以下、実施形態に従う液体吐出ヘッドについて、添付図面を参照しながら詳述する。なお、各図において、同一構成は同一の符号を付している。
The liquid ejection head according to the embodiment will be described in detail below with reference to the attached drawings. Note that the same components are denoted by the same reference numerals in each drawing.
（第１実施形態）
第１実施形態の液体吐出ヘッドを搭載した画像形成装置の一例として、記録媒体に画像を印刷するインクジェットプリンタ１０を説明する。図１は、インクジェットプリンタ１０の概略構成を示す。インクジェットプリンタ１０は、筐体１１の内部に、記録媒体の一例であるシートＳを収納するカセット１２、シートＳの上流搬送路１３、カセット１２内から取り出したシートＳを搬送する搬送ベルト１４、搬送ベルト１４上のシートＳに向けてインクの液滴を吐出する複数のインクジェットヘッド１００～１０３、シートＳの下流搬送路１５、排出トレイ１６、及び制御基板１７を配置する。ユーザーインターフェイスである操作部１８は、筐体１１の上部側に配置する。
First Embodiment
As an example of an image forming apparatus equipped with the liquid ejection head of the first embodiment, an inkjet printer 10 that prints an image on a recording medium will be described. Fig. 1 shows a schematic configuration of the inkjet printer 10. The inkjet printer 10 has a housing 11 and includes a cassette 12 that stores a sheet S, which is an example of a recording medium, an upstream transport path 13 for the sheet S, a transport belt 14 that transports the sheet S taken out of the cassette 12, a plurality of inkjet heads 100-103 that eject ink droplets toward the sheet S on the transport belt 14, a downstream transport path 15 for the sheet S, an ejection tray 16, and a control board 17. An operation unit 18, which is a user interface, is located on the upper side of the housing 11.
シートＳに印刷する画像データは、例えば外部接続機器であるコンピュータ２００で生成する。コンピュータ２００で生成した画像データは、ケーブル２０１、コネクタ２０２，２０３を通してインクジェットプリンタ１０の制御基板１７に送る。
The image data to be printed on the sheet S is generated, for example, by a computer 200, which is an externally connected device. The image data generated by the computer 200 is sent to the control board 17 of the inkjet printer 10 via a cable 201 and connectors 202 and 203.
ピックアップローラ２０４は、カセット１２からシートＳを一枚ずつ上流搬送路１３へ供給する。上流搬送路１３は、送りローラ対１３１、１３２と、シート案内板１３３、１３４で構成する。シートＳは、上流搬送路１３を経由して、搬送ベルト１４の上面に送る。図中の矢印１０４は、カセット１２から搬送ベルト１４へのシートＳの搬送経路を示す。
The pickup roller 204 supplies the sheets S one by one from the cassette 12 to the upstream conveying path 13. The upstream conveying path 13 is composed of a pair of feed rollers 131, 132 and sheet guide plates 133, 134. The sheets S are fed via the upstream conveying path 13 to the upper surface of the conveying belt 14. The arrow 104 in the figure indicates the conveying path of the sheets S from the cassette 12 to the conveying belt 14.
搬送ベルト１４は、表面に多数の貫通孔を形成した網状の無端ベルトである。駆動ローラ１４１、従動ローラ１４２，１４３の３本のローラは、搬送ベルト１４を回転自在に支持する。モータ２０５は、駆動ローラ１４１を回転することによって搬送ベルト１４を回転させる。モータ２０５は、駆動装置の一例である。図中１０５は、搬送ベルト１４の回転方向を示す。搬送ベルト１４の裏面側に、負圧容器２０６を配置する。負圧容器２０６は、減圧用のファン２０７と連結する。ファン２０７は、形成する気流によって負圧容器２０６内を負圧にし、搬送ベルト１４の上面にシートＳを吸着保持させる。図中１０６は、気流の流れを示す。
The conveyor belt 14 is a mesh-like endless belt with many through holes formed on its surface. Three rollers, a drive roller 141 and driven rollers 142 and 143, support the conveyor belt 14 so that it can rotate freely. A motor 205 rotates the conveyor belt 14 by rotating the drive roller 141. The motor 205 is an example of a drive device. In the figure, 105 indicates the direction of rotation of the conveyor belt 14. A negative pressure container 206 is disposed on the back side of the conveyor belt 14. The negative pressure container 206 is connected to a fan 207 for reducing pressure. The fan 207 creates a negative pressure inside the negative pressure container 206 by forming an airflow, and adsorbs and holds the sheet S on the upper surface of the conveyor belt 14. In the figure, 106 indicates the flow of the airflow.
液体吐出ヘッドの一例であるインクジェットヘッド１００～１０３は、搬送ベルト１４上に吸着保持したシートＳに対して、例えば１ｍｍの僅かな隙間を介して対向するように配置する。インクジェットヘッド１００～１０３は、シートＳに向けてインクの液滴を夫々吐出する。インクジェットヘッド１００～１０３は、下方をシートＳが通過する際に画像を印刷する。各インクジェットヘッド１００～１０３は、吐出するインクの色が異なることを除けば、同じ構造である。インクの色は、例えば、シアン，マゼンタ，イエロー，ブラックである。
The inkjet heads 100-103, which are an example of liquid ejection heads, are arranged to face the sheet S, which is held by suction on the conveyor belt 14, with a small gap of, for example, 1 mm between them. The inkjet heads 100-103 each eject ink droplets toward the sheet S. The inkjet heads 100-103 print images as the sheet S passes underneath them. Each of the inkjet heads 100-103 has the same structure, except that they eject different colors of ink. The ink colors are, for example, cyan, magenta, yellow, and black.
インクジェットヘッド１００～１０３は、夫々、インク流路３１１～３１４を介してインクタンク３１５～３１８及びインク供給圧力調整装置３２１～３２４と連結する。各インクタンク３１５～３１８は、各インクジェットヘッド１００～１０３の上方に配置する。待機時に、インクジェットヘッド１００～１０３のノズル２４（図２参照）からインクが漏れ出ないように、各インク供給圧力調整装置３２１～３２４は、各インクジェットヘッド１００～１０３内を大気圧に対して負圧、例えば－１．２ｋＰａに調整している。画像形成時、各インクタンク３１５～３１８のインクは、インク供給圧力調整装置３２１～３２４によって各インクジェットヘッド１００～１０３に供給する。
The inkjet heads 100-103 are connected to the ink tanks 315-318 and the ink supply pressure regulators 321-324 via the ink flow paths 311-314, respectively. Each ink tank 315-318 is disposed above each inkjet head 100-103. During standby, each ink supply pressure regulator 321-324 regulates the pressure inside each inkjet head 100-103 to a negative pressure, e.g., -1.2 kPa, relative to atmospheric pressure, so that ink does not leak from the nozzles 24 (see FIG. 2) of the inkjet heads 100-103. During image formation, the ink in each ink tank 315-318 is supplied to each inkjet head 100-103 by the ink supply pressure regulators 321-324.
画像形成後、搬送ベルト１４から下流搬送路１５へシートＳを送る。下流搬送路１５は、送りローラ対１５１，１５２，１５３，１５４と、シートＳの搬送経路を規定するシート案内板１５５，１５６で構成する。シートＳは、下流搬送路１５を経由し、排出口１５７から排出トレイ１６へ送る。図中矢印１０７は、シートＳの搬送経路を示す。
After the image is formed, the sheet S is sent from the conveyor belt 14 to the downstream conveyor path 15. The downstream conveyor path 15 is composed of pairs of feed rollers 151, 152, 153, and 154, and sheet guide plates 155 and 156 that define the conveyor path of the sheet S. The sheet S passes through the downstream conveyor path 15 and is sent from the discharge port 157 to the discharge tray 16. The arrow 107 in the figure indicates the conveyor path of the sheet S.
続いて、インクジェットヘッド１００～１０３の構成について説明する。以下は、図２～図１１を参照しながら、インクジェットヘッド１００について説明しているが、インクジェットヘッド１０１～１０３もインクジェットヘッド１００と同じ構造である。
Next, the configuration of inkjet heads 100 to 103 will be described. Below, inkjet head 100 will be described with reference to Figures 2 to 11, but inkjet heads 101 to 103 have the same structure as inkjet head 100.
図２に示すように、インクジェットヘッド１００は、液体吐出部の一例であるヘッド部２を備える。ヘッド部２は、フレキシブルプリント配線板２１と接続する。フレキシブルプリント配線板２１は、中継基板の一例であるプリント基板２２と接続する。さらにヘッド部２は、詳しくは後述する振動板５の電極の引出し部５１が外に延びている。
As shown in FIG. 2, the inkjet head 100 includes a head unit 2, which is an example of a liquid ejection unit. The head unit 2 is connected to a flexible printed wiring board 21. The flexible printed wiring board 21 is connected to a printed circuit board 22, which is an example of a relay board. Furthermore, the head unit 2 has an electrode lead-out portion 51 of a diaphragm 5, which will be described in detail later, extending outward.
ヘッド部２は、ノズル部の一例であるノズルプレート２３を備える。インクを吐出する各チャネルのノズル２４は、ノズルプレート２３の第１の方向の例えばＸ方向に沿って配列する。ノズル密度は、例えば１５０～１２００ｄｐｉの範囲内に設定する。ノズル２４は、一列に限らず、複数列であってもよい。インクは、インク流路３１１を介してヘッド部２に供給する。インク流路３１１は、図１のインク供給圧力調整装置３２１と接続する。ヘッド部２の内部構造は後述する。
The head unit 2 includes a nozzle plate 23, which is an example of a nozzle unit. The nozzles 24 of each channel that ejects ink are arranged along a first direction of the nozzle plate 23, for example, the X direction. The nozzle density is set within a range of 150 to 1200 dpi, for example. The nozzles 24 are not limited to a single row, but may be arranged in multiple rows. Ink is supplied to the head unit 2 via an ink flow path 311. The ink flow path 311 is connected to the ink supply pressure adjustment device 321 of FIG. 1. The internal structure of the head unit 2 will be described later.
フレキシブルプリント配線板２１は、例えばポリイミドフィルムなどの樹脂フィルムを用いたフレキシブルなプリント配線基板（FPC（Flexible Printed Circuits））である。フレキシブルプリント配線板２１は、ドライバチップである駆動用のＩＣ（Integrated Circuit）３を搭載している（以下、駆動ＩＣと称す）。プリント基板２２は、ガラス繊維入りのエポキシ樹脂層と銅配線層を多重に積層した硬質のスルーホール基板である。制御部としての駆動ＩＣ３は、インクジェットプリンタ１０の制御基板１７からプリント基板２２を介して送られてくるプリントデータを一時的に格納し、所定のタイミングでインクを吐出するよう各チャネルに駆動信号を与える。
The flexible printed circuit board 21 is a flexible printed circuit board (FPC (Flexible Printed Circuits)) using a resin film such as a polyimide film. The flexible printed circuit board 21 is equipped with a driver chip, a driving IC (Integrated Circuit) 3 (hereinafter referred to as the driving IC). The printed circuit board 22 is a hard through-hole board in which glass fiber-reinforced epoxy resin layers and copper wiring layers are laminated in multiple layers. The driving IC 3, which serves as a control unit, temporarily stores print data sent from the control board 17 of the inkjet printer 10 via the printed circuit board 22, and provides driving signals to each channel to eject ink at a predetermined timing.
図３～図５は、ヘッド部２の部分断面図である。図４は、図３のＡ－Ａの断面図であり、図５は、図３のＢ－Ｂの断面図である。ノズルプレート２３は、圧力室基板４の一面に接合する。ノズルプレート２３は、例えばポリイミドなどの樹脂又はステンレスなどの金属で形成した矩形状のプレートである。
Figures 3 to 5 are partial cross-sectional views of the head unit 2. Figure 4 is a cross-sectional view taken along line A-A in Figure 3, and Figure 5 is a cross-sectional view taken along line B-B in Figure 3. The nozzle plate 23 is bonded to one surface of the pressure chamber substrate 4. The nozzle plate 23 is a rectangular plate made of, for example, a resin such as polyimide or a metal such as stainless steel.
振動板５は、ノズルプレート２３とは反対側の圧力室基板４の一面に接合する。振動板５は、金属箔貼り樹脂フィルム５２で形成する。樹脂フィルム５２は、例えばポリイミドフィルムである。振動板５の好ましい一例は、フレキシブルプリント配線板（FPC（Flexible Printed Circuits））である。金属箔貼り樹脂フィルム５２は、それ自体が外力を加えたときに変形する可撓性を有するが、圧電アクチュエーター６の周辺の変形する部分の厚みをその外側部分の厚みよりも薄く形成することで更に撓み易くしている。電極５３は、所定の形状にパターニングした金属箔によって樹脂フィルム５２上に形成している。金属箔は、例えば銅箔である。電極５３は共通電極である。
The vibration plate 5 is bonded to one surface of the pressure chamber substrate 4 opposite the nozzle plate 23. The vibration plate 5 is formed of a metal foil-laminated resin film 52. The resin film 52 is, for example, a polyimide film. A preferred example of the vibration plate 5 is a flexible printed circuit board (FPC (Flexible Printed Circuits)). The metal foil-laminated resin film 52 is flexible enough to deform when an external force is applied to it, but the thickness of the deforming portion around the piezoelectric actuator 6 is made thinner than the thickness of the outer portion, making it even more flexible. The electrode 53 is formed on the resin film 52 by metal foil patterned into a predetermined shape. The metal foil is, for example, copper foil. The electrode 53 is a common electrode.
圧力室４２は、圧力室基板４に形成する。複数の圧力室４２は、各ノズル２４の位置に配列して、ノズル２４とそれぞれ連通させている。圧力室基板４は、例えばステンレスなどの金属で形成する。圧力室４２は、一例として、第２の方向の例えばＺ方向に貫通する矩形状の開口を圧力室基板４に形成し、両側の開口をノズルプレート２３と振動板５でそれぞれ塞ぐことによって形成する。すなわち、振動板５は、複数の圧力室４２が共用し、複数の圧力室４２のそれぞれの隔壁の一部を構成している（図４参照）。
The pressure chambers 42 are formed in the pressure chamber substrate 4. The multiple pressure chambers 42 are arranged at the position of each nozzle 24 and are each connected to a nozzle 24. The pressure chamber substrate 4 is formed from a metal such as stainless steel. As an example, the pressure chambers 42 are formed by forming a rectangular opening penetrating the pressure chamber substrate 4 in the second direction, for example the Z direction, and closing the openings on both sides with the nozzle plate 23 and the vibration plate 5, respectively. In other words, the vibration plate 5 is shared by the multiple pressure chambers 42 and constitutes part of the partition wall of each of the multiple pressure chambers 42 (see Figure 4).
圧力室４２は、狭窄部を有するガイド流路４３と連通し、さらに振動板５を貫通する開口穴であるインク供給口４４を介してインク供給マニホールド４５に連通する。ガイド流路４３は、圧力室４２ごとに、圧力室基板４の振動板５側の一面に第３の方向の例えばＹ方向に溝状に形成する。インク供給マニホールド４５は、振動板５の一面に接合したフレーム４６内に形成する。インク供給マニホールド４５は、Ｘ方向に延び、各チャネルのインク供給口４４及びガイド流路４３を介して、各チャネルの圧力室４２とそれぞれ連通する。共通インク室としてのインク供給マニホールド４５は、インク流路３１１と連通する（図１，図２参照）。
The pressure chamber 42 communicates with a guide flow path 43 having a narrowed portion, and further communicates with an ink supply manifold 45 via an ink supply port 44, which is an opening hole penetrating the vibration plate 5. The guide flow path 43 is formed in a groove shape in the third direction, for example, the Y direction, on one surface of the pressure chamber substrate 4 facing the vibration plate 5 for each pressure chamber 42. The ink supply manifold 45 is formed in a frame 46 joined to one surface of the vibration plate 5. The ink supply manifold 45 extends in the X direction and communicates with each pressure chamber 42 of each channel via the ink supply port 44 and guide flow path 43 of each channel. The ink supply manifold 45, which serves as a common ink chamber, communicates with the ink flow path 311 (see Figures 1 and 2).
各チャネルの圧電アクチュエーター６は、振動板５を挟んで圧力室４２と対向する位置に配列している。支柱６０は、隣り合う圧電アクチュエーター６の間に配置する（図４参照）。圧電アクチュエーター６及び支柱６０は、Ｚ方向における振動板５とは反対側の一面を支持部材４７に接合することによって固定している。圧電アクチュエーター６と振動板５、及び支柱６０と振動板５は、接着剤で夫々接合する。フレーム４６も接着剤で振動板５と接合する。接着剤は、例えば熱硬化性エポキシ樹脂である。
The piezoelectric actuators 6 of each channel are arranged in a position facing the pressure chamber 42 with the vibration plate 5 in between. The support pillars 60 are arranged between adjacent piezoelectric actuators 6 (see FIG. 4). The piezoelectric actuators 6 and the support pillars 60 are fixed by bonding one surface opposite the vibration plate 5 in the Z direction to the support member 47. The piezoelectric actuators 6 and the vibration plate 5, and the support pillars 60 and the vibration plate 5 are each bonded with an adhesive. The frame 46 is also bonded to the vibration plate 5 with an adhesive. The adhesive is, for example, a thermosetting epoxy resin.
圧電アクチュエーター６は、例えばピエゾ素子などの圧電体６１、第１の内部電極６２、及び第２の内部電極６３を交互に層状に積層して形成した積層型圧電アクチュエーターである（特に図３参照）。各圧電体６１は、分極方向が例えばＺ方向において互いに逆向きに配置し、ｄ３３モードで変形させる。第１の内部電極６２と第２の内部電極６３は、圧電体６１の主面にそれぞれ形成した導電膜である。第１の内部電極６２は、それぞれＹ方向における圧電アクチュエーター６の一方の端面まで形成し、この端面に形成した第１の外部電極６４に接続する。第２の内部電極６３は、それぞれＹ方向における圧電アクチュエーター６の他方の端面まで形成し、この端面に形成した第２の外部電極６５に接続する。第２の外部電極６５は、振動板５と対向する圧電アクチュエーター６のＺ方向の端面にまで形成する（図３，図６参照）。図６は、圧電アクチュエーター６及び支柱６０を振動板５側からみた斜視図である。
The piezoelectric actuator 6 is a laminated piezoelectric actuator formed by alternately stacking a piezoelectric body 61 such as a piezo element, a first internal electrode 62, and a second internal electrode 63 in layers (see FIG. 3 in particular). The piezoelectric bodies 61 are arranged with their polarization directions facing each other in the Z direction, for example, and are deformed in d33 mode. The first internal electrode 62 and the second internal electrode 63 are conductive films formed on the main surfaces of the piezoelectric body 61. The first internal electrodes 62 are formed up to one end face of the piezoelectric actuator 6 in the Y direction, and are connected to the first external electrode 64 formed on this end face. The second internal electrodes 63 are formed up to the other end face of the piezoelectric actuator 6 in the Y direction, and are connected to the second external electrode 65 formed on this end face. The second external electrode 65 is formed up to the end face in the Z direction of the piezoelectric actuator 6 facing the vibration plate 5 (see FIGS. 3 and 6). FIG. 6 is a perspective view of the piezoelectric actuator 6 and the support 60 viewed from the vibration plate 5 side.
ダミー層６８は、圧電体６１と同材料である。但し、ダミー層６８は、内部電極を設けず、電界が印加されないので変形しない。ダミー層６８は、圧電アクチュエーター６を支持部材４７に固定するベースとなり（図４参照）、あるいは組立中や組立後の精度を出すために研磨する研磨代となる。特に図４と図６に示すように、第２の外部電極６５は、ダミー層６８の一面にも形成し、各圧電アクチュエーター６の第２の外部電極６５同士をつないで共通電極とする。
The dummy layer 68 is made of the same material as the piezoelectric body 61. However, the dummy layer 68 does not deform because it does not have an internal electrode and no electric field is applied to it. The dummy layer 68 serves as a base for fixing the piezoelectric actuator 6 to the support member 47 (see FIG. 4), or as a polishing allowance for polishing to achieve precision during or after assembly. As shown in particular in FIG. 4 and FIG. 6, the second external electrode 65 is also formed on one surface of the dummy layer 68, and the second external electrodes 65 of each piezoelectric actuator 6 are connected to each other to form a common electrode.
複数の圧電体６１を積層した圧電アクチュエーター６は、一例として、薄板状に加工した各圧電体６１の主面に第１の内部電極６２と第２の内部電極６３をそれぞれ成膜する。そして圧電体６１同士を積層し焼成して一体にする。その後、第１の外部電極６４と第２の外部電極６５を成膜する。その後、圧電体６１を着分極する。圧電体６１は、チタン酸ジルコン酸鉛 (ＰＺＴ)などの鉛含有圧電材料、或いはニオブ酸ナトリウムカリウムなどの鉛非含有圧電材料で形成する。第１の内部電極６２と第２の内部電極６３は、銀パラジウムなどの焼成可能な導電性材料で成膜する。第１の外部電極６４と第２の外部電極６５は、メッキ法やスパッタ法など既知の方法で、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕなどで成膜する。
For example, the piezoelectric actuator 6 is made by stacking a plurality of piezoelectric bodies 61. The piezoelectric bodies 61 are stacked and sintered to form a single body. The first and second external electrodes 62 and 63 are then formed. The piezoelectric bodies 61 are then polarized. The piezoelectric body 61 is made of a lead-containing piezoelectric material such as lead zirconate titanate (PZT) or a lead-free piezoelectric material such as sodium potassium niobate. The first and second internal electrodes 62 and 63 are formed of a conductive material that can be sintered, such as silver palladium. The first and second external electrodes 64 and 65 are formed of Ni, Cr, Au, or the like, by a known method such as plating or sputtering.
各圧電アクチュエーター６の第１の外部電極６４は、フレキシブルプリント配線板２１の個別電極６６にそれぞれ接続する（図３参照）。フレキシブルプリント配線板２１は、基材となる樹脂フィルム２６，個別電極６６，絶縁フィルム２７，接着剤２８によって構成する。樹脂フィルム２６は、例えばポリイミドフィルムである。個別電極６６は、例えば銅箔などの金属箔で樹脂フィルム２６上に形成する。絶縁フィルム２７は、第１の外部電極６４と接続する部分を除いて個別電極６６を被覆する。絶縁フィルム２７は、接着剤２８で固定する。絶縁フィルム２７と接着剤２８に代えて金属箔を形成した樹脂フィルム２６上に樹脂を塗布することによって絶縁層を形成してもよい。
The first external electrode 64 of each piezoelectric actuator 6 is connected to an individual electrode 66 of the flexible printed wiring board 21 (see FIG. 3). The flexible printed wiring board 21 is composed of a resin film 26 as a base material, an individual electrode 66, an insulating film 27, and an adhesive 28. The resin film 26 is, for example, a polyimide film. The individual electrode 66 is formed on the resin film 26 with a metal foil such as copper foil. The insulating film 27 covers the individual electrode 66 except for the portion connected to the first external electrode 64. The insulating film 27 is fixed with the adhesive 28. Instead of the insulating film 27 and the adhesive 28, an insulating layer may be formed by applying a resin onto the resin film 26 on which the metal foil is formed.
フレキシブルプリント配線板２１は、個別電極６６が第１の外部電極６４と接触するように配置し、例えばＮＣＦ（Non-Conductive Film）などによって固定する。或いはハンダなどによって固定してもよい。ＮＣＦはＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）から導電粒子を取り除いたものであって、それ自体は絶縁体だが第１の外部電極６４と個別電極６６を接触させつつ熱硬化することによって第１の外部電極６４と個別電極６６を導通させる。
The flexible printed wiring board 21 is arranged so that the individual electrodes 66 are in contact with the first external electrode 64, and is fixed, for example, by an NCF (Non-Conductive Film) or the like. Alternatively, it may be fixed by solder or the like. An NCF is an ACF (Anisotropic Conductive Film) from which the conductive particles have been removed, and is itself an insulator, but the first external electrode 64 and the individual electrodes 66 are brought into contact with each other and then thermally cured to provide electrical continuity between them.
図７は、フレキシブルプリント配線板２１の一例を示す。図７の平面図と断面図に示すように、個別電極６６は、樹脂フィルム２６上に圧電アクチュエーター６の数だけを同じピッチで並列に形成している。各個別電極６６は、各チャネルの圧電アクチュエーター６の中心線上に位置するように夫々配置する。個別電極６６の幅は、圧電アクチュエーター６の第１の外部電極６４の幅よりも小さくするのが好ましい。ヘッドの組み立て時において、要求される位置合わせ精度を緩和できるからである。但し、個別電極６６の厚みは、圧電アクチュエーター６の第１の外部電極６４の厚みよりも大きくして配線抵抗を少なくする。第１の外部電極６４と個別電極６６の接続点が、圧電アクチュエーター６に駆動信号を与える個別端子である。
Figure 7 shows an example of a flexible printed wiring board 21. As shown in the plan view and cross-sectional view of Figure 7, the individual electrodes 66 are formed in parallel at the same pitch on the resin film 26, the number of which is equal to the number of piezoelectric actuators 6. Each individual electrode 66 is disposed so as to be located on the center line of the piezoelectric actuator 6 of each channel. It is preferable that the width of the individual electrode 66 is smaller than the width of the first external electrode 64 of the piezoelectric actuator 6. This is because the required alignment accuracy can be relaxed when assembling the head. However, the thickness of the individual electrode 66 is made larger than the thickness of the first external electrode 64 of the piezoelectric actuator 6 to reduce wiring resistance. The connection point between the first external electrode 64 and the individual electrode 66 is an individual terminal that provides a drive signal to the piezoelectric actuator 6.
圧電アクチュエーター６の振動板５と対向する面に形成した第２の外部電極６５は、振動板５の樹脂フィルム５２上に形成した電極５４と接続する（図３，図４参照）。電極５４は、振動板５に形成した共通電極５３の一部である。すなわち第２の外部電極６５と電極５４の接続点が、圧電アクチュエーター６に共通電位を与えるコモン端子である。第２の外部電極６５と電極５４は、例えばＮＣＦ（Non-Conductive Film）などによって固定する。銀ペーストなどを用いて電気的接続を保ちつつ固定してもよい。その際、例えば熱処理によって圧電体６１が脱分極するなら、第１の内部電極６２と第２の内部電極６３間に分極電圧を与えて再分極すればよい。
The second external electrode 65 formed on the surface of the piezoelectric actuator 6 facing the vibration plate 5 is connected to the electrode 54 formed on the resin film 52 of the vibration plate 5 (see Figures 3 and 4). The electrode 54 is part of the common electrode 53 formed on the vibration plate 5. In other words, the connection point between the second external electrode 65 and the electrode 54 is a common terminal that provides a common potential to the piezoelectric actuator 6. The second external electrode 65 and the electrode 54 are fixed, for example, by NCF (Non-Conductive Film). They may also be fixed while maintaining an electrical connection using silver paste or the like. In this case, if the piezoelectric body 61 is depolarized by, for example, heat treatment, a polarization voltage can be applied between the first internal electrode 62 and the second internal electrode 63 to repolarize it.
振動板５側の共通電極５３は、例えばポリイミドフィルムにアディティブ法で銅箔などの金属層を析出させる、または接着剤レスの銅貼りポリイミドフィルム（２層ＣＣＬ）の銅箔をエッチングする、あるいは２層ＣＣＬ上のエッチングで形成した銅箔パターンに更に金属を析出させる、などによって形成する。図８は、振動板５の一例を示す。図８の平面図と断面図に示すように、各第２の外部電極６５と接続する電極５４は、例えば樹脂フィルム５２の先端側で露出している部分をパターニングして形成している。共通電極５３の基端側は、開口穴であるインク供給口４４の部分を除いて、樹脂フィルム５２上に面積を広く形成し、樹脂フィルム材５５で被覆している。樹脂フィルム材５５は、接着剤５６で固定する。インク供給口４４の部分は、共通電極５３の開口穴をインク供給口４４よりも大きくし、樹脂フィルム５２と樹脂フィルム材５５の間を接着剤５７で封止する。
The common electrode 53 on the diaphragm 5 side is formed, for example, by depositing a metal layer such as copper foil on a polyimide film by an additive method, or by etching the copper foil of an adhesive-free copper-coated polyimide film (two-layer CCL), or by further depositing metal on a copper foil pattern formed by etching on a two-layer CCL. FIG. 8 shows an example of the diaphragm 5. As shown in the plan view and cross-sectional view of FIG. 8, the electrodes 54 connected to each second external electrode 65 are formed, for example, by patterning the exposed portion at the tip side of the resin film 52. The base end side of the common electrode 53 is formed over a wide area on the resin film 52, except for the ink supply port 44 portion, which is an opening hole, and is covered with a resin film material 55. The resin film material 55 is fixed with an adhesive 56. For the ink supply port 44 portion, the opening hole of the common electrode 53 is made larger than the ink supply port 44, and the space between the resin film 52 and the resin film material 55 is sealed with an adhesive 57.
各圧電アクチュエーター６に接続する共通電極５３の各電極５４は、例えば圧電アクチュエーター６の中心線上に位置するように配列する。電極５４の幅は、圧電アクチュエーター６の第２の外部電極６５の幅よりも小さくするのが好ましい。ヘッドの組み立て時において、要求される位置合わせ精度を緩和できるからである。但し、電極５４の厚みを、圧電アクチュエーター６の第２の外部電極６５の厚みよりも大きくして配線抵抗を少なくする。共通電極５３は、振動板５内で電極５４を互いに電気的に接続している。これによって圧電アクチュエーター６の第２の外部電極６５に至る共通インピーダンスを低く抑え、電気的なクロストークを防ぐ。同様に支柱６０と対向する位置にも電極５４を形成する。支柱６０は、電極５４の部分を介して振動板５を支える。支柱６０が支える振動板５の一面は、圧電アクチュエーター６が振動板５に対して力を与える一面と同じ面である。特に図４に示すように、電極５４は、振動板５が圧電アクチュエーター６に接する部分と支柱６０に接する部分にあり、圧電アクチュエーター６と支柱６０の間の部分には無い。
Each electrode 54 of the common electrode 53 connected to each piezoelectric actuator 6 is arranged so as to be located, for example, on the center line of the piezoelectric actuator 6. The width of the electrode 54 is preferably smaller than the width of the second external electrode 65 of the piezoelectric actuator 6. This is because the required alignment accuracy can be relaxed when assembling the head. However, the thickness of the electrode 54 is made larger than the thickness of the second external electrode 65 of the piezoelectric actuator 6 to reduce wiring resistance. The common electrode 53 electrically connects the electrodes 54 to each other within the diaphragm 5. This keeps the common impedance to the second external electrode 65 of the piezoelectric actuator 6 low, preventing electrical crosstalk. Similarly, an electrode 54 is formed at a position opposite the support 60. The support 60 supports the diaphragm 5 via the electrode 54. One surface of the diaphragm 5 supported by the support 60 is the same surface as the surface on which the piezoelectric actuator 6 applies force to the diaphragm 5. As shown in particular in FIG. 4, the electrodes 54 are located where the vibration plate 5 contacts the piezoelectric actuator 6 and where it contacts the support 60, but not between the piezoelectric actuator 6 and the support 60.
電極５４を形成する側の樹脂フィルム５２の一面は、凹状に形成して、その外側周辺よりも厚みが薄い領域５８を設けている。圧電アクチュエーター６及び支柱６０は、この薄厚の領域５８内に配列する。この薄厚の領域５８のうち圧電アクチュエーター６と支柱６０の間に跨る部分、すなわち図１１に示した撓み部５００が、圧電アクチュエーター６からの力で変形することによって薄厚の領域５８が変位し、実質的な振動板として機能する。薄厚にした領域５８の厚みは、例えば４μｍである。その外側の厚みは、例えば８μｍである。電極５４の厚みは、例えば４μｍである。薄厚にする領域５８は、一例として、樹脂フィルム５２の表面をアルカリエッチングして形成してもよく、或いは、薄い樹脂フィルムと該当部分に穴を開けた樹脂フィルムとを積層して形成してもよい。共通電極５３（電極５４を含む）は、一例として、凹状の領域５８を形成した後に金属箔を所定の形状にプリントして形成する。その後、樹脂フィルム材５５を接着剤５６で接合し、さらに接着剤５７でインク供給口４４の部分を封止する。薄厚にする領域５８は、図８では圧電アクチュエーター６と接する面側を薄くしているが、その反対面、すなわち圧力室４２に面する側を薄く形成してもよい。但し、アルカリエッチング等により薄厚化すると化学的に不安定になり耐インク性が低下する恐れがあるので図８のように圧電アクチュエーター６側を薄厚化する方が望ましい。また、振動板５の圧電アクチュエーター６と対する部分及び支柱６０と対する部分は変形しないのでこれらの部分は必ずしも薄厚化せずに厚いまま残してもよい。
One surface of the resin film 52 on the side where the electrode 54 is formed is formed in a concave shape, and a region 58 that is thinner than the outer periphery is provided. The piezoelectric actuator 6 and the support 60 are arranged in this thin region 58. The portion of this thin region 58 that spans between the piezoelectric actuator 6 and the support 60, i.e., the flexure 500 shown in FIG. 11, is deformed by the force from the piezoelectric actuator 6, displacing the thin region 58 and functioning as a substantial vibration plate. The thickness of the thin region 58 is, for example, 4 μm. The thickness of the outer side is, for example, 8 μm. The thickness of the electrode 54 is, for example, 4 μm. The thin region 58 may be formed, for example, by alkaline etching the surface of the resin film 52, or may be formed by laminating a thin resin film and a resin film with a hole in the corresponding part. The common electrode 53 (including the electrode 54) is, for example, formed by printing a metal foil into a predetermined shape after forming the concave region 58. Thereafter, the resin film material 55 is bonded with adhesive 56, and the ink supply port 44 is sealed with adhesive 57. In FIG. 8, the thinned region 58 is thinned on the side that contacts the piezoelectric actuator 6, but the opposite side, i.e., the side that faces the pressure chamber 42, may also be made thin. However, thinning by alkaline etching or the like may cause chemical instability and reduce ink resistance, so it is preferable to thin the piezoelectric actuator 6 side as shown in FIG. 8. Also, the part of the vibration plate 5 that faces the piezoelectric actuator 6 and the part that faces the support 60 do not deform, so these parts do not necessarily have to be thinned and may remain thick.
さらに共通電極５３は、樹脂フィルム５２の薄厚にした領域５８を囲うようにも形成する。樹脂フィルム５２の厚みを薄くすると、圧電アクチュエーター６から力を受けたときに撓み易くなり、圧電アクチュエーター６の周囲の部分（例えば圧電アクチュエーター６と支柱６０の間に跨る撓み部５００など）が圧電アクチュエーター６の動きを妨げることが抑えられる。これは良い効果である。一方で、薄厚にした分、部品としての強度が落ちるため、振動板５の部品としての取り扱いが困難になる。そこで、薄厚にした領域５８を囲うように共通電極５３を形成する。金属箔は、樹脂フィルム５２よりも強度が高いので、枠状に形成した共通電極５３によって、振動板５の強度を確保する。しかもこの枠状にした部分に跨る様に電極５４を配列しているので、電極５４が梁の役割を兼ねてさらに強度が増す。金属箔による電極５４は、給電用の電極として利用せずに、振動板５の部品としての取り扱いを容易にするためだけの目的で設け、圧電アクチュエーター６への給電は例えば従来通りの方法を採用しても構わない。
Furthermore, the common electrode 53 is formed so as to surround the thinned region 58 of the resin film 52. When the thickness of the resin film 52 is reduced, it becomes easier to bend when it receives force from the piezoelectric actuator 6, and the surrounding parts of the piezoelectric actuator 6 (such as the bending part 500 spanning between the piezoelectric actuator 6 and the support 60) are prevented from interfering with the movement of the piezoelectric actuator 6. This is a good effect. On the other hand, the strength of the part is reduced by the amount of thickness reduction, making it difficult to handle as a part of the diaphragm 5. Therefore, the common electrode 53 is formed so as to surround the thinned region 58. Since the metal foil is stronger than the resin film 52, the strength of the diaphragm 5 is ensured by the common electrode 53 formed in a frame shape. Moreover, since the electrodes 54 are arranged so as to span this frame-shaped part, the electrodes 54 also serve as beams, further increasing the strength. The metal foil electrode 54 is not used as a power supply electrode, but is provided only for the purpose of making it easier to handle as a part of the diaphragm 5, and power can be supplied to the piezoelectric actuator 6 by, for example, a conventional method.
振動板５の引出し部５１は、ヘッド部２の外にケーブル状に延びている。引出し部５１は、その先に給電部（不図示）を有する。一例として、引出し部５１をプリント基板２２に接続し、プリント基板２２を介して引出し部５１に給電する。引出し部５１となる部分は、共通電極５３が樹脂フィルム５２と樹脂フィルム材５５とで挟まれた構造となっている。樹脂フィルム５２と樹脂フィルム材５５は、いずれも振動板５の薄厚にした領域５８以上の厚さで、望ましくは共通電極５３である金属箔を挟む部分は互いに同じ厚さにする。この同じ厚さとは、基材側の樹脂フィルム５２は２層金属箔貼り樹脂フィルムなので接着層を含まない厚さであり、被覆する側の樹脂フィルム材５５は接着剤５７の層を含む厚さである。このように共通電極５３である金属箔を挟む樹脂フィルム材５２，５５を同じ厚さにすることによって、引出し部５１を屈曲したときの中立面が金属箔のある場所と一致し、その結果、引き出し部５１が屈曲に対して強くなる。
The lead-out portion 51 of the diaphragm 5 extends like a cable outside the head portion 2. The lead-out portion 51 has a power supply portion (not shown) at its end. As an example, the lead-out portion 51 is connected to the printed circuit board 22, and power is supplied to the lead-out portion 51 via the printed circuit board 22. The portion that becomes the lead-out portion 51 has a structure in which the common electrode 53 is sandwiched between the resin film 52 and the resin film material 55. The resin film 52 and the resin film material 55 are both thicker than the thinned region 58 of the diaphragm 5, and preferably have the same thickness in the portions that sandwich the metal foil that is the common electrode 53. This same thickness means that the resin film 52 on the base material side is a two-layer metal foil-laminated resin film, so the thickness does not include the adhesive layer, and the resin film material 55 on the covering side is a thickness that includes the layer of adhesive 57. By making the resin film materials 52 and 55 that sandwich the metal foil of the common electrode 53 the same thickness, the neutral surface when the lead-out portion 51 is bent coincides with the location of the metal foil, and as a result, the lead-out portion 51 becomes more resistant to bending.
特に図４に示すように、支柱６０は、各チャネルの圧電アクチュエーター６の間に溝６９を介して配置する。駆動用の圧電アクチュエーター６および支柱６０とするダミーの圧電アクチュエーターは、共通の圧電体６１、第１の内部電極６２、第２の内部電極６３、第１の外部電極６４、及び第２の外部電極６５を用いて一括で形成し、溝６９を形成することで個々の圧電アクチュエーター６と支柱６０に分ける。支柱６０は、隣接する圧力室４２間の隔壁４０にあたる位置に配置する。これにより振動板５は、支柱６０と隔壁４０に挟持され、その位置が固定される。振動板５の支柱６０と圧電アクチュエーター６の間に跨る部分が、圧電アクチュエーター６が変位したときの撓み部５００となる（図１１）。支柱６０は、圧電アクチュエーター６と同様に圧電体６１等で形成するのに代えて、別の部材で形成してもよい。例えば支持部材４７と一体的に支柱を形成してもよい。
As shown in FIG. 4 in particular, the support 60 is arranged between the piezoelectric actuators 6 of each channel via a groove 69. The driving piezoelectric actuator 6 and the dummy piezoelectric actuator to be the support 60 are formed collectively using a common piezoelectric body 61, a first internal electrode 62, a second internal electrode 63, a first external electrode 64, and a second external electrode 65, and are divided into individual piezoelectric actuators 6 and support 60 by forming a groove 69. The support 60 is arranged at a position corresponding to the partition wall 40 between adjacent pressure chambers 42. As a result, the vibration plate 5 is sandwiched between the support 60 and the partition wall 40, and its position is fixed. The part of the vibration plate 5 that spans between the support 60 and the piezoelectric actuator 6 becomes the deflection part 500 when the piezoelectric actuator 6 is displaced (FIG. 11). The support 60 may be formed of another material instead of being formed of the piezoelectric body 61, etc., like the piezoelectric actuator 6. For example, the support may be formed integrally with the support member 47.
図９は、インクジェットヘッド１００の制御系の回路図である。図９に示すように、圧電アクチュエーター６は、第１の外部電極６４を個別電極６６に接続し、個別電極６６を介して駆動ＩＣ３の出力端子に接続する。第２の外部電極６５は、電極５４を介して振動板５内の共通電極５３に接続し、引出し部５１内の共通電極５３を介して共通電位に接続する。
Figure 9 is a circuit diagram of the control system of the inkjet head 100. As shown in Figure 9, the piezoelectric actuator 6 connects the first external electrode 64 to an individual electrode 66, and is connected to the output terminal of the driving IC 3 via the individual electrode 66. The second external electrode 65 is connected to the common electrode 53 in the diaphragm 5 via electrode 54, and is connected to a common potential via the common electrode 53 in the lead-out portion 51.
各圧電アクチュエーター６からの個別電極６６は、駆動ＩＣ３の各チャネルの駆動ドライバＤ（すなわち、駆動回路）の出力端子にそれぞれ接続する。駆動ＩＣ３は、圧電アクチュエーター６に与える駆動電圧Ｖ１の電源７及び駆動電圧Ｖ２の電源７０を接続する。電源７及び電源７０は、正極を駆動ＩＣ３に接続し、負極をグランド（ＧＮＤ）に接続する。駆動ＩＣ３は、インクジェットプリンタ１０の制御部である制御基板１７（図１参照）から送られてくるプリントデータの信号線と接続する。プリントデータは、制御信号の一例である。各圧電アクチュエーター６のコモン端子からの共通電極５３は、グランド（ＧＮＤ）に接続する。
The individual electrodes 66 from each piezoelectric actuator 6 are connected to the output terminals of the driver D (i.e., the drive circuit) of each channel of the drive IC 3. The drive IC 3 connects a power supply 7 of drive voltage V1 and a power supply 70 of drive voltage V2 to be applied to the piezoelectric actuator 6. The power supplies 7 and 70 have their positive poles connected to the drive IC 3 and their negative poles connected to ground (GND). The drive IC 3 connects to a signal line of print data sent from the control board 17 (see Figure 1), which is the control unit of the inkjet printer 10. The print data is an example of a control signal. The common electrode 53 from the common terminal of each piezoelectric actuator 6 is connected to ground (GND).
続いて、図１０及び図１１を参照しながらインク吐出動作について説明する。駆動ＩＣ３の各駆動ドライバＤは、駆動電圧Ｖ１，Ｖ２及びグランド（ＧＮＤ）を使って、各圧電アクチュエーター６の個別端子に駆動波形を与える。電圧Ｖ１は例えば２０Ｖである。電圧Ｖ２は例えば１０Ｖである。グランド（ＧＮＤ）は例えば０Ｖである。どの圧電アクチュエーター６を駆動させるかは、例えばプリントデータに基づく。図１０は、圧電アクチュエーター６に与える駆動波形の一例である。
Next, the ink ejection operation will be described with reference to Figures 10 and 11. Each driving driver D of the driving IC 3 applies a driving waveform to the individual terminal of each piezoelectric actuator 6 using driving voltages V1, V2 and ground (GND). Voltage V1 is, for example, 20 V. Voltage V2 is, for example, 10 V. Ground (GND) is, for example, 0 V. Which piezoelectric actuator 6 is driven is based on, for example, print data. Figure 10 is an example of a driving waveform applied to the piezoelectric actuator 6.
図１０に示すように、コモン端子にクランド電位を与えている圧電アクチュエーター６を駆動させる場合、個別端子に電圧Ｖ２を与えて待機状態とする。電圧Ｖ２を与えると、圧電体６１の分極軸の向きに電界が印加され、図１１（ａ）に示すように、圧電アクチュエーター６が積層方向（Ｚ方向）に伸長して圧力室４２の容積が縮小した状態になる。これはインク吐出のタイミングに先立って行っておく。その後、インクの吐出タイミング（図１０の時刻ｔ１）で最初に個別端子の電位をグランド（ＧＮＤ）に下げることで、図１１（ｂ）に示すように、伸長していた圧電アクチュエーター６が元に戻り、すなわち相対的に収縮し、圧力室４２の容積が相対的に拡張する。圧力室４２の容積が拡張した分、ガイド流路４３を介して圧力室４２内にインクが流れ込む。そして例えばヘッド部２の圧力振動周期の１／２の時間経過後、図１０の時刻ｔ２において個別端子に電圧Ｖ２を与えると、図１１（ｃ）に示すように、圧電アクチュエーター６が積層方向（Ｚ方向）に伸長して相対的に圧力室４２の容積が縮小することでノズル２４からインクの液滴Ｒが吐出する。そして例えばヘッド部２の圧力振動周期の１／２の時間経過後、図１０の時刻ｔ３において個別端子に電圧Ｖ１を与え、所定時間後の時刻ｔ４で電圧Ｖ２に戻す。その際の圧電アクチュエーター６の伸長（図１１（ｄ））と復帰（図１１（ａ））によって圧力室４２の容積を縮小、復帰させ、この動作によって残留振動を減衰させる。このように圧電アクチュエーター６の積層方向の縦振動に合わせて圧力室４２の容積が変わり、インクを吐出することができる。
As shown in FIG. 10, when driving the piezoelectric actuator 6 with a ground potential applied to the common terminal, a voltage V2 is applied to the individual terminal to put it into a standby state. When the voltage V2 is applied, an electric field is applied in the direction of the polarization axis of the piezoelectric body 61, and as shown in FIG. 11(a), the piezoelectric actuator 6 expands in the stacking direction (Z direction), and the volume of the pressure chamber 42 is reduced. This is done prior to the timing of ink ejection. Then, by first lowering the potential of the individual terminal to ground (GND) at the ink ejection timing (time t1 in FIG. 10), the expanded piezoelectric actuator 6 returns to its original state, that is, it contracts relatively, and the volume of the pressure chamber 42 expands relatively, as shown in FIG. 11(b). Ink flows into the pressure chamber 42 through the guide channel 43 by the amount of expansion of the volume of the pressure chamber 42. Then, for example, after 1/2 the pressure vibration period of the head unit 2 has elapsed, when a voltage V2 is applied to the individual terminal at time t2 in FIG. 10, the piezoelectric actuator 6 expands in the stacking direction (Z direction) as shown in FIG. 11(c), causing the volume of the pressure chamber 42 to relatively shrink, causing an ink droplet R to be ejected from the nozzle 24. Then, for example, after 1/2 the pressure vibration period of the head unit 2 has elapsed, a voltage V1 is applied to the individual terminal at time t3 in FIG. 10, and the voltage is returned to V2 at time t4 after a predetermined time. The volume of the pressure chamber 42 is reduced and restored by the expansion (FIG. 11(d)) and return (FIG. 11(a)) of the piezoelectric actuator 6 at that time, and this operation damps the residual vibration. In this way, the volume of the pressure chamber 42 changes in accordance with the longitudinal vibration of the piezoelectric actuator 6 in the stacking direction, allowing ink to be ejected.
図１１（ａ）～（ｄ）に模式的に示したように、圧電アクチュエーター６が積層方向（Ｚ方向）に変形すると、振動板５は、特に溝６９に対応する部位にある撓み部５００が変形する。例えばノズル密度が３００ｄｐｉの場合、圧力室４２のピッチは１６９μｍである。圧力室４２の幅は約８０μｍ、圧電アクチュエーター６の幅は約４０μｍ、溝６９の幅は２０μｍである。振動板５は、金属箔貼り樹脂フィルム５２で形成し、さらに薄厚の領域５８を設けているので、圧電アクチュエーター６から支柱６０までの空間（溝６９）の撓み部５００の撓み変形を妨げにくい。しかも圧電アクチュエーター６は、電極５４を介して振動板５に力を与えるので、圧電アクチュエーター６から受ける力が振動板５に伝わりやすい。その結果、撓み難い振動板に比べて、インクを吐出する効率が向上する。さらに、振動板５は、金属箔貼り樹脂フィルム５２を用いたことで安価に制作できる。また電極５４が振動板５と一体になっているので狭幅になりがちなフレキシブルプリント基板２１を経由する代わりに別経路で給電することで共通電極５３の抵抗を下げることができ、電気的クロストークを防ぎ、印字品質を向上させることができる。
As shown in Figs. 11(a) to (d), when the piezoelectric actuator 6 deforms in the stacking direction (Z direction), the vibration plate 5 deforms, particularly the bending portion 500 at the portion corresponding to the groove 69. For example, when the nozzle density is 300 dpi, the pitch of the pressure chamber 42 is 169 μm. The width of the pressure chamber 42 is about 80 μm, the width of the piezoelectric actuator 6 is about 40 μm, and the width of the groove 69 is 20 μm. The vibration plate 5 is formed of a metal foil-laminated resin film 52 and further has a thin region 58, so that it is difficult to prevent the bending deformation of the bending portion 500 in the space (groove 69) from the piezoelectric actuator 6 to the support 60. Moreover, since the piezoelectric actuator 6 applies force to the vibration plate 5 via the electrode 54, the force received from the piezoelectric actuator 6 is easily transmitted to the vibration plate 5. As a result, the efficiency of ink ejection is improved compared to a vibration plate that is difficult to bend. Furthermore, the diaphragm 5 can be produced inexpensively by using a metal foil-coated resin film 52. Also, since the electrode 54 is integrated with the diaphragm 5, the resistance of the common electrode 53 can be reduced by supplying power via a separate route instead of via the flexible printed circuit board 21, which tends to be narrow, thereby preventing electrical crosstalk and improving print quality.
（第２実施形態）
続いて、第２実施形態に従うインクジェットヘッド１００について、図１２～図１７を参照しながら説明する。第２実施形態に従うインクジェットヘッド１００は、振動板５の構造が異なることを除けば、第１実施形態と同様である。従って、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付すことによって詳細な説明は省略する。
Second Embodiment
Next, an inkjet head 100 according to a second embodiment will be described with reference to Figures 12 to 17. The inkjet head 100 according to the second embodiment is similar to the first embodiment, except for the difference in the structure of the diaphragm 5. Therefore, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
第２実施形態の振動板５は、図１２に示すように、Ｙ方向において第１実施形態とは反対側に引出し部５１を設けている。図１３は、振動板５の一例を示す。図１３の平面図と断面図に示すように、引出し部５１は、インク供給口４４とは反対側に設けている。従って、圧力室４２とフレーム４６との間には、共通電極５３，樹脂フィルム材５５及び接着剤５６は無く、樹脂フィルム５２だけで仕切っている。そのため、インク供給口４４を避けるように共通電極５３をパターニングしなくて済む。
As shown in FIG. 12, the vibration plate 5 of the second embodiment has an extension portion 51 on the opposite side in the Y direction from the first embodiment. FIG. 13 shows an example of the vibration plate 5. As shown in the plan view and cross-sectional view of FIG. 13, the extension portion 51 is provided on the opposite side from the ink supply port 44. Therefore, there is no common electrode 53, resin film material 55, or adhesive 56 between the pressure chamber 42 and the frame 46, and they are separated only by the resin film 52. Therefore, it is not necessary to pattern the common electrode 53 to avoid the ink supply port 44.
第２実施形態の変形例として、フレキシブルプリント配線板２１を共通電極５３の配線引き出しに使用し、振動板５を個別電極６６の引き出しに使用するようにしてもよい。この場合、図１４に示すように、各チャネルの圧電アクチュエーター６は、第１の外部電極６４同士を接続し、第２の外部電極６５はチャネル毎に切り離す。図１４は、圧電アクチュエーター６及び支柱６０を振動板５側からみた斜視図である。第１の外部電極６４同士は、ダミー層６８の領域を利用して接続する。すなわち、第１の外部電極６４を圧電アクチュエーター６側の共通電極とする。
As a modification of the second embodiment, the flexible printed wiring board 21 may be used to lead out the wiring of the common electrode 53, and the vibration plate 5 may be used to lead out the individual electrodes 66. In this case, as shown in FIG. 14, the piezoelectric actuators 6 of each channel are connected to each other through the first external electrodes 64, and the second external electrodes 65 are separated for each channel. FIG. 14 is a perspective view of the piezoelectric actuator 6 and the support 60 as viewed from the vibration plate 5 side. The first external electrodes 64 are connected to each other by utilizing the area of the dummy layer 68. In other words, the first external electrode 64 serves as a common electrode on the piezoelectric actuator 6 side.
図１５は、ヘッド部２の断面を示し、図１６は、共通電極を引き出すフレキシブルプリント配線板２１の一例を示す。図１６の平面図と断面図に示すように、フレキシブルプリント配線板２１側の共通電極５３は、樹脂フィルム２６上に形成する。共通電極５３は、各圧電アクチュエーター６の第１の外部電極６４と接続できるように、樹脂フィルム２６の先端側で露出させて電極５４の部分を形成している。共通電極５３の基端側は、樹脂フィルム２６上に面積を広く形成し、樹脂フィルム材５５で被覆している。樹脂フィルム材５５は、接着剤５６で固定する。
Figure 15 shows a cross section of the head unit 2, and Figure 16 shows an example of a flexible printed wiring board 21 leading out a common electrode. As shown in the plan view and cross section of Figure 16, the common electrode 53 on the flexible printed wiring board 21 side is formed on the resin film 26. The common electrode 53 is exposed at the tip side of the resin film 26 to form the electrode 54 so that it can be connected to the first external electrode 64 of each piezoelectric actuator 6. The base end side of the common electrode 53 is formed over a wide area on the resin film 26 and is covered with a resin film material 55. The resin film material 55 is fixed with adhesive 56.
図１７は、個別電極を引き出す振動板５の一例を示す。図１７の平面図と断面図に示すように、振動板５は、薄厚の領域５８を形成した樹脂フィルム５２上に個別電極６６を形成する。そして引出し部５１を樹脂フィルム材５５で被覆する。樹脂フィルム材５５は、接着剤５６で固定する。個別電極６６は、樹脂フィルム５２上に圧電アクチュエーター６の数だけ同じピッチで並列に形成する。各個別電極６６は、各チャネルの圧電アクチュエーター６の中心線上に位置するように夫々配置する。また支柱６０の中心線上には島状の電極６０１を配置する。個別電極６６及び島状の電極６０１の幅は、第２の外部電極６５の幅よりも小さくするのが好ましい。但し、個別電極６６の厚みは、第２の外部電極６５の厚みよりも大きくする。
Figure 17 shows an example of a diaphragm 5 from which an individual electrode is drawn out. As shown in the plan view and cross-sectional view of Figure 17, the diaphragm 5 has individual electrodes 66 formed on a resin film 52 in which a thin region 58 is formed. The drawn-out portion 51 is then covered with a resin film material 55. The resin film material 55 is fixed with an adhesive 56. The individual electrodes 66 are formed in parallel on the resin film 52 at the same pitch as the number of piezoelectric actuators 6. Each individual electrode 66 is arranged so as to be located on the center line of the piezoelectric actuator 6 of each channel. Also, an island-shaped electrode 601 is arranged on the center line of the support 60. It is preferable that the width of the individual electrode 66 and the island-shaped electrode 601 is smaller than the width of the second external electrode 65. However, the thickness of the individual electrode 66 is greater than the thickness of the second external electrode 65.
（第３実施形態）
続いて、第３実施形態に従うインクジェットヘッド１００について、図１８～図２０を参照しながら説明する。第３実施形態に従うインクジェットヘッド１００は、フレキシブルプリント配線板２１を省略し、共通電極と個別電極の両方の引き出しを振動板５で行うようにしたことを除けば、第２実施形態と同様である。従って、第２実施形態と同様の構成については、同じ符号を付すことによって詳細な説明は省略する。この実施形態では圧電アクチュエーター６への配線経路が全て振動板５と一体になっているので配線電極を別途形成するのを省略できる。
Third Embodiment
Next, an inkjet head 100 according to a third embodiment will be described with reference to Figures 18 to 20. The inkjet head 100 according to the third embodiment is similar to the second embodiment, except that the flexible printed wiring board 21 is omitted, and both the common electrode and the individual electrodes are led out from the diaphragm 5. Therefore, the same components as those in the second embodiment are given the same reference numerals and detailed descriptions are omitted. In this embodiment, all wiring paths to the piezoelectric actuators 6 are integrated with the diaphragm 5, so it is possible to omit the need to separately form wiring electrodes.
図１８及び図１９に示すように、各チャネルの圧電アクチュエーター６及び支柱６０は、振動板５と対向する面にＸ方向に溝５９を形成し、溝５９の部分を隔てて同一面に第１の外部電極６４と第２の外部電極６５の両方を形成している。すなわち第１の外部電極６４と第２の外部電極６５の分離部を形成している。溝５９を形成する代わりにパターニングによって第１の外部電極６４と第２の外部電極６５を分離してもよい。さらに、図１９に示すように、各圧電アクチュエーター６の第１の外部電極６４同士は、ダミー層６８の領域を利用して互いに接続し、共通電極とする。一方、第２の外部電極６５は、チャネル毎に切り離す。図１９は、圧電アクチュエーター６及び支柱６０を振動板５側からみた斜視図である。
As shown in Figs. 18 and 19, the piezoelectric actuator 6 and the support 60 of each channel have a groove 59 formed in the X direction on the surface facing the vibration plate 5, and both the first external electrode 64 and the second external electrode 65 are formed on the same surface, separated by the groove 59. That is, a separation portion is formed between the first external electrode 64 and the second external electrode 65. Instead of forming the groove 59, the first external electrode 64 and the second external electrode 65 may be separated by patterning. Furthermore, as shown in Fig. 19, the first external electrodes 64 of each piezoelectric actuator 6 are connected to each other using the region of the dummy layer 68 to form a common electrode. On the other hand, the second external electrode 65 is separated for each channel. Fig. 19 is a perspective view of the piezoelectric actuator 6 and the support 60 as seen from the vibration plate 5 side.
図２０は、振動板５の一例を示す。図２０の平面図と断面図に示すように、薄厚の領域５８を形成した樹脂フィルム５２上に共通電極５３と個別電極６６の両方を形成する。各第１の外部電極６４と接続する電極５４は、領域５８の縁に圧電アクチュエーター６の配列方向に沿って形成した共通電極５３から夫々形成する。共通電極５３の引き出しは、圧電アクチュエーター６の配列方向に形成した共通電極５３の両端を、電極５４よりも大きい幅で引出し部５１に向けて引き出すことによって行う。
Figure 20 shows an example of a diaphragm 5. As shown in the plan view and cross-sectional view of Figure 20, both a common electrode 53 and individual electrodes 66 are formed on a resin film 52 in which a thin region 58 is formed. The electrodes 54 that connect to each first external electrode 64 are each formed from a common electrode 53 formed along the arrangement direction of the piezoelectric actuators 6 on the edge of the region 58. The common electrode 53 is drawn out by drawing both ends of the common electrode 53 formed in the arrangement direction of the piezoelectric actuators 6 toward the drawing section 51 with a width greater than that of the electrodes 54.
一方、個別電極６６は、コの字状に形成した共通電極５３の内側の領域に、圧電アクチュエーター６の数だけ同じピッチで並列に形成する。各電極５４及び各個別電極６６は、各チャネルの圧電アクチュエーター６の中心線上に位置するように夫々配置する。但し、個別電極６６と電極５４の先端部同士は、圧電アクチュエーター６上の第１の外部電極６４と第２の外部電極６５の分離部に合わせて間をあける。各電極５４及び各個別電極６６の幅は、第２の外部電極６５及び第１の外部電極６４の幅よりも小さくするのが好ましい。但し、各電極５４及び各個別電極６６の厚みは、第２の外部電極６５及び第１の外部電極６４の幅個別電極６６の厚みよりも大きくする。振動板５は、圧電アクチュエーター６と接続する部分を除いて、樹脂フィルム材５５で被覆する。
On the other hand, the individual electrodes 66 are formed in parallel at the same pitch as the number of piezoelectric actuators 6 in the area inside the common electrode 53 formed in a U-shape. Each electrode 54 and each individual electrode 66 are arranged so as to be located on the center line of the piezoelectric actuator 6 of each channel. However, the tips of the individual electrodes 66 and the electrodes 54 are spaced apart to match the separation part of the first external electrode 64 and the second external electrode 65 on the piezoelectric actuator 6. It is preferable that the width of each electrode 54 and each individual electrode 66 is smaller than the width of the second external electrode 65 and the first external electrode 64. However, the thickness of each electrode 54 and each individual electrode 66 is larger than the width of the individual electrode 66 of the second external electrode 65 and the first external electrode 64. The diaphragm 5 is covered with a resin film material 55 except for the part connected to the piezoelectric actuator 6.
続いて、第４実施形態に従うインクジェットヘッド１００について、図２１～図２３を参照しながら説明する。第４実施形態は、第３実施形態に対して、圧電アクチュエーター６毎に共通電極と個別電極を分割しないで、圧電アクチュエーター６の配列方向の両端に位置する例えば支柱６０を共通電極の引き出しに利用する。そのため、図２１に示すように、圧電アクチュエーター６の配列方向の両端に、積層電極の内部構造を変えた支柱６００を設ける。支柱６００は、第１の内部電極６２と第２の内部電極６３を、第１の外部電極６４と第２の外部電極６５に跨るように形成する。すなわち、支柱６００の第１の外部電極６４と第２の外部電極６５を電気的に接続する。そして、各圧電アクチュエーター６の第１の外部電極６４同士を、ダミー層６８の領域を利用して互いに接続し、さらに支柱６００の第１の外部電極６４とも接続して、共通電極とする。各圧電アクチュエーター６の第２の外部電極６５は、チャネル毎に切り離すが、前述のとおり支柱６００の第２の外部電極６５は、共通電極とつながっている。
Next, an inkjet head 100 according to a fourth embodiment will be described with reference to Figs. 21 to 23. In the fourth embodiment, unlike the third embodiment, the common electrode and the individual electrodes are not divided for each piezoelectric actuator 6, and for example, the support 60 located at both ends of the arrangement direction of the piezoelectric actuator 6 is used to draw out the common electrode. For this reason, as shown in Fig. 21, a support 600 with a modified internal structure of the laminated electrode is provided at both ends of the arrangement direction of the piezoelectric actuator 6. The support 600 is formed so that the first internal electrode 62 and the second internal electrode 63 straddle the first external electrode 64 and the second external electrode 65. In other words, the first external electrode 64 and the second external electrode 65 of the support 600 are electrically connected. Then, the first external electrodes 64 of each piezoelectric actuator 6 are connected to each other using the region of the dummy layer 68, and are further connected to the first external electrode 64 of the support 600 to form a common electrode. The second external electrode 65 of each piezoelectric actuator 6 is separated for each channel, but as mentioned above, the second external electrode 65 of the support 600 is connected to the common electrode.
図２２は、振動板５の一例を示す。図２２の平面図と断面図に示すように、振動板５は、薄厚の領域５８を形成した樹脂フィルム５２上に共通電極５３と個別電極６６の両方を形成する。支柱６００の第２の外部電極６５と接続する共通電極５３は、樹脂フィルム５２の両側に、引出し部５１に向けて２本形成する。個別電極６６は、２本の共通電極５３の内側の領域に、圧電アクチュエーター６の数だけ同じピッチで並列に形成する。共通電極５３の幅は、個別電極６６の幅よりも大きい。各個別電極６６は、各チャネルの圧電アクチュエーター６の中心線上に位置するように夫々配置する。第４実施形態の変形例として、端部だけでなく他の支柱６０も支柱６００に替えてよい。さらに全ての支柱６０を支柱６００に替えてもよい。すなわち、圧電アクチュエーター６と支柱６００を交互に配置してもよい。端部以外の支柱６００への配線は、図２３のようにして個別電極６６を引き出す方向の反対側から回り込ませる。樹脂フィルム５２上の銅配線は、圧電アクチュエーター６上の配線と比べて厚く安定に形成し易いので、多くの支柱６０を共通電極として利用することによって、共通電極の抵抗を下げ、その結果、電気的なクロストークを防ぎ、インク吐出を安定化させ印字品質を向上できる。
22 shows an example of the vibration plate 5. As shown in the plan view and cross-sectional view of FIG. 22, the vibration plate 5 has both the common electrode 53 and the individual electrodes 66 formed on the resin film 52 in which the thin region 58 is formed. Two common electrodes 53 connected to the second external electrode 65 of the support 600 are formed on both sides of the resin film 52 toward the lead-out portion 51. The individual electrodes 66 are formed in parallel at the same pitch as the number of piezoelectric actuators 6 in the inner region of the two common electrodes 53. The width of the common electrode 53 is larger than the width of the individual electrodes 66. Each individual electrode 66 is arranged so as to be located on the center line of the piezoelectric actuator 6 of each channel. As a modified example of the fourth embodiment, not only the end portions but also other supports 60 may be replaced with supports 600. Furthermore, all supports 60 may be replaced with supports 600. In other words, the piezoelectric actuators 6 and the supports 600 may be arranged alternately. Wiring to the pillars 600 other than the ends is routed around from the opposite side of the direction in which the individual electrodes 66 are drawn out, as shown in FIG. 23. The copper wiring on the resin film 52 is easier to form thicker and more stable than the wiring on the piezoelectric actuator 6, so by using many pillars 60 as a common electrode, the resistance of the common electrode is reduced, which prevents electrical crosstalk, stabilizes ink ejection, and improves print quality.
（第５実施形態）
続いて、第５実施形態に従うインクジェットヘッド１００について、図２４～図２９を参照しながら説明する。第５実施形態に従うインクジェットヘッド１００は、第４実施形態で説明した圧電アクチュエーター６の配列方向の両端に位置する例えば支柱６０を共通電極の引き出しに利用する形態を、第２実施形態に適用した実施形態である。従って、第３実施形態及び第２実施形態と同様の構成については、同じ符号を付すことによって詳細な説明は省略する。
Fifth Embodiment
Next, an inkjet head 100 according to a fifth embodiment will be described with reference to Figures 24 to 29. The inkjet head 100 according to the fifth embodiment is an embodiment in which the configuration in which, for example, the support columns 60 located at both ends in the arrangement direction of the piezoelectric actuators 6 described in the fourth embodiment are used to lead out the common electrode is applied to the second embodiment. Therefore, the same reference numerals are used to designate the same components as those in the third and second embodiments, and detailed descriptions thereof will be omitted.
図２４に示すように、圧電アクチュエーター６の配列方向の両端に、積層電極の内部構造を変えた支柱６００を設ける。支柱６００は、第１の内部電極６２と第２の内部電極６３を、第１の外部電極６４と第２の外部電極６５に跨るように形成する。すなわち、支柱６００の第１の外部電極６４と第２の外部電極６５を電気的に接続する。各圧電アクチュエーター６は、第２の外部電極６５同士を、ダミー層６８の領域を利用して互いに接続し、さらに支柱６００の第１の外部電極６４とも接続して、共通電極としている。各圧電アクチュエーター６の第１の外部電極６４は、チャネル毎に切り離すが、支柱６００の第１の外部電極６４は、共通電極とつながっている。
As shown in FIG. 24, pillars 600 with a modified internal structure of the laminated electrodes are provided at both ends of the piezoelectric actuators 6 in the arrangement direction. The pillars 600 are formed so that the first internal electrode 62 and the second internal electrode 63 straddle the first external electrode 64 and the second external electrode 65. In other words, the first external electrode 64 and the second external electrode 65 of the pillars 600 are electrically connected. The second external electrodes 65 of each piezoelectric actuator 6 are connected to each other using the region of the dummy layer 68, and are also connected to the first external electrode 64 of the pillars 600 to form a common electrode. The first external electrode 64 of each piezoelectric actuator 6 is separated for each channel, but the first external electrode 64 of the pillars 600 is connected to the common electrode.
図２５は、振動板５の一例を示す。図２５の平面図と断面図に示すように、振動板５は、薄厚の領域５８を形成した樹脂フィルム５２上に共通電極５３を形成する。支柱６００の第２の外部電極６５と接続する共通電極５３は、樹脂フィルム５２の両側に、引出し部５１に向けて２本形成し、さらに引出し部５１で互いに接続する。樹脂フィルム５２上には、共通電極５３とは別に、島状の電極５０を形成する。島状の電極５０は、圧電アクチュエーター６の振動板５と対向する面の中央及び支柱６０の振動板５と対向する面の中央に位置するように配置する。島状の電極５０は、電圧の印加には利用せず、圧電アクチュエーター６からの力を受けるのに使用する。
25 shows an example of the diaphragm 5. As shown in the plan view and cross-sectional view of FIG. 25, the diaphragm 5 has a common electrode 53 formed on a resin film 52 in which a thin region 58 is formed. The common electrodes 53 connected to the second external electrode 65 of the support 600 are formed on both sides of the resin film 52 toward the lead-out portion 51, and are further connected to each other at the lead-out portion 51. In addition to the common electrode 53, an island-shaped electrode 50 is formed on the resin film 52. The island-shaped electrode 50 is arranged so as to be located at the center of the surface of the piezoelectric actuator 6 facing the diaphragm 5 and the center of the surface of the support 60 facing the diaphragm 5. The island-shaped electrode 50 is not used for applying voltage, but is used to receive force from the piezoelectric actuator 6.
図２６は、フレキシブルプリント配線板２１の一例を示す。図２６の平面図と断面図に示すように、個別電極６６は、樹脂フィルム２６上に圧電アクチュエーターの数だけを同じピッチで並列に形成している。各個別電極６６は、各チャネルの圧電アクチュエーター６の中心線上に位置するように夫々配置する。個別電極６６の幅は、圧電アクチュエーター６の第１の外部電極６４の幅よりも小さくするのが好ましい。但し、個別電極６６の厚みは、圧電アクチュエーター６の第１の外部電極６４の厚みよりも大きくしている。
Figure 26 shows an example of a flexible printed wiring board 21. As shown in the plan view and cross-sectional view of Figure 26, the individual electrodes 66 are formed in parallel at the same pitch on the resin film 26, the number of which corresponds to the number of piezoelectric actuators. Each individual electrode 66 is disposed so as to be located on the center line of the piezoelectric actuator 6 of each channel. It is preferable that the width of the individual electrode 66 is smaller than the width of the first external electrode 64 of the piezoelectric actuator 6. However, the thickness of the individual electrode 66 is made greater than the thickness of the first external electrode 64 of the piezoelectric actuator 6.
第５実施形態の変形例として、図２７に振動板５の一例を示す。図２７の平面図と断面図に示すように、図２５における圧電アクチュエーター６と接する島状の電極５０は、共通電極５３に接続してもよい。すなわち、薄厚の領域５８を囲うように共通電極５３を形成し、電極５０を接続する。これにより、共通電極５３の共通抵抗を下げることができる。さらに、詳しくは上述の理由により、薄厚の領域５８の強度を高めることができる。別の変形例として、支柱６００を端部だけでなく他の支柱６０も支柱６００に替えてよい。さらに全ての支柱６０を支柱６００に替えてもよい。すなわち、圧電アクチュエーター６と支柱６００を交互に配置してもよい。図２８の振動板５のように、圧電アクチュエーター６に接する島状の電極５０は島状のまま残し、支柱６００に接する電極を共通電極に接続してもよい。図２９のように圧電アクチュエーター６に接する電極と支柱６００に接する電極の両方を共通電極に接続してもよい。この場合も共通電極として利用する部分を増すことによって共通電極の抵抗を下げ、その結果、電気的なクロストークを防ぎ、インク吐出を安定化させ印字品質を向上できる。
27 shows an example of a vibration plate 5 as a modification of the fifth embodiment. As shown in the plan view and cross-sectional view of FIG. 27, the island-shaped electrode 50 in contact with the piezoelectric actuator 6 in FIG. 25 may be connected to a common electrode 53. That is, the common electrode 53 is formed so as to surround the thin region 58, and the electrode 50 is connected. This allows the common resistance of the common electrode 53 to be reduced. Furthermore, for the reasons described above in detail, the strength of the thin region 58 can be increased. As another modification, not only the end of the support 600 but also other support columns 60 may be replaced with support columns 600. Furthermore, all the support columns 60 may be replaced with support columns 600. That is, the piezoelectric actuator 6 and the support columns 600 may be arranged alternately. As in the vibration plate 5 of FIG. 28, the island-shaped electrode 50 in contact with the piezoelectric actuator 6 may be left as an island, and the electrode in contact with the support column 600 may be connected to a common electrode. As in FIG. 29, both the electrode in contact with the piezoelectric actuator 6 and the electrode in contact with the support column 600 may be connected to a common electrode. In this case too, by increasing the area used as the common electrode, the resistance of the common electrode can be reduced, thereby preventing electrical crosstalk, stabilizing ink ejection, and improving print quality.
（第６実施形態）
続いて、第６実施形態に従うインクジェットヘッド１００について、図３０～図３３を参照しながら説明する。第６実施形態に従うインクジェットヘッド１００は、共通電極と個別電極の両方をフレキシブルプリント配線板２１に接続する。そして、振動板５からは電圧の印加に使用する電極は引き出さず、振動板５に形成した電極は圧電アクチュエーター６からの力を受けると共に、共通抵抗を下げ電気的クロストークを低減するのに使用する。また振動板５を補強して振動板５の部品としての取り扱いを容易にする。
Sixth Embodiment
Next, an inkjet head 100 according to a sixth embodiment will be described with reference to Figures 30 to 33. In the inkjet head 100 according to the sixth embodiment, both the common electrode and the individual electrodes are connected to the flexible printed wiring board 21. Furthermore, no electrodes used for applying voltage are drawn out from the diaphragm 5, and the electrodes formed on the diaphragm 5 receive force from the piezoelectric actuator 6 and are used to lower the common resistance and reduce electrical crosstalk. In addition, the diaphragm 5 is reinforced to facilitate handling of the diaphragm 5 as a component.
図３０に示すように、圧電アクチュエーター６の配列方向の両端に、積層電極の内部構造を変えた支柱６００を設ける。支柱６００は、第１の内部電極６２と第２の内部電極６３を、第１の外部電極６４と第２の外部電極６５に跨るように形成する。すなわち、支柱６００の第１の外部電極６４と第２の外部電極６５を電気的に接続する。各圧電アクチュエーター６は、第２の外部電極６５同士を、ダミー層６８の領域を利用して互いに接続し、さらに支柱６００の第２の外部電極６５とも接続して、共通電極としている。各圧電アクチュエーター６の第１の外部電極６４は、チャネル毎に切り離すが、支柱６００の第１の外部電極６４は、共通電極とつながっている。図３１はヘッド部２の断面図である。
As shown in FIG. 30, a support 600 with a modified internal structure of the laminated electrode is provided at both ends of the piezoelectric actuator 6 in the arrangement direction. The support 600 is formed so that the first internal electrode 62 and the second internal electrode 63 straddle the first external electrode 64 and the second external electrode 65. In other words, the first external electrode 64 and the second external electrode 65 of the support 600 are electrically connected. The second external electrodes 65 of each piezoelectric actuator 6 are connected to each other using the region of the dummy layer 68, and are also connected to the second external electrode 65 of the support 600 to form a common electrode. The first external electrode 64 of each piezoelectric actuator 6 is separated for each channel, but the first external electrode 64 of the support 600 is connected to the common electrode. FIG. 31 is a cross-sectional view of the head unit 2.
図３２は、振動板５の一例を示す。図３２の平面図と断面図に示すように、振動板５は、薄厚の領域５８を囲うように電極８を形成し、さらに電極８１を接続する。電極８１は、圧電アクチュエーター６の振動板５と対向する面の中心線上及び支柱６０の振動板５と対向する面の中心線上に位置するように配置する。電極８１は、圧電アクチュエーター６からの力を受けるのに使用する。さらに、電極８１同士を枠状の電極８で接続することで共通抵抗を下げる。支柱６００を端部だけでなく他の支柱６０も支柱６００に替えてよい。すなわち、圧電アクチュエーター６と支柱６００を交互に配置してもよい。
Figure 32 shows an example of a vibration plate 5. As shown in the plan view and cross-sectional view of Figure 32, the vibration plate 5 has an electrode 8 formed so as to surround the thin region 58, and further has an electrode 81 connected. The electrode 81 is arranged so as to be located on the center line of the surface of the piezoelectric actuator 6 facing the vibration plate 5 and on the center line of the surface of the support 60 facing the vibration plate 5. The electrode 81 is used to receive the force from the piezoelectric actuator 6. Furthermore, the electrodes 81 are connected to each other with a frame-shaped electrode 8 to reduce the common resistance. The support 600 may be replaced not only at the ends but also in the other supports 60. In other words, the piezoelectric actuators 6 and the support 600 may be arranged alternately.
図３３は、フレキシブルプリント配線板２１の一例を示す。図３３の平面図と断面図に示すように、フレキシブルプリント配線板２１は、樹脂フィルム２６上に共通電極５３と個別電極６６の両方を形成する。支柱６００の第２の外部電極６５と接続する共通電極５３は、樹脂フィルム２６の両側に形成する。個別電極６６は、２本の共通電極５３の内側の領域に、圧電アクチュエーター６の数だけ同じピッチで並列に形成する。
Figure 33 shows an example of a flexible printed wiring board 21. As shown in the plan view and cross-sectional view of Figure 33, the flexible printed wiring board 21 has both a common electrode 53 and individual electrodes 66 formed on a resin film 26. The common electrode 53 that connects to the second external electrode 65 of the support 600 is formed on both sides of the resin film 26. The individual electrodes 66 are formed in parallel at the same pitch as the number of piezoelectric actuators 6 in the area inside the two common electrodes 53.
この実施形態では振動板５に引出し部５１が無く、かつ振動板５の面積が小さいので、薄厚部である薄厚の領域５８を設けず、代わりに振動板５の樹脂フィルム５２を全面に亘って薄く形成してもよい。樹脂フィルム５２の全面が薄くても電極８が振動板５の部品としての取り扱いを容易にする。部品状態の振動板５をさらに補強するために撓み部５００を除く他の場所に電極８を拡張してもよい。
In this embodiment, the diaphragm 5 does not have an extension 51, and the area of the diaphragm 5 is small, so that the thin area 58, which is a thin portion, is not provided, and instead the resin film 52 of the diaphragm 5 may be formed thin over the entire surface. Even if the entire surface of the resin film 52 is thin, the electrode 8 makes it easy to handle the diaphragm 5 as a part. The electrode 8 may be extended to other places except for the bending part 500 to further reinforce the diaphragm 5 in the part state.
以上説明したように、上述の実施形態によれば、圧電アクチュエーター６から与える力で撓み易い金属箔貼り樹脂フィルム５２で形成した振動板５を備えたインクジェットヘッド１００を提供することが可能である。上述の構成の積層型圧電アクチュエーターは、Ｚ方向の変形量が大きいので、この実施形態による効果は大きい。
As described above, according to the above embodiment, it is possible to provide an inkjet head 100 equipped with a vibration plate 5 formed of a metal foil-laminated resin film 52 that is easily deflected by the force applied by the piezoelectric actuator 6. The laminated piezoelectric actuator of the above configuration has a large amount of deformation in the Z direction, so this embodiment is very effective.
なお、圧電アクチュエーター６は、複数の圧電体６１を積層した積層型に限らない。圧電体６１が単一層の圧電アクチュエーターであってもよい。また、駆動電圧を印加したときの圧電アクチュエーターの動作は、縦振動に限らない。さらに、ドロップオンデマンド・ピエゾ方式に限らず、コンティニアス方式に適用してもよい。
The piezoelectric actuator 6 is not limited to a laminated type in which multiple piezoelectric bodies 61 are stacked. The piezoelectric body 61 may be a single-layer piezoelectric actuator. The operation of the piezoelectric actuator when a drive voltage is applied is not limited to longitudinal vibration. Furthermore, the operation is not limited to a drop-on-demand piezo type, and may be a continuous type.
上述の実施形態では、インクジェットプリンタ１０のインクジェットヘッド１００を液体吐出ヘッドの一例として説明したが、液体吐出ヘッドは、３Ｄプリンタの造形材吐出ヘッド、分注装置の試料吐出ヘッドであってもよい。
In the above embodiment, the inkjet head 100 of the inkjet printer 10 has been described as an example of a liquid ejection head, but the liquid ejection head may also be a modeling material ejection head of a 3D printer or a sample ejection head of a dispensing device.
本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
The embodiments of the present invention are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents described in the claims.
