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公開番号2025151797
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-09
出願番号2024053387
出願日2024-03-28
発明の名称液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置
出願人セイコーエプソン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類B41J 2/015 20060101AFI20251002BHJP(印刷;線画機;タイプライター;スタンプ)
要約【課題】吐出特性に優れる液体吐出ヘッド、および液体吐出装置を提供すること。
【解決手段】液体吐出ヘッドは、複数の圧力室が設けられた圧力室基板と、振動板と、前記複数の圧力室に対して共通に設けられ、時間によって変化しない基準電圧が印加される第1共通電極と、第1薄膜圧電体と、前記複数の圧力室に対して個別に設けられ、時間によって変化する駆動電圧が印加される個別電極と、第2薄膜圧電体と、前記複数の圧力室に対して共通に設けられ、前記基準電圧が印加される第2共通電極と、が下側から上側にこの順に積層された液体吐出ヘッドであって、液体の吐出のために圧力室を収縮させるときの前記基準電圧と前記駆動電圧とが印加される期間である収縮期間において、前記第1薄膜圧電体の変位量は、前記第2薄膜圧電体の変位量よりも小さい。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
複数の圧力室が設けられた圧力室基板と、
振動板と、
前記複数の圧力室に対して共通に設けられ、時間によって変化しない基準電圧が印加される第１共通電極と、
第１薄膜圧電体と、
前記複数の圧力室に対して個別に設けられ、時間によって変化する駆動電圧が印加される個別電極と、
第２薄膜圧電体と、
前記複数の圧力室に対して共通に設けられ、前記基準電圧が印加される第２共通電極と、が下側から上側にこの順に積層された液体吐出ヘッドであって、
液体の吐出のために圧力室を収縮させるときの前記基準電圧と前記駆動電圧とが印加される期間である収縮期間において、前記第１薄膜圧電体の変位量は、前記第２薄膜圧電体の変位量よりも小さいことを特徴とする液体吐出ヘッド。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記収縮期間において、前記第１薄膜圧電体の電圧は、正から負に向かってシフトしていき、
前記収縮期間において、前記第２薄膜圧電体の電圧は、負から正に向かってシフトしていくことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記第１薄膜圧電体の第１飽和負電圧から第１飽和正電圧まで電圧を変化させるときの変位は、前記第１飽和負電圧から正の値である第１抗電界までは変位が小さくなる第１経路を、前記第１抗電界から前記第１飽和正電圧までは変位が大きくなる第２経路を、それぞれ辿るように変化し、
前記第１薄膜圧電体の前記第１飽和正電圧から前記第１飽和負電圧まで電圧を変化させるときの変位は、前記第１飽和正電圧から負の値である第２抗電界までは変位が小さくなる第３経路を、前記第２抗電界から前記第１飽和負電圧までは変位が大きくなる第４経路を、それぞれ辿るように変化し、
前記第１薄膜圧電体の前記収縮期間における変位は、前記第４経路を辿るように変化することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記第１薄膜圧電体の前記収縮期間における変位は、前記第１経路、前記第２経路、前記第３経路は辿らないように変化することを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記第１薄膜圧電体の前記第１飽和負電圧における変位量は、前記第１薄膜圧電体の前記第１飽和正電圧における変位量よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記第２薄膜圧電体の第２飽和負電圧から第２飽和正電圧まで電圧を変化させるときの変位は、前記第２飽和負電圧から正の値である第３抗電界までは変位が小さくなる第５経路を、前記第３抗電界から前記第２飽和正電圧までは変位が大きくなる第６経路を、それぞれ辿るように変化し、
前記第２薄膜圧電体の前記第２飽和正電圧から前記第２飽和負電圧まで電圧を変化させるときの変位は、前記第２飽和正電圧から負の値である第４抗電界までは変位が小さくなる第７経路を、前記第４抗電界から前記第２飽和負電圧までは変位が大きくなる第８経路を、それぞれ辿るように変化し、
前記第２薄膜圧電体の前記収縮期間における変位は、前記第６経路を辿るように変化することを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記第２薄膜圧電体の前記収縮期間における変位は、前記第５経路、前記第７経路、前記第８経路を辿らないように変化することを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
前記第２薄膜圧電体の前記第２飽和負電圧における変位量は、前記第２薄膜圧電体の前記第２飽和正電圧における変位量よりも小さいことを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項９】
前記第１薄膜圧電体の前記第１飽和負電圧における変位量は、前記第２薄膜圧電体の前記第２飽和正電圧における変位量よりも小さいことを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記収縮期間における前記第１薄膜圧電体の変位量は、前記第２薄膜圧電体の変位量の８０％以上９５％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
印刷用紙等の媒体に対してインク等の液体を吐出する液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置が従来から提案される。当該液体吐出装置として、ピエゾ方式のインクジェットプリンターが知られている。ピエゾ方式では、圧力室の壁面の一部を構成する振動板を振動させる圧電素子が用いられる。圧電素子によって振動板を振動させることで、圧力室に充填された液体がノズルから吐出される。
【０００３】
特許文献１に記載の液体吐出ヘッドが有する圧電素子では、第１共通電極、薄膜の下圧電体層、個別電極、薄膜の上圧電体層、および第２共通電極が順に積層される。つまり、当該圧電素子は、２つの薄膜圧電体が積層された構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１３－２５６１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のように薄膜圧電体を積層した場合、薄膜圧電体を単一層にする場合に比べて、単位電圧当たりの変位量を２倍近くにすることができる。このため、単一層と同じ電圧で吐出特性を向上させることができたり、定格電圧を低い部品に替えてコストを削減したりすることができる。しかしながら、発明者らの更なる検討の結果、下圧電体層と上圧電体層との各物性を適切な値に設定することにより、より好ましい効果を得られることを見出した。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の好適な態様に係る液体吐出ヘッドは、複数の圧力室が設けられた圧力室基板と、振動板と、前記複数の圧力室に対して共通に設けられ、時間によって変化しない基準電圧が印加される第１共通電極と、第１薄膜圧電体と、前記複数の圧力室に対して個別に設けられ、時間によって変化する駆動電圧が印加される個別電極と、第２薄膜圧電体と、前記複数の圧力室に対して共通に設けられ、前記基準電圧が印加される第２共通電極と、が下側から上側にこの順に積層された液体吐出ヘッドであって、液体の吐出のために圧力室を収縮させるときの前記基準電圧と前記駆動電圧とが印加される期間である収縮期間において、前記第１薄膜圧電体の変位量は、前記第２薄膜圧電体の変位量よりも小さい。
【０００７】
本発明の好適な態様に係る液体吐出装置は、液体吐出ヘッドと、前記基準電圧と前記駆動電圧を印加するための電圧印加回路と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１実施形態に係る液体吐出装置の構成を例示する概略図である。
図１に示す液体吐出ヘッドの分解斜視図である。
図２に示す液体吐出ヘッドの一部の断面図である。
図３に示す液体吐出ヘッドの一部を拡大した断面図である。
図３に示す液体吐出ヘッドの一部を拡大した断面図である。
図４の個別電極および第２共通電極の平面的な配置を示す図である。
駆動電圧および基準電圧を説明するための図である。
第１薄膜圧電体および第２薄膜圧電体にかかる印加電圧の例示である。
振動板の中立軸のシフトを説明するための図である。
振動板の中立軸のシフトを説明するための図である。
圧電素子の変位量とインクの吐出量との関係を示す図である。
第１薄膜圧電体のバタフライカーブを示す図である。
第２薄膜圧電体のバタフライカーブを示す図である。
図８に示す印加電圧を第１薄膜圧電体に印加したときのバタフライカーブにおける経路を説明するための図である。
図８に示す印加電圧を第２薄膜圧電体に印加したときのバタフライカーブにおける経路を説明するための図である。
液体吐出ヘッドの製造方法の一部の圧電素子の製造方法を示すフローである。
図１６に示す圧電素子の製造方法を説明するための図である。
図１６に示す圧電素子の製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法または縮尺は実際と適宜に異なり、理解を容易にするために模式的に示している部分もある。また、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られない。なお、「等しい」とは、厳密に等しい場合のほか、測定誤差程度の差異を有する場合を含む。また、「要素αと要素βとが積層されている」とは、要素αおよび要素βが上下方向に並んでいればよく、要素αおよび要素βが直接的に接触していることは問わない。
【００１０】
以下の説明は、互いに交差するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を適宜に用いて行う。Ｘ軸に沿う一方向をＸ１方向といい、Ｘ１方向と反対の方向をＸ２方向という。Ｙ軸に沿って互いに反対の方向をＹ１方向およびＹ２方向という。Ｚ軸に沿って互いに反対の方向をＺ１方向およびＺ２方向という。Ｚ軸に沿う方向でみることを「平面視」という。Ｚ軸は、典型的には鉛直な軸である。Ｚ１方向は上側であり、Ｚ２方向は下側である。ただし、Ｚ軸は、鉛直な軸でなくともよい。また、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、典型的には互いに直交するが、これに限定されず、例えば、８０°以上１００°以下の範囲内の角度で交差すればよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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