JP2008030314A - 液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電気配線の引き回し自由度を上げられ、ヘッドサイズの大型化を防止できる液滴吐出ヘッドと液滴吐出装置の提供を課題とする。
【解決手段】圧電体６２と圧電体６２の一方の側に設けられる第１電極６４と圧電体６２の他方の側に設けられる第２電極５８とを有する圧電素子６０と、一方の側に圧電素子６０の第２電極５８が設けられる第１の層５４と、第１の層５４の他方の側に設けられる第２の層４４と、第１の層５４と第２の層４４との間に形成される第１の電気配線５２と、第１の電気配線５２と第２電極５８とを接続する第２の電気配線５６と、を有する液滴吐出ヘッド３２とする。そして、それを備えた液滴吐出装置１０とする。
【選択図】図５
【解決手段】圧電体６２と圧電体６２の一方の側に設けられる第１電極６４と圧電体６２の他方の側に設けられる第２電極５８とを有する圧電素子６０と、一方の側に圧電素子６０の第２電極５８が設けられる第１の層５４と、第１の層５４の他方の側に設けられる第２の層４４と、第１の層５４と第２の層４４との間に形成される第１の電気配線５２と、第１の電気配線５２と第２電極５８とを接続する第２の電気配線５６と、を有する液滴吐出ヘッド３２とする。そして、それを備えた液滴吐出装置１０とする。
【選択図】図５
Description
本発明は、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する。
従来から、インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）の複数のノズルから選択的にインク滴を吐出し、記録用紙等の記録媒体に画像（文字を含む）等を記録するピエゾ型のインクジェット記録装置（液滴吐出装置）は知られている（例えば、特許文献１参照）。
このピエゾ型のインクジェット記録ヘッドでは、ノズル数の増加、解像度の増加に対応するため、駆動素子が設けられる基板に圧電素子を一体的に形成し、圧電素子と駆動素子との電気配線を圧電素子が形成されていない領域に引き回す構造が知られている。
特開２０００−２８９２０４号公報
本発明は、電気配線の引き回し自由度を上げることができ、ヘッドサイズの大型化を防止できる液滴吐出ヘッドと液滴吐出装置を得ることを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の液滴吐出ヘッドは、圧電体と該圧電体の一方の側に設けられる第１電極と該圧電体の他方の側に設けられる第２電極とを有する圧電素子と、一方の側に前記圧電素子の前記第２電極が設けられる第１の層と、前記第１の層の他方の側に設けられる第２の層と、前記第１の層と前記第２の層との間に形成される第１の電気配線と、前記第１の電気配線と前記第２電極とを接続する第２の電気配線と、を有することを特徴としている。
また、請求項２に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記第１の電気配線が、平面視で前記圧電体を形成する領域内に形成されていることを特徴としている。
また、請求項３に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記第１の電気配線が接続され、前記圧電体間に配設される駆動素子と、前記駆動素子と前記第１電極とを接続する第３の電気配線と、を有することを特徴としている。
また、請求項４に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項３に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電体と前記駆動素子が、同数設けられることを特徴としている。
また、請求項５に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記第１の層と前記第２の層との間に形成される第４の電気配線を有することを特徴としている。
また、請求項６に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記第１の電気配線を個別配線としたことを特徴としている。
また、請求項７に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記第１の電気配線を共通配線としたことを特徴としている。
また、請求項８に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記第１の電気配線が形成される層に、ダミーの電気配線を形成したことを特徴としている。
また、請求項９に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項８に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電体を形成する領域の端部を除く断面形状が、前記ダミーの電気配線の形成により、ほぼ同様であることを特徴としている。
また、請求項１０に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電素子が、ノズルから吐出する液体が充填される圧力室に面していることを特徴としている。
また、請求項１１に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記第２の層が、ノズルから吐出する液体が充填される圧力室に面していることを特徴としている。
また、本発明に係る請求項１２に記載の液滴吐出装置は、請求項１乃至請求項１１の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴としている。
請求項１に記載の発明によれば、電気配線の引き回し自由度を向上させることができるので、本発明を採用しない場合と比較して、液滴吐出ヘッドを小型化することができる。
請求項２に記載の発明によれば、スペースの有効利用ができるので、液滴吐出ヘッドを小型化することができる。
請求項３に記載の発明によれば、圧電素子と駆動素子とを同一基板上に形成できるので、液滴吐出ヘッドを更に小型化することができる。
請求項４に記載の発明によれば、吐出性能の信頼性を向上させることができる。
請求項５に記載の発明によれば、高密度配線が可能となるので、液滴吐出ヘッドを更に小型化することができる。
請求項６に記載の発明によれば、スペースの有効利用ができるので、液滴吐出ヘッドを小型化することができる。
請求項７に記載の発明によれば、吐出特性を均一化することができる。
請求項８に記載の発明によれば、吐出特性を均一化することができる。
請求項９に記載の発明によれば、吐出特性をより均一化することができる。
請求項１０に記載の発明によれば、液滴吐出ヘッドを製造しやすく、低コストで製造することができる。
請求項１１に記載の発明によれば、吐出性能の信頼性を向上させることができる。
請求項１２に記載の発明によれば、電気配線の引き回し自由度を向上させられることから、液滴吐出ヘッドから液滴吐出装置側に引き出す電気配線の本数を低減することができる。したがって、本発明を採用しない場合と比較して、液滴吐出装置を低コストで製造することができる。
以下、本発明の最良な実施の形態について、図面に示す実施例を基に詳細に説明する。なお、液滴吐出装置としてはインクジェット記録装置１０を例に採って説明する。したがって、液体はインクＮとし、液滴吐出ヘッドはインクジェット記録ヘッド３２として説明をする。そして、記録媒体は記録用紙Ｐとして説明をする。また、各図において、矢印ＵＰ、矢印ＤＯが示されている場合は、その矢印ＵＰで示す方向を上方向、矢印ＤＯで示す方向を下方向とする。
図１で示すように、インクジェット記録装置１０は、記録用紙Ｐを送り出す用紙供給部１２と、記録用紙Ｐの姿勢を制御するレジ調整部１４と、インク滴を吐出して記録用紙Ｐに画像形成する記録ヘッド部１６及び記録ヘッド部１６のメンテナンスを行うメンテナンス部１８を備える記録部２０と、記録部２０で画像形成された記録用紙Ｐを排出する排出部２２とから基本的に構成されている。
用紙供給部１２は、記録用紙Ｐが収容される給紙部２４と、給紙部２４から１枚ずつ取り出してレジ調整部１４に搬送する搬送装置２６とから構成されている。レジ調整部１４は、ループ形成部２８と、記録用紙Ｐの姿勢を制御するガイド部材２９とを有しており、記録用紙Ｐは、この部分を通過することによって、そのコシを利用してスキューが矯正されるとともに、搬送タイミングが制御されて記録部２０に供給される。そして、排出部２２は、記録部２０で画像が形成された記録用紙Ｐを、排紙ベルト２３を介して排紙部２５に収納する。
記録ヘッド部１６とメンテナンス部１８の間には、記録用紙Ｐが搬送される用紙搬送路２７が構成されている（用紙搬送方向を矢印ＰＦで示す）。用紙搬送路２７は、スターホイール１７と搬送ロール１９とを有し、このスターホイール１７と搬送ロール１９とで記録用紙Ｐを挟持しつつ連続的に（停止することなく）搬送する。そして、この記録用紙Ｐに対して、記録ヘッド部１６からインク滴が吐出され、記録用紙Ｐに画像が形成される。メンテナンス部１８は、インクジェット記録ユニット３０に対して対向配置されるメンテナンス装置２１を有しており、インクジェット記録ヘッド３２に対するキャッピングやワイピング、更には、ダミージェットやバキューム等の処理を行う。
図２で示すように、各インクジェット記録ユニット３０は、矢印ＰＦで示す用紙搬送方向と交差（直交）する方向に配置された支持部材３４を備えており、この支持部材３４に複数のインクジェット記録ヘッド３２が取り付けられている。インクジェット記録ヘッド３２には、マトリックス状に複数のノズル３６が形成されており、記録用紙Ｐの幅方向には、インクジェット記録ユニット３０全体として一定のピッチでノズル３６が並設されている。
そして、用紙搬送路２７を連続的に搬送される記録用紙Ｐに対し、ノズル３６からインク滴を吐出することで、記録用紙Ｐ上に画像が記録される。なお、インクジェット記録ユニット３０は、例えば、いわゆるフルカラーの画像を記録するために、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応して、少なくとも４つ配置されている。
図３で示すように、それぞれのインクジェット記録ユニット３０のノズル３６による印字領域幅は、このインクジェット記録装置１０での画像記録が想定される記録用紙Ｐの用紙最大幅ＰＷよりも長くされており、インクジェット記録ユニット３０を紙幅方向に移動させることなく、記録用紙Ｐの全幅に亘る画像記録が可能とされている。
ここで、印字領域幅とは、記録用紙Ｐの両端から印字しないマージンを引いた記録領域のうち最大のものが基本となるが、一般的には印字対象となる用紙最大幅ＰＷよりも大きくとっている。これにより、記録用紙Ｐが搬送方向に対して所定角度傾斜して（スキューして）搬送されることや縁無し印字に対応可能としている。
次に、インクジェット記録ヘッド３２の第１実施形態について説明する。図４はインクジェット記録ヘッド３２の構成を模式的に示す概略平面図である。また、図５はインクジェット記録ヘッド３２を部分的に取り出して主要部分が明確になるように示した概略断面図である。なお、図５ではインクジェット記録ヘッド３２を逆さまにした状態が示されており、ここでは、ノズル３６が形成される側を上側として説明する。
図４、図５で示すように、このインクジェット記録ヘッド３２は、シリコン基板４０上に振動板７０、圧電素子６０、駆動素子５０等が設けられて構成されている。圧電素子６０の下面には一方の極性となる第２電極としての下部電極５８が配置され、圧電素子６０の上面には他方の極性となる第１電極としての上部電極６４が配置されている。
また、振動板７０は、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）法で形成された第１の層としてのテトラエトキシシラン膜（以下「ＴＥＯＳ膜」という）５４と、第２の層としてのＬｏｃａｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ膜（以下「ＬＯＣＯＳ膜」という）４４とで主に構成されており、少なくとも上下方向に弾性を有し、圧電素子６０に通電されると（電圧が印加されると）、上下方向に撓み変形する（変位する）構成になっている。
また、振動板７０の内部、即ちＴＥＯＳ膜５４とＬＯＣＯＳ膜４４の間には、第１の電気配線としての金属配線５２が設けられており、駆動素子５０の上方には、上部電極６４と接続する第３の電気配線としての金属配線７２が設けられている。そして、金属配線５２と下部電極５８、及び金属配線７２（上部電極６４）と駆動素子５０とをそれぞれ電気接続するための電気接続用貫通口９４、９６が、振動板７０（ＴＥＯＳ膜５４）に形成されている。
この電気接続用貫通口９４内に、第２の電気配線として、融点が６００℃以上の高融点金属、例えばタングステン５６を充填することにより、金属配線５２と下部電極５８とが電気接続され、電気接続用貫通口９６内にも、タングステン６８を充填することにより、金属配線７２（上部電極６４）と駆動素子５０とが電気接続されるようになっている。
また、シリコン基板４０の下面側には、耐インク性を有する材料で構成されたマニフォールド８６が接合されており、振動板７０との間に、所定の形状及び容積を有するインクプール室８０が形成されている。マニフォールド８６には、インクタンク（図示省略）と接続されるインク供給ポート（図示省略）が所定箇所に穿設されており、インク供給ポートから注入されたインクＮは、インクプール室８０に貯留される。なお、噴射による振動が他のノズル３６に影響を与えないように（クロストークを防止するために）、マニフォールド８６には、エアダンパー８４が設けられている。
また、インクプール室８０には、インクＮ中のゴミを排除するため、インクフィルター８８が設置されている。そして、圧電素子６０の上部には、インクプール室８０から供給されたインクＮが充填される圧力室８２が形成され、インクプール室８０と圧力室８２とはインク供給路９０（インク供給用貫通口９２）によって接続されている。したがって、振動板７０の振動によって圧力室８２の容積を増減させて圧力波を発生させることで、ノズル３６からインク滴が吐出される。
また、インクプール室８０と圧力室８２とが同一水平面上に存在しないように構成されている。これにより、圧力室８２を互いに接近させた状態で配置でき、ノズル３６をマトリックス状に高密度に配置できる構成である。その他、金属配線５２には、バンプ３８を介してフレキシブルプリント基板（以下「ＦＰＣ」という）１００が接続されている。
次に、第１実施形態のインクジェット記録ヘッド３２の製造工程について、図６乃至図１２を基に詳細に説明する。まず、図６（Ａ）で示すように、シリコン基板４０上に、圧電素子６０の制御回路である駆動素子５０を作製する。この駆動素子５０の作製方法は、一般的に知られている作製方法が用いられる。
すなわち、シリコン基板４０上の不純物（Ｎ＋）拡散領域４２を除く領域に、ＬＯＣＯＳ膜４４（膜厚：０．７μｍ）を着膜し、不純物（Ｎ＋）拡散領域４２におけるシリコン基板４０上に、ポリシリコン４６を積層する。そして、その不純物（Ｎ＋）拡散領域４２、ＬＯＣＯＳ膜４４、ポリシリコン４６上に、ボロン・リン・シリコングラス膜４８（以下「ＢＰＳＧ膜」という、膜厚：０．５μｍ）を着膜する。
次いで、そのＢＰＳＧ膜４８の上面に、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｔなどの耐高温金属でできた高融点金属配線５２（膜厚：０．５μｍ）を圧電素子６０毎となるように個別配線として着膜する（図４参照）。なお、ＬＯＣＯＳ膜４４、ＢＰＳＧ膜４８、金属配線５２の所定位置には、インク供給路９０を形成するためのインク供給用貫通口９２が各工程毎に形成される。また、金属配線５２の着膜範囲は、インク供給用貫通口９２に達しない所定位置までとされる。
その後、図６（Ｂ）で示すように、ＴＥＯＳ膜５４（膜厚：３．３μｍ）を着膜する。これにより、ＬＯＣＯＳ膜４４、ＢＰＳＧ膜４８、ＴＥＯＳ膜５４で構成される振動板７０の厚みが、例えば５μｍ〜７μｍとなる構成である。なお、このとき、インク供給用貫通口９２に臨む金属配線５２の端部５２ＡをＴＥＯＳ膜５４で被覆し、金属配線５２がインク供給用貫通口９２に露出しないようにする。また、金属配線５２と下部電極５８とを電気接続するための電気接続用貫通口９４と、駆動素子５０と上部電極６４とを電気接続するための電気接続用貫通口９６をＴＥＯＳ膜５４に形成しておく。
ここで、振動板７０として積層する膜は、低応力で、数μｍ以上着膜してもクラックなどが発生しない膜であれば、ＴＥＯＳ膜５４以外の膜を使用しても構わない。また、応力緩和のため、ボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）などを添加した膜を使用しても構わない。なお、振動板７０の形成時に、圧電素子６０の形成領域に凹凸がある場合には、研磨、エッチバック法などの平坦化技術を使って、表面粗さ（Ｒａ）で１μｍ以下の平坦面にする。
その後、図６（Ｃ）で示すように、電気接続用貫通口９４、９６に、タングステン５６、６８をそれぞれ形成し、ＴＥＯＳ膜５４上に、下部電極５８となるＴｉ膜（膜厚：１０ｎｍ）及びＰｔ膜（膜厚：２５０ｎｍ）をスパッタ法により連続着膜する。なお、下部電極５８の着膜範囲は、インク供給用貫通口９２及び電気接続用貫通口９６に達しない所定位置までとされる。また、タングステン５６、６８の電気接続用貫通口９４、９６への充填は、バリアー層であるＴｉ／ＴｉＮ（図示省略）形成後に、タングステン５６、６８を堆積し、その後、研磨することにより行われる。
また、ここでは下部電極５８としてＰｔを使用したが、圧電素子６０を構成するＰＺＴ膜６２との親和性が高く、耐熱性がある、Ｉｒ、Ａｕ、Ｒｕなどの別の金属を使用しても構わない。また、この後に形成するＰＺＴ膜６２の結晶配向性及び密着性を高めるために、配向制御膜（ＳＴＯ、ＢＴＯなど）や、密着層としてＴｉ、ＴｉＯ２膜などを着膜してもよい。
その後、図７（Ｄ）で示すように、圧電素子６０を構成するＰＺＴ膜６２（膜厚：５μｍ）をスパッタ法で着膜し、続いて、上部電極６４としてのＰｔ膜（膜厚：０．５μｍ）を着膜する。そして、ホトリソグラフィー工程、エッチング工程により、ＰＺＴ膜６２及び上部電極６４をパターニングする。なお、圧電体としてのＰＺＴ膜６２は、ゾルゲル法、ＭＯＣＶＤ法、ＡＤ法など、他の手段で着膜してもよい。また、ここでは上部電極６４としてＰｔを使用したが、圧電素子６０を構成するＰＺＴ膜６２との親和性が高く、耐熱性がある、Ｉｒ、Ａｕ、Ｒｕなどの別の金属を使用しても構わない。
こうして、圧電素子６０が形成されるが、この圧電素子６０は、金属配線５２が形成される層の上方に形成されている。つまり、金属配線５２は、圧電素子６０の下方の層に形成され、平面視で圧電素子６０を形成する領域内に個別配線として形成されている。また、圧電素子６０は駆動素子５０毎に形成されて、１対１で対応するように構成されている。すなわち、１つの圧電素子６０は、１つの駆動素子５０によって駆動されるように、圧電素子６０と駆動素子５０は同数設けられている。
その後、図７（Ｅ）で示すように、下部電極５８、ＰＺＴ膜６２、上部電極６４に絶縁保護膜を着膜する。すなわち、ＰＺＴ膜６２とのショートを回避する絶縁膜として、また、ＰＺＴ膜６２の耐湿保護膜として、ＴＥＯＳ膜６６（膜厚：０．５μｍ）を着膜する。なお、このとき、インク供給用貫通口９２に臨む下部電極５８の端部５８Ａと、電気接続用貫通口９６に臨む下部電極５８の端部５８ＡをＴＥＯＳ膜６６で被覆し、下部電極５８がインク供給用貫通口９２及び電気接続用貫通口９６に露出しないようにする。また、ＴＥＯＳ膜６６には、上部電極６４に金属配線７２（後述）を接続するためのコンタクト孔６６Ａを形成しておく。
その後、図８（Ｆ）で示すように、ＴＥＯＳ膜６６の上面に金属配線７２（膜厚：１．０μｍ）を着膜し、コンタクト孔６６Ａを介して上部電極６４と接続するとともに、電気接続用貫通口９６に充填されたタングステン６８とも接続する。なお、この金属配線７２は、Ａｌ、Ａｌ合金などの材料でよい。そして、その金属配線７２の上面に、配線保護膜７４を着膜する。
配線保護膜７４は、酸化膜や窒化膜、あるいはポリイミドなどの樹脂膜、あるいは金属膜と絶縁膜の２層構造としてもよい。ここでは、ＳｉＮ膜（膜厚：０．２μｍ）とＴａ膜（膜厚：０．５μｍ）の２層構造の膜を配線保護膜７４としている。また、圧電素子６０の駆動に必要な電圧印加は、振動板７０側をＧＮＤ（グランド）側にしてもよいし、＋（プラス）側にしてもよい。
その後、図８（Ｇ）で示すように、インクプール室８０を形成する。すなわち、シリコン基板４０の裏面の所定の領域にホトリソグラフィー工程、エッチング工程により、開口部４０Ａを形成する。そして、予め形成していたインク供給用貫通口９２と接続する。続いて、図９（Ｈ）で示すように、圧力室８２の壁面を平坦化するために、まず、ポリイミドなどの樹脂層７６を回転塗布し、パターニングする。この樹脂層７６の膜厚は、２０μｍ程度でよい。そして更に、図９（Ｉ）で示すように、圧力室形成用の犠牲樹脂層７８を回転塗布し、パターニングする。これにより、圧力室８２の形状が所望とする形状及び容積にパターニングされる。ここでは、犠牲樹脂層７８の厚さを４０μｍとしている。
その後、図１０（Ｊ）で示すように、更に樹脂層７６を回転塗布し、ノズル３６を形成するためのパターニングを行う。なお、このときの樹脂層７６の膜厚は、２０μｍである。そして、図１０（Ｋ）で示すように、犠牲樹脂層７８を有機溶剤によって除去する。これにより、圧力室８２が形成され、インクプール室８０と圧力室８２がインク供給路９０（インク供給用貫通口９２）によって接続される。続いて、図１１（Ｌ）で示すように、金属配線５２に、バンプ３８を介して外部へ信号線を取り出すためのＦＰＣ１００を接続する。
その後、図１２（Ｍ）で示すように、インク供給のためのマニフォールド８６をシリコン基板４０に接合する。なお、ここでは、マニフォールド８６の接合前に、インクＮ中のゴミを排除するためのインクフィルター８８をインクプール室８０の開口部分に設置している。インクフィルター８８としては、樹脂フィルター、ＳＵＳフィルターなど、ゴミをフィルタリングできる機能を有するもので、インクＮの流れを阻害しないフィルター径のものであれば、特に限定されない。
また、ここでは、噴射による振動が他のノズル３６に影響を与えないように（クロストークを防止するために）、マニフォールド８６にエアダンパー８４を設けている。すなわち、樹脂成型品であるマニフォールド８６に、２０μｍ以下の樹脂膜（エアダンパー８４）を形成している。以上により、圧電素子６０が圧力室８２に臨む（面する）第１実施形態のインクジェット記録ヘッド３２が完成し、図５で示したように、インクプール室８０や圧力室８２内にインクＮが充填可能とされる。
次に、インクジェット記録装置１０の作用について説明する。まず、インクジェット記録装置１０に印刷を指令する電気信号が送られると、給紙部２４から記録用紙Ｐが１枚ピックアップされ、搬送装置２６により搬送される。一方、インクジェット記録ユニット３０では、すでにインクタンクからインク供給ポートを介してインクジェット記録ヘッド３２のインクプール室８０にインクＮが注入（充填）され、インクプール室８０に充填されたインクＮは、インク供給路９０を経て圧力室８２へ供給（充填）されている。
このとき、ノズル３６の先端（吐出口）では、図５で示すように、インクＮの表面が圧力室８２側に僅かに凹んだメニスカスが形成されている。そして、記録用紙Ｐを搬送しながら、複数のノズル３６から選択的にインク滴を吐出することにより、記録用紙Ｐに、画像データに基づく画像の一部を記録する。
すなわち、所定の駆動素子５０により、所定のタイミングで、所定の圧電素子６０に電圧が印加されることにより、振動板７０が上下方向に撓み変形して（面外振動して）、圧力室８２内のインクＮを加圧し、所定のノズル３６からインク滴として吐出させる。こうして、記録用紙Ｐに、画像データに基づく画像が完全に記録されたら、排紙ベルト２３により記録用紙Ｐを排紙部２５に排出する。これにより、記録用紙Ｐへの印刷処理（画像記録）が完了する。
次に、インクジェット記録ヘッド３２の第２実施形態について説明する。なお、以下において、第１実施形態のインクジェット記録ヘッド３２と同一の構成要素、部材等は同一符号を付して、その詳細な説明（作用を含む）を省略する。図１３で示すように、この第２実施形態のインクジェット記録ヘッド３２は、ノズル３６が形成される側が下側とされている。そして、この第２実施形態のインクジェット記録ヘッド３２では、圧電素子６０が、振動板７０を介して圧力室８２と反対側に形成されており、圧力室８２に面しない構成とされている。
すなわち、シリコン基板又はガラス基板で構成された天板４１が、樹脂層７６の上面に積層されており、天板４１の上面にインクプール室８０が形成されている。そして、天板４１、樹脂層７６、振動板７０、シリコン基板４０に形成されたインク供給路９０（インク供給用貫通口９２）によって、振動板７０を構成するＬＯＣＯＳ膜４４の下側に形成された圧力室８２とインクプール室８０とが接続されるようになっている。
つまり、この第２実施形態のインクジェット記録ヘッド３２は、第２の層としてのＬＯＣＯＳ膜４４が圧力室８２に面した構成とされている。なお、この第２実施形態のインクジェット記録ヘッド３２では、天板４１と圧電素子６０（ＴＥＯＳ膜６６）との間に、空洞とされた空気室９８が形成されている。この空気室９８により、圧電素子６０の駆動や振動板７０の振動に影響を与えないように（圧電素子６０の駆動や振動板７０の振動を許容するように）なっている。
次に、インクジェット記録ヘッド３２の第３実施形態について説明する。なお、以下において、第１実施形態及び第２実施形態のインクジェット記録ヘッド３２と同一の構成要素、部材等は同一符号を付して、その詳細な説明（作用を含む）を省略する。図１４で示すように、この第３実施形態のインクジェット記録ヘッド３２では、振動板７０の内部に第１の電気配線としての金属配線５２の他に、第４の電気配線としての金属配線５３が、金属配線５２と上下にオフセットされた状態で埋設されている。
すなわち、金属配線５２を積層した後、ＴＥＯＳ膜５４を約半分の厚さ（膜厚：１．６μｍ）だけ着膜し、更に金属配線５３を積層した後、ＴＥＯＳ膜５４（膜厚：１．７μｍ）を着膜している。このように、振動板７０内に複数の電気配線層（金属配線５２、５３）を設けると、例えば、金属配線５２は低電圧電気配線として、金属配線５３は高電圧電気配線として、使い分けて使用することが可能となる。
ここで、このインクジェット記録ヘッド３２の構成について、図１５を基に更に説明すると、駆動素子５０は、クロック信号、駆動波形源信号、ラッチ信号により制御され、シフトレジスタ回路とラッチ回路とを備えている。クロック信号及び駆動波形源信号はシフトレジスタ回路に入力され、ラッチ信号はラッチ回路に入力される。また、デコーダ、レベルシフタ、ドライバは、それぞれ圧電素子６０毎に設けられている。このインクジェット記録ヘッド３２では、例えば金属配線５２を論理回路電源・信号配線として使用し、金属配線５３をレベルシフタ電源配線及び駆動電圧配線として使用することが可能となる。
次に、インクジェット記録ヘッド３２の第４実施形態について説明する。なお、以下において、第１実施形態〜第３実施形態のインクジェット記録ヘッド３２と同一の構成要素、部材等は同一符号を付して、その詳細な説明（作用を含む）を省略する。図１６で示すように、この第４実施形態のインクジェット記録ヘッド３２では、圧電素子６０を形成する各領域の凹凸形状差を小さくするため、電気的に接続されないダミーの金属配線５５が金属配線５２と同一層内に対象的に形成されている。このダミーの金属配線５５は、金属配線５２が積層される層において、金属配線５２とダミーの金属配線５５の幅が同一で、かつ、列毎に金属配線の長さが同一になるように、金属配線５２が積層されていない部分を補うように設けられることが好ましいが、幅だけ同一又は長さだけ同一になるように設けられてもよい。
次に、インクジェット記録ヘッド３２の第５実施形態について説明する。なお、以下において、第１実施形態〜第４実施形態のインクジェット記録ヘッド３２と同一の構成要素、部材等は同一符号を付して、その詳細な説明（作用を含む）を省略する。図１７で示すように、この第５実施形態のインクジェット記録ヘッド３２では、金属配線５２が積層された層を平坦化するため、ＧＮＤ用金属配線５７が共通配線とされて金属配線５２と同一層内に形成されている。すなわち、コンタクト部５９を介して各圧電素子６０と接続するＧＮＤ用金属配線５７が、金属配線５２と重ならないように隣接して設けられている。したがって、このＧＮＤ用金属配線５７は第１の電気配線に相当する。
次に、インクジェット記録ヘッド３２の第６実施形態について説明する。なお、以下において、第１実施形態〜第５実施形態のインクジェット記録ヘッド３２と同一の構成要素、部材等は同一符号を付して、その詳細な説明（作用を含む）を省略する。図１８で示すように、この第６実施形態のインクジェット記録ヘッド３２では、共通配線としてのＧＮＤ用金属配線５７が、金属配線５２が積層された層とは異なる層に形成されている。すなわち、金属配線５２が積層される層の上層又は下層に、各圧電素子６０の形成領域を全て被覆するようにＧＮＤ用金属配線５７が設けられている。この場合のＧＮＤ用金属配線５７は第４の電気配線に相当する。
１０ インクジェット記録装置（液滴吐出装置）
３２ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
３６ ノズル
４０ シリコン基板
４４ ＬＯＣＯＳ膜（第２の層）
４８ ＢＰＳＧ膜
５０ 駆動素子
５２ 金属配線（第１の電気配線）
５３ 金属配線（第４の電気配線）
５４ ＴＥＯＳ膜（第１の層）
５５ 金属配線（ダミーの電気配線）
５６ タングステン（第２の電気配線）
５７ ＧＮＤ用金属配線（第１の電気配線／第４の電気配線）
５８ 下部電極（第２電極）
６０ 圧電素子
６２ ＰＺＴ膜（圧電体）
６４ 上部電極（第１電極）
６８ タングステン
７０ 振動板
７２ 金属配線（第３の電気配線）
８２ 圧力室
９０ インク供給路
Ｎ インク（液体）
３２ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
３６ ノズル
４０ シリコン基板
４４ ＬＯＣＯＳ膜（第２の層）
４８ ＢＰＳＧ膜
５０ 駆動素子
５２ 金属配線（第１の電気配線）
５３ 金属配線（第４の電気配線）
５４ ＴＥＯＳ膜（第１の層）
５５ 金属配線（ダミーの電気配線）
５６ タングステン（第２の電気配線）
５７ ＧＮＤ用金属配線（第１の電気配線／第４の電気配線）
５８ 下部電極（第２電極）
６０ 圧電素子
６２ ＰＺＴ膜（圧電体）
６４ 上部電極（第１電極）
６８ タングステン
７０ 振動板
７２ 金属配線（第３の電気配線）
８２ 圧力室
９０ インク供給路
Ｎ インク（液体）
Claims (12)
- 圧電体と該圧電体の一方の側に設けられる第１電極と該圧電体の他方の側に設けられる第２電極とを有する圧電素子と、
一方の側に前記圧電素子の前記第２電極が設けられる第１の層と、
前記第１の層の他方の側に設けられる第２の層と、
前記第１の層と前記第２の層との間に形成される第１の電気配線と、
前記第１の電気配線と前記第２電極とを接続する第２の電気配線と、
を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 前記第１の電気配線が、平面視で前記圧電体を形成する領域内に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記第１の電気配線が接続され、前記圧電体間に配設される駆動素子と、
前記駆動素子と前記第１電極とを接続する第３の電気配線と、
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。 - 前記圧電体と前記駆動素子は、同数設けられることを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記第１の層と前記第２の層との間に形成される第４の電気配線を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記第１の電気配線を個別配線としたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記第１の電気配線を共通配線としたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記第１の電気配線が形成される層に、ダミーの電気配線を形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記圧電体を形成する領域の端部を除く断面形状が、前記ダミーの電気配線の形成により、ほぼ同様であることを特徴とする請求項８に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記圧電素子が、ノズルから吐出する液体が充填される圧力室に面していることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記第２の層が、ノズルから吐出する液体が充填される圧力室に面していることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
- 請求項１乃至請求項１１の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
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