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JP2005225029A - Manufacturing method of inkjet head - Google Patents

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JP2005225029A JP2004034792A JP2004034792A JP2005225029A JP 2005225029 A JP2005225029 A JP 2005225029A JP 2004034792 A JP2004034792 A JP 2004034792A JP 2004034792 A JP2004034792 A JP 2004034792A JP 2005225029 A JP2005225029 A JP 2005225029A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a power feeding member and manufacturing costs for connecting this from being wasted. <P>SOLUTION: There are set a passage unit fabrication process of fabricating a passage unit including an ink passage which leads to nozzles, an actuator unit fabrication process of fabricating an actuator unit including a piezoelectric sheet which changes a volume of a pressure chamber, and a joint body fabrication process of fabricating a joint body by jointing the passage unit and the actuator unit to each other. There are also set a measurement process of measuring frequency characteristics of impedance for every activity part of the piezoelectric sheet included in the joint body, and a judgment process of judging whether or not an inkjet head is a good one on the basis of a deviation of a difference Fa-Fr between an antiresonance frequency Fa whereby the impedance becomes maximum and a resonance frequency Fr whereby the impedance becomes minimum. Moreover, there is included an FPC joint process of connecting an FPC as the power feeding member to the inkjet head judged as the good one by the judgment process. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、インクを吐出して印刷を行うインクジェットプリンタのインクジェットヘッドの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an inkjet head of an inkjet printer that performs printing by discharging ink.

インクジェットプリンタは被印刷物にインクを吐出するインクジェットヘッドを備えている。インクジェットヘッドとしては、インクが供給される複数の圧力室と、これに対応する圧電素子とを備え、圧電素子に電位を印加して駆動させることにより圧力室内に圧力を発生させ、圧力室に対応する各ノズルからインクを吐出するものが知られている。このようなインクジェットヘッドは、開口加工等を施された金属薄板が積層されることによって内部に圧力室やノズルを含むインク流路が形成された流路部材と、電極に挟持された圧電素子とを接合して製作されるのが一般的である。そして、ノズルからインクを吐出させるときは、制御装置によりFPC(Flexible Printed Circuit)等の給電部材を介して圧電素子を挟持する電極に電位が印加される。   Inkjet printers include an inkjet head that ejects ink onto a substrate. As an inkjet head, a plurality of pressure chambers to which ink is supplied and a piezoelectric element corresponding to the pressure chamber are provided. By applying a potential to the piezoelectric element and driving it, pressure is generated in the pressure chamber and corresponds to the pressure chamber. A device that ejects ink from each nozzle is known. Such an ink jet head includes a flow path member in which an ink flow path including a pressure chamber and a nozzle is formed by laminating thin metal plates subjected to opening processing and the like, and a piezoelectric element sandwiched between electrodes. Generally, it is manufactured by joining. When ink is ejected from the nozzles, a potential is applied to the electrodes that sandwich the piezoelectric element via a power supply member such as an FPC (Flexible Printed Circuit) by the control device.

インクジェットヘッドの製造工程の1つに、流路部材の精度不良や、流路部材と圧電素子との接合不良等を判定するための判定工程がある。この判定工程では、組み立てが完了したインクジェットヘッドからインクを吐出させてこれらの不良を判定する。しかしながらインクジェットヘッドの組み立てが完了した後に判定工程を行うと、不良なインクジェットヘッドに対して部品コスト及び製造コストをかけなければならないという問題がある。そこで、圧電素子に給電部材を接続した段階で、FPCを介して電極に電位を印加することにより圧電素子の固有振動数を測定し、その測定結果に基づいて流路部材と圧電素子との接合状態の不良を判定する技術が知られている(特許文献1参照)。この技術によると、インクを吐出させることなくこれらの不良を発見することができるため、無駄な部品コスト及び製造コストを削減することができる。   One of the manufacturing processes of an inkjet head includes a determination process for determining an accuracy failure of a flow path member, a bonding failure between the flow path member and a piezoelectric element, and the like. In this determination step, these defects are determined by ejecting ink from an inkjet head that has been assembled. However, if the determination process is performed after the assembly of the ink jet head is completed, there is a problem in that a component cost and a manufacturing cost must be applied to a defective ink jet head. Therefore, at the stage where the power feeding member is connected to the piezoelectric element, the natural frequency of the piezoelectric element is measured by applying a potential to the electrode via the FPC, and the flow path member and the piezoelectric element are joined based on the measurement result. A technique for determining a state defect is known (see Patent Document 1). According to this technique, since these defects can be found without ejecting ink, it is possible to reduce useless component costs and manufacturing costs.

特開平11−64175号公報(図5)Japanese Patent Laid-Open No. 11-64175 (FIG. 5)

上述の技術では、給電部材であるFPCが接合された状態で圧電素子の固有振動数を測定することにより流路部材と圧電素子との接合状態の不良を判定している。しかしながら、流路部材と圧電素子との接合状態が不良と判定された場合には、当該インクジェットヘッドとともにFPCを破棄しなければならないため、FPC及びこれを接続するための製造コストが無駄になる。また、測定値がFPC自体の抵抗や浮遊容量等の影響を受けている可能性があり、信頼性のおける測定結果が得られなかったという問題がある。   In the above-described technique, a failure in the bonding state between the flow path member and the piezoelectric element is determined by measuring the natural frequency of the piezoelectric element in a state where the FPC that is the power feeding member is bonded. However, when it is determined that the bonding state between the flow path member and the piezoelectric element is poor, the FPC must be discarded together with the ink jet head, so that the manufacturing cost for connecting the FPC and the FPC is wasted. In addition, there is a possibility that the measurement value is influenced by the resistance of the FPC itself, stray capacitance, and the like, and there is a problem that a reliable measurement result cannot be obtained.

そこで、本発明の主たる目的は、給電部材及びこれを接続するための製造コストが無駄になりにくく、且つ信頼性の高い測定結果を得ることが可能なインクジェットヘッドの製造方法を提供することにある。   Accordingly, a main object of the present invention is to provide a method of manufacturing an ink-jet head capable of obtaining a highly reliable measurement result with less wasteful manufacturing cost for connecting the power supply member and the power supply member. .

課題を解決するための手段及び効果Means and effects for solving the problems

本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、圧力室を経てインクを吐出するノズルに至る複数の個別インク流路が形成された流路ユニットを作製する流路ユニット作製工程と、前記流路ユニットに接合されていると共に、変形に伴って前記圧力室の容積を変化させる圧電体を含むアクチュエータユニットを作製するアクチュエータユニット作製工程と、前記流路ユニットと前記アクチュエータユニットとを接合することによって、前記流路ユニットと前記アクチュエータユニットとの接合体を作製する接合体作製工程と、前記接合体に含まれる前記圧電体について、一又は複数の前記圧力室に対向する領域ごとに、インピーダンスの周波数特性を測定する測定工程と、複数の前記領域に関する、インピーダンスが極大となる周波数である反共振周波数Faとインピーダンスが極小である共振周波数Frとの差Fa−Frの分布、共振周波数Frの分布、及び、共振周波数Frにおけるインピーダンスの分布の少なくともいずれか1つに基づいて、前記接合体が良品であるか否かを判定する判定工程と、前記判定工程で良品と判定された前記接合体に接合されている前記アクチュエータユニットに給電部材を接合する給電部材接合工程とを備えている。   The inkjet head manufacturing method of the present invention includes a flow path unit manufacturing step of manufacturing a flow path unit in which a plurality of individual ink flow paths are formed from a pressure chamber to a nozzle that discharges ink, and bonding to the flow path unit. An actuator unit manufacturing step of manufacturing an actuator unit including a piezoelectric body that changes the volume of the pressure chamber in accordance with deformation, and the flow path unit and the actuator unit A bonded body manufacturing step of manufacturing a bonded body of a unit and the actuator unit, and for the piezoelectric body included in the bonded body, frequency characteristics of impedance are measured for each region facing one or a plurality of the pressure chambers. The measurement process and the frequency at which the impedance is a maximum for the plurality of regions. Based on at least one of a distribution Fa−Fr between the vibration frequency Fa and the resonance frequency Fr having a minimum impedance, a distribution of the resonance frequency Fr, and an impedance distribution at the resonance frequency Fr, A determination step for determining whether or not the product is a non-defective product, and a power supply member joining step for joining a power supply member to the actuator unit that is joined to the joined body determined to be a good product in the determination step.

本発明によると、給電部材の接合前に判定工程を行うため、不良な接合体に給電部材が接合されることがないため、接合体が不良であっても給電部材及びこれを接続するための製造コストを無駄にすることがない。また、測定結果が給電部材自体の抵抗や浮遊容量等の影響を受けることがなく、上述した技術と比較して高い精度で接合体が良品か否かを判定することができる。   According to the present invention, since the determination process is performed before the power supply member is joined, the power supply member is not joined to the defective joined body. Production costs are not wasted. In addition, the measurement result is not affected by the resistance or stray capacitance of the power supply member itself, and it can be determined whether or not the joined body is a non-defective product with higher accuracy than the above-described technique.

また、本発明では、前記判定工程において、前記接合体内の複数の前記領域に対応した複数の差Fa−Frの偏差のすべてが30%以下である場合に、当該接合体が良品であると判定することが好ましい。これによると、接合体が良品か否かを高い精度で画一的に判定することができる。   In the present invention, in the determination step, when all of the deviations of the plurality of differences Fa−Fr corresponding to the plurality of regions in the bonded body are 30% or less, it is determined that the bonded body is a non-defective product. It is preferable to do. According to this, it can be determined uniformly with high accuracy whether or not the joined body is a non-defective product.

さらに、本発明では、前記判定工程において、複数の前記領域に関する、差Fa−Frの分布と、共振周波数Frの分布とに基づいて、前記接合体が良品であるか否かを判定することが好ましい。これによると、より高い精度で接合体が良品か否かを判定することができる。   Further, in the present invention, in the determination step, it is determined whether or not the joined body is a non-defective product based on the distribution of the difference Fa−Fr and the distribution of the resonance frequency Fr regarding the plurality of regions. preferable. According to this, it can be determined whether the joined body is a non-defective product with higher accuracy.

加えて、本発明では、前記判定工程において、前記接合体内の複数の前記領域に対応した複数の差Fa−Frの偏差のすべてが第1所定値以下であり、且つ、前記接合体内の複数の前記領域に対応した複数の共振周波数Frの偏差のすべてが第2所定値以下である場合に、当該接合体が良品であると判定することが好ましい。これによると、より高い精度で画一的に接合体が良品か否かを判定することができる。   In addition, in the present invention, in the determination step, all of the deviations of the plurality of differences Fa−Fr corresponding to the plurality of regions in the joined body are equal to or less than a first predetermined value, and the plurality of differences in the joined body When all the deviations of the plurality of resonance frequencies Fr corresponding to the region are equal to or less than the second predetermined value, it is preferable to determine that the joined body is a non-defective product. According to this, it can be determined whether the joined body is a non-defective product uniformly with higher accuracy.

また、本発明では、前記判定工程において、複数の前記領域に関する、差Fa−Frの分布と、共振周波数Frの分布と、共振周波数Frにおけるインピーダンスの分布とに基づいて、前記接合体が良品であるか否かを判定することが好ましい。これによると、より一層高い精度で接合体が良品か否かを判定することができる。   In the present invention, in the determination step, the joined body is a non-defective product based on the distribution of the difference Fa−Fr, the distribution of the resonance frequency Fr, and the distribution of the impedance at the resonance frequency Fr regarding the plurality of regions. It is preferable to determine whether or not there is. According to this, it can be determined whether or not the joined body is a non-defective product with higher accuracy.

さらに、本発明では、前記判定工程において、前記接合体内の複数の前記領域に対応した、複数の差Fa−Frの偏差のすべてが第1所定値以下であり、複数の共振周波数Frの偏差のすべてが第2所定値以下であり、且つ複数の共振周波数Frにおけるインピーダンスの偏差のすべてが第3所定値以下である場合に、当該接合体が良品であると判定することが好ましい。これによると、より一層高い精度で画一的に接合体が良品か否かを判定することができる。   Furthermore, in the present invention, in the determination step, all of the deviations of the plurality of differences Fa−Fr corresponding to the plurality of regions in the joined body are equal to or less than a first predetermined value, and the deviations of the plurality of resonance frequencies Fr It is preferable to determine that the joined body is a non-defective product when all are equal to or lower than the second predetermined value and all of the impedance deviations at the plurality of resonance frequencies Fr are equal to or lower than the third predetermined value. According to this, it can be determined whether or not the joined body is a non-defective product with even higher accuracy.

加えて、本発明では、前記接合体作製工程において、前記流路ユニットと複数の前記アクチュエータユニットとを接合し、前記判定工程において、前記接合体内の各アクチュエータユニットにおける複数の前記領域に対応した複数の差Fa−Frの偏差のすべてが当該アクチュエータユニットについて設定された第1所定値以下であり、且つ、前記接合体内の複数の前記アクチュエータユニットにおける複数の前記領域に対応した複数の差Fa−Frの前記アクチュエータユニットごとの平均値の偏差のすべてが前記接合体について設定された第4所定値以下、前記接合体内の各アクチュエータユニットにおける複数の前記領域に対応した複数の共振周波数Frの偏差のすべてが当該アクチュエータユニットについて設定された第2所定値以下であり、且つ、前記接合体内の複数の前記アクチュエータユニットにおける複数の前記領域に対応した複数の共振周波数Frの前記アクチュエータユニットごとの平均値の偏差のすべてが前記接合体について設定された第5所定値以下、及び、前記接合体内の各アクチュエータユニットにおける複数の前記領域に対応した複数の共振周波数Frにおけるインピーダンスの偏差のすべてが当該アクチュエータユニットについて設定された第3所定値以下であり、且つ、前記接合体内の複数の前記アクチュエータユニットにおける複数の前記領域に対応した複数の共振周波数Frにおけるインピーダンスの前記アクチュエータユニットごとの平均値の偏差のすべてが前記接合体について設定された第6所定値以下の少なくともいれかの場合に当該接合体が良品であると判定することが好ましい。これによると、インクジェットヘッドが複数のアクチュエータを備えるときであっても、さらに高い精度で画一的に接合体が良品か否かを判定することができる。   In addition, in the present invention, in the joined body manufacturing step, the flow path unit and the plurality of actuator units are joined, and in the determining step, a plurality of regions corresponding to the plurality of regions in each actuator unit in the joined body. A plurality of differences Fa−Fr are equal to or less than a first predetermined value set for the actuator unit, and a plurality of differences Fa−Fr corresponding to the plurality of regions in the plurality of actuator units in the joint body. All of the deviations of the average value for each of the actuator units are equal to or less than a fourth predetermined value set for the joined body, and all of the deviations of the plurality of resonance frequencies Fr corresponding to the plurality of regions in each actuator unit in the joined body. Is less than or equal to the second predetermined value set for the actuator unit. And the deviation of all the average values of the plurality of resonance frequencies Fr corresponding to the plurality of regions in the plurality of actuator units in the joint body for each actuator unit is set for the joint body. And all of the impedance deviations at the plurality of resonance frequencies Fr corresponding to the plurality of regions in each actuator unit in the joint are less than or equal to a third predetermined value set for the actuator unit, and All of the deviations of the average value for each of the actuator units of the impedance at the plurality of resonance frequencies Fr corresponding to the plurality of regions in the plurality of actuator units in the joint are at least a sixth predetermined value or less set for the joint. In any case It is preferred that the conjugate is determined as non-defective. According to this, even when the ink jet head includes a plurality of actuators, it can be determined whether or not the joined body is a non-defective product with higher accuracy.

また、本発明においては、前記判定工程で良品であると判定された前記接合体を、前記測定工程で得られた測定結果に基づいて複数の等級のいずれかに分類する工程をさらに備えていることが好ましい。これによると、予め判別された等級に対応するインクジェットヘッドに対するインクの吐出制御を行うことにより、インクジェットヘッド間のインクの吐出特性を均一化することができる。   The present invention further includes a step of classifying the joined body determined to be a non-defective product in the determination step into one of a plurality of grades based on the measurement result obtained in the measurement step. It is preferable. According to this, it is possible to make the ink discharge characteristics between the ink jet heads uniform by performing ink discharge control on the ink jet heads corresponding to the grade determined in advance.

さらに、本発明においては、前記測定工程においてネットワークアナライザを用いて測定を行うことが好ましい。これによると、インピーダンスアナライザを用いて測定を行う場合と比較して測定を迅速に行うことができる。   Furthermore, in the present invention, it is preferable to perform measurement using a network analyzer in the measurement step. According to this, compared with the case where it measures using an impedance analyzer, it can measure rapidly.

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<ヘッド全体構造>
本発明の一実施の形態に係る製造方法によって製造されたインクジェットヘッドについて説明する。図1は、本実施の形態によるインクジェットヘッド1の斜視図である。図2は、図1のII−II線に沿った断面図である。インクジェットヘッド1は、用紙に対してインクを吐出するための主走査方向に延在した矩形平面形状を有するヘッド本体70と、ヘッド本体70の上方に配置され且つヘッド本体70に供給されるインクの流路である2つのインク溜まり3が形成されたリザーバユニットであるベースブロック71とを備えている。
<Overall head structure>
An ink jet head manufactured by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a perspective view of an inkjet head 1 according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. The inkjet head 1 includes a head main body 70 having a rectangular planar shape extending in the main scanning direction for ejecting ink onto a sheet, and an ink that is disposed above the head main body 70 and supplied to the head main body 70. And a base block 71 that is a reservoir unit in which two ink reservoirs 3 that are flow paths are formed.

ヘッド本体70は、インク流路が形成された流路ユニット4と、流路ユニット4の上面にエポキシ系の熱硬化性接着剤によって接着された複数のアクチュエータユニット21とを含んでいる。これら流路ユニット4及びアクチュエータユニット21は共に、複数の薄板を積層して互いに接着させた構成である。また、アクチュエータユニット21の上面には、給電部材であるフレキシブルプリント配線板(FPC)50が半田によって接着され、左又は右に引き出されている。   The head body 70 includes a flow path unit 4 in which an ink flow path is formed, and a plurality of actuator units 21 bonded to the upper surface of the flow path unit 4 with an epoxy-based thermosetting adhesive. Both the flow path unit 4 and the actuator unit 21 are configured by laminating a plurality of thin plates and bonding them together. A flexible printed wiring board (FPC) 50, which is a power supply member, is bonded to the upper surface of the actuator unit 21 with solder and pulled out to the left or right.

図3は、ヘッド本体70の平面図である。図3に示すように、流路ユニット4は、一方向(主走査方向)に延在した矩形平面形状を有している。図3において、流路ユニット4内に設けられた共通インク室であるマニホールド流路5が破線で描かれている。マニホールド流路5内へは、複数の開口3aを介してベースブロック71のインク溜まり3からインクが供給される。マニホールド流路5は、流路ユニット4の長手方向と平行に延在する複数の副マニホールド流路5aに分岐している。   FIG. 3 is a plan view of the head main body 70. As shown in FIG. 3, the channel unit 4 has a rectangular planar shape extending in one direction (main scanning direction). In FIG. 3, a manifold channel 5 which is a common ink chamber provided in the channel unit 4 is drawn with a broken line. Ink is supplied into the manifold channel 5 from the ink reservoir 3 of the base block 71 through the plurality of openings 3a. The manifold channel 5 is branched into a plurality of sub-manifold channels 5 a extending in parallel with the longitudinal direction of the channel unit 4.

流路ユニット4の上面には、平面形状が台形である4つのアクチュエータユニット21が、開口3aを避けるように、千鳥状になって2列に配列された状態で接着されている。各アクチュエータユニット21は、その平行対向辺(上辺及び下辺)が流路ユニット4の長手方向に沿うように配置されている。そして、隣接するアクチュエータユニット21の斜辺同士が、流路ユニット4の幅方向に部分的にオーバーラップしている。   Four actuator units 21 each having a trapezoidal planar shape are bonded to the upper surface of the flow path unit 4 in a zigzag manner and arranged in two rows so as to avoid the openings 3a. Each actuator unit 21 is arranged such that its parallel opposing sides (upper side and lower side) are along the longitudinal direction of the flow path unit 4. The oblique sides of the adjacent actuator units 21 partially overlap in the width direction of the flow path unit 4.

アクチュエータユニット21の接着領域と対向した流路ユニット4の下面は、多数のノズル8(図5参照)がマトリクス状に配列されたインク吐出領域となっている。アクチュエータユニット21に対向する流路ユニット4の表面には、多数の圧力室10(図5参照)がマトリクス状に配列された圧力室群9が形成されている。言い換えると、アクチュエータユニット21は、多数の圧力室10に跨る寸法を有している。   The lower surface of the flow path unit 4 facing the adhesion area of the actuator unit 21 is an ink ejection area in which a large number of nozzles 8 (see FIG. 5) are arranged in a matrix. A pressure chamber group 9 in which a large number of pressure chambers 10 (see FIG. 5) are arranged in a matrix is formed on the surface of the flow path unit 4 facing the actuator unit 21. In other words, the actuator unit 21 has a dimension that spans many pressure chambers 10.

図2に戻って、ベースブロック71は、例えばステンレスなどの金属材料からなる。ベースブロック71内のインク溜まり3は、ベースブロック71の長手方向に沿って形成された略直方体の中空領域である。インク溜まり3は、その一端に設けられた開口(図示せず)を介してインクタンク(図示せず)に連通しており、常にインクで満たされている。インク溜まり3には、その延在方向に沿って開口3bが、2つずつ対になって、アクチュエータユニット21が設けられていない領域において開口3aと接続されるように千鳥状に設けられている。   Returning to FIG. 2, the base block 71 is made of a metal material such as stainless steel. The ink reservoir 3 in the base block 71 is a substantially rectangular parallelepiped hollow region formed along the longitudinal direction of the base block 71. The ink reservoir 3 communicates with an ink tank (not shown) through an opening (not shown) provided at one end thereof, and is always filled with ink. The ink reservoir 3 is provided with two openings 3b in a pair along the extending direction so as to be connected to the openings 3a in a region where the actuator unit 21 is not provided. .

ベースブロック71の下面73は、開口3bの近傍において周囲よりも下方に飛び出している。そして、ベースブロック71は、下面73の開口3b近傍部分73aにおいてのみ流路ユニット4と接触している。そのため、ベースブロック71の下面73の開口3b近傍部分73a以外の領域は、ヘッド本体70から離隔しており、この離隔部分にアクチュエータユニット21が配されている。   The lower surface 73 of the base block 71 protrudes downward from the periphery in the vicinity of the opening 3b. The base block 71 is in contact with the flow path unit 4 only in the portion 73a near the opening 3b of the lower surface 73. Therefore, a region other than the portion 73a near the opening 3b on the lower surface 73 of the base block 71 is separated from the head main body 70, and the actuator unit 21 is disposed in this separated portion.

ベースブロック71は、ホルダ72の把持部72aの下面に形成された凹部内に接着固定されている。ホルダ72は、把持部72aと、把持部72aの上面からこれと直交する方向に所定間隔をなして延出された平板状の一対の突出部72bとを含んでいる。アクチュエータユニット21に接着されたFPC50は、スポンジなどの弾性部材83を介してホルダ72の突出部72b表面に沿うようにそれぞれ配置されている。そして、ホルダ72の突出部72b表面に配置されたFPC50上にドライバIC80が設置されている。FPC50は、ドライバIC80から出力された駆動信号をヘッド本体70のアクチュエータユニット21に伝達するように、両者とハンダ付けによって電気的に接合されている。   The base block 71 is bonded and fixed in a recess formed on the lower surface of the grip portion 72 a of the holder 72. The holder 72 includes a gripping portion 72a and a pair of flat projections 72b extending from the upper surface of the gripping portion 72a at a predetermined interval in a direction orthogonal thereto. The FPC 50 bonded to the actuator unit 21 is disposed along the surface of the protruding portion 72b of the holder 72 via an elastic member 83 such as a sponge. And driver IC80 is installed on FPC50 arrange | positioned on the protrusion part 72b surface of the holder 72. FIG. The FPC 50 is electrically joined to the actuator unit 21 of the head main body 70 by soldering so as to transmit the drive signal output from the driver IC 80 to the actuator unit 21.

ドライバIC80の外側表面には略直方体形状のヒートシンク82が密着配置されているため、ドライバIC80で発生した熱を効率的に散逸させることができる。ドライバIC80及びヒートシンク82の上方であって、FPC50の外側には、基板81が配置されている。ヒートシンク82の上面と基板81との間、及び、ヒートシンク82の下面とFPC50との間は、それぞれシール部材84で接着されている。   Since the heat sink 82 having a substantially rectangular parallelepiped shape is closely disposed on the outer surface of the driver IC 80, the heat generated in the driver IC 80 can be efficiently dissipated. A substrate 81 is disposed above the driver IC 80 and the heat sink 82 and outside the FPC 50. The upper surface of the heat sink 82 and the substrate 81 and the lower surface of the heat sink 82 and the FPC 50 are bonded by seal members 84, respectively.

図4は、図3内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。図4に示すように、アクチュエータユニット21に対向した流路ユニット4内には、流路ユニット4の長手方向と平行に4本の副マニホールド流路5aが延在している。各副マニホールド流路5aには、その出口からノズル8に至る多数の個別インク流路が接続されている。図5は、個別インク流路を示す断面図である。図5から分かるように、各ノズル8は、圧力室10及びアパーチャすなわち絞り13を介して副マニホールド流路5aと連通している。このようにして、ヘッド本体70には、副マニホールド流路5aの出口からアパーチャ13、圧力室10を経てノズル8に至る個別インク流路7が圧力室10ごとに形成されている。   FIG. 4 is an enlarged view of a region surrounded by a one-dot chain line drawn in FIG. As shown in FIG. 4, four sub-manifold channels 5 a extend in parallel to the longitudinal direction of the channel unit 4 in the channel unit 4 facing the actuator unit 21. A large number of individual ink flow paths from the outlet to the nozzle 8 are connected to each sub-manifold flow path 5a. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the individual ink flow paths. As can be seen from FIG. 5, each nozzle 8 communicates with the sub-manifold flow path 5 a via the pressure chamber 10 and the aperture or throttle 13. In this manner, the individual ink flow paths 7 extending from the outlets of the sub-manifold flow paths 5 a to the nozzles 8 through the apertures 13 and the pressure chambers 10 are formed in the head main body 70 for each pressure chamber 10.

<ヘッド断面構造>
ヘッド本体70は、図5からも分かるように、上から、アクチュエータユニット21、キャビティプレート22、ベースプレート23、アパーチャプレート24、サプライプレート25、マニホールドプレート26、27、28、カバープレート29及びノズルプレート30の合計10枚のシート材が積層された積層構造を有している。これらのうち、アクチュエータユニット21を除いた9枚のプレートから流路ユニット4が構成されている。
<Head cross-section structure>
As can be seen from FIG. 5, the head main body 70 includes the actuator unit 21, the cavity plate 22, the base plate 23, the aperture plate 24, the supply plate 25, the manifold plates 26, 27, 28, the cover plate 29, and the nozzle plate 30. A total of 10 sheet materials are laminated. Among these, the flow path unit 4 is composed of nine plates excluding the actuator unit 21.

アクチュエータユニット21は、後で詳述するように、4枚の圧電シート41〜44(図7参照)が積層され且つ電極が配されることによってそのうちの最上層だけが電界印加時に活性部となる部分を有する層(以下、単に「活性部を有する層」というように記する)とされ、残り3層が活性部を有しない非活性層とされたものである。キャビティプレート22は、圧力室10の空隙を構成するほぼ菱形の孔が、アクチュエータユニット21の貼付範囲内に多数設けられた金属プレートである。ベースプレート23は、キャビティプレート22の1つの圧力室10について、圧力室10とアパーチャ13との連絡孔23a及び圧力室10からノズル8への連絡孔23bがそれぞれ設けられた金属プレートである。   As will be described in detail later, the actuator unit 21 is formed by stacking four piezoelectric sheets 41 to 44 (see FIG. 7) and arranging electrodes, so that only the uppermost layer becomes an active part when an electric field is applied. A layer having a portion (hereinafter simply referred to as a “layer having an active portion”), and the remaining three layers are non-active layers having no active portion. The cavity plate 22 is a metal plate in which a large number of substantially rhombic holes constituting the gap of the pressure chamber 10 are provided within the pasting range of the actuator unit 21. The base plate 23 is a metal plate in which a communication hole 23 a between the pressure chamber 10 and the aperture 13 and a communication hole 23 b from the pressure chamber 10 to the nozzle 8 are provided for one pressure chamber 10 of the cavity plate 22.

アパーチャプレート24は、キャビティプレート22の1つの圧力室10について、アパーチャ13となる孔のほかに圧力室10からノズル8への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。サプライプレート25は、キャビティプレート22の1つの圧力室10について、アパーチャ13と副マニホールド流路5aとの連絡孔及び圧力室10からノズル8への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。マニホールドプレート26、27、28は、副マニホールド流路5aに加えて、キャビティプレート22の1つの圧力室10について、圧力室10からノズル8への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。カバープレート29は、キャビティプレート22の1つの圧力室10について、圧力室10からノズル8への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。ノズルプレート30は、キャビティプレート22の1つの圧力室10について、ノズル8がそれぞれ設けられた金属プレートである。   The aperture plate 24 is a metal plate provided with a communication hole from the pressure chamber 10 to the nozzle 8 in addition to the hole serving as the aperture 13 for one pressure chamber 10 of the cavity plate 22. The supply plate 25 is a metal plate provided with a communication hole between the aperture 13 and the sub-manifold channel 5 a and a communication hole from the pressure chamber 10 to the nozzle 8 for one pressure chamber 10 of the cavity plate 22. The manifold plates 26, 27, and 28 are metal plates each provided with a communication hole from the pressure chamber 10 to the nozzle 8 for one pressure chamber 10 of the cavity plate 22 in addition to the sub-manifold channel 5 a. The cover plate 29 is a metal plate provided with a communication hole from the pressure chamber 10 to the nozzle 8 for one pressure chamber 10 of the cavity plate 22. The nozzle plate 30 is a metal plate in which the nozzles 8 are provided for one pressure chamber 10 of the cavity plate 22.

これら10枚のシート21〜30は、図5に示すような個別インク流路7が形成されるように、互いに位置合わせして積層されている。この個別インク流路7は、副マニホールド流路5aからまず上方へ向かい、アパーチャ13において水平に延在し、それからさらに上方に向かい、圧力室10において再び水平に延在し、それからしばらくアパーチャ13から離れる方向に斜め下方に向かってから垂直下方にノズル8へと向かう。   These ten sheets 21 to 30 are stacked in alignment with each other so that the individual ink flow paths 7 as shown in FIG. 5 are formed. The individual ink flow path 7 is first directed upward from the sub-manifold flow path 5a, extends horizontally at the aperture 13, then further upwards, extends horizontally again at the pressure chamber 10, and then from the aperture 13 for a while. It goes from the diagonally downward direction to the nozzle 8 to the vertically downward direction.

図5から明らかなように、各プレートの積層方向において圧力室10とアパーチャ13とは異なるレベルに設けられている。これにより、図4に示すように、アクチュエータユニット21に対向した流路ユニット4内において、1つの圧力室10と連通したアパーチャ13を、当該圧力室に隣接する別の圧力室10と平面視で同じ位置に配置することが可能となっている。この結果、圧力室10同士が密着して高密度に配列されるため、比較的小さな占有面積のインクジェットヘッド1により高解像度の画像印刷が実現される。   As is apparent from FIG. 5, the pressure chamber 10 and the aperture 13 are provided at different levels in the stacking direction of the plates. As a result, as shown in FIG. 4, in the flow path unit 4 facing the actuator unit 21, the aperture 13 communicating with one pressure chamber 10 is seen in plan view with another pressure chamber 10 adjacent to the pressure chamber 10. It can be arranged at the same position. As a result, the pressure chambers 10 are in close contact with each other and are arranged at high density, so that high-resolution image printing is realized by the inkjet head 1 having a relatively small occupation area.

ベースプレート23及びマニホールドプレート28の上下面と、サプライプレート25及びマニホールドプレート26、27の上面と、カバープレート29の下面には、余分な接着剤を流すための逃し溝14が、各プレートの接合面に形成された開口を取り囲むように設けられている。この逃し溝14があることによって、プレートどうしを接着する際の接着剤が個別インク流路内にはみ出して流路抵抗が変動することが防止される。   On the upper and lower surfaces of the base plate 23 and the manifold plate 28, on the upper surfaces of the supply plate 25 and the manifold plates 26 and 27, and on the lower surface of the cover plate 29, there are escape grooves 14 for allowing excess adhesive to flow. Is provided so as to surround the opening formed. The presence of the escape groove 14 prevents the adhesive at the time of bonding the plates from protruding into the individual ink flow path, and the flow resistance is fluctuated.

<流路ユニットの詳細>
図4に戻って、アクチュエータユニット21の貼付範囲内には、多数の圧力室10からなる圧力室群9が形成されている。圧力室群9は、アクチュエータユニット21の貼付範囲とほぼ同じ大きさの台形形状を有している。圧力室群9は、各アクチュエータユニット21について1つずつ形成されている。
<Details of channel unit>
Returning to FIG. 4, a pressure chamber group 9 composed of a large number of pressure chambers 10 is formed in the pasting range of the actuator unit 21. The pressure chamber group 9 has a trapezoidal shape substantially the same size as the pasting range of the actuator unit 21. One pressure chamber group 9 is formed for each actuator unit 21.

図4から明らかなように、圧力室群9に属する各圧力室10は、その長い対角線の一端においてノズル8に連通されていると共に、長い対角線の他端においてアパーチャ13を介して副マニホールド流路5aに連通されている。後述するように、アクチュエータユニット21上には、平面形状がほぼひし形で圧力室10よりも一回り小さい個別電極35(図6及び図7参照)が、圧力室10と対向するようにマトリクス状に配列されている。なお、図4において、図面を分かりやすくするために、流路ユニット4にあって破線で描くべき、ノズル8、圧力室10及びアパーチャ13等を実線で描いている。   As is apparent from FIG. 4, each pressure chamber 10 belonging to the pressure chamber group 9 communicates with the nozzle 8 at one end of the long diagonal, and the sub-manifold flow path via the aperture 13 at the other end of the long diagonal. 5a is communicated. As will be described later, on the actuator unit 21, individual electrodes 35 (see FIGS. 6 and 7) having a substantially rhombus shape and slightly smaller than the pressure chamber 10 are arranged in a matrix so as to face the pressure chamber 10. It is arranged. In FIG. 4, in order to make the drawing easy to understand, the nozzle 8, the pressure chamber 10, the aperture 13, and the like, which should be drawn with broken lines in the flow path unit 4, are drawn with solid lines.

圧力室10は、配列方向A(第1の方向)及び配列方向B(第2の方向)の2方向にマトリクス状に隣接配置されている。配列方向Aは、インクジェットヘッド1の長手方向、すなわち流路ユニット4の延在方向であって、圧力室10の短い方の対角線と平行である。配列方向Bは、配列方向Aと鈍角θをなす圧力室10の一斜辺方向である。そして、圧力室10の両方の鋭角部は、隣接する別の2つの圧力室の間に位置している。   The pressure chambers 10 are adjacently arranged in a matrix in two directions of the arrangement direction A (first direction) and the arrangement direction B (second direction). The arrangement direction A is the longitudinal direction of the inkjet head 1, that is, the extending direction of the flow path unit 4, and is parallel to the shorter diagonal line of the pressure chamber 10. The arrangement direction B is an oblique side direction of the pressure chamber 10 that forms an obtuse angle θ with the arrangement direction A. Both acute angle portions of the pressure chamber 10 are located between two adjacent pressure chambers.

配列方向A及び配列方向Bの2方向にマトリクス状に隣接配置された圧力室10は、配列方向Aに沿って37.5dpiに相当する距離ずつ離隔している。また、圧力室10は、1つのアクチュエータユニット21内において、配列方向Bに16個並べられている。   The pressure chambers 10 adjacently arranged in a matrix in two directions of the arrangement direction A and the arrangement direction B are separated along the arrangement direction A by a distance corresponding to 37.5 dpi. Further, 16 pressure chambers 10 are arranged in the arrangement direction B in one actuator unit 21.

マトリクス状に配置された多数の圧力室10は、図4に示す配列方向Aに沿って、複数の圧力室列を形成している。圧力室列は、図4の紙面に対して垂直な方向(第3の方向)から見て、副マニホールド流路5aとの相対位置に応じて、第1の圧力室列11a、第2の圧力室列11b、第3の圧力室列11c、及び、第4の圧力室列11dに分けられる。これら第1〜第4の圧力室列11a〜11dは、アクチュエータユニット21の上辺から下辺に向けて、11c→11d→11a→11b→11c→11d→…→11bという順番で周期的に4個ずつ配置されている。   A large number of pressure chambers 10 arranged in a matrix form a plurality of pressure chamber rows along the arrangement direction A shown in FIG. The pressure chamber rows are the first pressure chamber row 11a and the second pressure depending on the relative position with respect to the sub-manifold channel 5a when viewed from the direction (third direction) perpendicular to the paper surface of FIG. It is divided into a chamber row 11b, a third pressure chamber row 11c, and a fourth pressure chamber row 11d. Each of the first to fourth pressure chamber rows 11a to 11d is periodically arranged in the order of 11c → 11d → 11a → 11b → 11c → 11d → ... → 11b from the upper side to the lower side of the actuator unit 21. Has been placed.

第1の圧力室列11aを構成する圧力室10a及び第2の圧力室列11bを構成する圧力室10bにおいては、第3の方向から見て、配列方向Aと直交する方向(第4の方向)に関して、ノズル8が図4の紙面下側に偏在している。そして、ノズル8が、それぞれ対応する圧力室10の下端部付近と対向している。一方、第3の圧力室列11cを構成する圧力室10c及び第4の圧力室列11dを構成する圧力室10dにおいては、第4の方向に関して、ノズル8が図4の紙面上側に偏在している。そして、ノズル8が、それぞれ対応する圧力室10の上端部付近と対向している。第1及び第4の圧力室列11a、11dにおいては、第3の方向から見て、圧力室10a、10dの半分以上の領域が、副マニホールド流路5aと重なっている。第2及び第3の圧力室列11b、11cにおいては、第3の方向から見て、圧力室10b、10cのほぼ全領域が、副マニホールド流路5aと重なっていない。そのため、いずれの圧力室列に属する圧力室10についてもこれに連通するノズル8が副マニホールド流路5aと重ならないようにしつつ、副マニホールド流路5aの幅を可能な限り広くして各圧力室10にインクを円滑に供給することが可能となっている。   In the pressure chambers 10a constituting the first pressure chamber row 11a and the pressure chambers 10b constituting the second pressure chamber row 11b, a direction (fourth direction) orthogonal to the arrangement direction A when viewed from the third direction. ), The nozzle 8 is unevenly distributed on the lower side of the sheet of FIG. The nozzles 8 face the lower end portions of the corresponding pressure chambers 10. On the other hand, in the pressure chambers 10c constituting the third pressure chamber row 11c and the pressure chambers 10d constituting the fourth pressure chamber row 11d, the nozzles 8 are unevenly distributed on the upper side in FIG. 4 in the fourth direction. Yes. The nozzles 8 are opposed to the vicinity of the upper end portions of the corresponding pressure chambers 10 respectively. In the first and fourth pressure chamber rows 11a and 11d, when viewed from the third direction, more than half of the pressure chambers 10a and 10d overlap the sub-manifold channel 5a. In the second and third pressure chamber rows 11b and 11c, almost the entire region of the pressure chambers 10b and 10c does not overlap with the sub manifold channel 5a when viewed from the third direction. Therefore, for the pressure chambers 10 belonging to any pressure chamber row, the width of the sub manifold channel 5a is made as wide as possible while preventing the nozzle 8 communicating therewith from overlapping with the sub manifold channel 5a. 10 can be supplied smoothly.

図4に示すように、ヘッド本体70には、台形である圧力室群9の対となる平行辺のうちの長辺に沿って、圧力室10と同じ形状及び同じ大きさを有する多数の周縁空隙15が長辺の全域に亘って一直線状に配列されている。周縁空隙15は、キャビティプレート22に形成された圧力室10と同じ形状及び同じ大きさを有する孔がアクチュエータユニット21及びベースプレート23によって塞がれることによって画定されている。つまり、周縁空隙15にはインク流路が接続されておらず、しかも周縁空隙15には対向する個別電極35が設けられていない。つまり、周縁空隙15はインクで満たされることがない。   As shown in FIG. 4, the head main body 70 includes a plurality of peripheral edges having the same shape and the same size as the pressure chambers 10 along the long side of the parallel sides forming a pair of trapezoidal pressure chamber groups 9. The gaps 15 are arranged in a straight line over the entire long side. The peripheral gap 15 is defined by a hole having the same shape and the same size as the pressure chamber 10 formed in the cavity plate 22 being closed by the actuator unit 21 and the base plate 23. That is, the ink flow path is not connected to the peripheral gap 15, and the opposing electrode 35 is not provided in the peripheral gap 15. That is, the peripheral gap 15 is not filled with ink.

また、ヘッド本体70には、台形である圧力室群9の対となる平行辺のうちの短辺に沿って、多数の周縁空隙16が短辺の全域に亘って一直線状に配列されている。さらに、ヘッド本体70には、台形である圧力室群9の両斜辺に沿って、多数の周縁空隙17が両斜辺の全域に亘って一直線状に配列されている。周縁空隙16、17は、共に平面視正三角形の領域においてキャビティプレート22を貫通している。周縁空隙16、17にはインク流路が接続されておらず、しかも周縁空隙16、17には対向する個別電極35が設けられていない。つまり、周縁空隙15と同様、周縁空隙16、17はインクで満たされることがない。   Further, in the head main body 70, a large number of peripheral gaps 16 are arranged in a straight line along the short sides of the parallel sides that form a pair of trapezoidal pressure chamber groups 9. . Further, in the head main body 70, a large number of peripheral gaps 17 are arranged in a straight line along the entire hypotenuses of the trapezoidal pressure chamber group 9. The peripheral gaps 16 and 17 both penetrate the cavity plate 22 in a region of a regular triangle in plan view. No ink flow path is connected to the peripheral gaps 16, 17, and no individual electrodes 35 are provided in the peripheral gaps 16, 17. That is, like the peripheral gap 15, the peripheral gaps 16 and 17 are not filled with ink.

<アクチュエータユニットの詳細>
次に、アクチュエータユニット21の構成について説明する。アクチュエータユニット21上には、圧力室10と同じパターンで多数の個別電極35がマトリクス状に配置されている。各個別電極35は、平面視において圧力室10と対向する位置に配置されている。
<Details of actuator unit>
Next, the configuration of the actuator unit 21 will be described. A large number of individual electrodes 35 are arranged in a matrix on the actuator unit 21 in the same pattern as the pressure chamber 10. Each individual electrode 35 is disposed at a position facing the pressure chamber 10 in plan view.

図6は個別電極35の平面図である。図6に示すように、個別電極35は、圧力室10と対向する位置に配置されて平面視において圧力室10内に収容される主電極領域35aと、主電極領域35aにつながっており且つ圧力室10外に対向する位置に配置された補助電極領域35bとから構成されている。   FIG. 6 is a plan view of the individual electrode 35. As shown in FIG. 6, the individual electrode 35 is arranged at a position facing the pressure chamber 10 and is accommodated in the pressure chamber 10 in a plan view, and is connected to the main electrode region 35 a and has a pressure. The auxiliary electrode region 35 b is disposed at a position facing the outside of the chamber 10.

図7は、図6のVII−VII線に沿った断面図である。図7に示すように、アクチュエータユニット21は、それぞれ厚みが15μm程度で同じになるように形成された4枚の圧電シート41、42、43、44を含んでいる。これら圧電シート41〜44は、ヘッド本体70内の1つのインク吐出領域内に形成された多数の圧力室10に跨って配置されるように連続した層状の平板(連続平板層)となっている。圧電シート41〜44が連続平板層として多数の圧力室10に跨って配置されることで、例えばスクリーン印刷技術を用いることにより圧電シート41上に個別電極35を高密度に配置することが可能となっている。そのため、個別電極35に対応する位置に形成される圧力室10をも高密度に配置することが可能となって、高解像度画像の印刷ができるようになる。圧電シート41〜44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ものである。   7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG. As shown in FIG. 7, the actuator unit 21 includes four piezoelectric sheets 41, 42, 43, and 44 formed to have the same thickness of about 15 μm. These piezoelectric sheets 41 to 44 are continuous layered flat plates (continuous flat plate layers) so as to be disposed across a number of pressure chambers 10 formed in one ink discharge region in the head main body 70. . Since the piezoelectric sheets 41 to 44 are arranged as a continuous flat plate layer across a large number of pressure chambers 10, the individual electrodes 35 can be arranged on the piezoelectric sheet 41 with high density by using, for example, a screen printing technique. It has become. For this reason, the pressure chambers 10 formed at positions corresponding to the individual electrodes 35 can be arranged with high density, and high-resolution images can be printed. The piezoelectric sheets 41 to 44 are made of a lead zirconate titanate (PZT) ceramic material having ferroelectricity.

最上層の圧電シート41上に形成された個別電極35の主電極領域35aは、図6に示すように、圧力室10とほぼ相似である略菱形の平面形状を有している。略菱形の主電極領域35aにおける下方鋭角部は延出されて、圧力室10外に対向する補助電極領域35bにつながっている。補助電極領域35bの先端には、個別電極35と電気的に接続された円形のランド部36が設けられている。図7に示すように、ランド部36は、キャビティプレート22において圧力室10が形成されていない領域に対向している。ランド部36は、例えばガラスフリットを含む金からなり、図6に示すように、補助電極領域35bにおける延出部表面上に接着されている。図7ではFPC50の図示を省略しているものの、ランド部36は、FPC50に設けられた接点と電気的に接合されている。この接合を行う際に、FPC50の接点を、ランド部36に対して押圧する必要がある。ランド部36に対向するキャビティプレート22の領域に、圧力室10が形成されていないため、十分な押圧により確実な接合を行うことができる。   As shown in FIG. 6, the main electrode region 35 a of the individual electrode 35 formed on the uppermost piezoelectric sheet 41 has a substantially rhombic planar shape that is substantially similar to the pressure chamber 10. The lower acute angle portion of the substantially rhomboid main electrode region 35 a extends and is connected to the auxiliary electrode region 35 b facing the outside of the pressure chamber 10. A circular land portion 36 electrically connected to the individual electrode 35 is provided at the tip of the auxiliary electrode region 35b. As shown in FIG. 7, the land portion 36 faces a region of the cavity plate 22 where the pressure chamber 10 is not formed. The land portion 36 is made of, for example, gold containing glass frit, and is adhered on the surface of the extending portion in the auxiliary electrode region 35b as shown in FIG. Although the illustration of the FPC 50 is omitted in FIG. 7, the land portion 36 is electrically joined to a contact provided on the FPC 50. When performing this joining, it is necessary to press the contact of the FPC 50 against the land portion 36. Since the pressure chamber 10 is not formed in the area of the cavity plate 22 facing the land portion 36, reliable bonding can be performed by sufficient pressing.

最上層の圧電シート41とその下側の圧電シート42との間には、圧電シート41と同じ外形及び略2μmの厚みを有する共通電極34が介在している。個別電極35及び共通電極34は共に、例えばAg−Pd系などの金属材料からなる。   A common electrode 34 having the same outer shape as the piezoelectric sheet 41 and a thickness of approximately 2 μm is interposed between the uppermost piezoelectric sheet 41 and the lower piezoelectric sheet 42. Both the individual electrode 35 and the common electrode 34 are made of, for example, a metal material such as an Ag—Pd system.

共通電極34は、図示しない領域において接地されている。これにより、共通電極34は、すべての圧力室10に対応する領域において等しく一定の電位、本実施の形態ではグランド電位に保たれている。また、個別電極35は、各圧力室10に対応するものごとに電位を制御することができるように、各個別電極35ごとに独立した別のリード線を含むFPC50及びランド部36を介してドライバIC80に接続されている。   The common electrode 34 is grounded in a region not shown. As a result, the common electrode 34 is kept at an equally constant potential in the region corresponding to all the pressure chambers 10, that is, the ground potential in the present embodiment. In addition, the individual electrode 35 is a driver via an FPC 50 and a land portion 36 including separate lead wires for each individual electrode 35 so that the potential of each individual electrode 35 corresponding to each pressure chamber 10 can be controlled. It is connected to IC80.

<アクチュエータユニットの駆動方法>
次に、アクチュエータユニット21の駆動方法について述べる。アクチュエータユニット21における圧電シート41の分極方向はその厚み方向である。つまり、アクチュエータユニット21は、上側(つまり、圧力室10とは離れた)1枚の圧電シート41を活性部が存在する層とし且つ下側(つまり、圧力室10に近い)3枚の圧電シート42〜44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。従って、個別電極35を正又は負の所定電位とすると、例えば電界と分極とが同方向であれば圧電シート41中の電極に挟まれた電界印加部分が活性部として働き、圧電横効果により分極方向と直角方向に縮む。
<Driving method of actuator unit>
Next, a method for driving the actuator unit 21 will be described. The polarization direction of the piezoelectric sheet 41 in the actuator unit 21 is the thickness direction. That is, the actuator unit 21 has one piezoelectric sheet 41 on the upper side (that is, separated from the pressure chamber 10) as a layer in which the active portion is present and three piezoelectric sheets on the lower side (that is, close to the pressure chamber 10). It has a so-called unimorph type structure in which 42 to 44 are inactive layers. Therefore, when the individual electrode 35 is set to a predetermined positive or negative potential, for example, if the electric field and the polarization are in the same direction, the electric field application portion sandwiched between the electrodes in the piezoelectric sheet 41 acts as an active portion, and is polarized by the piezoelectric lateral effect. Shrink in the direction perpendicular to the direction.

本実施の形態では、圧電シート41において主電極領域35aと共通電極34とによって挟まれた部分は、電界が印加されると圧電効果によって歪みを発生する活性部として働く。一方、圧電シート41の下方にある3枚の圧電シート42〜44は、外部から電界が印加されることが無く、そのために活性部としてほとんど機能しない。したがって、圧電シート41において主に主電極領域35aと共通電極34とによって挟まれた部分が、圧電横効果により分極方向と直角方向に縮む。   In the present embodiment, a portion of the piezoelectric sheet 41 sandwiched between the main electrode region 35a and the common electrode 34 functions as an active portion that generates distortion due to the piezoelectric effect when an electric field is applied. On the other hand, the three piezoelectric sheets 42 to 44 below the piezoelectric sheet 41 are not applied with an electric field from the outside, and therefore hardly function as active parts. Accordingly, a portion of the piezoelectric sheet 41 sandwiched mainly between the main electrode region 35a and the common electrode 34 is contracted in a direction perpendicular to the polarization direction due to the piezoelectric lateral effect.

一方、圧電シート42〜44は、電界の影響を受けないため自発的には変位しないので、上層の圧電シート41と下層の圧電シート42〜44との間で、分極方向と垂直な方向への歪みに差を生じることとなり、圧電シート41〜44全体が非活性側に凸となるように変形しようとする(ユニモルフ変形)。このとき、図7に示したように、圧電シート41〜44で構成されたアクチュエータユニット21の下面は圧力室を区画する隔壁(キャビティプレート)22の上面に固定されているので、結果的に圧電シート41〜44は圧力室側へ凸になるように変形する。このため、圧力室10の容積が低下して、インクの圧力が上昇し、ノズル8からインクが吐出される。その後、個別電極35を共通電極34と同じ電位に戻すと、圧電シート41〜44は元の形状になって圧力室10の容積が元の容積に戻るので、インクを副マニホールド流路5a側から吸い込む。   On the other hand, the piezoelectric sheets 42 to 44 are not spontaneously displaced because they are not affected by the electric field, and therefore, the piezoelectric sheets 42 to 44 are not displaced in the direction perpendicular to the polarization direction between the upper piezoelectric sheet 41 and the lower piezoelectric sheets 42 to 44. A difference is caused in the distortion, and the entire piezoelectric sheets 41 to 44 try to be deformed so as to protrude toward the non-active side (unimorph deformation). At this time, as shown in FIG. 7, the lower surface of the actuator unit 21 composed of the piezoelectric sheets 41 to 44 is fixed to the upper surface of the partition wall (cavity plate) 22 that partitions the pressure chamber. The sheets 41 to 44 are deformed so as to protrude toward the pressure chamber. For this reason, the volume of the pressure chamber 10 is reduced, the pressure of the ink is increased, and the ink is ejected from the nozzle 8. Thereafter, when the individual electrode 35 is returned to the same potential as that of the common electrode 34, the piezoelectric sheets 41 to 44 return to the original shape and the volume of the pressure chamber 10 returns to the original volume. Inhale.

なお、他の駆動方法として、予め個別電極35を共通電極34と異なる電位にしておき、吐出要求があるごとに個別電極35を共通電極34と一旦同じ電位とし、その後所定のタイミングにて再び個別電極35を共通電極34と異なる電位にすることもできる。この場合は、個別電極35と共通電極34とが同じ電位になるタイミングで、圧電シート41〜44が元の形状に戻ることにより、圧力室10の容積は初期状態(両電極の電位が異なる状態)と比較して増加し、インクが副マニホールド流路5a側から圧力室10内に吸い込まれる。その後再び個別電極35を共通電極34と異なる電位にしたタイミングで、圧電シート41〜44が圧力室10側へ凸となるように変形し、圧力室10の容積低下によりインクへの圧力が上昇し、インクが吐出される。   As another driving method, the individual electrode 35 is set to a potential different from that of the common electrode 34 in advance, and the individual electrode 35 is once set to the same potential as the common electrode 34 every time there is an ejection request, and then again individually at a predetermined timing. The electrode 35 can be at a different potential from the common electrode 34. In this case, when the individual electrodes 35 and the common electrode 34 are at the same potential, the piezoelectric sheets 41 to 44 return to their original shapes, so that the volume of the pressure chamber 10 is in an initial state (the potentials of the two electrodes are different). ) And the ink is sucked into the pressure chamber 10 from the side of the sub manifold channel 5a. Thereafter, at the timing when the individual electrode 35 is set to a potential different from that of the common electrode 34 again, the piezoelectric sheets 41 to 44 are deformed so as to protrude toward the pressure chamber 10, and the pressure on the ink increases due to the volume reduction of the pressure chamber 10. Ink is ejected.

<インクジェットヘッドの製造方法>
次にインクジェットヘッド1の製造方法について図8を参照しつつ説明する。図8はインクジェットヘッド1の製造方法を示したブロック図である。図8に示すように、インクジェットヘッド1は、流路ユニット作製工程、アクチュエータユニット作製工程、ヘッド本体(接合体)作製工程、測定工程、判定工程、FPC(給電部材)接合工程、及び等級分類工程が含まれている。
<Inkjet head manufacturing method>
Next, a method for manufacturing the inkjet head 1 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a block diagram showing a method for manufacturing the inkjet head 1. As shown in FIG. 8, the inkjet head 1 includes a flow path unit manufacturing process, an actuator unit manufacturing process, a head body (joined body) manufacturing process, a measurement process, a determination process, an FPC (power supply member) bonding process, and a grade classification process. It is included.

流路ユニット作製工程は、図5に示す流路ユニット4を作製するための工程である。流路ユニット作製工程においては、キャビティプレート22、ベースプレート23、アパーチャプレート24、サプライプレート25、マニホールドプレート26、27、28、カバープレート29及びノズルプレート30の各プレート22〜30が、個別インク流路7を内部に形成するように位置合わせされた状態で接着剤で接合される。   The flow path unit manufacturing process is a process for manufacturing the flow path unit 4 shown in FIG. In the flow path unit manufacturing step, each plate 22-30 of the cavity plate 22, the base plate 23, the aperture plate 24, the supply plate 25, the manifold plates 26, 27, 28, the cover plate 29, and the nozzle plate 30 is an individual ink flow path. 7 is joined with an adhesive in a state of being aligned so as to form the inside.

アクチュエータユニット作製工程は、アクチュエータユニット21を作製するための工程である。アクチュエータユニット作製工程においては、複数の個別電極35、圧電シート41、共通電極34、圧電シート42〜44が順に焼成により焼結される。   The actuator unit manufacturing process is a process for manufacturing the actuator unit 21. In the actuator unit manufacturing process, the plurality of individual electrodes 35, the piezoelectric sheet 41, the common electrode 34, and the piezoelectric sheets 42 to 44 are sequentially sintered by sintering.

ヘッド本体作製工程は、ヘッド本体70を作製するための工程である。ヘッド本体作製工程においては、流路ユニット作製工程において作製された流路ユニット4と、アクチュエータユニット作製工程において作製されたアクチュエータユニット21とが、接着剤により接合される。このとき、各個別電極35に対応する活性部を含むアクチュエータユニット21の部分領域と、個別電極35に対応する個別インク流路7を構成する流路ユニット4の部分領域とが接合された複数の接合体がヘッド本体70内に作製されている。   The head main body manufacturing process is a process for manufacturing the head main body 70. In the head body manufacturing process, the flow path unit 4 manufactured in the flow path unit manufacturing process and the actuator unit 21 manufactured in the actuator unit manufacturing process are joined by an adhesive. At this time, the partial region of the actuator unit 21 including the active portion corresponding to each individual electrode 35 and the partial region of the flow channel unit 4 constituting the individual ink flow channel 7 corresponding to the individual electrode 35 are joined together. A joined body is produced in the head body 70.

測定工程は、ヘッド本体作製工程において作製されたヘッド本体70における、各接合体の活性部のインピーダンスの周波数特性を測定する工程である。活性部のインピーダンスの周波数特性は、後述するように、当該活性部に対応する接合体の接合状態に基づいて変化する。測定工程におけるインピーダンスの周波数特性の測定方法について図9を参照しつつ説明する。図9は、活性部におけるインピーダンスの周波数特性の測定方法を示す図である。図9に示すように、活性部におけるインピーダンスの周波数特性の測定にはネットワークアナライザ200が用いられる。そして、インピーダンスの周波数特性の測定は、ネットワークアナライザ200のプローブを、ロボット等を用いて測定対象の活性部に対応する個別電極35に順次接触させて行われる。   The measurement step is a step of measuring the frequency characteristics of the impedance of the active portion of each joined body in the head main body 70 manufactured in the head main body manufacturing step. As will be described later, the frequency characteristic of the impedance of the active part changes based on the joined state of the joined body corresponding to the active part. A method for measuring the frequency characteristics of impedance in the measurement process will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram illustrating a method for measuring the frequency characteristics of impedance in the active portion. As shown in FIG. 9, a network analyzer 200 is used for measuring the frequency characteristics of the impedance in the active part. The frequency characteristics of the impedance are measured by sequentially bringing the probe of the network analyzer 200 into contact with the individual electrode 35 corresponding to the active part to be measured using a robot or the like.

図10に活性部におけるインピーダンスの周波数特性の一例を示す。尚、縦軸はインピーダンスを、横軸は周波数を示している。図10に示すように、活性部におけるインピーダンスの周波数特性は、インピーダンスが極小となる周波数である共振周波数Frと、インピーダンスが極大となる周波数である反共振周波数Faとを有しているとともに、反共振周波数Faが共振周波数Frよりも高くなっていることを特徴としている。尚、共振周波数Frにおけるインピーダンスの値を共振インピーダンスZrとする。   FIG. 10 shows an example of frequency characteristics of impedance in the active part. The vertical axis represents impedance, and the horizontal axis represents frequency. As shown in FIG. 10, the frequency characteristic of the impedance in the active portion has a resonance frequency Fr that is a frequency at which the impedance is minimized and an anti-resonance frequency Fa that is a frequency at which the impedance is maximized. The resonance frequency Fa is higher than the resonance frequency Fr. Note that the impedance value at the resonance frequency Fr is defined as a resonance impedance Zr.

判定工程は、測定工程において測定された各接合体の活性部のインピーダンスの周波数特性に基づいて、ヘッド本体70が良品か否かを判定する工程である。ヘッド本体70が良品か否かは、(a)全アクチュエータユニット21において、各個別電極35に対応する活性部の反共振周波数Faと共振周波数Frとの差の偏差(以下Fa−Fr偏差と称す)が平均値の30%(第1所定値)以内であるとともに、各ヘッド本体70において、各アクチュエータユニット21におけるFa−Fr偏差の平均値が、各アクチュエータユニット21におけるFa−Fr偏差の平均値をさらに全ユニットにわたって平均化した平均値の15%以内であり、(b)全アクチュエータユニット21において、各個別電極35に対応する活性部の共振周波数Frの偏差(以下Fr偏差と称す)が平均値の10%(第2所定値)以内であるとともに、各ヘッド本体70において、各アクチュエータユニット21におけるFr偏差の平均値が、各アクチュエータユニット21におけるFr偏差の平均値を更に全てのアクチュエータユニット21にわたって平均化した平均値の5%以内であり、且つ、(c)全アクチュエータユニット21において、各個別電極35に対応する活性部の共振インピーダンスZrの偏差(以下Zr偏差と称す)が平均値の30%(第3所定値)以内であるとともに、各ヘッド本体70において、各アクチュエータユニット21におけるZr偏差の平均値が、各アクチュエータユニット21におけるZr偏差の平均値を更に全てのアクチュエータユニット21にわたって平均化した平均値の15%以内であるか否かにより判定する。判定工程において良品と判定されたヘッド本体70のみが次のFPC接合工程に進められる。   The determination step is a step of determining whether or not the head main body 70 is a good product based on the frequency characteristics of the impedance of the active part of each joined body measured in the measurement step. Whether or not the head main body 70 is a non-defective product is determined as follows: (a) In all the actuator units 21, the deviation of the difference between the anti-resonance frequency Fa and the resonance frequency Fr of the active part corresponding to each individual electrode 35 (hereinafter referred to as Fa-Fr deviation). ) Is within 30% of the average value (first predetermined value), and in each head body 70, the average value of the Fa-Fr deviation in each actuator unit 21 is the average value of the Fa-Fr deviation in each actuator unit 21. Is within 15% of the average value averaged over all the units. (B) In all the actuator units 21, the deviation of the resonance frequency Fr of the active portion corresponding to each individual electrode 35 (hereinafter referred to as Fr deviation) is average. And within each actuator unit 21 in each head body 70. The average value of the Fr deviation is within 5% of the average value obtained by averaging the average value of the Fr deviation in each actuator unit 21 over all the actuator units 21, and (c) each of the individual actuator units 21 has an individual value. The deviation of the resonance impedance Zr of the active portion corresponding to the electrode 35 (hereinafter referred to as Zr deviation) is within 30% (third predetermined value) of the average value, and the Zr deviation in each actuator unit 21 in each head body 70. Is determined to be within 15% of the average value obtained by averaging the average value of the Zr deviation in each actuator unit 21 over all the actuator units 21. Only the head main body 70 determined to be a non-defective product in the determination process proceeds to the next FPC bonding process.

FPC接合工程は、判定工程において良品と判定されたヘッド本体70のアクチュエータユニット21の各個別電極35に対応するFPC50の端子を半田により接合する工程である。   The FPC joining process is a process of joining the terminals of the FPC 50 corresponding to the individual electrodes 35 of the actuator unit 21 of the head main body 70 determined to be non-defective in the determination process by soldering.

等級分類工程は、FPC接合工程によりFPC50が接合されたヘッド本体70を、測定工程により得られた測定結果に基づいて等級付けすることにより、分類する工程である。1つのインクジェットプリンタには、同じ等級付けされたヘッド本体70が組み込まれたインクジェットヘッド1が使用される。   The grade classification process is a process of classifying the head main body 70 to which the FPC 50 has been joined by the FPC joining process by grading based on the measurement results obtained by the measurement process. One inkjet printer uses the inkjet head 1 in which the head body 70 with the same rating is incorporated.

<判定工程における判定基準>
次に、判定工程における判定基準(a)〜(c)について順に詳細に説明する。
<Judgment criteria in judgment process>
Next, the determination criteria (a) to (c) in the determination step will be described in detail in order.

(判定基準(a)について)
前述したように、活性部は個別電極35から電位が印加されると圧電横効果により分極方向と直角方向つまり個別電極35の長辺方向に歪んで縮む。このような薄板状の圧電部材において、圧電部材に印加される電圧に対する伸縮量を示す定数は圧電定数d31として次式で表される。
(About criteria (a))
As described above, when a potential is applied from the individual electrode 35, the active portion is distorted and contracted in the direction perpendicular to the polarization direction, that is, the long side direction of the individual electrode 35 due to the piezoelectric lateral effect. In such a thin plate-like piezoelectric member, a constant indicating the amount of expansion / contraction with respect to the voltage applied to the piezoelectric member is expressed by the following equation as a piezoelectric constant d 31 .

Figure 2005225029
Figure 2005225029

ここで電気機械結合定数k31は活性部に印加した電気エネルギーが活性部の長辺方向に関する機械的エネルギーに変換される効率を示す定数(k31<1)であり、活性部の圧電的な活性度を示している。誘電率ε33は分極のしやすさを示す定数であり、コンプライアンスSは応力に対する歪み率を示す定数である。従って、電気機械結合定数k31を把握することにより各個別電極35に対応する活性部の駆動状態、つまり各ノズル8から吐出されるインクの吐出速度、体積などの吐出状態を把握することができる。そして、電気機械結合定数k31は、共振周波数Fr及び反共振周波数Faと次式に示す関係にある。 Here, the electromechanical coupling constant k 31 is a constant (k 31 <1) indicating the efficiency with which the electric energy applied to the active part is converted into mechanical energy in the long side direction of the active part, and is a piezoelectric property of the active part. Indicates activity. The dielectric constant ε 33 is a constant indicating the ease of polarization, and the compliance S is a constant indicating the strain rate with respect to the stress. Therefore, by grasping the electromechanical coupling constant k 31 , it is possible to grasp the driving state of the active portion corresponding to each individual electrode 35, that is, the ejection state such as the ejection speed and volume of the ink ejected from each nozzle 8. . The electromechanical coupling constant k 31 is in the relationship represented by the following equation with the resonance frequency Fr and the anti-resonance frequency Fa.

Figure 2005225029
Figure 2005225029

このように、上述した圧電部材においては、電気機械結合定数k31が大きくなると反共振周波数fa/共振周波数frの値が大きくなり、逆に、電気機械結合定数k31が小さくなると反共振周波数fa/共振周波数frの値が小さくなる関係にある。反共振周波数fa/共振周波数frの値が大きくなる場合の多くは、反共振周波数Faと共振周波数Frとの差が大きくなる場合である。従って、反共振周波数Faと共振周波数Frとの差が大きくなると、圧電定数d31が大きくなるため、インクの吐出速度が高くなるとともに吐出されるインクの体積が大きくなる。逆に、反共振周波数fa/共振周波数frの値が小さくなる場合の多くは、反共振周波数Faと共振周波数Frとの差が小さくなる場合である。反共振周波数Faと共振周波数Frとの差が小さくなると、圧電定数d31が小さくなるため、インクの吐出速度が低くなるとともに吐出されるインクの体積が小さくなる。このように、アクチュエータユニット21における各活性部間の反共振周波数Faと共振周波数Frとの差を比較することにより圧電特性を知ることができるので各ノズル8から吐出されるインクの吐出速度、体積などの吐出状態の傾向を把握することができる。これにより、各接合体が良品か否かを引いてはヘッド本体70が良品か否かを判定することができる。 Thus, in the piezoelectric member described above, the value of the electromechanical coupling constant k 31 becomes larger antiresonant frequency fa / resonance frequency fr is increased, conversely, the electromechanical coupling constant k 31 is reduced and the anti-resonant frequency fa / Resonance frequency fr has a smaller value. In many cases, the value of the anti-resonance frequency fa / resonance frequency fr is increased when the difference between the anti-resonance frequency Fa and the resonance frequency Fr is increased. Accordingly, when the difference between the anti-resonance frequency Fa and the resonance frequency Fr increases, the piezoelectric constant d 31 increases, so that the ink ejection speed increases and the volume of ink ejected increases. Conversely, the majority of cases where the value of the antiresonance frequency fa / resonance frequency fr is small is when the difference between the antiresonance frequency Fa and the resonance frequency Fr is small. When the difference between the anti-resonance frequency Fa and the resonance frequency Fr becomes smaller, the piezoelectric constant d 31 becomes smaller, so that the ink ejection speed becomes lower and the volume of the ejected ink becomes smaller. In this way, since the piezoelectric characteristics can be known by comparing the difference between the anti-resonance frequency Fa and the resonance frequency Fr between the active portions in the actuator unit 21, the ejection speed and volume of the ink ejected from each nozzle 8. The tendency of the discharge state such as can be grasped. Thereby, it can be determined whether or not the head body 70 is a good product by subtracting whether each joined body is a good product.

複数の接合体の測定結果として、Fa−Fr偏差(判定基準(a)参照)毎の、インクの吐出速度の平均値、インクの吐出速度の3σ値、吐出されたインクの体積の平均値、及びインクの体積の平均値に対する3σ値の割合を表1に示す。   As a measurement result of the plurality of joined bodies, for each Fa-Fr deviation (see determination criterion (a)), the average value of the ink ejection speed, the 3σ value of the ink ejection speed, the average value of the volume of the ejected ink, Table 1 shows the ratio of the 3σ value to the average value of the ink volume.

Figure 2005225029
Figure 2005225029

ヘッド本体70においては、インクの吐出速度及びインクの液滴の体積のばらつきが少ないものほど吐出状態が良好と判定される。ここで、インクの吐出速度においては、インクの吐出速度の3σ値の比較によりばらつきを判定するが、インクの体積においては、体積が大きいほど吐出時にインクの液滴にともなって発生する小滴インクの体積の量が増えるため、インクの体積が大きいほどそのバラツキ絶対量も大きくなってしまうことを考慮し、インクの体積の平均値に対する3σ値の割合の比較によりばらつきを判定する。さらにこの測定結果を図11に示す。横軸はFa−Fr偏差(%)を、縦軸左側はインクの吐出速度(m/sec)を、縦軸右側は吐出されたインクの体積(pl)を示している。図中の菱形印は偏差毎に分類された活性部に対応するノズル8からのインクの吐出速度の平均値を示しており、四角印は偏差毎に分類された活性部に対応するノズル8から吐出されたインクの体積の平均値を示している。また、インクの吐出速度のばらつきは±3σ値の範囲で、インクの体積のばらつきは平均値に対する3σ値の割合(%)で示している。図11に示すように、アクチュエータユニット21においても、反共振周波数Faと共振周波数Frとの差の偏差であるFa−Fr偏差が大きくなるとインクの吐出速度が高くなり、吐出されるインクの体積が大きくなる。逆に、Fa−Fr偏差が小さくなるとインクの吐出速度が低くなり、吐出されるインクの体積が小さくなる。ここで、Fa−Fr偏差が+方向に35%以上大きくなると、インクの吐出速度が急激に高くなるとともに、吐出されるインクの体積が急激に小さく且つばらつきが大きくなる。これはインクを吐出するための圧力が高くなりすぎ、吐出されたインクの液滴が分離するためである。逆にFa−Fr偏差が−方向に35%以上大きくなると、インクの吐出速度及び体積のばらつきが急激に大きくなる。   In the head main body 70, the smaller the variation in the ink ejection speed and the volume of the ink droplets, the better the ejection state. Here, in the ink ejection speed, the variation is determined by comparing the 3σ values of the ink ejection speed. However, in the ink volume, the smaller the ink, the smaller the ink that is generated with the ink droplets during ejection. Considering that the absolute amount of variation increases as the volume of ink increases, the variation is determined by comparing the ratio of the 3σ value to the average value of the volume of ink. Further, the measurement results are shown in FIG. The abscissa represents Fa-Fr deviation (%), the left side of the vertical axis represents the ink ejection speed (m / sec), and the right side of the vertical axis represents the volume (pl) of the ejected ink. The rhombus marks in the figure indicate the average value of the ejection speed of the ink from the nozzles 8 corresponding to the active portions classified for each deviation, and the square marks are the nozzles 8 corresponding to the active portions classified for each deviation. The average value of the volume of the ejected ink is shown. Further, the variation in the ink ejection speed is in the range of ± 3σ value, and the variation in the ink volume is represented by the ratio (%) of the 3σ value to the average value. As shown in FIG. 11, also in the actuator unit 21, when the Fa-Fr deviation, which is the deviation of the difference between the antiresonance frequency Fa and the resonance frequency Fr, increases, the ink ejection speed increases, and the volume of ink ejected increases. growing. Conversely, when the Fa-Fr deviation is small, the ink ejection speed is low, and the volume of the ejected ink is small. Here, when the Fa-Fr deviation is increased by 35% or more in the + direction, the ink ejection speed is rapidly increased, and the volume of the ejected ink is rapidly decreased and the variation is increased. This is because the pressure for ejecting ink becomes too high and the ejected ink droplets are separated. On the contrary, when the Fa-Fr deviation increases by 35% or more in the-direction, the variation in the ink ejection speed and the volume rapidly increases.

よって、全ての活性部においてFa−Fr偏差が−30%〜30%の範囲外にあるヘッド本体70は不良品と判定される。尚、ヘッド本体70に複数のアクチュエータユニット21が接合される場合は、各アクチュエータユニット21の間でも吐出特性が均一化されることが望ましく、そのためには、上述した判定基準に加えて、各アクチュエータユニット21におけるFa−Fr偏差の平均値が、各アクチュエータユニット21におけるFa−Fr偏差の平均値を更に全てのアクチュエータユニット21にわたって平均化した平均値の15%以内とするのが好ましい。   Therefore, the head main body 70 in which the Fa-Fr deviation is outside the range of -30% to 30% in all the active portions is determined as a defective product. When a plurality of actuator units 21 are joined to the head body 70, it is desirable that the discharge characteristics be uniform among the actuator units 21. For this purpose, in addition to the above-described determination criteria, The average value of the Fa-Fr deviation in the unit 21 is preferably within 15% of the average value obtained by averaging the average value of the Fa-Fr deviation in each actuator unit 21 over all the actuator units 21.

さらに、インクの吐出速度及び体積が安定しているFa−Fr偏差の範囲は20%以内である。よって、より高品質のヘッド本体70が要求される場合には、全ての活性部においてFa−Fr偏差が−20%〜20%の範囲外にあるヘッド本体70を不良品と判定することが好ましい。尚、ヘッド本体70に複数のアクチュエータユニット21が接合される場合は、各アクチュエータユニット21の間でも吐出特性が均一化されることが望ましく、そのためには、上述した判定基準に加えて、各アクチュエータユニット21におけるFa−Fr偏差の平均値が、各アクチュエータユニット21におけるFa−Fr偏差の平均値を更に全てのアクチュエータユニット21にわたって平均化した平均値の10%以内とするのが好ましい。   Furthermore, the range of the Fa-Fr deviation in which the ink ejection speed and volume are stable is within 20%. Therefore, when a higher-quality head main body 70 is required, it is preferable to determine that the head main body 70 in which the Fa-Fr deviation is outside the range of -20% to 20% in all active portions is a defective product. . When a plurality of actuator units 21 are joined to the head body 70, it is desirable that the discharge characteristics be uniform among the actuator units 21. For this purpose, in addition to the above-described determination criteria, The average value of the Fa-Fr deviation in the unit 21 is preferably within 10% of the average value obtained by averaging the average value of the Fa-Fr deviation in each actuator unit 21 over all the actuator units 21.

加えて、インクの吐出速度及び体積がさらに安定しているFa−Fr偏差の範囲は10%以内である。よって、より一層高品質のヘッド本体70が要求される場合には、全ての活性部においてFa−Fr偏差が−10%〜10%の範囲外にあるヘッド本体70を不良品と判定することが好ましい。尚、ヘッド本体70に複数のアクチュエータユニット21が接合される場合は、各アクチュエータユニット21の間でも吐出特性が均一化されることが望ましく、そのためには、上述した判定基準に加えて、各アクチュエータユニット21におけるFa−Fr偏差の平均値が、各アクチュエータユニット21におけるFa−Fr偏差の平均値を更に全てのアクチュエータユニット21にわたって平均化した平均値の5%以内とするのが好ましい。   In addition, the range of the Fa-Fr deviation in which the ink ejection speed and volume are more stable is within 10%. Therefore, when an even higher quality head main body 70 is required, it is determined that the head main body 70 in which the Fa-Fr deviation is outside the range of -10% to 10% in all active portions is a defective product. preferable. When a plurality of actuator units 21 are joined to the head body 70, it is desirable that the discharge characteristics be uniform among the actuator units 21. For this purpose, in addition to the above-described determination criteria, The average value of the Fa-Fr deviation in the unit 21 is preferably within 5% of the average value obtained by averaging the average value of the Fa-Fr deviation in each actuator unit 21 over all the actuator units 21.

(判定基準(b)について)
共振周波数Frは活性部の拘束状態、つまり、各接合体における各層の接合状態と流路ユニット4内における各プレートの接合状態と各接合体及び流路ユニット4の接合状態とが影響する。活性部の拘束状態が強い場合は活性部の共振周波数Frが高くなる。この場合、吐出されるインクの速度が低くなるとともに、体積が小さくなる傾向にある。これは各接合状態における積層方向の厚みが厚くなるためである。逆に、活性部の拘束状態が弱い場合は活性部の共振周波数Frが低くなる。この場合、吐出されるインクの速度が高くなるとともに、体積が大きくなる傾向にある。これは各接合状態における積層方向の厚みが薄くなるためである。このように、活性部間の共振周波数Frを比較することにより各活性部に関与する部材の接合状態を判定することができる。これにより、各接合体が良品か否かを引いてはヘッド本体70が良品か否かを判定することができる。
(Judgment criteria (b))
The resonance frequency Fr is influenced by the constrained state of the active part, that is, the joined state of each layer in each joined body, the joined state of each plate in the flow path unit 4, and the joined state of each joined body and the flow path unit 4. When the restraint state of the active part is strong, the resonance frequency Fr of the active part becomes high. In this case, the ejected ink speed tends to decrease and the volume tends to decrease. This is because the thickness in the stacking direction in each bonded state is increased. On the contrary, when the restraint state of the active part is weak, the resonance frequency Fr of the active part is lowered. In this case, the speed of the ejected ink tends to increase and the volume tends to increase. This is because the thickness in the stacking direction in each bonded state is reduced. Thus, the joining state of the members involved in each active part can be determined by comparing the resonance frequencies Fr between the active parts. Thereby, it can be determined whether or not the head body 70 is a good product by subtracting whether each joined body is a good product.

複数の接合体の測定結果として、Fr偏差(判定基準(b)参照)毎の、インクの吐出速度の平均値、インクの吐出速度の3σ値、吐出されたインクの体積の平均値、及びインクの体積の平均値に対する3σ値の割合を表2に示す。   As the measurement results of the plurality of joined bodies, the average value of the ink ejection speed, the 3σ value of the ink ejection speed, the average value of the volume of the ejected ink, and the ink for each Fr deviation (see determination criterion (b)) Table 2 shows the ratio of the 3σ value to the average value of the volume.

Figure 2005225029
Figure 2005225029

さらにこの測定結果を図12に示す。横軸はFr偏差(%)を、縦軸左側はインクの吐出速度(m/sec)を、縦軸右側は吐出されたインクの体積(pl)を示している。図中の菱形印は偏差毎に分類された活性部に対応するノズル8からのインクの吐出速度の平均値を示しており、四角印は偏差毎に分類された活性部に対応するノズル8から吐出されたインクの体積の平均値を示している。また、インクの吐出速度のばらつきは±3σ値の範囲で、インクの体積のばらつきは平均値に対する3σ値の割合(%)で示している。図12に示すように、アクチュエータユニット21においても、共振周波数Frの偏差であるFr偏差が大きくなるとインクの吐出速度が低くなり、吐出されるインクの体積が小さくなる。逆に、Fr偏差が小さくなるとインクの吐出速度が高くなり、吐出されるインクの体積が高くなる。そして、Fr偏差が+方向に12%以上大きくなると、インクの吐出速度が急激に低くなるとともに、吐出されるインクの体積が急激に小さく且つばらつきが大きくなる。これは接着剤の充填過多により各接合状態の積層方向の厚みが部分的に極端に厚くなるためである。逆にFr偏差が−方向に12%以上大きくなると、インクの吐出速度及び体積のばらつきが大きくなる。特にFr偏差が−方向に12%以上大きくなると、逆にインクの吐出速度が低くなり、吐出されるインクの体積も小さくなる。これは各接合状態の少なくともいずれかに不良があるためである。   Further, the measurement results are shown in FIG. The horizontal axis represents Fr deviation (%), the left side of the vertical axis represents the ink ejection speed (m / sec), and the right side of the vertical axis represents the volume (pl) of ejected ink. The rhombus marks in the figure indicate the average value of the ejection speed of the ink from the nozzles 8 corresponding to the active portions classified for each deviation, and the square marks are the nozzles 8 corresponding to the active portions classified for each deviation. The average value of the volume of the ejected ink is shown. Further, the variation in the ink ejection speed is in the range of ± 3σ value, and the variation in the ink volume is represented by the ratio (%) of the 3σ value to the average value. As shown in FIG. 12, also in the actuator unit 21, when the Fr deviation, which is the deviation of the resonance frequency Fr, increases, the ink ejection speed decreases and the volume of the ejected ink decreases. Conversely, when the Fr deviation is small, the ink ejection speed is increased and the volume of the ejected ink is increased. When the Fr deviation is increased by 12% or more in the + direction, the ink ejection speed is rapidly decreased, and the volume of the ejected ink is rapidly decreased and the variation is increased. This is because the thickness of each bonded state in the stacking direction is partially extremely thick due to excessive filling of the adhesive. Conversely, when the Fr deviation increases by 12% or more in the negative direction, the ink ejection speed and the variation in volume increase. In particular, when the Fr deviation is increased by 12% or more in the negative direction, the ink discharge speed is decreased and the volume of the discharged ink is decreased. This is because at least one of the bonding states is defective.

よって、全ての活性部においてFr偏差が−10%〜10%の範囲外にあるヘッド本体70は不良品と判定される。尚、ヘッド本体70に複数のアクチュエータユニット21が接合される場合は、各アクチュエータユニット21の間でも吐出特性が均一化されることが望ましく、そのためには、上述した判定基準に加えて、各アクチュエータユニット21におけるFr偏差の平均値が、各アクチュエータユニット21におけるFr偏差の平均値を更に全てのアクチュエータユニット21にわたって平均化した平均値の5%以内とするのが好ましい。   Therefore, the head main body 70 in which the Fr deviation is outside the range of −10% to 10% in all the active portions is determined as a defective product. When a plurality of actuator units 21 are joined to the head body 70, it is desirable that the discharge characteristics be uniform among the actuator units 21. For this purpose, in addition to the above-described determination criteria, It is preferable that the average value of the Fr deviation in the unit 21 is within 5% of the average value obtained by averaging the average value of the Fr deviation in each actuator unit 21 over all the actuator units 21.

さらに、インクの吐出速度及び体積が安定しているFr偏差の範囲は6%以内となる。よって、より高品質のヘッド本体70が要求される場合には、全ての活性部においてFr偏差が−6%〜6%の範囲外にあるヘッド本体70を不良品と判定することが好ましい。尚、ヘッド本体70に複数のアクチュエータユニット21が接合される場合は、各アクチュエータユニット21の間でも吐出特性が均一化されることが望ましく、そのためには、上述した判定基準に加えて、各アクチュエータユニット21におけるFr偏差の平均値が、各アクチュエータユニット21におけるFr偏差の平均値を更に全てのアクチュエータユニット21にわたって平均化した平均値の3%以内とするのが好ましい。   Further, the Fr deviation range in which the ink ejection speed and volume are stable is within 6%. Therefore, when a higher-quality head main body 70 is required, it is preferable to determine that the head main body 70 in which the Fr deviation is outside the range of −6% to 6% in all active portions is defective. When a plurality of actuator units 21 are joined to the head body 70, it is desirable that the discharge characteristics be uniform among the actuator units 21. For this purpose, in addition to the above-described determination criteria, It is preferable that the average value of the Fr deviation in the unit 21 be within 3% of the average value obtained by averaging the average value of the Fr deviation in each actuator unit 21 over all the actuator units 21.

加えて、インクの吐出速度及び体積がさらに安定しているFr偏差の範囲は3%以内となる。よって、より一層高品質のヘッド本体70が要求される場合には、全ての活性部においてFr偏差が−3%〜3%の範囲外にあるヘッド本体70を不良品と判定することが好ましい。尚、ヘッド本体70に複数のアクチュエータユニット21が接合される場合は、各アクチュエータユニット21の間でも吐出特性が均一化されることが望ましく、そのためには、上述した判定基準に加えて、各アクチュエータユニット21におけるFr偏差の平均値が、各アクチュエータユニット21におけるFr偏差の平均値を更に全てのアクチュエータユニット21にわたって平均化した平均値の1.5%以内とするのが好ましい。   In addition, the Fr deviation range in which the ink ejection speed and volume are more stable is within 3%. Therefore, when an even higher quality head body 70 is required, it is preferable to determine that the head body 70 whose Fr deviation is outside the range of −3% to 3% in all active portions is a defective product. When a plurality of actuator units 21 are joined to the head body 70, it is desirable that the discharge characteristics be uniform among the actuator units 21. For this purpose, in addition to the above-described determination criteria, It is preferable that the average value of the Fr deviation in the unit 21 be within 1.5% of the average value obtained by averaging the average value of the Fr deviation in each actuator unit 21 over all the actuator units 21.

(判定基準(c)について)
共振インピーダンスZrは活性部の分極率が影響する。活性部の分極率が低い場合は活性部の共振インピーダンスZrが高くなる。この場合、吐出されるインクの速度が低くなるとともに、体積が小さくなる傾向にある。逆に、活性部の分極率が高い場合は活性部の共振インピーダンスZrが低くなる。この場合、吐出されるインクの速度が高くなるとともに、体積が大きくなる傾向にある。このように、活性部間の共振インピーダンスZrを比較することにより圧電シート41における材料特性の均一性を判定することができる。
(About criteria (c))
The resonance impedance Zr is influenced by the polarizability of the active part. When the polarizability of the active part is low, the resonance impedance Zr of the active part becomes high. In this case, the ejected ink speed tends to decrease and the volume tends to decrease. On the contrary, when the polarizability of the active part is high, the resonance impedance Zr of the active part becomes low. In this case, the speed of the ejected ink tends to increase and the volume tends to increase. Thus, the uniformity of the material characteristic in the piezoelectric sheet 41 can be determined by comparing the resonance impedance Zr between the active portions.

複数の接合体の測定結果として、Zr偏差(判定基準(c)参照)毎の、インクの吐出速度の平均値、インクの吐出速度の3σ値、吐出されたインクの体積の平均値、及びインクの体積の平均値に対する3σ値の割合を表3に示す。   As the measurement results of the plurality of joined bodies, the average value of the ink ejection speed, the 3σ value of the ink ejection speed, the average value of the volume of the ejected ink, and the ink for each Zr deviation (see determination criterion (c)) Table 3 shows the ratio of the 3σ value to the average value of the volume.

Figure 2005225029
Figure 2005225029

さらにこの測定結果を図13に示す。横軸はZr偏差(%)を、縦軸左側はインクの吐出速度(m/sec)を、縦軸右側は吐出されたインクの体積(pl)を示している。図中の菱形印は偏差毎に分類された活性部に対応するノズル8からのインクの吐出速度の平均値を示しており、四角印は偏差毎に分類された活性部に対応するノズル8から吐出されたインクの体積の平均値を示している。また、インクの吐出速度のばらつきは±3σ値の範囲で、インクの体積のばらつきは平均値に対する3σ値の割合(%)で示している。図13に示すように、アクチュエータユニット21においても、共振インピーダンスZrの偏差であるZr偏差が大きくなるとインクの吐出速度が低くなり、吐出されるインクの体積が小さくなる傾向にある。逆に、Zr偏差が小さくなるとインクの吐出速度が高くなり、吐出されるインクの体積が高くなる傾向にある。そして、Zr偏差が+方向に35%以上大きくなると、インクの吐出速度が急激に低くなるとともに、吐出されるインクの体積が急激に小さく且つばらつきが大きくなる。逆にZr偏差が−方向に35%以上大きくなると、インクの吐出速度が急激に高くなるとともに、吐出されるインクの体積が急激に小さく且つばらつきが大きくなる。これはインクを吐出するための圧力が高くなりすぎ、吐出されたインクが分離するためである。   Further, the measurement results are shown in FIG. The horizontal axis represents the Zr deviation (%), the left side of the vertical axis represents the ink ejection speed (m / sec), and the right side of the vertical axis represents the volume (pl) of the ejected ink. The rhombus marks in the figure indicate the average value of the ejection speed of the ink from the nozzles 8 corresponding to the active portions classified for each deviation, and the square marks are the nozzles 8 corresponding to the active portions classified for each deviation. The average value of the volume of the ejected ink is shown. Further, the variation in the ink ejection speed is in the range of ± 3σ value, and the variation in the ink volume is represented by the ratio (%) of the 3σ value to the average value. As shown in FIG. 13, in the actuator unit 21 as well, when the Zr deviation, which is the deviation of the resonance impedance Zr, increases, the ink ejection speed decreases and the volume of the ejected ink tends to decrease. On the other hand, when the Zr deviation decreases, the ink ejection speed increases and the volume of the ejected ink tends to increase. When the Zr deviation is increased by 35% or more in the + direction, the ink ejection speed is rapidly decreased, and the volume of the ejected ink is rapidly decreased and the variation is increased. Conversely, when the Zr deviation increases by 35% or more in the-direction, the ink ejection speed increases rapidly, and the volume of the ejected ink decreases rapidly and the variation increases. This is because the pressure for ejecting ink becomes too high and the ejected ink is separated.

よって、全ての活性部においてZr偏差が−30%〜30%の範囲外にあるヘッド本体70は不良品と判定される。尚、ヘッド本体70に複数のアクチュエータユニット21が接合される場合は、各アクチュエータユニット21の間でも吐出特性が均一化されることが望ましく、そのためには、上述した判定基準に加えて、各アクチュエータユニット21におけるZr偏差の平均値が、各アクチュエータユニット21におけるZr偏差の平均値を更に全てのアクチュエータユニット21にわたって平均化した平均値の15%以内とするのが好ましい。   Therefore, the head main body 70 having a Zr deviation outside the range of −30% to 30% in all active portions is determined as a defective product. When a plurality of actuator units 21 are joined to the head body 70, it is desirable that the discharge characteristics be uniform among the actuator units 21. For this purpose, in addition to the above-described determination criteria, The average value of the Zr deviation in the unit 21 is preferably within 15% of the average value obtained by averaging the average value of the Zr deviation in each actuator unit 21 over all the actuator units 21.

さらに、インクの吐出速度及び体積が安定しているZr偏差の範囲は20%以内となる。よって、より高品質のヘッド本体70が要求される場合には、全ての活性部においてZr偏差が−20%〜20%の範囲外にあるヘッド本体70を不良品と判定することが好ましい。尚、ヘッド本体70に複数のアクチュエータユニット21が接合される場合は、各アクチュエータユニット21の間でも吐出特性が均一化されることが望ましく、そのためには、上述した判定基準に加えて、各アクチュエータユニット21におけるZr偏差の平均値が、各アクチュエータユニット21におけるZr偏差の平均値を更に全てのアクチュエータユニット21にわたって平均化した平均値の10%以内とするのが好ましい。   Further, the Zr deviation range in which the ink ejection speed and volume are stable is within 20%. Therefore, when a higher-quality head main body 70 is required, it is preferable that the head main body 70 having a Zr deviation outside the range of −20% to 20% in all active portions is determined as a defective product. When a plurality of actuator units 21 are joined to the head body 70, it is desirable that the discharge characteristics be uniform among the actuator units 21. For this purpose, in addition to the above-described determination criteria, It is preferable that the average value of the Zr deviation in the unit 21 is within 10% of the average value obtained by averaging the average value of the Zr deviation in each actuator unit 21 over all the actuator units 21.

加えて、インクの吐出速度及び体積がさらに安定しているZr偏差の範囲は10%以内となる。よって、より一層高品質のヘッド本体70が要求される場合には、全ての活性部においてZr偏差が−10%〜10%の範囲外にあるヘッド本体70を不良品と判定することが好ましい。尚、ヘッド本体70に複数のアクチュエータユニット21が接合される場合は、各アクチュエータユニット21の間でも吐出特性が均一化されることが望ましく、そのためには、上述した判定基準に加えて、各アクチュエータユニット21におけるZr偏差の平均値が、各アクチュエータユニット21におけるZr偏差の平均値を更に全てのアクチュエータユニット21にわたって平均化した平均値の5%以内とするのが好ましい。   In addition, the Zr deviation range in which the ink ejection speed and volume are more stable is within 10%. Therefore, when an even higher quality head body 70 is required, it is preferable to determine that the head body 70 having a Zr deviation outside the range of −10% to 10% in all active portions is a defective product. When a plurality of actuator units 21 are joined to the head body 70, it is desirable that the discharge characteristics be uniform among the actuator units 21. For this purpose, in addition to the above-described determination criteria, The average value of the Zr deviation in the unit 21 is preferably within 5% of the average value obtained by averaging the average value of the Zr deviation in each actuator unit 21 over all the actuator units 21.

以上説明した好適な実施の形態においては、判定工程において全ての接合体が良品と判定されたヘッド本体70に対してのみFPC50を接合するため、ヘッド本体70が不良であってもFPC50及びこれを接続するための製造コストを無駄にすることがない。また、FPC50が接合されていない状態で判定工程を行うため、FPC50自体の抵抗や浮遊容量等に影響を受けることがなく、高い精度でヘッド本体70における接合体が良品か否かを判定することができる、   In the preferred embodiment described above, since the FPC 50 is bonded only to the head main body 70 in which all the bonded bodies are determined to be non-defective products in the determination step, the FPC 50 and the FPC 50 are connected even if the head main body 70 is defective. The manufacturing cost for connection is not wasted. In addition, since the determination process is performed in a state where the FPC 50 is not bonded, it is possible to determine whether the bonded body in the head body 70 is a non-defective product without being affected by the resistance or stray capacitance of the FPC 50 itself. Can

また、本実施の形態においては、Fa−Fr偏差、Fr偏差、及び、Zr偏差の全てが良品の範囲にあるヘッド本体70のみを良品と判定するため、極めて高い精度で接合体が良品か否かを判定することができる。   In this embodiment, since only the head body 70 in which all of the Fa-Fr deviation, the Fr deviation, and the Zr deviation are in the non-defective range is determined as non-defective, whether or not the joined body is non-defective with extremely high accuracy. Can be determined.

さらに、本実施の形態においては、判定工程において良品と判定されたヘッド本体70を吐出特性に応じて等級付けされるため、複数のヘッド本体70においても吐出特性を均一化することができる。   Furthermore, in the present embodiment, since the head main body 70 determined to be a non-defective product in the determination step is graded according to the discharge characteristics, the discharge characteristics can be made uniform in the plurality of head main bodies 70 as well.

加えて、本実施の形態においては、ネットワークアナライザ200により活性部におけるインピーダンスの周波数特性を測定するため、インピーダンスアナライザを用いて測定を行う場合と比較して測定を迅速に行うことができる。   In addition, in the present embodiment, since the frequency characteristic of the impedance in the active part is measured by the network analyzer 200, the measurement can be performed more quickly than in the case where the measurement is performed using the impedance analyzer.

尚、本実施の形態では、判定工程において、ヘッド本体70が判断基準(a)〜(c)の全てを満たす場合にのみヘッド本体70が良品と判定される構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、判断基準(a)〜(c)のいずれか1つ又は2つ、つまり、判断基準(a)、判断基準(b)、判断基準(c)、判断基準(a)及び(b)、判断基準(a)及び(c)、判断基準(b)及び(c)、を満たす場合にのみヘッド本体70が良品と判定される構成でもよい。この場合、判断基準(a)〜(c)の全てを判断する場合と比較して迅速にヘッド本体70が良品か否かの判定を行うことができる。   In the present embodiment, in the determination step, the head body 70 is determined to be a non-defective product only when the head body 70 satisfies all of the determination criteria (a) to (c). It is not limited to any one or two of criteria (a) to (c), that is, criteria (a), criteria (b), criteria (c), criteria (a). ) And (b), determination criteria (a) and (c), and determination criteria (b) and (c) may be determined so that the head body 70 is determined to be a non-defective product. In this case, it is possible to quickly determine whether or not the head main body 70 is a non-defective product as compared with the case where all of the determination criteria (a) to (c) are determined.

また、本実施の形態では、活性部におけるインピーダンスの周波数特性をネットワークアナライザ200で測定する構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、インピーダンスアナライザで測定する構成でもよい。この場合ネットワークアナライザ200で測定する場合と比較してより精密な測定結果を得ることができる。   In this embodiment, the frequency characteristic of the impedance in the active part is measured by the network analyzer 200. However, the present invention is not limited to such a configuration, and a configuration in which the impedance analyzer measures the impedance may be used. In this case, a more precise measurement result can be obtained as compared with the case where measurement is performed by the network analyzer 200.

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、本実施の形態においては、ヘッド本体70が良品か否かを、共振周波数Fr、反共振周波数Fa、及び共振インピーダンスZrに対して所定の基準を設定して判定する構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、活性部におけるインピーダンスの周波数特性の波形パターンから直接判定する構成でもよい。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made as long as they are described in the claims. . For example, in the present embodiment, whether or not the head main body 70 is a non-defective product is determined by setting predetermined criteria for the resonance frequency Fr, the anti-resonance frequency Fa, and the resonance impedance Zr. The configuration is not limited to such a configuration, and a configuration in which the determination is made directly from the waveform pattern of the frequency characteristic of the impedance in the active portion may be used.

本発明の一実施の形態によって製造されたインクジェットヘッドの外観斜視図である。1 is an external perspective view of an inkjet head manufactured according to an embodiment of the present invention. 図1に示すインクジェットヘッドの断面図である。It is sectional drawing of the inkjet head shown in FIG. 図1に示すインクジェットヘッドに含まれるヘッド本体の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a head body included in the inkjet head shown in FIG. 1. 図3の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。It is an enlarged view of the area | region enclosed with the dashed-dotted line of FIG. 図3に示すヘッド本体の圧力室に対応した部分断面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view corresponding to a pressure chamber of the head body shown in FIG. 3. 図3に描かれたアクチュエータユニット上に形成された個別電極の平面図である。FIG. 4 is a plan view of individual electrodes formed on the actuator unit depicted in FIG. 3. 図3に描かれたアクチュエータユニットの部分断面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the actuator unit depicted in FIG. 3. 図1に示すインクジェットヘッドの製造方法を示したブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a method for manufacturing the ink jet head illustrated in FIG. 1. 図8に示された測定工程におけるインピーダンスの周波数特性の測定方法を示す図である。It is a figure which shows the measuring method of the frequency characteristic of the impedance in the measurement process shown by FIG. 図8に示された測定工程において測定された、活性部におけるインピーダンスの周波数特性の例である。It is an example of the frequency characteristic of the impedance in an active part measured in the measurement process shown by FIG. 図5に描かれたアクチュエータユニットにおける各接合体の活性部のFa−Fr偏差とインクの吐出速度及び体積との関係を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the Fa-Fr deviation of the active portion of each joined body in the actuator unit depicted in FIG. 5 and the ink ejection speed and volume. 図5に描かれたアクチュエータユニットにおける各接合体の活性部のFr偏差とインクの吐出速度及び体積との関係を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the Fr deviation of the active portion of each joined body in the actuator unit depicted in FIG. 5 and the ink ejection speed and volume. 図5に描かれたアクチュエータユニットにおける各接合体の活性部のZr偏差とインクの吐出速度及び体積との関係を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the Zr deviation of the active portion of each joined body in the actuator unit depicted in FIG. 5 and the ink ejection speed and volume.

符号の説明Explanation of symbols

1 インクジェットヘッド
4 流路ユニット
5 マニホールド
8 ノズル
7 個別インク流路
10 圧力室
12 アパーチャ
17 インク流路
21 アクチュエータユニット
34 共通電極
35 個別電極
41〜44 圧電シート
50 FPC
70 ヘッド本体
101 インクジェットプリンタ
200 ネットワークアナライザ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inkjet head 4 Flow path unit 5 Manifold 8 Nozzle 7 Individual ink flow path 10 Pressure chamber 12 Aperture 17 Ink flow path 21 Actuator unit 34 Common electrode 35 Individual electrodes 41-44 Piezoelectric sheet 50 FPC
70 Head body 101 Inkjet printer 200 Network analyzer

Claims (9)

圧力室を経てインクを吐出するノズルに至る複数の個別インク流路が形成された流路ユニットを作製する流路ユニット作製工程と、
前記流路ユニットに接合されていると共に、変形に伴って前記圧力室の容積を変化させる圧電体を含むアクチュエータユニットを作製するアクチュエータユニット作製工程と、
前記流路ユニットと前記アクチュエータユニットとを接合することによって、前記流路ユニットと前記アクチュエータユニットとの接合体を作製する接合体作製工程と、
前記接合体に含まれる前記圧電体について、一又は複数の前記圧力室に対向する領域ごとに、インピーダンスの周波数特性を測定する測定工程と、
複数の前記領域に関する、インピーダンスが極大となる周波数である反共振周波数Faとインピーダンスが極小である共振周波数Frとの差Fa−Frの分布、共振周波数Frの分布、及び、共振周波数Frにおけるインピーダンスの分布の少なくともいずれか1つに基づいて、前記接合体が良品であるか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程で良品と判定された前記接合体に接合されている前記アクチュエータユニットに給電部材を接合する給電部材接合工程とを備えていることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
A flow path unit production step for producing a flow path unit in which a plurality of individual ink flow paths reaching a nozzle for discharging ink through a pressure chamber are formed;
An actuator unit manufacturing step of manufacturing an actuator unit that is joined to the flow path unit and includes a piezoelectric body that changes the volume of the pressure chamber with deformation;
A joined body producing step of producing a joined body of the flow path unit and the actuator unit by joining the flow path unit and the actuator unit;
For the piezoelectric body included in the joined body, for each region facing one or more of the pressure chambers, a measurement step of measuring frequency characteristics of impedance,
The distribution of the difference Fa−Fr between the anti-resonance frequency Fa, which is the frequency at which the impedance is maximum, and the resonance frequency Fr, at which the impedance is minimum, the distribution of the resonance frequency Fr, and the impedance at the resonance frequency Fr regarding the plurality of regions. A determination step of determining whether or not the joined body is a non-defective product based on at least one of the distributions;
A method of manufacturing an ink jet head, comprising: a power feeding member joining step for joining a power feeding member to the actuator unit joined to the joined body determined to be non-defective in the determination step.
前記判定工程において、前記接合体内の複数の前記領域に対応した複数の差Fa−Frの偏差のすべてが30%以下である場合に、当該接合体が良品であると判定することを特徴とする請求項1に記載のインクジェットヘッドの製造方法。   In the determination step, when all of the deviations of the plurality of differences Fa−Fr corresponding to the plurality of regions in the bonded body are 30% or less, it is determined that the bonded body is a non-defective product. The manufacturing method of the inkjet head of Claim 1. 前記判定工程において、複数の前記領域に関する、差Fa−Frの分布と、共振周波数Frの分布とに基づいて、前記接合体が良品であるか否かを判定することを特徴とする請求項1に記載のインクジェットヘッドの製造方法。   2. In the determination step, it is determined whether or not the joined body is a non-defective product based on a distribution of a difference Fa-Fr and a distribution of a resonance frequency Fr regarding the plurality of regions. The manufacturing method of the inkjet head as described in 2. 前記判定工程において、前記接合体内の複数の前記領域に対応した複数の差Fa−Frの偏差のすべてが第1所定値以下であり、且つ、前記接合体内の複数の前記領域に対応した複数の共振周波数Frの偏差のすべてが第2所定値以下である場合に、当該接合体が良品であると判定することを特徴とする請求項3に記載のインクジェットヘッドの製造方法。   In the determination step, all of the deviations of the plurality of differences Fa−Fr corresponding to the plurality of regions in the joint body are equal to or less than a first predetermined value, and a plurality of differences corresponding to the plurality of regions in the joint body are included. 4. The method of manufacturing an ink jet head according to claim 3, wherein, when all the deviations of the resonance frequency Fr are equal to or less than a second predetermined value, it is determined that the joined body is a non-defective product. 前記判定工程において、複数の前記領域に関する、差Fa−Frの分布と、共振周波数Frの分布と、共振周波数Frにおけるインピーダンスの分布とに基づいて、前記接合体が良品であるか否かを判定することを特徴とする請求項1に記載のインクジェットヘッドの製造方法。   In the determination step, it is determined whether or not the joined body is a non-defective product based on the distribution of the difference Fa−Fr, the distribution of the resonance frequency Fr, and the distribution of the impedance at the resonance frequency Fr regarding the plurality of regions. The method of manufacturing an ink-jet head according to claim 1. 前記判定工程において、前記接合体内の複数の前記領域に対応した、複数の差Fa−Frの偏差のすべてが第1所定値以下であり、複数の共振周波数Frの偏差のすべてが第2所定値以下であり、且つ複数の共振周波数Frにおけるインピーダンスの偏差のすべてが第3所定値以下である場合に、当該接合体が良品であると判定することを特徴とする請求項5に記載のインクジェットヘッドの製造方法。   In the determination step, all of the deviations of the plurality of differences Fa−Fr corresponding to the plurality of regions in the joined body are equal to or less than a first predetermined value, and all of the deviations of the plurality of resonance frequencies Fr are second predetermined values. 6. The inkjet head according to claim 5, wherein the joined body is determined to be a non-defective product when all of the impedance deviations at the plurality of resonance frequencies Fr are equal to or less than a third predetermined value. Manufacturing method. 前記接合体作製工程において、前記流路ユニットと複数の前記アクチュエータユニットとを接合し、
前記判定工程において、
前記接合体内の各アクチュエータユニットにおける複数の前記領域に対応した複数の差Fa−Frの偏差のすべてが当該アクチュエータユニットについて設定された第1所定値以下であり、且つ、前記接合体内の複数の前記アクチュエータユニットにおける複数の前記領域に対応した複数の差Fa−Frの前記アクチュエータユニットごとの平均値の偏差のすべてが前記接合体について設定された第4所定値以下、
前記接合体内の各アクチュエータユニットにおける複数の前記領域に対応した複数の共振周波数Frの偏差のすべてが当該アクチュエータユニットについて設定された第2所定値以下であり、且つ、前記接合体内の複数の前記アクチュエータユニットにおける複数の前記領域に対応した複数の共振周波数Frの前記アクチュエータユニットごとの平均値の偏差のすべてが前記接合体について設定された第5所定値以下、及び、
前記接合体内の各アクチュエータユニットにおける複数の前記領域に対応した複数の共振周波数Frにおけるインピーダンスの偏差のすべてが当該アクチュエータユニットについて設定された第3所定値以下であり、且つ、前記接合体内の複数の前記アクチュエータユニットにおける複数の前記領域に対応した複数の共振周波数Frにおけるインピーダンスの前記アクチュエータユニットごとの平均値の偏差のすべてが前記接合体について設定された第6所定値以下の少なくともいずれかの場合に当該接合体が良品であると判定することを特徴とする請求項1に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
In the joined body manufacturing step, joining the flow path unit and the plurality of actuator units,
In the determination step,
All of the deviations of the plurality of differences Fa−Fr corresponding to the plurality of regions in each actuator unit in the joint are less than or equal to a first predetermined value set for the actuator unit, and A deviation of an average value of each of the plurality of differences Fa−Fr corresponding to the plurality of regions in the actuator unit for each of the actuator units is equal to or less than a fourth predetermined value set for the joined body;
All of the deviations of the plurality of resonance frequencies Fr corresponding to the plurality of regions in each actuator unit in the joint are less than or equal to a second predetermined value set for the actuator unit, and the plurality of actuators in the joint A deviation of an average value for each actuator unit of a plurality of resonance frequencies Fr corresponding to a plurality of the regions in the unit is less than or equal to a fifth predetermined value set for the joined body; and
All of the deviations in impedance at a plurality of resonance frequencies Fr corresponding to the plurality of regions in each actuator unit in the joint body are equal to or less than a third predetermined value set for the actuator unit, and In the case where all of the deviations of the average value for each of the actuator units of the impedance at the plurality of resonance frequencies Fr corresponding to the plurality of regions in the actuator unit are at least one of the sixth predetermined value or less set for the joined body The method of manufacturing an ink jet head according to claim 1, wherein the joined body is determined to be a non-defective product.
前記判定工程で良品であると判定された前記接合体を、前記測定工程で得られた測定結果に基づいて複数の等級のいずれかに分類する工程をさらに備えていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。   The step of classifying the joined body determined to be a non-defective product in the determination step into any of a plurality of grades based on a measurement result obtained in the measurement step. The manufacturing method of the inkjet head of any one of 1-7. 前記測定工程においてネットワークアナライザを用いて測定を行うことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。   The method for manufacturing an ink jet head according to claim 1, wherein a measurement is performed using a network analyzer in the measuring step.
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