is polarized in the thickness direction, and the control unit sets the voltage between the drive electrode and the common electrode to 0. 0 when the coercive electric field that causes domain rotational distortion in the piezoelectric body is Ec. Wait for a first voltage of 8Ec or more positive (hereinafter, a voltage that generates an electric field in the same direction as the polarization direction is a positive voltage, and a reverse voltage is a negative voltage), and the voltage is higher than the first voltage. After driving by increasing the volume of the liquid pressurizing chamber to a low second voltage, the voltage is returned to the first voltage, and the voltage between the auxiliary electrode and the common electrode is set during the standby. A negative third voltage with a generated electric field of −0.8 Ec or more And, wherein at the time of driving, in the third higher than the voltage fourth voltage, characterized by discharging the liquid from the liquid discharge hole.

また、前記第４の電圧が正の電圧であることが好ましい。   The fourth voltage is preferably a positive voltage.

本発明の記録装置は、複数の液体加圧室および該複数の液体加圧室にそれぞれ連通する複数の液体吐出孔を有する平板状の流路部材上に、前記複数の液体加圧室を覆うように圧電アクチュエータを積層してなり、該圧電アクチュエータは、前記流路部材側から振動板、共通電極、圧電体および複数の駆動電極の順に積層されているとともに、前記圧電体の前記駆動電極と前記共通電極とで挟まれた部位が厚み方向に分極されており、前記流路部材と前記圧電アクチュエータとの積層方向から見たとき、前記複数の駆動電極がそれぞれ前記複数の液体加圧室と重なるように配置されている液体吐出ヘッドと、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具備する記録装置であって、前記積層方向から見て前記複数の駆動電極のそれぞれの周囲に、前記共通電極と対向する複数の補助電極を備えるとともに、前記圧電体の前記補助電極と前記共通電極とで挟まれた部位は厚み方向に分極されており、分極の方向と同じ方向の電界が生じる電圧を正の電圧とし、逆を負の電圧とし、前記圧電体に分域回転歪が生じる抗電界をＥｃとしたときに、前記制御部は、前記駆動電極と前記共通電極の間の電圧を第５の電圧にして待機し、電圧を上げて生じる電界が０．８Ｅｃ以上となる正の第６の電圧にして前記液体加圧室の体積を減少させて駆動した後、電圧を前記第５の電圧に戻すとともに、前記補助電極と前記共通電極との間の電圧を、前記待機時には、第７の電圧にし、前記駆動時には、前記第７の電圧より低いとともに、生じる電界が−０．８Ｅｃ以上の負の第８の電圧にして、前記液体吐出孔から液体を吐出することを特徴とする。   The recording apparatus of the present invention covers the plurality of liquid pressurizing chambers on a plate-like channel member having a plurality of liquid pressurizing chambers and a plurality of liquid discharge holes communicating with the plurality of liquid pressurizing chambers, respectively. The piezoelectric actuator is laminated, and the piezoelectric actuator is laminated in the order of the diaphragm, the common electrode, the piezoelectric body, and the plurality of drive electrodes from the flow path member side, and the drive electrode of the piezoelectric body The portion sandwiched between the common electrodes is polarized in the thickness direction, and when viewed from the stacking direction of the flow path member and the piezoelectric actuator, the plurality of drive electrodes are respectively connected to the plurality of liquid pressurizing chambers. A recording apparatus comprising: a liquid discharge head disposed so as to overlap; 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. A plurality of auxiliary electrodes opposed to the common electrode are provided around each of the plurality of drive electrodes when viewed from the stacking direction, and sandwiched between the auxiliary electrode and the common electrode of the piezoelectric body The portion that is polarized in the thickness direction is a positive voltage, and a negative voltage that generates an electric field in the same direction as the polarization direction, and a coercive electric field that generates domain rotational distortion in the piezoelectric body is Ec. In this case, the control unit waits with the voltage between the drive electrode and the common electrode set to a fifth voltage, and increases the voltage to a positive sixth voltage at which the electric field generated is 0.8 Ec or more. Then, after the liquid pressurizing chamber is driven to reduce the volume, the voltage is returned to the fifth voltage, and the voltage between the auxiliary electrode and the common electrode is set to the seventh voltage during the standby. The driving voltage is lower than the seventh voltage. Both resulting electric field in the negative eighth voltage above -0.8Ec, characterized by discharging the liquid from the liquid discharge hole.

また、前記第７の電圧が正の電圧であることが好ましい。   The seventh voltage is preferably a positive voltage.

本発明の記録装置によれば、複数の液体加圧室および該複数の液体加圧室にそれぞれ連通する複数の液体吐出孔を有する平板状の流路部材上に、前記複数の液体加圧室を覆うように圧電アクチュエータを積層してなり、該圧電アクチュエータは、前記流路部材側から振動板、共通電極、圧電体および複数の駆動電極の順に積層されているとともに、前記圧電体の前記駆動電極と前記共通電極とで挟まれた部位が厚み方向に分極されており、前記流路部材と前記圧電アクチュエータとの積層方向から見たとき、前記複数の駆動電極がそれぞれ前記複数の液体加圧室と重なるように配置されている液体吐出ヘッドと、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具備する記録装置であって、前記積層方向から見て前記複数の駆動電極のそれぞれの周囲に、前記共通電極と対向する複数の補助電極を備えるとともに、前記圧電体の前記補助電極と前記共通電極とで挟まれた部位は厚み方向に分極されており、分極の方向と同じ方向の電界が生じる電圧を正の電圧とし、逆を負の電圧とし、前記圧電体に分域回転歪が生じる抗電界をＥｃとしたときに、前記制御部は、前記駆動電極と前記共通電極との間の電圧を、生じる電界が０．８Ｅｃ以上となる正の第１の電圧にして待機し、電圧が前記第１の電圧よりも低い第２の電圧にして前記液体加圧室の体積を増加させて駆動した後、電圧を前記第１の電圧に戻すとともに、前記待機時には、前記補助電極と前記共通電極との間の電圧を、生じる電界が−０．８Ｅｃ以上となる負の第３の電圧とし、前記駆動時には、第３の電圧より高い第４の電圧にして、前記液体吐出孔から液体を吐出することにより、駆動劣化の発生を抑制することができるので、駆動電圧を抗電界の０．８より高くでき、その結果駆動波形の自由度が高くなり、液体の吐出量あるいは吐出速度を高くできる。   According to the recording apparatus of the present invention, the plurality of liquid pressurizing chambers are disposed on the plate-like flow path member having the plurality of liquid pressurizing chambers and the plurality of liquid discharge holes communicating with the plurality of liquid pressurizing chambers. A piezoelectric actuator is laminated so as to cover the piezoelectric actuator, and the piezoelectric actuator is laminated in the order of a diaphragm, a common electrode, a piezoelectric body and a plurality of drive electrodes from the flow path member side, and the drive of the piezoelectric body The portion sandwiched between the electrode and the common electrode is polarized in the thickness direction, and when viewed from the stacking direction of the flow path member and the piezoelectric actuator, the plurality of driving electrodes respectively pressurize the plurality of liquids A liquid discharge head disposed so as to overlap the chamber; 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. A recording device comprising a plurality of auxiliary electrodes facing the common electrode around each of the plurality of drive electrodes when viewed from the stacking direction, and the auxiliary electrode and the common electrode of the piezoelectric body, The sandwiched portion is polarized in the thickness direction, the voltage that generates an electric field in the same direction as the direction of polarization is a positive voltage, the reverse is a negative voltage, and the coercive electric field that causes domain rotational distortion is generated in the piezoelectric body. When Ec is set, the control unit stands by setting the voltage between the drive electrode and the common electrode to a positive first voltage at which the generated electric field is 0.8 Ec or more, and the voltage is set to the first voltage. After driving the liquid pressurizing chamber by increasing the volume of the liquid pressurizing chamber to a second voltage lower than the first voltage, the voltage is returned to the first voltage, and during the standby, the auxiliary electrode and the common electrode The generated electric field is less than -0.8Ec The occurrence of drive deterioration can be suppressed by discharging the liquid from the liquid discharge hole by setting the negative third voltage to be a fourth voltage higher than the third voltage at the time of driving. The drive voltage can be made higher than 0.8 of the coercive electric field, and as a result, the degree of freedom of the drive waveform is increased, and the liquid discharge amount or discharge speed can be increased.

また、前記第４の電圧が正の電圧である場合、駆動劣化をより抑制できる。   Further, when the fourth voltage is a positive voltage, drive deterioration can be further suppressed.

本発明の記録装置によれば、複数の液体加圧室および該複数の液体加圧室にそれぞれ連通する複数の液体吐出孔を有する平板状の流路部材上に、前記複数の液体加圧室を覆うように圧電アクチュエータを積層してなり、該圧電アクチュエータは、前記流路部材側から振動板、共通電極、圧電体および複数の駆動電極の順に積層されているとともに、前記圧電体の前記駆動電極と前記共通電極とで挟まれた部位が厚み方向に分極されており、前記流路部材と前記圧電アクチュエータとの積層方向から見たとき、前記複数の駆動電極がそれぞれ前記複数の液体加圧室と重なるように配置されている液体吐出ヘッドと、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具備する記録装置であって、前記積層方向から見て前記複数の駆動電極のそれぞれの周囲に、前記共通電極と対向する複数の補助電極を備えるとともに、前記圧電体の前記補助電極と前記共通電極とで挟まれた部位は厚み方向に分極されており、分極の方向と同じ方向の電界が生じる電圧を正の電圧とし、逆を負の電圧とし、前記圧電体に分域回転歪が生じる抗電界をＥｃとしたときに、前記制御部は、前記駆動電極と前記共通電極の間の電圧を第５の電圧にして待機し、電圧を上げて生じる電界が０．８Ｅｃ以上となる正の第６の電圧にして前記液体加圧室の体積を減少させて駆動した後、電圧を前記第５の電圧に戻すとともに、前記補助電極と前記共通電極との間の電圧を、前記待機時には、第７の電圧にし、前記駆動時には、前記第７の電圧より低いとともに、生じる電界が−０．８Ｅｃ以上の負の第８の電圧にして、前記液体吐出孔から液体を吐出することより、駆動劣化の発生を抑制することができるので、駆動電圧を抗電界の０．８より高くでき、その結果駆動波形の自由度が高くなり、液体の吐出量あるいは吐出速度を高くできる。   According to the recording apparatus of the present invention, the plurality of liquid pressurizing chambers are disposed on the plate-like flow path member having the plurality of liquid pressurizing chambers and the plurality of liquid discharge holes communicating with the plurality of liquid pressurizing chambers. A piezoelectric actuator is laminated so as to cover the piezoelectric actuator, and the piezoelectric actuator is laminated in the order of a diaphragm, a common electrode, a piezoelectric body and a plurality of drive electrodes from the flow path member side, and the drive of the piezoelectric body The portion sandwiched between the electrode and the common electrode is polarized in the thickness direction, and when viewed from the stacking direction of the flow path member and the piezoelectric actuator, the plurality of driving electrodes respectively pressurize the plurality of liquids A liquid discharge head disposed so as to overlap the chamber; 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. A recording device comprising a plurality of auxiliary electrodes facing the common electrode around each of the plurality of drive electrodes when viewed from the stacking direction, and the auxiliary electrode and the common electrode of the piezoelectric body, The sandwiched portion is polarized in the thickness direction, the voltage that generates an electric field in the same direction as the direction of polarization is a positive voltage, the reverse is a negative voltage, and the coercive electric field that causes domain rotational distortion is generated in the piezoelectric body. When Ec is set, the control unit waits with the voltage between the drive electrode and the common electrode set to a fifth voltage, and the electric field generated by increasing the voltage is a positive sixth After driving by reducing the volume of the liquid pressurizing chamber to a voltage, the voltage is returned to the fifth voltage, and the voltage between the auxiliary electrode and the common electrode is changed to a seventh voltage during the standby. To the seventh voltage at the time of driving. Since the electric field generated is a negative eighth voltage of −0.8 Ec or higher and the liquid is discharged from the liquid discharge hole, it is possible to suppress the occurrence of drive deterioration. As a result, the degree of freedom of the drive waveform is increased, and the discharge amount or discharge speed of the liquid can be increased.

また、前記第７の電圧が正の電圧である場合、駆動劣化をより抑制できる。   Further, when the seventh voltage is a positive voltage, drive deterioration can be further suppressed.

本発明の一実施の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ヘッド本体を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a head body that constitutes 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る。FIG. 3 is an enlarged view of a region surrounded by an alternate long and short dash line in FIG. 2. 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３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view along the VV line of FIG. （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態に係る補助電極の形状を示した模式図である。(A) (b) (c) It is the schematic diagram which showed the shape of the auxiliary electrode which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る圧電体の駆動の詳細を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the detail of the drive of the piezoelectric material which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る圧電体を駆動する駆動電圧および補助駆動電圧を示した図である。It is the figure which showed the drive voltage and auxiliary drive voltage which drive the piezoelectric material which concerns on one embodiment of this invention.

図１は、本発明の一実施形態である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。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a color inkjet printer which is a recording apparatus 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.

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、下端にヘッド本体１３を有している。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３参照）。   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 head 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 head body 13 (see FIG. 3).

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の液体吐出孔８は一方方向（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、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. Since the liquid ejection holes 8 of each liquid ejection head 2 are arranged at equal intervals in one direction (a direction parallel to the printing paper P and perpendicular to the conveyance direction of the printing paper P and the longitudinal direction of the liquid ejection head 2), Printing can be performed 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 ejection head 2 is disposed with a slight gap between the lower surface of the head 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 head main 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ヘッド本体１３について説明する。図２は、図１に示されたヘッド本体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、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の位置が分かりやすいように、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、図面を分かりやすくするために、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は図３のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。   Next, the head main body 13 constituting the liquid discharge head of the present invention will be described. FIG. 2 is a top view showing the 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 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, in order to make the drawings easy to understand, the liquid pressurizing chamber 10 (liquid pressurizing chamber group 9), the squeezing 12, and the liquid discharge holes which are to be drawn by broken lines below the piezoelectric actuator unit 21. 8 is drawn with a solid line. FIG. 5 is a longitudinal sectional view taken along line VV in FIG.

ヘッド本体１３は、平板状の流路部材４と、流路部材４上に、アクチュエータユニットである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、
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。 The head body 13 includes a flat plate-like flow path member 4 and a piezoelectric actuator unit 21 that is an actuator unit 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 region printed by driving the overlapping piezoelectric actuator unit 21, the droplets ejected by the two piezoelectric actuator units 21 are mixed and landed.
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 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、各液体加圧室１０の開口は、流路部材４の上面に圧電アクチュエータユニット２１が接着されることで閉塞されている。   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, the opening of each liquid pressurizing chamber 10 is closed by adhering the piezoelectric actuator unit 21 to the upper surface of the flow path member 4.

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。すなわち、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。   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. That is, the individual flow paths 32 are connected to each sub-manifold 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駆動電極３５がそれぞれ形成されている。駆動電極３５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。   Drive electrodes 35 to be described later are formed at positions facing the respective liquid pressurizing chambers 10 on the upper surface of the piezoelectric actuator unit 21. The drive electrode 35 is slightly smaller than the liquid pressurizing chamber 10, has a shape substantially similar to the liquid pressurizing chamber 10, and fits in a region facing the liquid pressurizing chamber 10 on the upper surface of the piezoelectric actuator unit 21. Is arranged.

流路部材４の下面の液体吐出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 discharge holes 8 are formed in the liquid discharge surface 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.

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。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 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 head main body 13 has a liquid pressurizing chamber 10 on the upper surface of the flow path member 4, the sub-manifold 5a on the inner lower surface side, and the liquid discharge holes 8 on the lower surface. Each portion constituting the 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２７〜３０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 27-30.

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全体の厚さは４０μｍ程度である。圧電セラミック層２１ａ、２１ｂのいずれの層も複数の液体加圧室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。   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 total thickness of the piezoelectric actuator unit 21 is about 40 μm. Each of the piezoelectric ceramic layers 21a and 21b extends so as to straddle the plurality of liquid pressurizing chambers 10 (see FIG. 3). The piezoelectric ceramic layers 21a and 21b are made of a lead zirconate titanate (PZT) ceramic material having ferroelectricity.

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駆動電極３５および補助電極４１を有している。駆動電極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。駆動電極３５の一端は、液体加圧室１０と対向する領域外に引き出されて接続電極３６が形成されている。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、駆動電極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 has a common electrode 34 made of a metal material such as Ag—Pd, a drive electrode 35 and an auxiliary electrode 41 made of a metal material such as Au. The drive electrode 35 is disposed at a position facing the liquid pressurizing chamber 10 on the upper surface of the piezoelectric actuator unit 21 as described above. One end of the drive electrode 35 is drawn out of a region facing the liquid pressurizing chamber 10 to form a connection electrode 36. The connection electrode 36 is made of, for example, gold containing glass frit, and has a convex shape with a thickness of about 15 μm. The connection electrode 36 is electrically joined to an electrode provided in an FPC (Flexible Printed Circuit) (not shown). Although details will be described later, a drive signal (drive voltage) is supplied to the drive 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.

補助電極４１は、駆動電極３６の周囲に、共通電極３４と対向して設けられている。図６（ａ）は補助電極４１の形状の一例である。ここで、駆動電極の周囲とは、流路部材と前記圧電アクチュエータとの積層方向から見たとき、液体加圧室の面積重心点から補助電極４１が形成されている部位への角度が３６０度となっていること、つまり、平面上のどの方向にも補助電極４１が形成されていることが好ましいが、接続電極が形成されている方向を除く概略３６０度近く形成されて入ればよく、その角度は２７０度（３／４周）以上であればよい。また、１つの駆動電極３６の周囲の補助電極４１は全て繋がっていなくてもよい。補助電極４１の一部には、補助電極用接続電極４６が形成されている。補助電極用接続電極４６は例えばガラスフリットを含む金からなり、厚さが１５μｍ程度で凸状に形成されている。また、補助電極用接続電極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、補助電極４１には、制御部１００からＦＰＣを通じて駆動補助信号が供給される。駆動補助信号は、駆動信号と同期して一定の周期で供給される。   The auxiliary electrode 41 is provided around the drive electrode 36 so as to face the common electrode 34. FIG. 6A shows an example of the shape of the auxiliary electrode 41. Here, the periphery of the drive electrode means that the angle from the center of gravity of the area of the liquid pressurizing chamber to the portion where the auxiliary electrode 41 is formed is 360 degrees when viewed from the stacking direction of the flow path member and the piezoelectric actuator. In other words, it is preferable that the auxiliary electrode 41 is formed in any direction on the plane, but it is sufficient that the auxiliary electrode 41 is formed approximately 360 degrees excluding the direction in which the connection electrode is formed. The angle may be 270 degrees (3/4 round) or more. Further, all the auxiliary electrodes 41 around one drive electrode 36 may not be connected. An auxiliary electrode connection electrode 46 is formed on a part of the auxiliary electrode 41. The auxiliary electrode connection electrode 46 is made of gold containing glass frit, for example, and has a convex shape with a thickness of about 15 μm. The auxiliary electrode connection electrode 36 is electrically joined to an electrode provided in an FPC (Flexible Printed Circuit) (not shown). Although details will be described later, a drive assist signal is supplied from the control unit 100 to the auxiliary electrode 41 through the FPC. The drive assist signal is supplied at a constant period in synchronization with the drive signal.

補助電極の他の例を図６（ｂ）およ（ｃ）に示す。いずれも圧電セラミック層２２１ｂ、３２１ｂ上に、液体加圧室２１０、３１０に重なる位置に駆動電極２３５、３３５が形成されており、駆動電極２３５、３３５の周囲に補助電極２４１、３４１が形成されている。   Another example of the auxiliary electrode is shown in FIGS. In either case, driving electrodes 235 and 335 are formed on the piezoelectric ceramic layers 221b and 321b so as to overlap the liquid pressurizing chambers 210 and 310, and auxiliary electrodes 241 and 341 are formed around the driving electrodes 235 and 335. Yes.

図６（ｂ）では流路部材と前記圧電アクチュエータとの積層方向から見たとき、液体加圧室１１０の面積重心点Ｃから補助電極２４１が形成されている部位への角度θは３４５度となっている。この場合、実際に変位が生じる液体加圧室２１０から離れた駆動電極２３５の引き出し部の周囲に補助電極２４１を形成していないが、実効的に効果を変えずに、補助電極１４１の形状を簡略化できる。   In FIG. 6B, when viewed from the stacking direction of the flow path member and the piezoelectric actuator, the angle θ from the center of gravity C of the liquid pressurizing chamber 110 to the portion where the auxiliary electrode 241 is formed is 345 degrees. It has become. In this case, the auxiliary electrode 241 is not formed around the lead-out portion of the drive electrode 235 away from the liquid pressurizing chamber 210 where the displacement actually occurs, but the shape of the auxiliary electrode 141 is effectively changed without changing the effect. It can be simplified.

図６（ｃ）では流路部材と前記圧電アクチュエータとの積層方向から見たとき、液体加圧室３１０の面積重心点から補助電極３４１が形成されている部位への角度は、それぞれの補助電極３４１の角度を合計して計算する。この場合、さらに補助電極３４１の形状を簡略化できる。   In FIG. 6C, when viewed from the stacking direction of the flow path member and the piezoelectric actuator, the angle from the center of gravity of the area of the liquid pressurizing chamber 310 to the portion where the auxiliary electrode 341 is formed is different from each auxiliary electrode. Calculate the total of 341 angles. In this case, the shape of the auxiliary electrode 341 can be further simplified.

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、駆動電極３５からなる電極群を避ける位置に駆動電極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、多数の駆動電極３５と同様に、ＦＰＣ上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 drive electrode 35 is formed on the piezoelectric ceramic layer 21b at a position avoiding the electrode group composed of the drive 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 is connected to another electrode on the FPC, like the many drive electrodes 35. ing.

図５に示されるように、共通電極３４と駆動電極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における駆動電極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 drive electrode 35 are disposed so as to sandwich only the uppermost piezoelectric ceramic layer 21b. A region sandwiched between the drive electrode 35 and the common electrode 34 in the piezoelectric ceramic layer 21b is referred to as an active portion, and the piezoelectric ceramic in that portion is polarized. 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、駆動電極３５および補助電極４１に選択的に所定の駆動信号および駆動補助信号が供給されることにより、この駆動電極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（アクチュエータ）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の直上に位置する振動板２１ａ、共通電極３４、圧電セラミック層２１ｂ、駆動電極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 and drive auxiliary signal are selectively supplied to the drive electrode 35 and the auxiliary electrode 41, pressure is applied to the liquid in the liquid pressurizing chamber 10 corresponding to the drive electrode 35. Is added. 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 pressurizing chamber 10 corresponds to an individual displacement element 50 (actuator) corresponding to each liquid pressurizing 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. Are formed by a diaphragm 21a, a common electrode 34, a piezoelectric ceramic layer 21b, and a drive electrode 35. 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).

多数の駆動電極３５は、個別に電位を制御することができるように、それぞれがＦＰＣ上のコンタクトおよび配線を介して、個別にアクチュエータ制御手段に電気的に接続されている。   The multiple drive electrodes 35 are individually electrically connected to the actuator control means via contacts and wirings on the FPC so that the potentials can be individually controlled.

本実施形態における圧電アクチュエータユニット２１の駆動方法を、まず駆動電極３５に供給される駆動電圧（駆動信号）に関して説明する。駆動電極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、駆動電極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
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駆動電極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。 A method for driving the piezoelectric actuator unit 21 in the present embodiment will be described first with respect to a drive voltage (drive signal) supplied to the drive electrode 35. When the drive electrode 35 is set to a potential different from that of the common electrode 34 and an electric field is applied to the piezoelectric ceramic layer 21b in the polarization direction, 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 plane direction by 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 drive 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). In this configuration, the drive electrode 35 is connected to the common electrode 34 by the actuator controller so that the electric field and the polarization are in the same direction. When the potential is positive or negative, the portion (active portion) sandwiched between the electrodes of the piezoelectric ceramic layer 21b contracts in the plane 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のひとつは引き打ちと呼ばれるもので、予め駆動電極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駆動電極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、駆動電極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。その後再び駆動電極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駆動電極３５に供給することになる。このパルス幅は、液体加圧室１０内において圧力波がマニホールド５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。   One of the actual driving procedures in the present embodiment is called “strike”. The driving electrode 35 is set to a potential higher than the common electrode 34 (hereinafter referred to as “high potential”) in advance, and the driving electrode 35 is provided each time there is a discharge request. Is once set to the same potential as the common electrode 34 (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 drive electrode 35 becomes a 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 drive 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 inside of the liquid pressurizing chamber 10 is reduced by reducing the volume of the liquid pressurizing chamber 10. Becomes a positive pressure, the pressure on the liquid rises, and droplets are ejected. That is, a drive signal including a pulse with a high potential as a reference is supplied to the drive electrode 35 in order to discharge the droplet. The ideal pulse width is AL (Acoustic Length), which is the length of time during which the pressure wave propagates from the manifold 5 to the liquid discharge hole 8 in the liquid pressurizing chamber 10. 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.

これとは逆に押し打ちと呼ばれる駆動方法も使用できる。押し打ちは、駆動電極３５を共通電極３４と同じ電位（低電位）にしておき吐出要求がある毎に駆動電極３５を共通電極３４より高い電位（高電位）とする。これにより、液体加圧室１０の体積増加により、液体吐出孔８から押し出された液柱が、液体加圧室１０内部が正圧状態から負圧状態に反転するときに合わせて、液体加圧室１０の体積を増加させて、液柱の根元を切断し、切り離された液滴を吐出する。   On the contrary, a driving method called pushing can be used. In the pushing, the drive electrode 35 is set to the same potential (low potential) as the common electrode 34, and the drive electrode 35 is set to a higher potential (high potential) than the common electrode 34 every time there is an ejection request. Thereby, the liquid column pushed out from the liquid discharge hole 8 due to the increase in the volume of the liquid pressurizing chamber 10 causes the liquid pressurization when the inside of the liquid pressurizing chamber 10 is reversed from the positive pressure state to the negative pressure state. The volume of the chamber 10 is increased, the root of the liquid column is cut, and the separated droplets are discharged.

また、階調印刷においては、液体吐出孔８から連続して吐出される液滴の数、つまり液滴吐出回数で調整される液滴量（体積）で階調表現が行われる。このため、指定された階調表現に対応する回数の液滴吐出を、指定されたドット領域に対応する液体吐出孔８から連続して行なう。一般に、液体吐出を連続して行なう場合は、液滴を吐出させるために供給するパルスとパルスとの間隔をＡＬとすることが好ましい。これにより、先に吐出された液滴を吐出させるときに発生した圧力の残余圧力波と、後に吐出させる液滴を吐出させるときに発生する圧力の圧力波との周期が一致し、これらが重畳して液滴を吐出するための圧力を増幅させることができる。   In gradation printing, gradation expression is performed by the number of droplets ejected continuously from the liquid ejection holes 8, that is, the droplet amount (volume) adjusted by the number of droplet ejections. For this reason, the number of droplet discharges corresponding to the specified gradation expression is continuously performed from the liquid discharge hole 8 corresponding to the specified dot region. In general, when liquid ejection is performed continuously, it is preferable that the interval between pulses supplied to eject liquid droplets is AL. As a result, the period of the residual pressure wave of the pressure generated when discharging the previously discharged liquid droplet coincides with the pressure wave of the pressure generated when discharging the liquid droplet discharged later, and these are superimposed. Thus, the pressure for discharging the droplet can be amplified.

以上のような基本的に引き打ちの動作においては、駆動劣化が起きる原因を、図７を用いて詳細に説明する図７（ａ）は電圧を加えていない状態の圧電セラミック層２１ｂ、共通電極３４、駆動電極３５および補助電極４１の縦断面である。以下、共通電極３４と駆動電極３５とに挟まれた部分の圧電セラミック層２１ｂを駆動部５１と呼び、共通電極３４と補助電極４１とに挟まれた部分の圧電セラミック層２１ｂを補助駆動部５３と呼び、以上のいずれでもない部分の圧電セラミック層２１ｂを非駆動部５２と呼ぶ。なお、分極は、駆動電極３５から共通電極３４への方向および補助電極４１から共通電極３４への方向にされている。いずれの分極も逆の方向に行なっておいてもよく、その場合、以下の説明では加える電圧差は逆になる。   FIG. 7A, which will be described in detail with reference to FIG. 7, shows the cause of the drive deterioration in the basic operation as described above. FIG. 7A shows the piezoelectric ceramic layer 21b in the state where no voltage is applied, the common electrode. 34 is a longitudinal section of the drive electrode 35 and the auxiliary electrode 41. Hereinafter, the portion of the piezoelectric ceramic layer 21b sandwiched between the common electrode 34 and the drive electrode 35 is referred to as a drive unit 51, and the portion of the piezoelectric ceramic layer 21b sandwiched between the common electrode 34 and the auxiliary electrode 41 is referred to as an auxiliary drive unit 53. The portion of the piezoelectric ceramic layer 21b that is not any of the above is referred to as a non-driving portion 52. The polarization is set in the direction from the drive electrode 35 to the common electrode 34 and in the direction from the auxiliary electrode 41 to the common electrode 34. Either polarization may be performed in the opposite direction. In that case, the voltage difference applied in the following description is reversed.

上述の説明のように、一般的な引き打ちでは、図７（ｂ）のように共通電極３４が０Ｖ、駆動電極３５が正の電圧の状態で待機し（以下、吐出する前の状態を待機状態という）、図７（ｃ）のように共通電極３４が０Ｖ、駆動電極３５が０Ｖとなる駆動電圧を与えて駆動し（以下、待機状態とは異なる駆動電圧が与えられている状態を駆動状態という）、その後、図７（ｂ）の待機状態に戻るという一連の動作を行なうことにより、液体吐出孔８から液滴が吐出される。図７（ｂ）の待機状態では駆動部５１が平面方向に縮んでおり、非駆動部５２には引っ張り応力が働いている。なお、補助駆動部５３も僅かに引っ張られる場合もあるが、図７（ｂ）では無視して描いている。この応力が非常に長時間、繰り返し加わるため、非駆動部５２は、しだいに横方向に分極されていく。そして、横方向への分極が進むと、非駆動部５２は横方向に延びてしまい、図７（ｃ）の駆動状態では駆動部５１を押すように働くため、駆動状態での変位が少なくなる。これが駆動劣化である。なお、この際の、共通電極３４と駆動電極３５との間に生じる電界が、圧電セラミック層２１ｂに分域回転歪が生じる抗電界Ｅｃの０．８倍以上であると、駆動劣化の進行が非常にはやくなる。   As described above, in general striking, the common electrode 34 stands by in a state of 0V and the drive electrode 35 is positive as shown in FIG. 7B (hereinafter, the state before ejection is waited). 7 (c), driving is performed by applying a driving voltage in which the common electrode 34 is 0V and the driving electrode 35 is 0V (hereinafter, a driving voltage different from the standby state is applied). Then, a series of operations of returning to the standby state shown in FIG. 7B is performed, whereby droplets are ejected from the liquid ejection holes 8. In the standby state of FIG. 7B, the drive unit 51 is contracted in the plane direction, and tensile stress is applied to the non-drive unit 52. Although the auxiliary drive unit 53 may be slightly pulled, it is ignored in FIG. 7B. Since this stress is repeatedly applied for a very long time, the non-driving unit 52 is gradually polarized in the lateral direction. Then, as the polarization in the lateral direction proceeds, the non-driving unit 52 extends in the lateral direction and acts to push the driving unit 51 in the driving state of FIG. 7C, so that the displacement in the driving state is reduced. . This is drive deterioration. In this case, when the electric field generated between the common electrode 34 and the drive electrode 35 is 0.8 times or more of the coercive electric field Ec in which the domain rotational distortion occurs in the piezoelectric ceramic layer 21b, the drive deterioration proceeds. It ’s very easy.

これに対して、本発明の記録装置では、引き打ちの際には、図７（ｄ）のように共通電極３４が０Ｖ、駆動電極３５が正の電圧（生じる電界は０．８Ｅｃ以上）、補助電極４１が負の電圧の状態で待機し、図７（ｅ）のように共通電極３４が０Ｖ、駆動電極３５が０Ｖ、補助電極４１が０Ｖとなる駆動電圧および補助駆動電圧を与えて駆動し、その後、図７（ｄ）の待機状態に戻る一連の動作を行なうことにより、液体吐出孔８から液滴が吐出される。図７（ｃ）の待機状態では駆動部５１が平面方向に縮んでいるが、補助駆動部５３には逆の電界が生じるように電圧が加えられており補助駆動部５３伸びている。そのため、非駆動部５２には、理想的には応力が生じない状態にできる。このため、このため駆動劣化は生じなくなる。また、駆動劣化が生じないため、待機状態の駆動電極３５に加わる電圧を、駆動部５１に生じる電界を０．８Ｅｃ以上にすることが可能になり、吐出量を多くしたり、吐出速度を速くしたりすることができる。   On the other hand, in the recording apparatus of the present invention, when striking, the common electrode 34 is 0 V and the drive electrode 35 is a positive voltage (the electric field generated is 0.8 Ec or more) as shown in FIG. The auxiliary electrode 41 stands by in a negative voltage state and is driven by applying a driving voltage and an auxiliary driving voltage at which the common electrode 34 is 0 V, the driving electrode 35 is 0 V, and the auxiliary electrode 41 is 0 V as shown in FIG. Thereafter, a series of operations for returning to the standby state shown in FIG. 7D is performed, whereby droplets are ejected from the liquid ejection holes 8. In the standby state of FIG. 7C, the drive unit 51 is contracted in the planar direction, but a voltage is applied to the auxiliary drive unit 53 so that a reverse electric field is generated, and the auxiliary drive unit 53 extends. Therefore, ideally, no stress is generated in the non-driving unit 52. For this reason, drive deterioration does not occur for this reason. Further, since drive deterioration does not occur, the voltage applied to the drive electrode 35 in the standby state can be set to an electric field generated in the drive unit 51 of 0.8 Ec or more, thereby increasing the discharge amount and increasing the discharge speed. You can do it.

なお、高密度化するために、補助電極４１を駆動電極３５と同等の大きさで形成できない場合も考えられるが、その場合でも非駆動部５２に加わる応力は低減でき、待機状態の駆動電極３５に加わる電圧を、駆動部５１に生じる電界を０．８Ｅｃ以上にすることが可能になり、吐出量を多くしたり、吐出速度を速くしたりすることができる。   In order to increase the density, there may be a case where the auxiliary electrode 41 cannot be formed in the same size as the drive electrode 35. Even in this case, the stress applied to the non-drive portion 52 can be reduced, and the drive electrode 35 in the standby state can be reduced. As a result, the electric field generated in the drive unit 51 can be set to 0.8 Ec or more, and the discharge amount can be increased and the discharge speed can be increased.

以上、説明を簡単にするため、駆動状態の電圧などを０Ｖとしてきたが、圧電セラミック層２１ｂの寸法変化の挙動が、上述の状態となるようにすれば、他の電圧でもかまわない。一般的には、次のように表せる。   As described above, the voltage in the driving state has been set to 0 V for the sake of simplicity, but other voltages may be used as long as the behavior of the dimensional change of the piezoelectric ceramic layer 21b is in the above-described state. In general, it can be expressed as:

圧電セラミック層２１ｂに分域回転歪が生じる抗電界をＥｃとしたとき、駆動電極３５と共通電極３４との間の電圧を、生じる電界が０．８Ｅｃ以上となる正（分極の方向と同じ方向の電界が生じる電圧を正の電圧、逆を負の電圧とする）の第１の電圧Ｖ１にして待機し、電圧が前記第１の電圧よりも低い第２の電圧Ｖ２にして液体加圧室１０の体積を増加させて駆動した後、電圧を前記第１の電圧Ｖ１に戻すとともに、待機時には、補助電極４１と共通電極３４との間の電圧を、生じる電界が−０．８Ｅｃ以上となる負の第３の電圧Ｖ３とし、駆動時には、第３の電圧Ｖ３より高い第４の電圧Ｖ４とする
この駆動電圧の変化を図８（ａ）に示し、補助駆動電圧の変化を図８（ｂ）示す。図中の（０．８Ｅｃ）または（−０．８Ｅｃ）は抗電界Ｅｃの０．８倍または−０．８倍の電界が生じ電圧を表している。駆動電極３５と補助電極４１の面積が異なる場合の、駆動部５１に抗電界Ｅｃの０．８倍の電界が生じる電圧と、補助駆動部５３に抗電界Ｅｃの０．８倍の電界が生じる電圧とは異なる。 When the coercive electric field that causes domain rotational distortion in the piezoelectric ceramic layer 21b is Ec, the voltage between the drive electrode 35 and the common electrode 34 is positive (the same direction as the direction of polarization) when the generated electric field is 0.8 Ec or more. The first voltage V1 is set to a positive voltage and the reverse voltage is set to a negative voltage. The liquid pressurization chamber is set to the second voltage V2 whose voltage is lower than the first voltage. After driving by increasing the volume of 10, the voltage is returned to the first voltage V1, and the electric field generated between the auxiliary electrode 41 and the common electrode 34 is -0.8Ec or more during standby. The negative third voltage V3 is set to a fourth voltage V4 higher than the third voltage V3 at the time of driving. The change in the drive voltage is shown in FIG. 8A, and the change in the auxiliary drive voltage is shown in FIG. ) In the figure, (0.8Ec) or (−0.8Ec) represents a voltage in which an electric field of 0.8 or −0.8 times the coercive electric field Ec is generated. When the areas of the drive electrode 35 and the auxiliary electrode 41 are different, a voltage that generates an electric field that is 0.8 times the coercive electric field Ec in the drive unit 51 and an electric field that is 0.8 times the coercive electric field Ec are generated in the auxiliary drive unit 53. Different from voltage.

第４の電圧Ｖ４を正の電圧Ｖ４’とするバイポーラ駆動を行なうと、補助電極４１の面積が狭い場合であっても、図７（ｄ）に示す待機状態で非駆動部５２を押す量が多くなるため、非駆動部５２に生じる引っ張り応力を低くすることができる。   When bipolar driving is performed in which the fourth voltage V4 is set to the positive voltage V4 ′, even when the area of the auxiliary electrode 41 is small, the amount by which the non-driving unit 52 is pushed in the standby state shown in FIG. Therefore, the tensile stress generated in the non-driving unit 52 can be reduced.

続いて、押し打ちの場合について説明する。一般的な押し打ちでは、図７（ｃ）のように共通電極３４が０Ｖ、駆動電極３５が０Ｖとなる状態で待機し、図７（ｂ）のように共通電極３４が０Ｖ、駆動電極３５が正の電圧となる駆動電圧を与えて駆動し）、その後、図７（ｃ）の待機状態に戻る一連の動作を行なうことにより、液体吐出孔８から液滴が吐出される。図７（ｂ）の駆動状態では駆動部５１が平面方向に縮んでおり、非駆動部５２には引っ張り応力が働いている。なお、補助駆動部５３も僅かに引っ張られる場合もあるが、図７（ｂ）では無視して描いている。この応力が非常に長時間、繰り返し加わるため、非駆動部５２は、しだいに横方向に分極されていく。そして。横方向への分極が進むと、非駆動部５２は横方向に延びてしまい、図７（ｃ）の待機状態では駆動部５１を押すように働くため、駆動状態に変化する際の変位量の差が少なくなる。これが駆動劣化である。なお、この際の、共通電極３４と駆動電極３５との間に生じる電界が、圧電セラミック層２１ｂに分域回転歪が生じる抗電界Ｅｃの０．８倍以上であると、駆動劣化の進行が早くなる。   Next, the case of pushing will be described. In general pushing, the common electrode 34 is set to 0 V and the drive electrode 35 is set to 0 V as shown in FIG. 7C, and the common electrode 34 is set to 0 V and the drive electrode 35 is set as shown in FIG. Then, the liquid is ejected from the liquid ejection hole 8 by performing a series of operations for returning to the standby state of FIG. 7C. In the driving state of FIG. 7B, the driving unit 51 is contracted in the planar direction, and a tensile stress is applied to the non-driving unit 52. Although the auxiliary drive unit 53 may be slightly pulled, it is ignored in FIG. 7B. Since this stress is repeatedly applied for a very long time, the non-driving unit 52 is gradually polarized in the lateral direction. And then. When the polarization in the lateral direction proceeds, the non-driving unit 52 extends in the lateral direction and acts to push the driving unit 51 in the standby state of FIG. 7C, so that the amount of displacement when changing to the driving state is increased. The difference is reduced. This is drive deterioration. In this case, when the electric field generated between the common electrode 34 and the drive electrode 35 is 0.8 times or more of the coercive electric field Ec in which the domain rotational distortion occurs in the piezoelectric ceramic layer 21b, the drive deterioration proceeds. Get faster.

本発明の記録装置では、駆動状態で生じる引っ張り応力を、引き打ちの場合の図７（ｄ）と同様に応力を低減できる。これは一般的には、次のように表せる。   In the recording apparatus of the present invention, the tensile stress generated in the driving state can be reduced as in the case of FIG. In general, this can be expressed as:

圧電セラミック層２１ｂに分域回転歪が生じる抗電界をＥｃとしたとき、駆動電極３５と共通電極３４の間の電圧を第５の電圧Ｖ５にして待機し、電圧を上げて生じる電界が０．８Ｅｃ以上となる正の第６の電圧Ｖ６にして液体加圧室１０の体積を減少させて駆動した後、電圧を前記第５の電圧Ｖ５に戻すとともに、補助電極４１と共通電極３４との間の電圧を、待機時には、第７の電圧Ｖ７にし、駆動時には、第７の電圧Ｖ７より低いとともに、生じる電界が−０．８Ｅｃ以上となる負の第８の電圧Ｖ８にする。   When the coercive electric field that causes domain rotational distortion in the piezoelectric ceramic layer 21b is Ec, the voltage between the drive electrode 35 and the common electrode 34 is set to the fifth voltage V5, and the electric field generated by raising the voltage is 0. After driving the liquid pressurizing chamber 10 by reducing the volume of the liquid pressurizing chamber 10 to a positive sixth voltage V6 that is 8Ec or higher, the voltage is returned to the fifth voltage V5 and between the auxiliary electrode 41 and the common electrode 34. Is set to a seventh voltage V7 during standby, and is set to a negative eighth voltage V8 that is lower than the seventh voltage V7 during driving and has a generated electric field of −0.8 Ec or more.

この駆動電圧の変化を図８（ｃ）に示し、補助駆動電圧の変化を図８（ｄ）示す。図中の（０．８Ｅｃ）は抗電界Ｅｃの０．８倍の電界が生じ電圧を表している。駆動電極３５と補助電極４１の面積が異なる場合の、駆動部５１に抗電界Ｅｃの０．８倍の電界が生じる電圧と、補助駆動部５３に抗電界Ｅｃの０．８倍の電界が生じる電圧とは異なる。   This change in drive voltage is shown in FIG. 8C, and the change in auxiliary drive voltage is shown in FIG. 8D. (0.8Ec) in the figure represents a voltage generated by an electric field 0.8 times the coercive electric field Ec. When the areas of the drive electrode 35 and the auxiliary electrode 41 are different, a voltage that generates an electric field that is 0.8 times the coercive electric field Ec in the drive unit 51 and an electric field that is 0.8 times the coercive electric field Ec are generated in the auxiliary drive unit 53. Different from voltage.

第７の電圧Ｖ７を正の電圧Ｖ７’とするバイポーラ駆動を行なうと、補助電極４１の面積が狭い場合であっても、図７（ｄ）に示す待機状態で非駆動部５２を押す量が多くなるため、非駆動部５２に生じる引っ張り応力を低くすることができる。   When bipolar driving is performed in which the seventh voltage V7 is set to the positive voltage V7 ′, even when the area of the auxiliary electrode 41 is small, the amount by which the non-driving unit 52 is pushed in the standby state shown in FIG. Therefore, the tensile stress generated in the non-driving unit 52 can be reduced.

なお、引っ張り応力が加わる時間は、引き打ちの待機状態の方が長くなるため、本発明は、特に引き打ち方式に対して有効である。   Note that the time during which the tensile stress is applied is longer in the standby state of the strike, and the present invention is particularly effective for the strike method.

また、駆動部５１の分極方向と補助駆動部５３の分極方向を逆にすると、駆動電極３５と補助電極４１に加える電圧差をすくなくできるため、短絡が発生するおそれを低減できる。   In addition, if the polarization direction of the drive unit 51 and the polarization direction of the auxiliary drive unit 53 are reversed, the voltage difference applied to the drive electrode 35 and the auxiliary electrode 41 can be reduced, so that the possibility of occurrence of a short circuit can be reduced.

また、補助電極部４１に印加する信号は、駆動部５１と非駆動部５２の界面に応力をできるだけ緩和させるため、単純に駆動電極部５２へ印加される電圧と等価な値ではなく、駆動部５１の変位に応じた変位を発生させるだけの電圧を印加することが望ましい。この値は電極面積によって異なるため、電極寸法ごとに駆動部５１・非駆動部５２の変位が等価となる様に調整する。具体的には、圧電体の変位量は駆動電極３５のサイズによって異なり、分極方向に垂直方向に変位する振動モードの場合、径方向の長さに対して比例関係となる。現実的には多連多列の高密度に配置されたインクジェットプリンターヘッドにおいては駆動電極３５間の間隔は狭く高密度配置が進む程、間隔が狭くなる。よって、例えば一つの駆動電極３５が８００μ角程度のサイズで６００ｄｐｉの多連多列のプリンターヘッドにおいて１インチ程度のヘッドサイズに設計する場合、補助電極４１幅は最大でも５０μｍ程度しかとれない。この場合、駆動電極３５部の変位量を打ち消す程度に補助駆動部５３を変位させることは、抗電界Ｅｃの限界よりできない。   Further, the signal applied to the auxiliary electrode portion 41 is not simply a value equivalent to the voltage applied to the drive electrode portion 52 in order to relieve stress at the interface between the drive portion 51 and the non-drive portion 52 as much as possible. It is desirable to apply a voltage sufficient to generate a displacement corresponding to the displacement 51. Since this value varies depending on the electrode area, the displacement of the driving unit 51 and the non-driving unit 52 is adjusted to be equivalent for each electrode dimension. Specifically, the amount of displacement of the piezoelectric body varies depending on the size of the drive electrode 35, and in a vibration mode that is displaced in a direction perpendicular to the polarization direction, is proportional to the length in the radial direction. In reality, in an inkjet printer head arranged in a high density of multiple rows and columns, the spacing between the drive electrodes 35 is narrow, and the spacing becomes narrower as the density increases. Therefore, for example, in the case where a single drive electrode 35 is designed to have a head size of about 1 inch in a 600 dpi multi-line printer head having a size of about 800 μm, the width of the auxiliary electrode 41 can only be about 50 μm at maximum. In this case, it is impossible to displace the auxiliary drive unit 53 to the extent that the displacement amount of the drive electrode 35 unit is canceled due to the limit of the coercive electric field Ec.

そこで、引き打ちの場合は、面積と加える電圧については、駆動電極３５の面積をＳ１（ｍ２）とし、補助電極４１の面積をＳ２（ｍ２）とし、第１の電圧Ｖ１により駆動電極３４と共通電極３４との間に生じる電界をＥ１（Ｖ／ｍ）とし、第３の電圧Ｖ３により補助電極４１と共通電極３４との間に生じる電界をＥ２（Ｖ／ｍ）としたとき、０．０５≦Ｓ２／Ｓ１＜１．０、Ｅ１≦Ｅ２≦０．８Ｅｃとするのが好ましい。 Therefore, in the case of striking, regarding the area and applied voltage, the area of the drive electrode 35 is S1 (m 2 ), the area of the auxiliary electrode 41 is S2 (m 2 ), and the drive electrode 34 is driven by the first voltage V1. The electric field generated between the auxiliary electrode 41 and the common electrode 34 by the third voltage V3 is E2 (V / m). 0.05 ≦ S2 / S1 <1.0 and E1 ≦ E2 ≦ 0.8Ec.

また、押し打ちの場合は、面積と加える電圧については、駆動電極３５の面積をＳ１（ｍ２）とし、補助電極４１の面積をＳ２（ｍ２）とし、第５の電圧Ｖ５により駆動電極３４と共通電極３４との間に生じる電界をＥ１（Ｖ／ｍ）とし、第８の電圧Ｖ８により補助電極４１と共通電極３４との間に生じる電界をＥ２（Ｖ／ｍ）としたとき、０．０５≦Ｓ２／Ｓ１＜１．０、Ｅ１≦Ｅ２≦０．８Ｅｃとするのが好ましい。 In the case of pushing, the area of the drive electrode 35 is S1 (m 2 ), the area of the auxiliary electrode 41 is S2 (m 2 ), and the drive electrode 34 is driven by the fifth voltage V5. The electric field generated between the auxiliary electrode 41 and the common electrode 34 by the eighth voltage V8 is E2 (V / m). 0.05 ≦ S2 / S1 <1.0 and E1 ≦ E2 ≦ 0.8Ec.

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を用いたスラリーを作成し、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した。   A piezoelectric material used for the piezoelectric ceramic layer was lead zirconate titanate (PZT), and a slurry using PZT was prepared. From this slurry, a roll coater method was adopted as a forming method to prepare a green sheet.

次いで、金型打ち抜きによって、１００μｍ径の貫通孔をグリーンシートに形成した。
その後、Ａｇ−Ｐｄ合金を含む導体ペーストを用いたスクリーン印刷法により、各グリーンシートの表面に、共通電極となる電極パターンを形成した。 Next, through holes having a diameter of 100 μm were formed in the green sheet by die punching.
Then, the electrode pattern used as a common electrode was formed in the surface of each green sheet by the screen-printing method using the conductor paste containing an Ag-Pd alloy.

また、Ａｇ−Ｐｄ合金に対して、圧電体粉末をフィラー剤として３０体積％添加してビア導体ペーストを作製し、これをスクリーン印刷にて、グリーンシートに形成した貫通孔の内部に充填し、ビア電極を形成した。   Further, a via conductor paste is prepared by adding 30% by volume of piezoelectric powder as a filler to the Ag—Pd alloy, and this is filled in the through-hole formed in the green sheet by screen printing. A via electrode was formed.

次いで、このグリーンシートを２層積層して、内部に共通電極及びビア電極を備えた積層成形体を作製した。その後、この積層成形体を１０２０℃の温度で焼成して圧電焼結体を作製した。得られた圧電焼結体は１層あたり約２０μｍであった。   Next, two layers of this green sheet were laminated to produce a laminated molded body having a common electrode and a via electrode inside. Thereafter, this laminated molded body was fired at a temperature of 1020 ° C. to produce a piezoelectric sintered body. The obtained piezoelectric sintered body was about 20 μm per layer.

この圧電焼結体の表面に、変位素子を構成する部分の共通電極に相対するように主成分Ａｕを含む導体ペーストを用いたスクリーン印刷により、マトリックス状に、幅０．８ｍｍ、長さ０．８ｍｍの駆動電極及び駆動電極の端から０．０３ｍｍの位置に線幅０．０３ｍｍの補助電極を同時に形成し、しかる後に、８００℃の熱処理によって駆動電極及び補助電極を形成した。   On the surface of this piezoelectric sintered body, a width of 0.8 mm and a length of 0. 5 mm are formed in a matrix by screen printing using a conductor paste containing the main component Au so as to face the common electrode of the portion constituting the displacement element. An 8 mm drive electrode and an auxiliary electrode having a line width of 0.03 mm were simultaneously formed at a position 0.03 mm from the end of the drive electrode, and thereafter, the drive electrode and the auxiliary electrode were formed by heat treatment at 800 ° C.

次に、圧電セラミック層のほぼ全面を分極するために、圧電セラミック層の表面に駆動電極と補助電極を覆うように、Ａｇを主体とする仮電極ペーストを塗布し、乾燥させて分極電極を形成した。なお、圧電セラミック層の表面に形成されたビア電極とその周囲には分極電極を形成しなかった。   Next, in order to polarize almost the entire surface of the piezoelectric ceramic layer, a temporary electrode paste mainly composed of Ag is applied to the surface of the piezoelectric ceramic layer so as to cover the drive electrode and the auxiliary electrode, and dried to form a polarization electrode. did. In addition, the via electrode formed on the surface of the piezoelectric ceramic layer and the polarization electrode around it were not formed.

この全面分極を行った後に、共通電極と、分極電極との間に電圧を印加して圧電セラミック層のほぼ全面を分極し、その後、有機溶剤中で超音波洗浄して分極電極を除去した。   After this entire surface polarization was performed, a voltage was applied between the common electrode and the polarization electrode to polarize almost the entire surface of the piezoelectric ceramic layer, and thereafter, the polarization electrode was removed by ultrasonic cleaning in an organic solvent.

さらに、溝幅０．９ｍｍ、溝長さ０．９ｍｍの溝形状（開口部面積０．８１ｍｍ２）を有し、溝ピッチが０．１３ｍｍで格子状にマトリックス配置された流路部材の上に、圧電アクチュエータを、開口部にそれぞれの変位素子が位置するように接着して液体吐出ヘッドを作製し、さらに液体吐出ヘッドの動作を制御するドライバーＩＣを含む制御部を接続し、記録装置を作製した。 Furthermore, on a flow path member having a groove shape (opening area 0.81 mm 2 ) having a groove width of 0.9 mm and a groove length of 0.9 mm, and having a groove pitch of 0.13 mm and matrix arrangement in a lattice shape Then, the piezoelectric actuator is bonded so that each displacement element is positioned in the opening, and a liquid discharge head is manufactured. Further, a control unit including a driver IC for controlling the operation of the liquid discharge head is connected to manufacture a recording apparatus. did.

得られた記録装置を用いて、駆動信頼性を評価した。駆動信頼性の指標として、まず圧電アクチュエータを駆動させる前に、あらかじめ変位素子の初期変位量Ａを測定した。次いで、駆動電極と共通電極間にピーク電圧、周波数２ＫＨｚ、デューティ８０％のパルス波を１００億サイクル印加した後で、変位素子の駆動後変位量Ｂを測定し、初期変位量Ａに対する駆動後変位量Ｂの劣化率（Ａ−Ｂ）／Ａを算出した。表では、この低下率が１０％以下であるものを○、５％以下であるものを◎と評価した。   Drive reliability was evaluated using the obtained recording apparatus. As an index of drive reliability, first, the initial displacement amount A of the displacement element was measured in advance before driving the piezoelectric actuator. Next, after applying 10 billion cycles of a pulse wave with a peak voltage, a frequency of 2 kHz, and a duty of 80% between the driving electrode and the common electrode, the displacement amount B after driving of the displacement element is measured, and the displacement after driving with respect to the initial displacement amount A The deterioration rate of the amount B (AB) / A was calculated. In the table, the rate of decrease of 10% or less was evaluated as ◯, and the rate of decrease of 5% or less was evaluated as ◎.

なお、変位量の測定は、ドライバーＩＣを用いたアクチュエータ駆動回路を用いて変位素子部に駆動信号（矩形波）を入力し変位部をグラフテック社製のレーザードップラー変位形にて変位を測定して行った。   The displacement is measured by inputting a drive signal (rectangular wave) to the displacement element using an actuator drive circuit using a driver IC, and measuring the displacement with a laser Doppler displacement type manufactured by Graphtec. went.

また、第１の電圧Ｖ１は、駆動部に生じる電界が抗電界Ｅｃとなる電圧に対する割合で規格化して表１に表記した。第３の電圧Ｖ３は、補助駆動部に０．８Ｅｃの電界が生じる電圧とした。第２の電圧Ｖ２および第４の電圧Ｖ４は、０Ｖとした。   Further, the first voltage V1 is normalized in the ratio to the voltage at which the electric field generated in the driving unit becomes the coercive electric field Ec and is shown in Table 1. The third voltage V3 was a voltage at which an electric field of 0.8 Ec was generated in the auxiliary driving unit. The second voltage V2 and the fourth voltage V4 were set to 0V.

なお、圧電材料の抗電界Ｅｃの値は東陽テクニカ製強誘電体評価装置ＦＣＥを使用して測定周波数１Ｈｚの三角波を入力してＰ−Ｅヒステリシスを測定し、Ｘ軸切片の値より求めた結果、９ｋＶ／ｃｍであった。   The value of the coercive electric field Ec of the piezoelectric material was obtained from the value of the X-axis intercept measured by inputting a triangular wave with a measurement frequency of 1 Hz using a ferroelectric evaluation device FCE manufactured by Toyo Technica and measuring the PE hysteresis. 9 kV / cm.

結果を表１に示す。補助駆動電圧を加えない試料Ｎｏ．１および２の記録装置では、Ｅ／Ｅｃ＝０．８となる電圧より高い電圧では駆動劣化が生じたが、試料Ｎｏ．３および４の本発明の記録装置ではＥ／Ｅｃ＝０．８０となる電圧より高い第１の電圧での駆動が可能であり、Ｅ／Ｅｃ＝０．８以下の場合と比較して、吐出量を多くでき、吐出速度を速くできた。   The results are shown in Table 1. Sample No. with no auxiliary drive voltage applied In the recording apparatuses 1 and 2, drive deterioration occurred at a voltage higher than the voltage at which E / Ec = 0.8. In the recording apparatuses according to the third and fourth aspects of the present invention, driving at a first voltage higher than the voltage at which E / Ec = 0.80 is possible, and compared with the case where E / Ec = 0.8 or less, ejection is performed. The amount could be increased and the discharge speed could be increased.

Figure 0005183547
Figure 0005183547

補助駆動電圧の第３の電圧Ｖ３および第４の電圧Ｖ４を表２に記した値にした以外は、実施例１と同じ評価を行なった。   The same evaluation as in Example 1 was performed except that the third voltage V3 and the fourth voltage V4 of the auxiliary drive voltage were changed to the values shown in Table 2.

結果を表２に示す。試料Ｎｏ．１１〜１５では補助駆動電圧の第４の電圧Ｖ４を負にしていることで、駆動時に補助駆動部が非駆動部を引っ張ることになるため、非駆動部の分極がある程度進んでも駆動時の液体加圧室の体積を、使用初期における駆動時の液体加圧室の体積と同じ体積にできるため、試料Ｎｏ．４と比較して駆動劣化がより抑制できた。   The results are shown in Table 2. Sample No. In 11 to 15, since the fourth voltage V4 of the auxiliary driving voltage is negative, the auxiliary driving unit pulls the non-driving unit at the time of driving. Therefore, even when the polarization of the non-driving unit proceeds to some extent, the liquid at the time of driving Since the volume of the pressurizing chamber can be the same as the volume of the liquid pressurizing chamber during driving in the initial stage of use, Compared with 4, drive deterioration could be further suppressed.

Figure 0005183547
Figure 0005183547

圧電セラミックの作成方法は実施例１と同様にして、駆動電極を幅１．０ｍｍ、長さ１．０ｍｍ、補助電極を駆動電極の端から０．０５ｍｍ離れた位置に線幅０．０５ｍｍで形成し、実施例１と同様にして圧電アクチュエータを作成した。また溝幅１．１ｍｍ、溝長さ１．１ｍｍの溝形状（開口部面積１．２１ｍｍ２）を有し、溝ピッチが０．２３ｍｍで格子状にマトリックス配置された流路部材の上に、実施例１と同様に圧電アクチュエータを接着して液体吐出ヘッドを作製し、さらに液体吐出ヘッドの動作を制御するドライバーＩＣを含む制御部を接続し、記録装置を作製した。 The method for producing the piezoelectric ceramic was the same as in Example 1. The drive electrode was formed with a width of 1.0 mm, a length of 1.0 mm, and the auxiliary electrode formed with a line width of 0.05 mm at a position 0.05 mm away from the end of the drive electrode. Then, a piezoelectric actuator was prepared in the same manner as in Example 1. Further, on the flow path member having a groove shape (opening area 1.21 mm 2 ) having a groove width of 1.1 mm and a groove length of 1.1 mm, and having a groove pitch of 0.23 mm and arranged in a matrix in a lattice shape, In the same manner as in Example 1, a liquid discharge head was manufactured by bonding a piezoelectric actuator, and a control unit including a driver IC for controlling the operation of the liquid discharge head was connected to manufacture a recording apparatus.

得られた記録装置を用いて、実施例１と同様に駆動信頼性を評価した。結果を表３に示した。補助駆動電圧を加えない試料Ｎｏ．２１〜２３の記録装置では、実施例１とは変位素子の大きさが違っているが、同じＥ／Ｅｃ＝０．８となる電圧より高い電圧では、駆動劣化が生じた。そして、試料Ｎｏ．２４の本発明の記録装置ではＥ／Ｅｃ＝０．８０となる電圧より高い第１の電圧での駆動が可能であり、Ｅ／Ｅｃ＝０．８以下の場合と比較して、吐出量を多くでき、吐出速度を速くできた。   Using the obtained recording apparatus, drive reliability was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3. Sample No. with no auxiliary drive voltage applied In the recording apparatuses 21 to 23, the size of the displacement element was different from that in Example 1, but drive deterioration occurred at a voltage higher than the same voltage at which E / Ec = 0.8. And sample no. In the recording apparatus according to the present invention, the first voltage higher than the voltage at which E / Ec = 0.80 can be driven, and the ejection amount is smaller than that in the case of E / Ec = 0.8 or less. We were able to increase the discharge speed.

Figure 0005183547
Figure 0005183547

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・・・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
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・・・圧電セラミック層（振動板）
２１ｂ・・・圧電セラミック層
２２〜３１・・・プレート
３２・・・個別流路
３４・・・共通電極
３５・・・駆動電極
３６・・・接続電極
４１・・・補助電極
４６・・・補助電極用接続電極
５０・・・変位素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Printer 2 ... Liquid discharge head 4 ... Flow path member 5 ... Manifold 5a ... Sub manifold 5b ... Opening 6 ... Individual supply flow path 8 ... Liquid discharge hole DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ... Liquid pressurization chamber group 10 ... Liquid pressurization chamber 11a, b, c, d ... Liquid pressurization chamber row | line | column 12 ... Squeeze 15a, b, c, d ... Liquid discharge hole Row 21 ... Piezoelectric actuator unit 21a ... Piezoelectric ceramic layer (vibrating plate)
21b: Piezoelectric ceramic layer 22-31: Plate 32 ... Individual flow path 34 ... Common electrode 35 ... Drive electrode 36 ... Connection electrode 41 ... Auxiliary electrode 46 ... Auxiliary Electrode connection electrode 50 ... Displacement element

Claims (4)

複数の液体加圧室および該複数の液体加圧室にそれぞれ連通する複数の液体吐出孔を有する平板状の流路部材上に、前記複数の液体加圧室を覆うように圧電アクチュエータを積層してなり、該圧電アクチュエータは、前記流路部材側から振動板、共通電極、圧電体および複数の駆動電極の順に積層されているとともに、前記圧電体の前記駆動電極と前記共通電極とで挟まれた部位が厚み方向に分極されており、前記流路部材と前記圧電アクチュエータとの積層方向から見たとき、前記複数の駆動電極がそれぞれ前記複数の液体加圧室と重なるように配置されている液体吐出ヘッドと、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具備する記録装置であって、前記積層方向から見て前記複数の駆動電極のそれぞれの周囲に、前記共通電極と対向する複数の補助電極を備えるとともに、前記圧電体の前記補助電極と前記共通電極とで挟まれた部位は厚み方向に分極されており、分極の方向と同じ方向の電界が生じる電圧を正の電圧とし、逆を負の電圧とし、前記圧電体に分域回転歪が生じる抗電界をＥｃとしたときに、前記制御部は、前記駆動電極と前記共通電極との間の電圧を、生じる電界が０．８Ｅｃ以上となる正の第１の電圧にして待機し、電圧が前記第１の電圧よりも低い第２の電圧にして前記液体加圧室の体積を増加させて駆動した後、電圧を前記第１の電圧に戻すとともに、前記待機時には、前記補助電極と前記共通電極との間の電圧を、生じる電界が−０．８Ｅｃ以上となる負の第３の電圧とし、前記駆動時には、第３の電圧より高い第４の電圧にして、前記液体吐出孔から液体を吐出することを特徴とする記録装置。   A piezoelectric actuator is laminated on a flat channel member having a plurality of liquid pressurizing chambers and a plurality of liquid discharge holes communicating with the plurality of liquid pressurizing chambers so as to cover the plurality of liquid pressurizing chambers. The piezoelectric actuator is formed by laminating a diaphragm, a common electrode, a piezoelectric body, and a plurality of drive electrodes in this order from the flow path member side, and is sandwiched between the drive electrode and the common electrode of the piezoelectric body. The portions are polarized in the thickness direction, and the plurality of drive electrodes are arranged so as to overlap the plurality of liquid pressurizing chambers, respectively, when viewed from the stacking direction of the flow path member and the piezoelectric actuator. A recording apparatus comprising: a liquid ejection head; a conveyance unit that conveys a recording medium to the liquid ejection head; and a control unit that controls the liquid ejection head and the conveyance unit. A plurality of auxiliary electrodes facing the common electrode are provided around each of the plurality of drive electrodes as viewed from the direction, and a portion sandwiched between the auxiliary electrode and the common electrode of the piezoelectric body is in a thickness direction. When the voltage that is polarized and generates an electric field in the same direction as the direction of polarization is a positive voltage, the reverse is a negative voltage, and the coercive electric field that causes domain rotational distortion in the piezoelectric body is Ec, the control The unit waits for the voltage between the drive electrode and the common electrode to be a positive first voltage in which the generated electric field is 0.8 Ec or more, and the second voltage is lower than the first voltage. After driving by increasing the volume of the liquid pressurizing chamber to a voltage, the voltage is returned to the first voltage, and at the time of standby, an electric field that generates a voltage between the auxiliary electrode and the common electrode is generated. As a negative third voltage of -0.8Ec or more Wherein when the drive is in the third higher than the voltage fourth voltage, the recording apparatus characterized by discharging the liquid from the liquid discharge hole. 前記第４の電圧が正の電圧であることを特徴とする請求項１記載の記録装置。   The recording apparatus according to claim 1, wherein the fourth voltage is a positive voltage. 複数の液体加圧室および該複数の液体加圧室にそれぞれ連通する複数の液体吐出孔を有する平板状の流路部材上に、前記複数の液体加圧室を覆うように圧電アクチュエータを積層してなり、該圧電アクチュエータは、前記流路部材側から振動板、共通電極、圧電体および複数の駆動電極の順に積層されているとともに、前記圧電体の前記駆動電極と前記共通電極とで挟まれた部位が厚み方向に分極されており、前記流路部材と前記圧電アクチュエータとの積層方向から見たとき、前記複数の駆動電極がそれぞれ前記複数の液体加圧室と重なるように配置されている液体吐出ヘッドと、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具備する記録装置であって、前記積層方向から見て前記複数の駆動電極のそれぞれの周囲に、前記共通電極と対向する複数の補助電極を備えるとともに、前記圧電体の前記補助電極と前記共通電極とで挟まれた部位は厚み方向に分極されており、分極の方向と同じ方向の電界が生じる電圧を正の電圧とし、逆を負の電圧とし、前記圧電体に分域回転歪が生じる抗電界をＥｃとしたときに、前記制御部は、前記駆動電極と前記共通電極の間の電圧を第５の電圧にして待機し、電圧を上げて生じる電界が０．８Ｅｃ以上となる正の第６の電圧にして前記液体加圧室の体積を減少させて駆動した後、電圧を前記第５の電圧に戻すとともに、前記補助電極と前記共通電極との間の電圧を、前記待機時には、第７の電圧にし、前記駆動時には、前記第７の電圧より低いとともに、生じる電界が−０．８Ｅｃ以上の負の第８の電圧にして、前記液体吐出孔から液体を吐出することを特徴とする記録装置。   A piezoelectric actuator is laminated on a flat channel member having a plurality of liquid pressurizing chambers and a plurality of liquid discharge holes communicating with the plurality of liquid pressurizing chambers so as to cover the plurality of liquid pressurizing chambers. The piezoelectric actuator is formed by laminating a diaphragm, a common electrode, a piezoelectric body, and a plurality of drive electrodes in this order from the flow path member side, and is sandwiched between the drive electrode and the common electrode of the piezoelectric body. The portions are polarized in the thickness direction, and the plurality of drive electrodes are arranged so as to overlap the plurality of liquid pressurizing chambers, respectively, when viewed from the stacking direction of the flow path member and the piezoelectric actuator. A recording apparatus comprising: a liquid ejection head; a conveyance unit that conveys a recording medium to the liquid ejection head; and a control unit that controls the liquid ejection head and the conveyance unit. A plurality of auxiliary electrodes facing the common electrode are provided around each of the plurality of drive electrodes as viewed from the direction, and a portion sandwiched between the auxiliary electrode and the common electrode of the piezoelectric body is in a thickness direction. When the voltage that is polarized and generates an electric field in the same direction as the direction of polarization is a positive voltage, the reverse is a negative voltage, and the coercive electric field that causes domain rotational distortion in the piezoelectric body is Ec, the control The unit waits by setting the voltage between the drive electrode and the common electrode to a fifth voltage, and increasing the voltage to a positive sixth voltage that generates an electric field of 0.8 Ec or more. After reducing the volume of the drive, the voltage is returned to the fifth voltage, and the voltage between the auxiliary electrode and the common electrode is set to the seventh voltage during the standby, and during the drive, Electric field generated with lower than seventh voltage In the negative voltage of the eighth or -0.8Ec, recording apparatus characterized by ejecting the liquid from the liquid discharge hole. 前記第７の電圧が正の電圧であることを特徴とする請求項３記載の記録装置。
The recording apparatus according to claim 3, wherein the seventh voltage is a positive voltage.
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