JP4203285B2

JP4203285B2 - Actuator, print head and printer

Info

Publication number: JP4203285B2
Application number: JP2002247320A
Authority: JP
Inventors: 誠東別府
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2022-08-27
Also published as: JP2004082542A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータとそれを用いた文字や画像の印刷に用いるインクジェット記録装置等に搭載される印刷ヘッドおよびそれを用いたプリンタに関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、パーソナルコンピューターの普及やマルチメディアの発達に伴って、情報を記録媒体に出力する記録装置として、インクジェット方式の記録装置の利用が急速に拡大している。
【０００３】
かかるインクジェット方式の記録装置には、インクジェット記録用の印刷ヘッドが搭載されており、この種の印刷ヘッドには、インクが充填されたインク流路内に加圧手段としてのヒーターを備え、ヒーターによりインクを加熱、沸騰させ、インク流路内に発生する気泡によってインクを加圧し、インク吐出孔より、インク流として吐出させるサーマルヘッド方式と、インクが充填されるインク流路の一部の壁を圧電素子によって屈曲変位させ、機械的にインク流路内のインクを加圧し、インク吐出孔よりインク流として吐出させる圧電方式が一般的に知られている。
【０００４】
図４に従来のインクジェット方式を利用した記録装置に用いられる印刷ヘッドの一例を示す。インクジェット記録ヘッドは、複数の溝を並設してなり、上記溝をインク流路１１とするとともに、各溝を仕切る壁を隔壁１２とした流路部材１３と、圧電セラミックス板１４の一方の主面に共通電極１５を、他方の主面に個別電極１６を形成した圧電素子１７を有し、圧電素子１７の共通電極１５側を流路部材１３の開口部に接着する。なお、圧電素子１７の個別電極１６は、外部の駆動回路に電気的に接続されている。
【０００５】
そして、駆動回路より個別電極１６に電圧を印加し、インク流路１１を形成する圧電素子１７を振動させることによりインク流路１１内のインクを加圧し、流路部材１３の底面に開口させたインク吐出孔１８よりインク滴を吐出するようになっている（特開平１０−１５１７３９号公報参照）。
【０００６】
また、上記の圧電素子１７をＸ、Ｙ方向それぞれに等間隔で多数並設したインクジェット記録ヘッドにすることにより、高速で、高精度のインクジェットプリンタを実現することが可能である。
【０００７】
しかしながら、このような複数の圧電素子１７が同一基板に配列されたインクジェットプリンタヘッドに用いる場合は、アクチュエータの変位にバラツキが生じ、この変位バラツキが大きいため、インク吐出量にバラツキが生じて記録される文字や画像にバラツキや鮮明度が悪くなり、特に高速印刷が困難であるという問題があった。
【０００８】
また、従来、圧電アクチュエータでは高電圧で高速駆動する際に素子自身の自己発熱が発生し、素子の圧電特性の温度依存性や圧力依存性によって電圧−変位特性が変動し、所望の変位量が得られず、そのために、ＰｂＺｒＴｉＯ₃系圧電磁器を用いた薄層圧電アクチュエータの変位バラツキを抑制することができないという問題があった。従って、素子自身の温度を正しく計測し、これをフィードバックする必要があるという問題があった。
【０００９】
このため、従来、圧電式、あるいはダイヤフラム方式などの圧力センサを圧電アクチュエータの近傍に接続したり、その側面に貼付したりすることによって作動中の圧力変化の測定を行って変位バラツキを抑制する試みが特開２００１−１９７７５８号公報で提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２００１−１９７７５８号公報に記載のアクチュエータは高電圧かつ高速で電圧印加を繰り返すと圧電素子自身が発熱するため、アクチュエータが配置されている雰囲気以上に、内部温度及び内部圧力が上昇するため、この方法ではアクチュエータの外部もしくは近傍の圧力しか測定できず、内部温度、内部圧力は測定できないため、個々の圧電素子の変位量を制御することができないという問題があった。
【００１１】
従って、本発明は、同一基板に形成された複数の圧電素子の変位量を制御したアクチュエータを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アクチュエータの高速駆動によって素子が発熱し、アクチュエータに温度バラツキが発生して、変位量がばらつくことを見出し、各変位素子近傍に温度検知用のセラミックセンサを内設し、温度を直接測定することによって変位バラツキを抑制できるという知見に基づくものである。
【００１３】
即ち、本発明の圧電アクチュエータは、基板の一方の主面に一対の電極と該一対の電極に挟持された圧電体とを具備する複数の変位素子が設けられ、前記複数の変位素子が各々独立して作動するアクチュエータにおいて、前記複数の変位素子にそれぞれ対応して前記基板の内部に一対の電極と該一対の電極に挟持された圧電体とを具備する温度検知素子が複数設けられ、前記変位素子と前記温度検知素子とは少なくとも一部が重なっていることを特徴とするものである。
【００１５】
また、前記基板の主面に投影される前記温度検知素子の投影領域と、前記変位素子の投影領域との少なくとも一部が重なることが好ましい。これにより、
変位素子近傍の温度が検知できるので変位量をほぼ検知できる。
【００１７】
さらにまた、前記変位素子を構成する圧電体の主成分が、前記温度検知素子を構成する圧電体の主成分と略同一であることが好ましい。これにより、製造工程において同一プロセスで製造できるので量産性、コストの面で簡略化できる。
【００１８】
また、アクチュエータ全体の厚みが１００μｍ以下であるとともに、前記変位素子を構成する圧電体の厚みが３０μｍ以下であることが好ましい。これにより、アクチュエータ及びヘッドとして小型化が図ることができる。
【００１９】
本発明の印刷ヘッドは、インク流路の少なくとも一部に上記のアクチュエータが設けられ、該アクチュエータに設けられた変位素子の変位によってインクを吐出させることを特徴とするものであり、これにより、
インク液適量及び吐出速度のバラツキを抑制することができる。
【００２０】
また、前記アクチュエータの一方の主面に電極パッドが設けられ、他方の主面に支持部材が接合され、該支持部材の表面及び内部にインク流路が設けられてなることが好ましい。これにより、変位素子の変位を拘束しないでインクタンクができる。
【００２１】
本発明のプリンタは、上記の印刷ヘッドと、該印刷ヘッドにインクを供給するインクタンクと、記録紙に印刷するための記録紙搬送機構とを備えていることを特徴とし、これにより、高精度で高速印刷が可能なプリンタを得ることができる。
【００２２】
また、前記印刷ヘッドが複数存在し、且つ並設していることが好ましい。これにより、高速印刷、高精度の印刷ができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明は、基板上に複数の変位素子を具備するアクチュエータに関し、特にインクジェット用の記録ヘッドに好適に用いられるアクチュエータであって、その一例を、図を用いて説明する。
【００２４】
本実施形態のアクチュエータは、図１に示したように、基板２の表面に複数の変位素子７が設けられたものであり、図１に示す例ではさらに、基板２は支持体１の上に接合されている。支持体１には部分的に溝３が形成されている。また、基板２の表面には圧電セラミックス板４を設け、基板２と圧電セラミックス板４との間に共通電極５を形成するとともに、圧電セラミックス基板４の表面に個別電極６を設け、共通電極５と個別電極６とで圧電セラミックス板４を挟持する。
【００２５】
共通電極５及び個別電極６は同一基板上に複数設けられており、それぞれ外部の電子制御回路に独立して接続され、それぞれの電極間に電圧が印加されると、電圧が印加された共通電極５と個別電極６に挟持された部位の圧電セラミックス板４が変位する。
【００２６】
なお、基板２は、支持体１によって部分的に固定されているため、支持体１と接合されている基板２の主面は、接合によって形成される固定部８ａと溝３の開口部に位置する自由振動部８ｂとで構成され、自由振動部８ａで振動することができる。
【００２７】
本発明によれば、基板内部に温度検知素子を設けることが重要である。具体的には、一対の電極と、該電極に挟持された圧電体とを具備することが好ましい。即ち、図１において、基板２内に設けたセンサ電極９と、共通電極５と、両電極に挟持される部位の圧電セラミックスによって温度検知素子が構成され、両電極間の静電容量を測定し、温度による変化を検知することができる。
【００２８】
なお、温度を検知するためには、温度検知素子間の容量の温度依存性を予め測定して把握しておき、このデータに基づいて温度変化を感知する。
【００２９】
本発明のアクチュエータをインクジェット用の記録ヘッドに応用すれば、溝３をインク流路とし、圧電素子７を振動させることによりインク流路内のインクを加圧し、支持体１からなる流路部材の底面に開口させたインク吐出孔よりインク滴を吐出することができる。
【００３０】
本発明によれば、変位素子と温度検知素子とは少なくとも一部が重なっている。これにより、基板２の主面に投影される温度検知素子の投影領域と、変位素子の投影領域との少なくとも一部が重なる。換言すれば、個別電極６に電圧が印加された時、振動活性になる部位にセンサ電極９の少なくとも一部が重複し、特に略同一の位置に配置されていることに他ならない。つまり、上記センサ電極９が、個別電極６と対応する位置に配置されていることが好ましい。これは、各圧電素子に対して、センサ電極９を１対１で対応させるものであり、圧電素子数とセンサ電極９数が等しい。これによって、全ての圧電素子の温度分布を知ることができるため、温度検知の精度が高く、温度バラツキ制御が容易となり、記録ヘッドにおいては、得られた温度分布データをフィードバックすることにより、アクチュエータによるインク吐出が安定し、鮮明な印刷を実現できる。
【００３１】
上述のように、前記基板２の主面に投影される前記温度検知素子の投影領域と、前記変位素子の投影領域との少なくとも一部が重なる場合以外でも、例えば、前記温度検知素子が、隣接する２つの変位素子の中間位置に配置されていても良い。即ち、センサ電極９が、個別電極６と対応する位置に配置するのではなく、図２に示すように、個別電極６間に配置しても良い。これは、センサ電極９の数を減らすことによって、情報処理数を減らしたものであり、特に圧電素子が同一基板に高密度で形成されている時等に、情報処理数を減らし、応答性を高め、コストを低減することが可能となる。
【００３２】
このようなセンサ電極９の配置を、平面図を用いて説明する。センサ電極９は、図３（ａ）に示したように、個別電極６間に配置しており、２つの個別電極６に対して１つのセンサ電極９が設けられており、センサ電極９数に対する個別電極６の割合γが２となる。つまり、センサ電極９を個別電極６間に配置し、センサ電極９の数を減らしても良い。
【００３３】
また、同様に、図３（ｂ）に示した例では、４つの個別電極６の中間位置にセンサ電極９が設けられており、電極の割合γは４となる。さらに、図３（ｃ）で示した例では、３つの個別電極６の間にセンサ電極９を設けており、電極の割合γは３となる。この他にも、電極の割合γを、６、８、９、１２、１６等に設定して、センサ電極９を配置しても良い。
【００３４】
圧電素子７はペロブスカイト型酸化物を主成分とし、Ａサイト構成元素としてＰｂを含有し、かつ、Ｂサイト構成元素としてＺｒ、Ｔｉを含有するものが良い。
さらに、副成分としてＰｂ（Ｚｎ_1/3Ｓｂ_2/3）Ｏ₃及びＰｂ（Ｎｉ_1/2Ｔｅ_1/2）Ｏ₃とを固溶してなるものが好ましい。
【００３５】
圧電素子７を構成する圧電セラミックス板４は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電セラミックスなどが使用されるが、これに限定するものではなく、圧電性を有するものであれば良い。この圧電素子を構成するものとしては、圧電定数ｄ３１が高いものが望ましい。
【００３６】
特に、ペロブスカイト型酸化物のＡサイト構成元素として、さらにアルカリ土類元素を含有することが変位を大きくするために望ましい。アルカリ土類元素としてはＢａ、Ｓｒ、Ｃａなどが有り、特にＢａ、Ｓｒが大きな変位を得られる点で好ましい。
【００３７】
具体的には、Ｐｂ_1-x _― _yＳｒ_xＢａ_y（Ｚｒ_1/3Ｓｂ_2/3）_a（Ｎｉ_1/2Ｔｅ_1/2）_bＺｒ_1-a-b-cＴｉ_cＯ₃＋αｗｔ％Ｐｂ_1/2ＮｂＯ₃（０≧ｘ≧０．１４、０≧ｙ≧０．１４、０．０５≧ａ≧０．１、０．００２≧ｂ≧０．０１、０．４４≧ｃ≧０．５０、α＝０．１〜１．０）で表される組成圧電磁器組成物が望ましい。
【００３８】
本発明の圧電素子７の厚さは、小型化及び高い電圧を印加するという点から１００μｍ以下であることが好ましい。下限値は、実用上の機械強度や耐電圧強度を有するために、特に５μｍ、更には１０μｍであることが好ましい。また、上限値は、変位を大きくするため、特に８５μｍ、更には７０μｍであることが好ましい。
【００３９】
また、圧電素子７はボイド率が１％以下であることが好ましい。ボイド率が１％より大きいとインクジェット印刷ヘッドとして用いる際、インクの染み込みによる、インク漏れの可能性があるので、好ましくない。また、磁器強度の面でも好ましくない。
【００４０】
個別電極６、共通電極５の材質としては、導電性を有するものならば何れでも良く、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌやそれらの合金などが用いられる。また、電極厚みとしては、導電性を有し且つ変位を妨げない程度である必要があり、１〜５μｍのものが好ましい。
【００４１】
基板２は、積層されたセラミックスであり、圧電セラミックス板４と略同一の組成物、略同一形状の圧電セラミックス板４からなることが好ましい。同一組成、形状であるほうが焼成時の収縮寸法を容易に制御できるためである。このような積層セラミックスからなる基板２は、圧電セラミックス板４の共通電極５を共通として、他方の主面に温度検知素子として容量を検知するためのセンサ電極９を形成するよう配置される。
【００４２】
また、基板２の厚みは任意に設定でき、共通電極５とセンサ電極９の距離からなる温度検知素子の厚みも任意に設定できる。しかし、温度検知素子の容量の温度依存性を顕著に検知するため、基板２及び温度検知素子の厚みが薄いほうが良い。具体的には、基板２の厚みは、１０〜８０μｍ、特に１５〜７０μｍ、更には２０〜５０μｍ、温度検知素子の厚みが、３〜３０μｍ、特に５〜２５μｍ、さらには、１０〜２０μｍであることが好ましい。
【００４３】
次に、図１に示すインクジェット記録ヘッド用アクチュエータの製造方法について説明する。
【００４４】
先ず、原料として、ＰＺＴの仮焼合成粉を準備する。
【００４５】
上記原料を、ロールコーター法、スリットコーターなどの一般的なテープ成形法により、圧電セラミックスと有機組成物からなるテープの成形を行う。
【００４６】
得られたテープ表面に個別電極６、共通電極５及びセンサ電極９を所望の部位に印刷法等により形成するとともに、これらの電極と外部電子回路とを電気的に連結するビア電極を形成し、しかる後に、テープを所望の構成に積層して加圧密着を行って積層体を形成する。
【００４７】
この積層体の上下面に拘束シートを敷き、これらを同時に焼成し、得られた焼結体をサンドブラストや超音波洗浄等により、拘束シートの除去を行うことで、アクチュエータを得ることができる。
【００４８】
ここで、拘束シートを構成する無機成分としては、上記テープを構成する無機成分と実質的に略同一組成であり、材質としては、主成分が、鉛、ジルコン、チタン、バリウムのチタン酸ジルコン酸鉛化合物、チタン酸鉛化合物、チタン酸バリウム化合物などが挙げられ、テープとの組成のずれが±１％以内である必要がある。
【００４９】
これは、圧電セラミックスなどの機能材料は少量の他成分の混入、拡散などでも特性劣化につながったり、また、特に、インクジェット記録ヘッド用アクチュエータのような薄物の基板では、僅かな熱膨張差が起因して、焼成時に基板自体が破損してしまう為である。
【００５０】
尚、拘束シートを構成する有機組成物としては、特に限定するものではなく、ビニル系樹脂やアクリル系樹脂など種々の樹脂を用いることができるが、熱分解等の点から考慮すると、テープ中のものと同種の材料が好ましい。
【００５１】
また、拘束シートとしては、積層体の焼成温度で焼結しないように、シート中の圧電セラミックスよりも活性の低い、即ち、粒径の大きい圧電セラミックスを用いると良い。具体的には、平均粒径１〜１０μｍの範囲が好ましい。これは、１μｍ未満では、活性が高くなり、積層体の焼成温度において拘束シートの収縮、焼結が起こり、十分な拘束効果が得られないことがあり、一方で、１０μｍを越えると、拘束シートの収縮、焼結は起こらないものの、積層体表面に凹凸が発生し表面状態が悪くなる傾向があるためである。
【００５２】
また、拘束シート中の圧電セラミックスの活性を下げるとともに、後工程における粉砕工程を簡便にするため、拘束シートの合成温度を、９００〜１５００℃、特に１０００〜１２００℃の範囲にすることが好ましい。
【００５３】
焼成後、拘束シートはほとんど焼結していない為、除去することはいたって簡単であり、方法としては、超音波洗浄やエアーブロー、ブラシ除去、ブラスト除去など一般的な方法で良い。
【００５４】
本発明の印刷ヘッドは、インク流路の少なくとも一部に上記のアクチュエータが設けられ、該アクチュエータに設けられた変位素子の変位によってインクを吐出させることを特徴とするものであり、これにより、インク液適量及び吐出速度のバラツキを抑制することができる。
【００５５】
また、前記アクチュエータの一方の主面に電極パッドが設けられ、他方の主面に支持部材が接合され、該支持部材の表面及び内部にインク流路が設けられてなることが好ましい。これにより、変位素子の変位を拘束しないでインクタンクができる。
【００５６】
本発明のプリンタは、上記の印刷ヘッドと、該印刷ヘッドにインクを供給するインクタンクと、記録紙に印刷するための記録紙搬送機構とを備えていることを特徴とし、これにより、高精度で高速印刷が可能なインクジェットプリンタを得ることができ、特に印刷ヘッドが複数、並設していることが高速印刷、高精度の印刷を実現するために好ましい。
【００５７】
【実施例】
実施例１
図１に示した圧電アクチュエータを作製した。
【００５８】
まず、原料粉末として高純度のＰｂ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂、ＢａＣＯ₃、ＺｎＯ、ＳｒＣＯ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、ＴｅＯ₂の各原料粉末を、焼結体がＰｂ_1-x _― _yＳｒ_xＢａ_y（Ｚｒ_1/3Ｓｂ_2/3）_a（Ｎｉ_1/2Ｔｅ_1/2）_bＺｒ_1-a-b-cＴｉ_cＯ₃（ｘ＝０．０４、ｙ＝０．０２、ａ＝０．０７５、ｂ＝０．００５、ｃ＝０．４５）で表される組成となるように、所定量秤量し、さらに、この組成に対して過剰Ｐｂを添加した後、ボールミル等で２０時間湿式で混合し、次いで、この混合物を脱水、乾燥した後で、７００〜９００℃で３時間仮焼し、当該仮焼物を再びボールミル等で湿式粉砕する。
【００５９】
その後、この粉砕物に有機バインダー、水、分散剤と可塑剤とを混合し、スラリーを作製し、薄いグリーンシートを成形する為に一般的に用いられているロールコーター法により、厚み３０μｍのテープを成形した。次に、７０：３０のＡｇ−Ｐｄ電極ペーストを用いて、テープ上下面に厚み５μｍの個別電極６、共通電極５をそれぞれ印刷法にて形成した。次に、電極の形成されていないテープと駆動用の圧電素子となる個別電極６及び共通電極５を上下面に形成したテープとセンサ用となる個別電極６及び共通電極５を上下面に形成したテープを相対するように積層し、１２ＭＰａの圧力で加圧密着を行い積層体を得た。
【００６０】
最後にこの積層成形体を４００℃で脱脂した後を９９％Ｏ_２雰囲気中で温度１１００℃５時間の焼成を行い、超音波洗浄にて拘束シートを除去し、圧電アクチュエータを得た。
【００６１】
印刷ヘッドであるインクジェット記録ヘッドは、複数の溝３を並設してなり、図４のように、上記溝３をインク流路とするとともに、各溝３を仕切る壁を隔壁とした流路部材１と、圧電セラミックス板４の一方の主面に共通電極５を形成し、他方の主面に個別電極６を形成した圧電アクチュエータとを有する。そして、圧電アクチュエータの圧電素子７の共通電極５側を流路部材１の開口部に接着するとともに、圧電素子７の個別電極６と電極パッド上の電極を、導電性接着剤の接合材で電気的に接続した。駆動回路よりこの電気パッドを介して個別電極６に電圧を印加し、インク流路を形成する圧電アクチュエータの圧電素子７を振動させることによりインク流路内のインクを加圧し、流路部材１の底面に開口させたインク吐出孔よりインク滴を吐出するようにした。
【００６２】
また、センサ電極９と共通電極５とに、基板２内部の圧電セラミックスの静電容量を検知できるように、キャパシタメータに電気的に接続した。
【００６３】
得られたインクジェット記録ヘッドに４０Ｖの直流電界を印加した結果、個々の変位素子は平均７０ｎｍの変位量が得られた。さらにこのアクチュエータに０〜２０Ｖの交流電界を周波数１０ｋＨｚにて印加した結果、個々の変位素子は、駆動回数１×１０^６回までにセンサにより個別電極の静電容量を測定したところ、１５０ｐＦから１８０ｐＦに容量が変化し、予め測定しておいたセンサのセラミックス板の容量変化率から変位素子の内部温度がΔＴ（デルタＴ）で２５℃の温度上昇していることがわかった。
【００６４】
そこで、温度センサから駆動回路へ容量検知して印加電圧を可変にしたところ変位量７０±３ｎｍと変位量のバラツキ（バラツキ幅６ｎｍ）を低減することができた。尚、変位量の測定はレーザードップラー変位計によりヘッド溝部の中心部及び周辺部７点を測定して算出した。
参考例
実施例１と同様にして、テープ作製を行い、積層を行うがその際、センサ用となる個別電極６は駆動用圧電素子となる個別電極の間に配置されるように積層をして、図２のアクチュエータを作製した。得られたインクジェット記録ヘッドに４０Ｖの直流電界を印加した結果、個々の変位素子は平均７０ｎｍの変位量が得られた。さらにこのアクチュエータに０〜２０Ｖの交流電界を周波数１０ｋＨｚにて印加した結果、個々の変位素子は、駆動回数１×１０^６回までにセンサにより個別電極の静電容量を測定したところ、１５０ｐＦから１７５ｐＦに容量が変化し、予め測定しておいたセンサのセラミックス板の容量変化率から変位素子近傍の内部温度がΔＴ（デルタＴ）で３０℃の温度上昇していることがわかった。
【００６５】
そこで、温度センサから駆動回路へ容量検知して印加電圧を可変にしたところ変位量７０±５ｎｍと変位量のバラツキ（バラツキ幅１０ｎｍ）を低減することができた。さらに、高密度化したものについても同様に、温度センサから駆動回路へ容量検知して印加電圧を可変にしたところ変位量７０±５ｎｍと変位量のバラツキ（バラツキ幅１０ｎｍ）を低減することができた。
比較例
実施例１と同様にして、テープ作製、積層を行うが、実施例１、参考例のようにセンサ用となる個別電極６及び共通電極５を上下面に形成せずにテープを配置して、図４のアクチュエータを作製した。得られたインクジェット記録ヘッドに４０Ｖの直流電界を印加した結果、個々の変位素子は平均７０ｎｍの変位量が得られた。さらにこのアクチュエータに０〜２０Ｖの交流電界を周波数１０ｋＨｚにて印加した結果、個々の変位素子は時間経過とともに変位量が変化し、駆動回数１×１０^６回で７０〜１００ｎｍとバラツキ幅３０ｎｍものバラツキが見られた。
【００６６】
【発明の効果】
本発明のアクチュエータは、基板の一方の主面に一対の電極と該一対の電極に挟持された圧電体とを具備する複数の変位素子が設けられ、前記複数の変位素子が各々独立して作動するアクチュエータにおいて、独立した複数の変位素子にそれぞれ対応して前記基板に一対の電極と該一対の電極に挟持された圧電体とを具備する温度検知素子が複数設けられ、前記変位素子と前記温度検知素子とは少なくとも一部が重なっているようにしたので、高電圧かつ高速で電圧印加を繰り返し、変位素子自身が発熱したとしても、アクチュエータの個別の変位素子の温度を、対応する温度検知素子により正確に測定することができ、その状態に対応する印加電圧などの制御因子にフィードバックでき、変位量を厳密に制御することができる。
【００６７】
さらに、センサのセラミックス板を変位素子と同一の主成分により形成していることより製造が容易になる。
【００６８】
また、本発明の印刷ヘッドは、上記アクチュエータを用いているため、吐出バラツキを抑制したインクジェット印刷ヘッドを得ることができる。
【００６９】
さらに、本発明のプリンタは、高速印字、高品質画質のプリンタを実現することができる。
【００７０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアクチュエータを示す概略断面図である。
【図２】参考となるアクチュエータを示す概略断面図である。
【図３】参考となるアクチュエータにおける電極の配置を示すための平面図である。
【図４】従来のアクチュエータを示す概略断面図である。
【符号の説明】
１・・・支持体（流路部材）
２・・・基板
３・・・溝
４・・・圧電セラミックス板
５・・・共通電極
６・・・個別電極
７・・・圧電素子
８ａ・・・固定部
８ｂ・・・自由振動部
９・・・センサ電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an actuator, a print head mounted on an ink jet recording apparatus used for printing characters and images using the actuator, and a printer using the print head.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the spread of personal computers and the development of multimedia, the use of ink jet recording apparatuses as recording apparatuses that output information to recording media is rapidly expanding.
[0003]
Such an ink jet recording apparatus is equipped with a print head for ink jet recording. This type of print head includes a heater as a pressurizing means in an ink flow path filled with ink. A thermal head system that heats and boils ink, pressurizes the ink with bubbles generated in the ink flow path, and discharges it as an ink flow from the ink discharge hole, and a part of the wall of the ink flow path filled with ink. A piezoelectric method is generally known in which a piezoelectric element is bent and displaced, mechanically pressurizes ink in an ink flow path, and is discharged as an ink flow from an ink discharge hole.
[0004]
FIG. 4 shows an example of a print head used in a recording apparatus using a conventional ink jet system. The ink jet recording head includes a plurality of grooves arranged in parallel, and the grooves are used as ink flow paths 11, and a flow path member 13 having walls 12 partitioning the grooves and a piezoelectric ceramic plate 14. The piezoelectric element 17 having the common electrode 15 formed on the surface and the individual electrode 16 formed on the other main surface is bonded, and the common electrode 15 side of the piezoelectric element 17 is bonded to the opening of the flow path member 13. The individual electrodes 16 of the piezoelectric element 17 are electrically connected to an external drive circuit.
[0005]
Then, a voltage is applied to the individual electrode 16 from the drive circuit, and the piezoelectric element 17 that forms the ink flow path 11 is vibrated to pressurize the ink in the ink flow path 11 and open the bottom surface of the flow path member 13. Ink droplets are ejected from the ink ejection holes 18 (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-151739).
[0006]
In addition, by using an inkjet recording head in which a large number of the piezoelectric elements 17 are arranged in parallel in the X and Y directions at equal intervals, a high-speed and high-precision inkjet printer can be realized.
[0007]
However, when such a plurality of piezoelectric elements 17 are used in an inkjet printer head arranged on the same substrate, the actuator displacement varies, and this displacement variation is large, so that the ink discharge amount varies and is recorded. There is a problem that variations and sharpness of characters and images become worse, and high-speed printing is particularly difficult.
[0008]
Conventionally, piezoelectric actuators themselves generate self-heating when driven at high voltage and high speed, and the voltage-displacement characteristics fluctuate depending on the temperature dependence and pressure dependence of the piezoelectric characteristics of the element, and the desired amount of displacement is reduced. For this reason, there was a problem that the variation in displacement of the thin-layer piezoelectric actuator using the PbZrTiO ₃ piezoelectric ceramic could not be suppressed. Accordingly, there has been a problem that it is necessary to correctly measure the temperature of the element itself and feed it back.
[0009]
For this reason, conventionally, a pressure sensor such as a piezoelectric type or a diaphragm type is connected to the vicinity of the piezoelectric actuator, or attached to the side surface of the piezoelectric actuator to measure the pressure change during operation to suppress the variation variation. Is proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-197758.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the actuator described in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-197758, the piezoelectric element itself generates heat when voltage application is repeated at a high voltage and at a high speed, so that the internal temperature and the internal pressure rise above the atmosphere where the actuator is arranged. Therefore, in this method, only the pressure outside or near the actuator can be measured, and the internal temperature and the internal pressure cannot be measured. Therefore, there has been a problem that the displacement amount of each piezoelectric element cannot be controlled.
[0011]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an actuator that controls the amount of displacement of a plurality of piezoelectric elements formed on the same substrate.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention finds that the element generates heat due to high-speed driving of the actuator, temperature variation occurs in the actuator, and the amount of displacement varies, and a ceramic sensor for temperature detection is provided in the vicinity of each displacement element to directly control the temperature. This is based on the knowledge that displacement variation can be suppressed by measuring.
[0013]
That is, the piezoelectric actuator of the present invention is provided with a plurality of displacement elements each including a pair of electrodes and a piezoelectric body sandwiched between the pair of electrodes on one main surface of the substrate, and the plurality of displacement elements are independent of each other. and the actuator operates, the temperature sensing element corresponding to said plurality of displacement elements comprises the interior is between a pair of electrodes and said pair of electrodes a piezoelectric of the substrate provided with a plurality, before Symbol The displacement element and the temperature detection element are at least partially overlapped with each other.
[0015]
Moreover, it is preferable that at least a part of the projection area of the temperature detection element projected onto the main surface of the substrate overlaps the projection area of the displacement element. This
Since the temperature in the vicinity of the displacement element can be detected, the amount of displacement can be substantially detected.
[0017]
Furthermore, it is preferable that the main component of the piezoelectric body constituting the displacement element is substantially the same as the main component of the piezoelectric body constituting the temperature detecting element. Thereby, since it can manufacture by the same process in a manufacturing process, it can simplify in terms of mass productivity and cost.
[0018]
The thickness of the entire actuator is preferably 100 μm or less, and the thickness of the piezoelectric body constituting the displacement element is preferably 30 μm or less. Thereby, size reduction can be achieved as an actuator and a head.
[0019]
The print head of the present invention is characterized in that the above-described actuator is provided in at least a part of the ink flow path, and ink is ejected by displacement of a displacement element provided in the actuator.
Variations in the appropriate amount of ink liquid and ejection speed can be suppressed.
[0020]
Preferably, an electrode pad is provided on one main surface of the actuator, a support member is joined to the other main surface, and an ink flow path is provided on the surface and inside of the support member. Thereby, an ink tank can be formed without restraining the displacement of the displacement element.
[0021]
A printer according to the present invention includes the above-described print head, an ink tank that supplies ink to the print head, and a recording paper transport mechanism for printing on the recording paper. A printer capable of high-speed printing can be obtained.
[0022]
Further, it is preferable that a plurality of the print heads exist and are arranged in parallel. Thereby, high-speed printing and high-precision printing can be performed.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention relates to an actuator having a plurality of displacement elements on a substrate, and particularly an actuator that is suitably used for an ink jet recording head, and an example thereof will be described with reference to the drawings.
[0024]
As shown in FIG. 1, the actuator of this embodiment is provided with a plurality of displacement elements 7 on the surface of the substrate 2. In the example shown in FIG. 1, the substrate 2 is further placed on the support 1. It is joined. A groove 3 is partially formed in the support 1. Further, a piezoelectric ceramic plate 4 is provided on the surface of the substrate 2, a common electrode 5 is formed between the substrate 2 and the piezoelectric ceramic plate 4, and an individual electrode 6 is provided on the surface of the piezoelectric ceramic substrate 4. And the individual electrode 6 sandwich the piezoelectric ceramic plate 4.
[0025]
A plurality of common electrodes 5 and individual electrodes 6 are provided on the same substrate, each connected independently to an external electronic control circuit, and when a voltage is applied between the electrodes, the common electrode to which the voltage is applied The piezoelectric ceramic plate 4 at the portion sandwiched between 5 and the individual electrode 6 is displaced.
[0026]
Since the substrate 2 is partially fixed by the support 1, the main surface of the substrate 2 bonded to the support 1 is positioned at the fixed portion 8 a formed by bonding and the opening of the groove 3. The free vibration unit 8b can vibrate with the free vibration unit 8a.
[0027]
According to the present invention, it is important to provide a temperature detecting element inside the substrate. Specifically, it preferably includes a pair of electrodes and a piezoelectric body sandwiched between the electrodes. That is, in FIG. 1, a temperature detection element is constituted by the sensor electrode 9 provided in the substrate 2, the common electrode 5, and the piezoelectric ceramics of the portion sandwiched between the two electrodes, and the capacitance between the two electrodes is measured. Changes due to temperature can be detected.
[0028]
In order to detect the temperature, the temperature dependence of the capacitance between the temperature detection elements is measured and grasped in advance, and a temperature change is detected based on this data.
[0029]
When the actuator of the present invention is applied to an ink jet recording head, the groove 3 serves as an ink flow path, and the piezoelectric element 7 is vibrated to pressurize the ink in the ink flow path. Ink droplets can be ejected from the ink ejection holes opened in the bottom surface.
[0030]
According to the present invention, at least a part of the displacement element and the temperature detection element overlap each other. Thus, the projection area of the temperature sensing element is projected to the main surface of the substrate 2, at least a portion of the projection area of the displacement element is that heavy Do. In other words, when a voltage is applied to the individual electrode 6, at least a part of the sensor electrode 9 overlaps with a site that becomes vibrationally active, and is nothing but the particularly same position. That is , the sensor electrode 9 is preferably disposed at a position corresponding to the individual electrode 6. This means that for each of the piezoelectric elements, is intended to correspond to the sensor electrodes 9 on a one-to-one, the number of piezoelectric elements and the sensor electrodes 9 number are equal. As a result, the temperature distribution of all the piezoelectric elements can be known, so the temperature detection accuracy is high and the temperature variation control is easy. In the recording head, the obtained temperature distribution data is fed back, and the actuator Ink ejection is stable and clear printing can be realized.
[0031]
As described above, for example, the temperature detection element is adjacent to at least a part of the projection area of the temperature detection element projected onto the main surface of the substrate 2 and the projection area of the displacement element. It may be arranged at an intermediate position between the two displacement elements. That is, the sensor electrode 9 may be disposed between the individual electrodes 6 as shown in FIG. 2 instead of being disposed at a position corresponding to the individual electrode 6. This is to reduce the number of information processing by reducing the number of sensor electrodes 9, especially when the piezoelectric elements are formed at a high density on the same substrate. It is possible to increase and reduce the cost.
[0032]
The arrangement of such sensor electrodes 9 will be described using a plan view. As shown in FIG. 3A, the sensor electrode 9 is disposed between the individual electrodes 6, and one sensor electrode 9 is provided for the two individual electrodes 6. The ratio γ of the individual electrodes 6 is 2. That is, the sensor electrodes 9 may be disposed between the individual electrodes 6 to reduce the number of sensor electrodes 9.
[0033]
Similarly, in the example shown in FIG. 3B, the sensor electrode 9 is provided at an intermediate position between the four individual electrodes 6, and the electrode ratio γ is 4. Further, in the example shown in FIG. 3C, the sensor electrode 9 is provided between the three individual electrodes 6, and the electrode ratio γ is 3. In addition, the sensor electrode 9 may be arranged with the electrode ratio γ set to 6, 8, 9, 12, 16 or the like.
[0034]
The piezoelectric element 7 preferably has a perovskite oxide as a main component, contains Pb as an A site constituent element, and contains Zr and Ti as a B site constituent element.
Further, those obtained by dissolving Pb (Zn _1/3 Sb _2/3 ) O ₃ and Pb (Ni _1/2 Te _1/2 ) O ₃ as subcomponents are preferred.
[0035]
The piezoelectric ceramic plate 4 constituting the piezoelectric element 7 is, for example, a piezoelectric ceramic mainly composed of lead zirconate titanate. However, the piezoelectric ceramic plate 4 is not limited to this, and any piezoelectric ceramic may be used. It is desirable that the piezoelectric element has a high piezoelectric constant d31.
[0036]
In particular, it is desirable to further include an alkaline earth element as the A site constituent element of the perovskite oxide in order to increase the displacement. Examples of alkaline earth elements include Ba, Sr, and Ca, and Ba and Sr are particularly preferable because large displacement can be obtained.
[0037]
_{_{_{Specifically, Pb 1-x - y Sr}}} x Ba y (Zr 1/3 Sb 2/3) a (Ni 1/2 Te 1/2) b Zr 1-abc Ti c O 3 + αwt% Pb 1 / ₂ NbO ₃ (0 ≧ x ≧ 0.14, 0 ≧ y ≧ 0.14, 0.05 ≧ a ≧ 0.1, 0.002 ≧ b ≧ 0.01, 0.44 ≧ c ≧ 0.50, A composition piezoelectric ceramic composition represented by α = 0.1 to 1.0) is desirable.
[0038]
The thickness of the piezoelectric element 7 of the present invention is preferably 100 μm or less in view of downsizing and applying a high voltage. In order to have practical mechanical strength and withstand voltage strength, the lower limit is particularly preferably 5 μm, more preferably 10 μm. The upper limit is particularly preferably 85 μm, and more preferably 70 μm, in order to increase the displacement.
[0039]
The piezoelectric element 7 preferably has a void ratio of 1% or less. When the void ratio is greater than 1%, there is a possibility of ink leakage due to ink penetration when used as an ink jet print head. Moreover, it is not preferable also in terms of porcelain strength.
[0040]
The material of the individual electrode 6 and the common electrode 5 may be any material as long as it has conductivity, and Au, Ag, Pd, Pt, Cu, Al, alloys thereof, and the like are used. Further, the electrode thickness needs to be a level that is conductive and does not hinder displacement, and is preferably 1 to 5 μm.
[0041]
The substrate 2 is a laminated ceramic, and is preferably composed of a piezoelectric ceramic plate 4 having substantially the same composition and shape as the piezoelectric ceramic plate 4. This is because the shrinkage dimension at the time of firing can be easily controlled when the composition and shape are the same. The substrate 2 made of such laminated ceramics is arranged so that the common electrode 5 of the piezoelectric ceramic plate 4 is common and a sensor electrode 9 for detecting capacitance is formed as a temperature detection element on the other main surface.
[0042]
Further, the thickness of the substrate 2 can be arbitrarily set, and the thickness of the temperature detection element formed by the distance between the common electrode 5 and the sensor electrode 9 can also be arbitrarily set. However, the thickness of the substrate 2 and the temperature detection element is preferably thin in order to significantly detect the temperature dependence of the capacitance of the temperature detection element. Specifically, the thickness of the substrate 2 is 10 to 80 μm, particularly 15 to 70 μm, further 20 to 50 μm, and the thickness of the temperature detection element is 3 to 30 μm, particularly 5 to 25 μm, and further 10 to 20 μm. It is preferable.
[0043]
Next, a method for manufacturing the inkjet recording head actuator shown in FIG. 1 will be described.
[0044]
First, PZT calcined synthetic powder is prepared as a raw material.
[0045]
The raw material is molded into a tape made of a piezoelectric ceramic and an organic composition by a general tape molding method such as a roll coater method or a slit coater.
[0046]
In addition to forming the individual electrode 6, the common electrode 5 and the sensor electrode 9 on a desired portion of the tape surface by a printing method or the like, a via electrode for electrically connecting these electrodes and an external electronic circuit is formed, Thereafter, the tape is laminated in a desired configuration, and pressure adhesion is performed to form a laminate.
[0047]
An actuator can be obtained by placing constraining sheets on the upper and lower surfaces of the laminate, firing them simultaneously, and removing the constraining sheet from the resulting sintered body by sandblasting, ultrasonic cleaning, or the like.
[0048]
Here, the inorganic component constituting the constraining sheet has substantially the same composition as the inorganic component constituting the tape, and the material is composed mainly of lead, zircon, titanium, barium zirconate titanate. A lead compound, a lead titanate compound, a barium titanate compound, etc. are mentioned, and the deviation of the composition from the tape needs to be within ± 1%.
[0049]
This is because functional materials such as piezoelectric ceramics lead to deterioration of characteristics even when a small amount of other components are mixed or diffused, and in particular, a thin substrate such as an actuator for an ink jet recording head causes a slight difference in thermal expansion. This is because the substrate itself is damaged during firing.
[0050]
The organic composition constituting the constraining sheet is not particularly limited, and various resins such as a vinyl resin and an acrylic resin can be used. The same type of material is preferred.
[0051]
Further, as the constraining sheet, it is preferable to use a piezoelectric ceramic having a lower activity than the piezoelectric ceramic in the sheet, that is, a large particle size so as not to sinter at the firing temperature of the laminate. Specifically, an average particle size in the range of 1 to 10 μm is preferable. If the thickness is less than 1 μm, the activity becomes high, and the constraining sheet shrinks and sinters at the firing temperature of the laminate, and a sufficient restraining effect may not be obtained. Although shrinkage and sintering do not occur, unevenness is generated on the surface of the laminate, and the surface state tends to deteriorate.
[0052]
Moreover, in order to reduce the activity of the piezoelectric ceramics in the constraining sheet and simplify the pulverization step in the subsequent step, the synthesis temperature of the constraining sheet is preferably in the range of 900 to 1500 ° C., particularly 1000 to 1200 ° C.
[0053]
Since the constraining sheet is hardly sintered after firing, it is very easy to remove, and a general method such as ultrasonic cleaning, air blow, brush removal, or blast removal may be used.
[0054]
The print head of the present invention is characterized in that the above-described actuator is provided in at least a part of an ink flow path, and ink is ejected by displacement of a displacement element provided in the actuator. Variations in the appropriate amount of liquid and the discharge speed can be suppressed.
[0055]
Preferably, an electrode pad is provided on one main surface of the actuator, a support member is joined to the other main surface, and an ink flow path is provided on the surface and inside of the support member. Thereby, an ink tank can be formed without restraining the displacement of the displacement element.
[0056]
A printer according to the present invention includes the above-described print head, an ink tank that supplies ink to the print head, and a recording paper transport mechanism for printing on the recording paper. In order to achieve high-speed printing and high-precision printing, an inkjet printer capable of high-speed printing can be obtained.
[0057]
【Example】
Example 1
The piezoelectric actuator shown in FIG. 1 was produced.
[0058]
First, high-purity Pb ₂ O ₃ , ZrO ₂ , TiO ₂ , BaCO ₃ , ZnO, SrCO ₃ , Sb ₂ O ₃ , NiO, and TeO ₂ are used as raw material powders, and the sintered body is Pb _1-x _{_{_{_{- y Sr x Ba y (Zr}}}} 1/3 Sb 2/3) a (Ni 1/2 Te 1/2) b Zr 1-abc Ti c O 3 (x = 0.04, y = 0.02, a = 0.075, b = 0.005, c = 0.45), a predetermined amount was weighed, and after adding excess Pb to this composition, 20 After the mixture is wet for a period of time, the mixture is dehydrated and dried, then calcined at 700 to 900 ° C. for 3 hours, and the calcined product is wet pulverized again with a ball mill or the like.
[0059]
Thereafter, an organic binder, water, a dispersant and a plasticizer are mixed into the pulverized product to produce a slurry, and a tape having a thickness of 30 μm is formed by a roll coater method generally used for forming a thin green sheet. Was molded. Next, an individual electrode 6 and a common electrode 5 having a thickness of 5 μm were formed on the upper and lower surfaces of the tape by using a printing method using a 70:30 Ag—Pd electrode paste. Next, the tape on which the electrodes are not formed and the individual electrodes 6 and the common electrodes 5 to be the driving piezoelectric elements are formed on the upper and lower surfaces, and the individual electrodes 6 and the common electrodes 5 for the sensor are formed on the upper and lower surfaces The tapes were laminated so as to face each other, and pressure adhesion was performed at a pressure of 12 MPa to obtain a laminate.
[0060]
Finally, after degreasing the laminated molded body at 400 ° C., firing was performed in a 99% O ₂ atmosphere at a temperature of 1100 ° C. for 5 hours, and the restraint sheet was removed by ultrasonic cleaning to obtain a piezoelectric actuator.
[0061]
The ink jet recording head, which is a printing head, has a plurality of grooves 3 arranged side by side. As shown in FIG. 4, the groove 3 serves as an ink flow path, and the flow path member includes a partition wall as a partition wall. 1 and a piezoelectric actuator having a common electrode 5 formed on one main surface of the piezoelectric ceramic plate 4 and an individual electrode 6 formed on the other main surface. Then, the common electrode 5 side of the piezoelectric element 7 of the piezoelectric actuator is bonded to the opening of the flow path member 1, and the individual electrode 6 of the piezoelectric element 7 and the electrode on the electrode pad are electrically connected with a bonding material of a conductive adhesive. Connected. A voltage is applied to the individual electrode 6 from the drive circuit via the electric pad, and the piezoelectric element 7 of the piezoelectric actuator that forms the ink flow path is vibrated to pressurize the ink in the ink flow path. Ink droplets were ejected from the ink ejection holes opened in the bottom surface.
[0062]
The sensor electrode 9 and the common electrode 5 were electrically connected to a capacitor meter so that the capacitance of the piezoelectric ceramic inside the substrate 2 could be detected.
[0063]
As a result of applying a DC electric field of 40 V to the obtained ink jet recording head, an average displacement amount of 70 nm was obtained for each displacement element. Furthermore, as a result of applying an AC electric field of 0 to 20 V to this actuator at a frequency of 10 kHz, each displacement element was measured for the capacitance of the individual electrode by a sensor up to 1 × 10 ⁶ times of driving, and from 150 pF to 180 pF From the capacitance change rate of the ceramic plate of the sensor measured in advance, it was found that the internal temperature of the displacement element increased by 25 ° C. by ΔT (delta T).
[0064]
Therefore, when the capacitance is detected from the temperature sensor to the drive circuit and the applied voltage is made variable, the displacement amount 70 ± 3 nm and the variation in displacement amount (variation width 6 nm) can be reduced. The displacement amount was calculated by measuring the central portion and the peripheral portion of the head groove portion with a laser Doppler displacement meter.
Reference Example In the same manner as in Example 1, a tape was manufactured and laminated, and at that time, the individual electrodes 6 for sensors were laminated so as to be arranged between the individual electrodes for driving piezoelectric elements. The actuator shown in FIG. 2 was produced. As a result of applying a DC electric field of 40 V to the obtained ink jet recording head, an average displacement amount of 70 nm was obtained for each displacement element. Furthermore, as a result of applying an AC electric field of 0 to 20 V to this actuator at a frequency of 10 kHz, each displacement element was measured for the capacitance of the individual electrode by a sensor up to 1 × 10 ⁶ times of driving, and from 150 pF to 175 pF It was found that the internal temperature in the vicinity of the displacement element increased by 30 ° C. by ΔT (delta T) from the capacitance change rate of the ceramic plate of the sensor measured in advance.
[0065]
Therefore, when the capacitance was detected from the temperature sensor to the drive circuit and the applied voltage was made variable, the displacement amount 70 ± 5 nm and the variation in displacement amount (variation width 10 nm) could be reduced. Further, in the case of a high-density one, similarly, when the capacitance is detected from the temperature sensor to the drive circuit and the applied voltage is made variable, the displacement amount 70 ± 5 nm and the variation in the displacement amount (variation width 10 nm) can be reduced. It was.
Comparative Example The tape was manufactured and laminated in the same manner as in Example 1. However, as in Example 1 and Reference Example, the tape was placed without forming the individual electrode 6 and the common electrode 5 for the sensor on the upper and lower surfaces. Thus, the actuator shown in FIG. 4 was produced. As a result of applying a DC electric field of 40 V to the obtained ink jet recording head, an average displacement amount of 70 nm was obtained for each displacement element. Furthermore, as a result of applying an AC electric field of 0 to 20 V to this actuator at a frequency of 10 kHz, the displacement amount of each displacement element changes with time, and a variation of 70 to 100 nm and a variation width of 30 nm after 1 × 10 ⁶ drivings. It was observed.
[0066]
【The invention's effect】
The actuator according to the present invention is provided with a plurality of displacement elements each including a pair of electrodes and a piezoelectric body sandwiched between the pair of electrodes on one main surface of the substrate, and the plurality of displacement elements operate independently of each other. in the actuator of the temperature sensing element comprising a plurality of independent, respectively displacement elements corresponding pair to the substrate electrode and the piezoelectric body and which is clamped to the pair of electrodes is provided with a plurality, before Symbol displacement element Since at least a part of the temperature sensing element overlaps, even if the voltage application is repeated at a high voltage and at a high speed and the displacement element itself generates heat, the temperature of the individual displacement element of the actuator is changed to the corresponding temperature. It can be measured accurately by the sensing element, can be fed back to a control factor such as an applied voltage corresponding to the state, and the displacement amount can be strictly controlled.
[0067]
Further, since the ceramic plate of the sensor is formed of the same main component as the displacement element, the manufacture becomes easy.
[0068]
In addition, since the print head of the present invention uses the actuator, an ink jet print head with suppressed discharge variation can be obtained.
[0069]
Furthermore, the printer of the present invention can realize a printer with high-speed printing and high quality image quality.
[0070]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an actuator of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a reference actuator.
FIG. 3 is a plan view showing an arrangement of electrodes in a reference actuator.
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a conventional actuator.
[Explanation of symbols]
1 ... Support (flow channel member)
2 ... substrate 3 ... groove 4 ... piezoelectric ceramic plate 5 ... common electrode 6 ... individual electrode 7 ... piezoelectric element 8a ... fixed part 8b ... free vibration part 9 ..Sensor electrodes

Claims

A plurality of displacement elements comprising a piezoelectric body sandwiched between the pair of electrodes and said pair of electrodes on one main surface of the substrate is provided in the actuator in which the plurality of displacement elements are operated each independently, said plurality temperature sensing element to correspond respectively to the displacement element comprising a piezoelectric body and which is between a pair of electrodes and said pair of electrodes to the substrate is provided with a plurality of, at least the previous SL displacement element and the temperature sensing element Actuator characterized by partly overlapping.

A pair of electrodes of the displacement element is a common electrode and the individual electrodes, the pair of electrodes of said temperature sensing element is a common electrode and the sensor electrode, and the common electrodes constituting the plurality of displacement elements the plurality of the actuator of claim 1 in which the common electrodes of the temperature sensing element is characterized in that identical.

The actuator according to claim 1 or 2, wherein a main component of the piezoelectric body constituting the displacement element is substantially the same as a main component of the piezoelectric body constituting the temperature detecting element.

4. The actuator according to claim 1, wherein a thickness of the entire actuator is 100 μm or less, and a thickness of a piezoelectric body constituting the displacement element is 30 μm or less. 5.

A print head, wherein the actuator according to claim 1 is provided in at least a part of an ink flow path.

6. A printer comprising: the print head according to claim 5; an ink tank that supplies ink to the print head; and a recording paper transport mechanism for printing on the recording paper.