JP2008094019A - Droplet discharge head and droplet discharge device - Google Patents

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heating resistor
piezoelectric element
droplet discharge
piezoelectric
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JP2006279748A
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Inventor
Hiroshi Ikeda
宏 池田
Hiroyuki Usami
浩之 宇佐美
Nanao Inoue
七穂 井上
Yoshinao Kondo
義尚 近藤
Akira Mihara
顕 三原
Satonobu Hamazaki
聡信 浜崎
Naoki Morita
直己 森田
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Fujifilm Business Innovation Corp
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Fuji Xerox Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a droplet discharge head which can stably discharge droplets by efficiently heating piezoelectric elements and the periphery of the piezoelectric elements by a simple structure, and to provide a droplet discharge device. <P>SOLUTION: The inkjet recording head 32 has heating resistors 37 on a piezoelectric element board 71 having piezoelectric elements 60 having piezoelectric elements 60, an upper electrode 64 provided on one side of the piezoelectric elements 60 and a lower electrode 58 provided on the other side of the piezoelectric element 60, a TEOS film 54 provided with the lower electrode 58 of the piezoelectric element 60 on one side, a LOCOS film 44 provided on the other side of the TEOS film 54, a first electric wiring 52 formed between the TEOS film 54 and the LOCOS film 44, a second electric wiring 56 connecting the first electric wiring 52 and the lower electrode 58. The inkjet recording device 10 has the recording head. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、内部の液体を液滴として吐出することで記録媒体に画像を形成する液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する。   The present invention relates to a droplet discharge head and a droplet discharge device that form an image on a recording medium by discharging an internal liquid as droplets.

従来から、液滴吐出ヘッドとして、インクジェット記録ヘッドの複数のノズルから選択的にインク滴を吐出して記録媒体に画像を形成するピエゾ型の液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, as a droplet discharge head, a droplet discharge device including a piezo-type droplet discharge head that forms an image on a recording medium by selectively discharging ink droplets from a plurality of nozzles of an inkjet recording head is known. (For example, refer to Patent Document 1).

このようなピエゾ型の液滴吐出ヘッドにおいては、複数の圧電素子に電圧や磁気等の駆動信号を与えることによって複数の圧電素子各々を変形させることにより、各圧電素子に対応して設けられた圧力室内に貯留されているインクを吐出させて、複数のノズル各々からインク滴を吐出し、画像を形成している。このとき、各圧電素子は、駆動信号の印加によって発熱することから、形成する画像によって複数の圧電素子間における駆動頻度にばらつきが生じると、温度が高い圧電素子に対応する圧力室に貯留された液滴の粘度は低下し、温度の低い圧電素子に対応する圧力室に貯留された液滴の粘度は上昇し、同一の駆動信号が入力されても吐出されるインク滴の量にばらつきが発生する場合があった。   In such a piezo-type droplet discharge head, each of the plurality of piezoelectric elements is deformed by applying a driving signal such as voltage or magnetism to the plurality of piezoelectric elements, and is provided corresponding to each piezoelectric element. The ink stored in the pressure chamber is ejected, and ink droplets are ejected from each of the plurality of nozzles to form an image. At this time, each piezoelectric element generates heat due to the application of a drive signal, and therefore, when the driving frequency between the plurality of piezoelectric elements varies depending on the image to be formed, the piezoelectric element is stored in the pressure chamber corresponding to the piezoelectric element having a high temperature. The viscosity of the droplets decreases, the viscosity of the droplets stored in the pressure chamber corresponding to the piezoelectric element having a low temperature increases, and even when the same drive signal is input, the amount of ejected ink droplets varies. There was a case.

このため、液滴吐出ヘッドへインクを加熱するための加熱ヒータを設けて液滴吐出ヘッドとしての記録ヘッド内部のインクを均一な温度に加熱する技術(例えば、特許文献1)や、圧電素子の発熱を利用して液滴吐出ヘッド内のインクを均一な温度に加熱する技術(例えば、特許文献2参照)が知られている。   For this reason, a heater for heating the ink to the droplet discharge head is provided to heat the ink inside the recording head as the droplet discharge head to a uniform temperature (for example, Patent Document 1), or a piezoelectric element. A technique for heating ink in a droplet discharge head to a uniform temperature using heat generation (see, for example, Patent Document 2) is known.

特許文献1の技術では、インクを加熱するためのヒータをインク吐出するためのノズルが形成されたノズルプレートの底面に一体形成することにより、ノズルプレートに隣接して設けられたインク流路内のインクを均一な温度に加熱することができる。   In the technique of Patent Document 1, a heater for heating ink is integrally formed on the bottom surface of a nozzle plate on which nozzles for ejecting ink are formed, so that the inside of an ink flow path provided adjacent to the nozzle plate is provided. The ink can be heated to a uniform temperature.

また、特許文献2の技術では、圧電素子の駆動による発熱を利用して、圧電素子にインクを吐出しない程度の駆動パルスを与えることにより、圧電素子を発熱させてインクを加熱している。   Further, in the technique of Patent Document 2, by using heat generated by driving a piezoelectric element, a driving pulse that does not eject ink is applied to the piezoelectric element, so that the piezoelectric element generates heat to heat the ink.

特開2000−289204号公報JP 2000-289204 A 特開2005−238846号公報JP 2005-238846 A 特開2001−80062号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-80062

しかし、特許文献1の技術では、圧電素子を備えた基板とは別体として該基板上に形成したノズルプレートにヒータを設けているため、圧電素子を駆動するための駆動素子と圧電素子を接続するための配線を基板に設けるとともに、ヒータを駆動するための駆動素子とヒータとを接続するための配線をノズルプレートに別に設ける必要があるため、構造が複雑になると共に、製造工程の複雑化を招くことが懸念される。   However, in the technique of Patent Document 1, since the heater is provided on the nozzle plate formed on the substrate separately from the substrate provided with the piezoelectric element, the driving element for driving the piezoelectric element is connected to the piezoelectric element. In addition to providing wiring for the substrate on the substrate and wiring for connecting the driving element for driving the heater and the heater to the nozzle plate, the structure is complicated and the manufacturing process is complicated. There is concern about inviting.

また、特許文献2の技術では、圧電素子の駆動による発熱を利用してインクを加熱しているため、電気信号の熱エネルギーへの変換のみではなく、電気信号の圧電素子の変形エネルギーへの変換が行われるため、エネルギー効率が悪いことが懸念される。   In the technique of Patent Document 2, since ink is heated using heat generated by driving a piezoelectric element, not only conversion of an electric signal into thermal energy but also conversion of an electric signal into deformation energy of the piezoelectric element. Therefore, there is a concern that energy efficiency is poor.

本発明は、上記問題点に鑑みて成された発明であって、簡易な構成で効率良く圧電素子及び圧電素子周辺を加熱し、安定した液滴の吐出の可能な液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and is a liquid droplet ejection head and a liquid droplet that are capable of efficiently discharging a piezoelectric element and the periphery of the piezoelectric element with a simple configuration and stably ejecting liquid droplets. An object is to provide a discharge device.

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た第1電極と該圧電体の他方の側に設けられた第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電極が設けられた第1の層と、前記第1の層の他方の側に設けられた第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た第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、を有する圧電素子基板を備え、前記圧電素子基板が、発熱する発熱抵抗体を有することを特徴としている。   In order to achieve the above object, a droplet discharge head according to claim 1 of the present invention includes a piezoelectric body, a first electrode provided on one side of the piezoelectric body, and the other side of the piezoelectric body. A piezoelectric element having a second electrode provided on the first layer, a first layer on one side of which the second electrode of the piezoelectric element is provided, and a first layer provided on the other side of the first layer. 2 layers, a first electrical wiring formed between the first layer and the second layer, and a second electrical wiring connecting the first electrical wiring and the second electrode The piezoelectric element substrate has a heating resistor that generates heat.

請求項1の液滴吐出ヘッドによれば、発熱する発熱抵抗体が、圧電素子と同一の圧電素子基板に設けられていることから、簡易な構成で効率良く発熱抵抗体を発熱させることができ、この発熱抵抗体の発熱によって、圧電素子及び圧電素子の周辺を加熱することができる。このため、液滴吐出ヘッド内の液体の粘度を加熱により安定化させることができ、また高粘度の液体を用いた場合にも、低粘度化させ、安定した液滴の吐出を行うことができる。従って、簡易な構成で効率良く圧電素子周辺の液体を加熱し、安定した液滴の吐出を実現することができる。   According to the droplet discharge head of the first aspect, since the heat generating resistor that generates heat is provided on the same piezoelectric element substrate as the piezoelectric element, the heat generating resistor can be efficiently heated with a simple configuration. The heat generated by the heating resistor can heat the piezoelectric element and the periphery of the piezoelectric element. For this reason, the viscosity of the liquid in the droplet discharge head can be stabilized by heating, and even when a high-viscosity liquid is used, the viscosity can be lowered and stable droplet discharge can be performed. . Accordingly, it is possible to efficiently heat the liquid around the piezoelectric element with a simple configuration and to realize stable liquid droplet ejection.

また、請求項1の液滴吐出ヘッドによれば、第1の電気配線が第1の層と第2の層との間に形成されることから、電気配線の引き回し自由度を向上させることができ、液滴吐出ヘッドの小型化を図ることができる。   According to the droplet discharge head of the first aspect, since the first electric wiring is formed between the first layer and the second layer, the degree of freedom in routing the electric wiring can be improved. Thus, the droplet discharge head can be reduced in size.

請求項2に記載の液滴吐出ヘッドでは、請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記発熱抵抗体が、前記圧電体上に前記前記第1の層、前記第2の層、及び前記第1の配線の内の少なくとも1つを介して積層されて構成することができる。このため、液滴吐出ヘッドを小型化することができる。   The liquid droplet ejection head according to claim 2, wherein the heating resistor is formed on the piezoelectric body, the first layer, the second layer, and the liquid ejection head according to claim 1. The first wirings can be stacked via at least one of the first wirings. For this reason, a droplet discharge head can be reduced in size.

請求項3に記載の液滴吐出ヘッドでは、請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記発熱抵抗体が、前記圧電体上に積層されて構成することができる。このため、発熱抵抗体の発熱によって圧電体を効率良く加熱することが出来ると共に、液滴吐出ヘッドの小型化を図ることができる。   According to a third aspect of the present invention, in the liquid droplet ejection head according to the first aspect, the heating resistor can be laminated on the piezoelectric body. For this reason, the piezoelectric body can be efficiently heated by the heat generated by the heating resistor, and the droplet discharge head can be downsized.

請求項4に記載の液滴吐出ヘッドでは、請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記発熱抵抗体は、前記圧電素子の表面に沿って蛇行状に設けられてなる。発熱抵抗体が、蛇行状に設けられることにより、発熱抵抗体に駆動電圧を印加することで発熱抵抗体を発熱させるときに、本発明を採用しない場合に比べて、同一の駆動電圧を印加した場合であってもより大きな発熱効果を得ることができる。このため、効率良く発熱抵抗体を発熱させることができる。   A droplet discharge head according to a fourth aspect of the present invention is the droplet discharge head according to the first aspect, wherein the heating resistor is provided in a meandering manner along the surface of the piezoelectric element. When the heating resistor is provided in a meandering manner so that the heating resistor is heated by applying a driving voltage to the heating resistor, the same driving voltage is applied as compared to the case where the present invention is not adopted. Even in this case, a larger heat generation effect can be obtained. For this reason, the heating resistor can be efficiently heated.

請求項5に記載の液滴吐出ヘッドでは、請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記発熱抵抗体は、発熱抵抗体層上に自己酸化膜を積層して構成されている。
なお、前記自己酸化膜は、前記発熱抵抗体層の表面を自己酸化させることにより形成される。
また、前記発熱抵抗体が、Taのケイ素化物を含んで構成され、特に、TaSiOを含んだ構成とすることができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the liquid droplet ejection head according to the first aspect, the heating resistor is formed by laminating a self-oxidation film on the heating resistor layer.
The self-oxidation film is formed by self-oxidizing the surface of the heating resistor layer.
Further, the heating resistor is configured to include a silicide of Ta, and in particular, may be configured to include TaSiO.

請求項6に記載の液滴吐出ヘッドによれば、発熱抵抗体層上に別途酸化膜(絶縁膜)を積層せずに、発熱抵抗体層の表面を自己酸化させて自己酸化膜とすることから、酸化膜(絶縁膜)を薄くすることができ、発熱抵抗体の発熱における熱損失を抑制することができる。
また、発熱抵抗体を、TaSiO等のTaのケイ素化物を含んだ構成とすることにより、熱酸化によって表面に絶縁性の膜としての自己酸化膜を構成することができる。
According to the droplet discharge head of the sixth aspect, the surface of the heating resistor layer is self-oxidized to form a self-oxidizing film without separately depositing an oxide film (insulating film) on the heating resistor layer. Therefore, the oxide film (insulating film) can be made thin, and heat loss due to heat generation of the heating resistor can be suppressed.
In addition, when the heating resistor is configured to include a silicide of Ta such as TaSiO, a self-oxidized film as an insulating film can be formed on the surface by thermal oxidation.

請求項9に記載の液滴吐出ヘッドによれば、液滴を吐出するノズルと連通し、液体が充填される圧力室と、前記圧力室に液体を供給する流路と、を備え、前記発熱抵抗体が、前記圧力室に絶縁層を介して設けられていることを特徴としている。   The droplet discharge head according to claim 9, comprising: a pressure chamber that communicates with a nozzle that discharges a droplet and is filled with a liquid; and a flow path that supplies the liquid to the pressure chamber, and the heat generation A resistor is provided in the pressure chamber via an insulating layer.

請求項9に記載の液滴吐出ヘッドによれば、請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、発熱抵抗体が、液体が充填される圧力室に接するように設けられている。このため、発熱抵抗体の発熱による熱エネルギーを効率よく圧力室内の液体へと伝えることができ、効率よく圧力室内の液体を加熱することができる。   According to the droplet discharge head described in claim 9, in the droplet discharge head described in claim 1, the heating resistor is provided so as to be in contact with the pressure chamber filled with the liquid. For this reason, the heat energy by heat_generation | fever of a heating resistor can be efficiently transmitted to the liquid in a pressure chamber, and the liquid in a pressure chamber can be heated efficiently.

請求項10に記載の液滴吐出ヘッドによれば、請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電素子基板は、前記圧電素子を複数備えると共に、複数の前記発熱抵抗体が前記圧電素子各々に対応して設けられてなることを特徴としている。   According to a droplet discharge head according to claim 10, in the droplet discharge head according to claim 1, the piezoelectric element substrate includes a plurality of the piezoelectric elements, and a plurality of the heating resistors are the piezoelectric elements. It is characterized by being provided corresponding to each.

請求項10に記載の液滴吐出ヘッドによれば、複数の圧電素子各々に対応して発熱抵抗体が設けられていることから、発熱抵抗体の発熱による圧電素子及び圧電素子周辺の加熱を、圧電素子毎に行うことができる。   According to the droplet discharge head of claim 10, since the heating resistor is provided corresponding to each of the plurality of piezoelectric elements, the heating of the piezoelectric element and the periphery of the piezoelectric element by the heat generation of the heating resistor is performed. This can be done for each piezoelectric element.

請求項11に記載の液滴吐出ヘッドによれば、請求項10に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記複数の発熱抵抗体各々を駆動する複数の発熱抵抗体駆動手段と、前記複数の圧電素子各々の環境温度を測定する温度測定手段と、予め定められた温度条件と同一の液滴吐出条件が得られる駆動条件と、環境温度との関係が予め記憶された記憶手段と、前記駆動条件と環境温度との関係に基づいて、前記複数の発熱抵抗体各々が前記温度測定手段によって測定された環境温度に対応する駆動条件で駆動するように、前記複数の圧電素子各々に対応する前記発熱抵抗体駆動手段各々を制御する制御手段と、を備えている。   According to the droplet discharge head of claim 11, in the droplet discharge head of claim 10, the plurality of heating resistor driving means for driving each of the plurality of heating resistors, and the plurality of piezoelectric elements A temperature measuring means for measuring each environmental temperature, a driving condition for obtaining a droplet discharge condition identical to a predetermined temperature condition, a storage means for storing a relationship between the environmental temperature in advance, and the driving condition; The heating resistors corresponding to each of the plurality of piezoelectric elements so that each of the plurality of heating resistors is driven under a driving condition corresponding to the environmental temperature measured by the temperature measuring unit based on the relationship with the environmental temperature. Control means for controlling each of the body drive means.

請求項11に記載の液滴吐出ヘッドの発熱抵抗体駆動手段は、複数の発熱抵抗体各々を駆動する。温度測定手段によって複数の圧電素子各々の環境温度が測定されると、制御手段は、記憶手段に記憶されている駆動条件と温度との関係に基づいて、複数の発熱抵抗体各々が温度測定手段によって測定された環境温度に対応する駆動条件で駆動するように、複数の圧電素子各々に対応する発熱抵抗体駆動手段各々を制御する。   The heating resistor driving means of the droplet discharge head according to claim 11 drives each of the plurality of heating resistors. When the environmental temperature of each of the plurality of piezoelectric elements is measured by the temperature measurement unit, the control unit determines that each of the plurality of heating resistors is a temperature measurement unit based on the relationship between the driving condition and the temperature stored in the storage unit. The heating resistor driving means corresponding to each of the plurality of piezoelectric elements is controlled so that the driving is performed under the driving conditions corresponding to the environmental temperature measured by the above.

請求項11に記載の液滴吐出ヘッドによれば、液滴吐出ヘッドに設けられた複数の圧電素子各々の環境温度の測定結果に応じて、各圧電素子に対応する発熱抵抗体を駆動することができるので、個々の圧電素子毎に液滴の温度調整を行うことができる。   According to the droplet discharge head of the eleventh aspect, the heating resistor corresponding to each piezoelectric element is driven according to the measurement result of the environmental temperature of each of the plurality of piezoelectric elements provided in the droplet discharge head. Therefore, the temperature of the droplet can be adjusted for each individual piezoelectric element.

請求項12に記載の液滴吐出ヘッドによれば、請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電素子基板が、前記圧電体間に配設され、前記発熱抵抗体を駆動する発熱抵抗体駆動手段と、前記発熱抵抗体と前記発熱抵抗体駆動手段と接続する発熱抵抗体駆動電極と、前記発熱抵抗体と前記第1電極とを接続する接続電極と、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、前記圧電素子を駆動する圧電素子駆動手段と、前記圧電素子駆動手段と前記第1電極とを接続する第3の電気配線と、を備えている。   According to a droplet discharge head according to a twelfth aspect, in the droplet discharge head according to the first aspect, the piezoelectric element substrate is disposed between the piezoelectric bodies and the heating resistor drives the heating resistor. A body driving means, a heating resistor driving electrode connected to the heating resistor and the heating resistor driving means, a connection electrode connecting the heating resistor and the first electrode, and the first electrical wiring Piezoelectric element driving means that is connected and disposed between the piezoelectric bodies and drives the piezoelectric element; and third electric wiring that connects the piezoelectric element driving means and the first electrode.

請求項12に記載の液滴吐出ヘッドによれば、圧電素子と、圧電素子を駆動する圧電素子駆動手段と、発熱抵抗体と、発熱抵抗体駆動手段と、発熱抵抗体駆動電極と、接続電極と、第3の電気配線と、第3の電気配線と、第2電極と、第1の電気配線と、第2の電気配線と、第1電極と、が同一の圧電素子基板に設けられている。このため、簡易な構成で、効率良く圧電素子周辺の液体を加熱し、安定した液滴の吐出の可能な液滴吐出ヘッドを提供することができる。   According to the droplet discharge head of claim 12, the piezoelectric element, the piezoelectric element driving means for driving the piezoelectric element, the heating resistor, the heating resistor driving means, the heating resistor driving electrode, and the connection electrode A third electrical wiring, a third electrical wiring, a second electrode, a first electrical wiring, a second electrical wiring, and a first electrode are provided on the same piezoelectric element substrate. Yes. Therefore, it is possible to provide a droplet discharge head that can efficiently heat the liquid around the piezoelectric element and discharge the droplet stably with a simple configuration.

請求項13に記載の液滴吐出ヘッドによれば、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。このため、液滴吐出ヘッドの小型化を図ることができる。   According to a droplet discharge head according to a thirteenth aspect, in the droplet discharge head according to the first aspect, the first electric wiring is formed in a region where the piezoelectric body is formed in a plan view. . For this reason, it is possible to reduce the size of the droplet discharge head.

請求項14に記載の液滴吐出装置は、請求項1から請求項13の何れか1項の液滴吐出ヘッドを備えている。このため、簡易な構成で効率良く圧電素子周辺の液体を加熱し、安定した液滴の吐出の可能な液滴吐出装置を提供することができる。   A droplet discharge device according to a fourteenth aspect includes the droplet discharge head according to any one of the first to thirteenth aspects. Therefore, it is possible to provide a droplet discharge device that can efficiently heat the liquid around the piezoelectric element with a simple configuration and discharge the droplet stably.

本発明の液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置によれば、簡易な構成で効率良く圧電素子周辺の液体を加熱し、安定した液滴の吐出の可能な液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供することができる。   According to the droplet discharge head and the droplet discharge device of the present invention, there is provided a droplet discharge head and a droplet discharge device that can efficiently heat a liquid around a piezoelectric element with a simple configuration and can stably discharge a droplet. Can be provided.

(第1実施形態)
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。なお、実質的に同一の機能を有する部材には、全図面を通して同じ符号を付与し、重複する説明は省略する場合がある。
(First embodiment)
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail based on the embodiments shown in the drawings. Note that the ink jet recording apparatus 10 will be described as an example of the droplet discharge apparatus. Therefore, the liquid will be described as ink N, and the droplet discharge head will be described as an inkjet recording head 32. The recording medium will be described as recording paper P. In each figure, when an arrow UP and an arrow DO are indicated, the direction indicated by the arrow UP is the upward direction, and the direction indicated by the arrow DO is the downward direction. In addition, the same code | symbol is provided to the member which has the substantially same function throughout all the drawings, and the overlapping description may be abbreviate | omitted.

図1に示すように、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。   As shown in FIG. 1, the ink jet recording apparatus 10 includes a paper supply unit 12 that sends out the recording paper P, a registration adjustment unit 14 that controls the posture of the recording paper P, and forms an image on the recording paper P by ejecting ink droplets. The recording head unit 16 and the recording unit 20 including the maintenance unit 18 that performs maintenance of the recording head unit 16 and the discharge unit 22 that discharges the recording paper P on which the image is formed by the recording unit 20 are basically configured. .

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。   The paper supply unit 12 includes a paper supply unit 24 that stores the recording paper P and a conveyance device 26 that takes out the paper from the paper supply unit 24 one by one and conveys it to the registration adjustment unit 14.

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。   The registration adjusting unit 14 includes a loop forming unit 28 and a guide member 29 that controls the posture of the recording paper P. The recording paper P passes through this portion, and uses the stiffness to skew. Is corrected, and the conveyance timing is controlled and supplied to the recording unit 20.

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。   The discharge unit 22 stores the recording paper P on which an image is formed by the recording unit 20 in the paper discharge unit 25 via the paper discharge belt 23.

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。   Between the recording head unit 16 and the maintenance unit 18, a paper transport path 27 through which the recording paper P is transported is formed (the paper transport direction is indicated by an arrow PF). The paper conveyance path 27 includes a star wheel 17 and a conveyance roll 19, and conveys the recording paper P between the star wheel 17 and the conveyance roll 19 continuously (without stopping). Then, ink droplets are ejected from the recording head unit 16 to the recording paper P, and an image is formed on the recording paper P.

メンテナンス部18は、インクジェット記録ユニット30(インクジェット記録ヘッド32)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(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。   The maintenance unit 18 includes a maintenance device 21 disposed to face the ink jet recording unit 30 (ink jet recording head 32), and performs capping and wiping on the ink jet recording head 32 (ink jet recording head 32), and further a dummy. Processes jets and vacuums.

図2に示すように、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。   As shown in FIG. 2, each inkjet recording unit 30 includes a support member 34 disposed in a direction intersecting (orthogonal) with the sheet conveyance direction indicated by the arrow PF, and a plurality of inkjet recording heads are provided on the support member 34. 32 is attached. In the inkjet recording head 32, a plurality of nozzles 36 are formed in a matrix, and the nozzles 36 are arranged in parallel in the width direction of the recording paper P at a constant pitch as the entire inkjet recording unit 30.

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。   An image is recorded on the recording paper P by ejecting ink droplets from the nozzles 36 onto the recording paper P that is continuously transported through the paper transporting path 27. For example, in order to record a so-called full-color image, at least four inkjet recording units 30 are arranged corresponding to each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K). Has been.

図3に示すように、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。   As shown in FIG. 3, the print area width by the nozzles 36 of each ink jet recording unit 30 is longer than the maximum paper width PW of the recording paper P on which image recording by the ink jet recording apparatus 10 is assumed. It is possible to record an image over the entire width of the recording paper P without moving the inkjet recording unit 30 in the paper width direction.

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。   Here, the print area width is basically the largest of the recording areas obtained by subtracting the margins not to be printed from both ends of the recording paper P, but is generally larger than the maximum paper width PW to be printed. ing. As a result, the recording paper P can be transported while being inclined (skewed) by a predetermined angle with respect to the transport direction and borderless printing.

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17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4は、インクジェット記録ヘッド32における圧電素子(詳細後述)周辺を示す部分拡大平面図である。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り、図17のA−A’断面図の一部を示したものである。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、すなわち、インク滴を吐出するノズル36が形成される側を上側であるものとして示した。   Next, a first embodiment of the inkjet recording head 32 will be described. FIG. 17 is a schematic plan view schematically showing the configuration of the ink jet recording head 32. FIG. 4 is a partially enlarged plan view showing the periphery of a piezoelectric element (details will be described later) in the inkjet recording head 32. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the main part of the ink jet recording head 32 which is partially taken out, and shows a part of the A-A ′ cross-sectional view of FIG. 17. In FIG. 5, the state in which the inkjet recording head 32 is turned upside down, that is, the side on which the nozzles 36 for ejecting ink droplets are formed is shown as the upper side.

図17に示すように、インクジェット記録ヘッド32には、複数の圧電素子60〜圧電素子60と、詳細は後述するが圧電素子60〜圧電素子60毎に設けられた発熱抵抗体37〜発熱抵抗体37と、圧電素子60〜圧電素子60毎に設けられ各圧電素子60〜圧電素子60各々を駆動するための圧電素子制御回路50A〜圧電素子制御回路50Aと、発熱抵抗体37〜発熱抵抗体37各々を駆動するための発熱抵抗体制御回路50B〜発熱抵抗体制御回路50Bが設けられている。 As shown in FIG. 17, the inkjet recording head 32, a plurality of the piezoelectric elements 60 1 to the piezoelectric element 60 n, the details will be described later provided on the piezoelectric elements 60 1 to the piezoelectric element per 60 n heating resistors 37 1 to the heating resistor and 37 n, ~ piezoelectric element control circuit 50A 1 for driving 60 n respectively the piezoelectric elements 60 1 to the piezoelectric element provided on the piezoelectric elements 60 1 to the piezoelectric element per 60 n piezoelectric control circuit 50A and n, the heating resistor control circuits 50B 1-heating resistor control circuit 50B n for driving the heat-generating resistor 37 1 to the heating resistors 37 n each are provided.

なお、圧電素子60〜圧電素子60を総称する場合には、圧電素子60と称し、圧電素子制御回路50A〜圧電素子制御回路50Aを総称する場合には、圧電素子制御回路50Aと称して説明する。また、発熱抵抗体37〜発熱抵抗体37を総称する場合には、発熱抵抗体37と称し、発熱抵抗体制御回路50B〜発熱抵抗体制御回路50Bを総称する場合には、発熱抵抗体制御回路50Bとして説明する。 The piezoelectric elements 60 1 to 60 n are collectively referred to as the piezoelectric element 60, and the piezoelectric element control circuits 50A 1 to 50A n are collectively referred to as the piezoelectric element control circuit 50A. Will be described. Further, when the heating resistors 37 1 to 37 n are collectively referred to as the heating resistor 37, the heating resistors control circuit 50 B 1 to the heating resistor control circuit 50 Bn are collectively referred to as heat generation. The resistor control circuit 50B will be described.

このように、インクジェット記録ヘッド32には、圧電素子60毎に、1つの圧電素子制御回路50Aと1つの発熱抵抗体制御回路50Bとが対応して設けられている。   Thus, the inkjet recording head 32 is provided with one piezoelectric element control circuit 50 </ b> A and one heating resistor control circuit 50 </ b> B for each piezoelectric element 60.

また、これらの圧電素子制御回路50A〜圧電素子制御回路50A各々と、発熱抵抗体制御回路50B〜発熱抵抗体制御回路50B各々とは、圧電素子60と圧電素子60との間に配設されている。 In addition, each of these piezoelectric element control circuits 50A 1 to 50A n and each of the heating resistor control circuit 50B 1 to the heating resistor control circuit 50B n are provided between the piezoelectric element 60 and the piezoelectric element 60. It is arranged.

なお、以下では、各圧電素子60に対応して設けられた1つの圧電素子制御回路50Aと、1つの発熱抵抗体制御回路50Bと、を総称して駆動素子50と称して説明する。   In the following description, one piezoelectric element control circuit 50A and one heating resistor control circuit 50B provided corresponding to each piezoelectric element 60 will be collectively referred to as a drive element 50.

上述のように、各圧電素子60〜圧電素子60各々には、駆動素子50(駆動素子50〜駆動素子50)各々が設けられて構成されている。この駆動素子50〜駆動素子50各々は、インクジェット記録ヘッド32を制御するコントローラ99(詳細後述)に信号授受可能に接続されている。 As described above, each of the piezoelectric elements 60 1 to 60 n is provided with the drive element 50 (drive element 50 1 to drive element 50 n ). Each of the drive elements 50 1 to 50 n is connected to a controller 99 (described later in detail) that controls the inkjet recording head 32 so as to be able to send and receive signals.

図17のA−A’断面模式図である図5に示すように、このインクジェット記録ヘッド32は、流路基板76、圧電素子基板71、及びインクプール部材73を積層配置して構成されている。   As shown in FIG. 5, which is a schematic cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 17, the inkjet recording head 32 is configured by laminating and arranging a flow path substrate 76, a piezoelectric element substrate 71, and an ink pool member 73. .

まず、圧電素子基板71の構成について説明する。
圧電素子基板71は、圧電素子60と、発熱抵抗体37と、シリコン基板40と、振動板70と、駆動素子50と、を含んで構成されている。
First, the configuration of the piezoelectric element substrate 71 will be described.
The piezoelectric element substrate 71 includes a piezoelectric element 60, a heating resistor 37, a silicon substrate 40, a vibration plate 70, and a drive element 50.

圧電素子60は、第2電極としての下部電極58上に、圧電体としてのPZT膜62、第1電極としての上部電極64、及びTEOS膜66が順に積層されて構成されている。   The piezoelectric element 60 is configured by laminating a PZT film 62 as a piezoelectric body, an upper electrode 64 as a first electrode, and a TEOS film 66 in this order on a lower electrode 58 as a second electrode.

下部電極58は、PZT膜62の一方の極性の電極として機能し、上部電極64は、PZT膜62の他方の極性の電極として機能する。   The lower electrode 58 functions as one polarity electrode of the PZT film 62, and the upper electrode 64 functions as the other polarity electrode of the PZT film 62.

上記TEOS膜66の一部領域上には、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を介して、配線保護層74が積層されている。TEOS膜66は、圧電素子60のPZT(圧電体)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機能する。   A wiring protective layer 74 is laminated on a partial region of the TEOS film 66 via a metal wiring 72 as a third electric wiring connected to the upper electrode 64. The TEOS film 66 functions as an insulating film that avoids a short circuit with the PZT (piezoelectric) film 62 of the piezoelectric element 60 and also as a moisture-resistant protective film of the PZT film 62.

発熱抵抗体37は、駆動電圧を印加されることによって発熱する抵抗体であって、圧電素子60上に積層されている。
発熱抵抗体37の厚みは、発熱抵抗体37を構成する材料の電気抵抗等の特性を考慮して、圧電素子60及び圧電素子60の少なくとも近傍のインクを加熱可能な厚さであればよいが、PZT膜62の変形を妨げない程度の厚さであることが好ましい。
The heating resistor 37 is a resistor that generates heat when a driving voltage is applied, and is stacked on the piezoelectric element 60.
The thickness of the heating resistor 37 may be any thickness that can heat the piezoelectric element 60 and ink at least in the vicinity of the piezoelectric element 60 in consideration of characteristics such as electrical resistance of the material constituting the heating resistor 37. It is preferable that the thickness be such that the deformation of the PZT film 62 is not hindered.

発熱抵抗体37は、平面視で、圧電素子60を形成する領域に設けられていれば、その形状は限定されるものではないが、好ましくは、図22に示すように、圧電素子60の表面に添って蛇行状に設けられていることが好ましい。   The shape of the heating resistor 37 is not limited as long as the heating resistor 37 is provided in a region where the piezoelectric element 60 is formed in a plan view, but preferably the surface of the piezoelectric element 60 as shown in FIG. Is preferably provided in a meandering manner.

このように、発熱抵抗体37を蛇行状に設けることによって、発熱抵抗体37の一端に接続された接続電極33(詳細後述)及び他端に接続された発熱抵抗体駆動電極39(詳細後述)を介して発熱抵抗体37に駆動電圧が印加されたときに、発熱抵抗体37が効率良く発熱することが可能となる。   Thus, by providing the heating resistor 37 in a meandering manner, the connection electrode 33 (described later in detail) connected to one end of the heating resistor 37 and the heating resistor drive electrode 39 (described later in detail) connected to the other end. When the drive voltage is applied to the heating resistor 37 via the heating resistor 37, the heating resistor 37 can efficiently generate heat.

発熱抵抗体37は、図6に示すように、発熱抵抗体層37A上に、自己酸化膜37Bを積層して構成されている。発熱抵抗体37は、Taのケイ素化物を含んで構成されている。この発熱抵抗体37を構成するTaのケイ素化物としては、TaSixNy、TaSixOy等を用いることができる。これらの中でも体積抵抗率を高くすることが出来、効率的な発熱を行う事が可能である理由から、TaSiOを用いることが好ましい。   As shown in FIG. 6, the heating resistor 37 is formed by laminating a self-oxidation film 37B on the heating resistor layer 37A. The heating resistor 37 includes Ta silicide. As the silicide of Ta constituting the heating resistor 37, TaSixNy, TaSixOy, or the like can be used. Among these, it is preferable to use TaSiO because the volume resistivity can be increased and efficient heat generation can be performed.

自己酸化膜37Bは、Taのケイ素化物により構成された発熱抵抗体37の表面を自己酸化させることで形成される。このようにして形成された自己酸化膜37Bは、絶縁性であることから、自己酸化膜37Bによって、発熱抵抗体層37Aがインクと直接接触することを抑制することができる。   The self-oxidized film 37B is formed by self-oxidizing the surface of the heating resistor 37 made of Ta silicide. Since the self-oxidized film 37B thus formed is insulative, the self-oxidized film 37B can prevent the heating resistor layer 37A from coming into direct contact with the ink.

また、自己酸化により形成された自己酸化膜37Bは、非常に薄い(例えば、膜厚0.01μm)ことが知られていることから、発熱抵抗体37上に絶縁層を別途設ける場合に比べて、発熱抵抗体37の熱損失を抑制することができ、熱エネルギーを低下させることなく効率良く圧電素子60及び圧電素子60周辺を加熱することができると共に、インクを効率よく暖めることができる。   Further, since the self-oxidation film 37B formed by self-oxidation is known to be very thin (for example, a film thickness of 0.01 μm), it is compared with the case where an insulating layer is separately provided on the heating resistor 37. The heat loss of the heating resistor 37 can be suppressed, the piezoelectric element 60 and the periphery of the piezoelectric element 60 can be efficiently heated without lowering the thermal energy, and the ink can be efficiently warmed.

発熱抵抗体37の積層方向に直交する方向の一端は、接続電極33を介して、上部電極64と接続する金属配線72に接続されている。また、発熱抵抗体37の積層方向に直交する方向の他端は、発熱抵抗体駆動電極39を介して発熱抵抗体駆動配線43に電気的に接続されている。発熱抵抗体駆動配線43は、発熱抵抗体制御回路50Bへ電気的に接続されている。   One end of the heating resistor 37 in the direction orthogonal to the stacking direction is connected to the metal wiring 72 connected to the upper electrode 64 via the connection electrode 33. The other end of the heating resistor 37 in the direction orthogonal to the stacking direction is electrically connected to the heating resistor drive wiring 43 via the heating resistor drive electrode 39. The heating resistor drive wiring 43 is electrically connected to the heating resistor control circuit 50B.

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に電圧が印加されると、上下方向に撓み変形する構成になっている。   The diaphragm 70 includes a tetraethoxysilane film (hereinafter referred to as “TEOS film”) 54 as a first layer and a local oxidation of silicon film (hereinafter referred to as a second layer) formed by a chemical vapor deposition (CVD) method. 44 (referred to as “LOCOS film”), which has elasticity at least in the vertical direction, and is configured to bend and deform in the vertical direction when a voltage is applied to the piezoelectric element 60.

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電気配線52が設けられている。また、振動板70には、電気配線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、及び電気接続用貫通口96が形成されている。また、振動板70には、発熱抵抗体駆動配線43と、駆動素子50とを電気接続するための電気接続用貫通口97と、が設けられている。   An electrical wiring 52 as a first electrical wiring is provided inside the diaphragm 70, that is, between the TEOS film 54 and the LOCOS film 44. In addition, the diaphragm 70 has an electrical connection through hole 94 for electrically connecting the electrical wiring 52 and the lower electrode 58, and the metal wiring 72 (upper electrode 64) and the drive element 50, and an electrical connection through hole, respectively. 96 is formed. Further, the diaphragm 70 is provided with a heating resistor drive wiring 43 and an electrical connection through hole 97 for electrically connecting the drive element 50.

この電気接続用貫通口94内に、融点が600℃以上の高融点金属、例えばタングステンを充填することにより第2の電気配線56を形成し、電気配線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、タングステンを充填することにより形成した電気配線68、接続電極33と金属配線72(上部電極64)と圧電素子制御回路50Aとが電気接続されるようになっている。   A second electrical wiring 56 is formed by filling the through hole 94 for electrical connection with a high melting point metal having a melting point of 600 ° C. or higher, for example, tungsten, and the electrical wiring 52 and the lower electrode 58 are electrically connected. Also in the electrical connection through hole 96, the electrical wiring 68 formed by filling tungsten, the connection electrode 33, the metal wiring 72 (upper electrode 64), and the piezoelectric element control circuit 50A are electrically connected. Yes.

同様に、電気接続用貫通口97内に、融点が600℃以上の高融点金属、例えばタングステンを充填して電気配線69を形成することによって、1つの発熱抵抗体制御回路50Bと発熱抵抗体駆動配線43とが電気接続されるようになっている。   Similarly, one heating resistor control circuit 50B and a heating resistor drive are formed by filling the electrical connection through-hole 97 with a high melting point metal having a melting point of 600 ° C. or more, for example, tungsten to form the electrical wiring 69. The wiring 43 is electrically connected.

次に、インクプール部材73の構成について説明する。
圧電素子基板71の下面側、詳細には、シリコン基板40の下面側には、インクプール部材73が設けられている。インクプール部材73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を含んで構成されている。マニフォールド86は、シリコン基板40の下面側に接合されており、このマニフォールド86がシリコン基板40の下面側に接合されることによって、マニフォールド86と振動板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が形成される。
Next, the configuration of the ink pool member 73 will be described.
An ink pool member 73 is provided on the lower surface side of the piezoelectric element substrate 71, specifically, on the lower surface side of the silicon substrate 40. The ink pool member 73 includes a manifold 86 made of a material having ink resistance. The manifold 86 is bonded to the lower surface side of the silicon substrate 40, and the manifold 86 is bonded to the lower surface side of the silicon substrate 40, thereby providing a predetermined shape and volume between the manifold 86 and the diaphragm 70. An ink pool chamber 80 is formed.

マニフォールド86には、インクNを貯留したインクタンク(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。
The manifold 86 has an ink supply port (not shown) connected to an ink tank (not shown) that stores the ink N at a predetermined location, and the ink N injected from the ink supply port is stored in the ink pool. It is stored in the chamber 80. Note that an air damper 84 is provided in the manifold 86 so that vibration due to injection does not affect the other nozzles 36 (in order to prevent crosstalk).
Further, an ink filter 88 is installed in the ink pool chamber 80 in order to remove dust in the ink N.

次に、流路基板76の構成について説明する。
圧電素子基板71の上面側には、流路基板76が接続されている。流路基板76には、インクNを吐出するためのノズル36が形成されている。この流路基板76が圧電素子基板71の上面側に接合されることによって、圧電素子基板71と流路基板76との間には、圧力室82が形成される。また、図5に示すように、圧電素子基板71には、圧力室82とインクプール室80とを連通するためのインク供給路90(インク供給用貫通口92)が形成されている。
Next, the configuration of the flow path substrate 76 will be described.
A flow path substrate 76 is connected to the upper surface side of the piezoelectric element substrate 71. A nozzle 36 for discharging ink N is formed on the flow path substrate 76. By bonding the flow path substrate 76 to the upper surface side of the piezoelectric element substrate 71, a pressure chamber 82 is formed between the piezoelectric element substrate 71 and the flow path substrate 76. Further, as shown in FIG. 5, the piezoelectric element substrate 71 is formed with an ink supply path 90 (ink supply through-hole 92) for communicating the pressure chamber 82 and the ink pool chamber 80.

このため、インクジェット記録ヘッド32では、インクプール室80から、インク供給路90、圧力室82、及びノズル36へと、連通するインクNの流路が形成されており、インク供給ポート(図示省略)を介して注入されてインクプール室80に貯留されたインクNは、インク供給路90を経て圧力室82内に充填される。そして、上部電極64及び下部電極58を介して圧電素子60に駆動電圧が印加されると、圧電素子60の変形と共に振動板70にたわみ変形して圧力室82内を膨張または圧縮させる。これによって、圧力室82内に体積変化が生じ、圧力室82内に圧力波が発生する。この圧力波の作用によって、インクNが運動し、インクジェット記録ヘッド32の内部からノズル36を介して外部へとインク滴が吐出される。   For this reason, in the ink jet recording head 32, a flow path for ink N is formed to communicate from the ink pool chamber 80 to the ink supply path 90, the pressure chamber 82, and the nozzle 36, and an ink supply port (not shown). The ink N injected and stored in the ink pool chamber 80 is filled into the pressure chamber 82 via the ink supply path 90. When a drive voltage is applied to the piezoelectric element 60 through the upper electrode 64 and the lower electrode 58, the pressure chamber 82 is expanded or compressed by bending and deforming the diaphragm 70 along with the deformation of the piezoelectric element 60. As a result, a volume change occurs in the pressure chamber 82, and a pressure wave is generated in the pressure chamber 82. By the action of the pressure wave, the ink N moves and ink droplets are ejected from the inside of the ink jet recording head 32 to the outside via the nozzle 36.

なお、インクプール室80と圧力室82とは、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、電気配線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(図4参照)。   The ink pool chamber 80 and the pressure chamber 82 are configured not to exist on the same horizontal plane. Thereby, the pressure chambers 82 can be arranged in a state of being close to each other, and the nozzles 36 can be arranged in a matrix at high density. In addition, a flexible printed circuit board (hereinafter referred to as “FPC”) 100 is connected to the electrical wiring 52 via bumps 38 (see FIG. 4).

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7乃至図15を基に詳細に説明する。   Next, the manufacturing process of the ink jet recording head 32 of the first embodiment will be described in detail with reference to FIGS.

まず、図7(A)で示すように、シリコン基板40上に、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。   First, as shown in FIG. 7A, the driving element 50 is formed on the silicon substrate 40. As the manufacturing method of the drive element 50, a generally known manufacturing method is used.

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。 That is, a LOCOS film 44 (film thickness: 0.7 μm) is deposited on the silicon substrate 40 in a region excluding the impurity (N + ) diffusion region 42, and the impurity (N + ) diffusion region 42 is formed on the silicon substrate 40. The polysilicon 46 is laminated. Then, a boron-phosphorus-silicon glass film 48 (hereinafter referred to as “BPSG film”, film thickness: 0.5 μm) is deposited on the impurity (N + ) diffusion region 42, the LOCOS film 44, and the polysilicon 46.

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電気配線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、電気配線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が工程毎に形成される。また、電気配線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。   Next, an electric wiring 52 (film thickness: 0.5 μm) made of a high-temperature resistant metal such as Ta, Ti, W, Pt is deposited as an individual wiring on the upper surface of the BPSG film 48 so as to correspond to each piezoelectric element 60. (See FIG. 4). An ink supply through-hole 92 for forming the ink supply path 90 is formed at predetermined positions of the LOCOS film 44, the BPSG film 48, and the electric wiring 52 for each process. Further, the film formation range of the electric wiring 52 is set to a predetermined position that does not reach the ink supply through-hole 92.

その後、図7(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に臨む電気配線52の端部52A(図7(A)参照)をTEOS膜54で被覆し、電気配線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、電気配線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と、発熱抵抗体駆動配線43と駆動素子50とを電気接続するための電気接続用貫通口97と、をTEOS膜54に形成しておく。   Thereafter, as shown in FIG. 7B, a TEOS film 54 (film thickness: 3.3 μm) is deposited. Thereby, the thickness of the diaphragm 70 constituted by the LOCOS film 44, the BPSG film 48, and the TEOS film 54 is, for example, 5 μm to 7 μm. At this time, the end portion 52A (see FIG. 7A) of the electric wiring 52 facing the ink supply through-hole 92 is covered with the TEOS film 54 so that the electric wiring 52 is not exposed to the ink supply through-hole 92. To. Also, an electrical connection through-hole 94 for electrical connection between the electrical wiring 52 and the lower electrode 58, an electrical connection through-hole 96 for electrical connection between the drive element 50 and the upper electrode 64, and heating resistor driving An electrical connection through hole 97 for electrically connecting the wiring 43 and the drive element 50 is formed in the TEOS film 54.

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。   Here, the film laminated as the vibration plate 70 may be a film other than the TEOS film 54 as long as it has low stress and does not generate cracks even when deposited several μm or more. In order to relieve stress, a film to which boron (B), phosphorus (P), germanium (Ge), or the like is added may be used. When the diaphragm 70 is formed, if the formation area of the piezoelectric element 60 is uneven, a flat surface with a surface roughness (Ra) of 1 μm or less is obtained using a flattening technique such as polishing or etchback. To do.

その後、図7(C)で示すように、電気接続用貫通口94、電気接続用貫通口96、及び電気接続用貫通口97各々に、タングステンを充填することにより、第2の電気配線56、電気配線68、及び電気配線69を形成すると共に、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、タングステンの電気接続用貫通口94、電気接続用貫通口96、及び電気接続用貫通口97への充填は、バリアー層であるTi/TiN(図示省略)形成後に、タングステンを堆積し、その後、研磨することにより行われる。   After that, as shown in FIG. 7C, the second electrical wiring 56, the electrical connection through hole 94, the electrical connection through port 96, and the electrical connection through port 97 are filled with tungsten. The electric wiring 68 and the electric wiring 69 are formed, and a Ti film (film thickness: 10 nm) and a Pt film (film thickness: 250 nm) to be the lower electrode 58 are continuously deposited on the TEOS film 54 by sputtering. The film deposition range of the lower electrode 58 is set to a predetermined position that does not reach the ink supply through hole 92 and the electrical connection through hole 96. Further, filling of the through hole 94 for electrical connection, the through hole 96 for electrical connection, and the through hole 97 for electrical connection with tungsten is performed by depositing tungsten after forming Ti / TiN (not shown) as a barrier layer, and thereafter It is performed by polishing.

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、TiO膜などを着膜してもよい。 Here, Pt is used as the lower electrode 58. However, even if another metal such as Ir, Au, Ru, which has high affinity with the PZT film 62 constituting the piezoelectric element 60 and has heat resistance, is used. I do not care. In order to improve the crystal orientation and adhesion of the PZT film 62 to be formed later, an orientation control film (STO, BTO, etc.) or a Ti, TiO 2 film or the like may be deposited as an adhesion layer.

その後、図8(D)で示すように、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。   Thereafter, as shown in FIG. 8D, a PZT film 62 (film thickness: 5 μm) is deposited by sputtering, and subsequently, a Pt film (film thickness: 0.5 μm) as the upper electrode 64 is deposited. To do. Then, the PZT film 62 and the upper electrode 64 are patterned by a photolithography process and an etching process. Note that the PZT film 62 as a piezoelectric body may be deposited by other means such as a sol-gel method, an MOCVD method, or an AD method. Further, although Pt is used as the upper electrode 64 here, another metal such as Ir, Au, or Ru having high affinity with the PZT film 62 constituting the piezoelectric element 60 and heat resistance may be used. I do not care.

こうして、圧電素子60が形成されるが、この圧電素子60は、電気配線52が形成される層の上方に形成されている。つまり、電気配線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(圧電素子制御回路50A)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。   Thus, the piezoelectric element 60 is formed. The piezoelectric element 60 is formed above the layer where the electric wiring 52 is formed. That is, the electric wiring 52 is formed in a layer below the piezoelectric element 60 and is formed as an individual wiring in a region where the piezoelectric element 60 is formed in a plan view. The piezoelectric element 60 is formed for each drive element 50 and is configured to correspond one-to-one. That is, the same number of piezoelectric elements 60 and drive elements 50 are provided so that one piezoelectric element 60 is driven by one drive element 50 (piezoelectric element control circuit 50A).

その後、図8(E)で示すように、下部電極58、PZT膜62、上部電極64に絶縁保護膜としてのTEOS膜66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、電気接続用貫通口96、及び電気接続用貫通口97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。   Thereafter, as shown in FIG. 8E, a TEOS film 66 as an insulating protective film is deposited on the lower electrode 58, the PZT film 62, and the upper electrode 64. That is, a TEOS film 66 (film thickness: 0.5 μm) is deposited as an insulating film that avoids a short circuit with the PZT film 62 and as a moisture-resistant protective film for the PZT film 62. At this time, the end 58A of the lower electrode 58 facing the ink supply through-hole 92 and the end 58A of the lower electrode 58 facing the electrical connection through-hole 96 are covered with the TEOS film 66, and the lower electrode 58 is covered with the ink. The supply through-hole 92, the electrical connection through-hole 96, and the electrical connection through-hole 97 are not exposed. Further, a contact hole 66 A for connecting a metal wiring 72 (described later) to the upper electrode 64 is formed in the TEOS film 66.

その後、図9(F)で示すように、TEOS膜66の上面の、圧電素子60の積層方向に直交する方向の一端部から、該一端部に連続する圧電素子60の側面を介して連続する方向にコンタクト孔66Aを充填し且つ覆うように、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に充填された電気配線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、配線保護層74を着膜する。   Thereafter, as shown in FIG. 9 (F), the TEOS film 66 continues from one end portion in the direction orthogonal to the stacking direction of the piezoelectric elements 60 through the side surface of the piezoelectric element 60 continuous to the one end portion. A metal wiring 72 (film thickness: 1.0 μm) is deposited so as to fill and cover the contact hole 66A in the direction, and is connected to the upper electrode 64 through the contact hole 66A. The electrical wiring 68 filled is also connected. The metal wiring 72 may be made of a material such as Al or an Al alloy. Then, a wiring protective layer 74 is deposited on the upper surface of the metal wiring 72.

また、TEOS膜66の上面の、圧電素子60の積層方向に直交する方向の他端部に連続する側面に連続する領域に、発熱抵抗体駆動配線43(膜厚:0.5μm)を着膜する。そして、この発熱抵抗体駆動配線43の上面についても、配線保護層74を着膜する。   Further, a heating resistor driving wiring 43 (film thickness: 0.5 μm) is deposited on a region continuous with the side surface continuous with the other end portion in the direction orthogonal to the stacking direction of the piezoelectric elements 60 on the upper surface of the TEOS film 66. To do. A wiring protective layer 74 is also deposited on the upper surface of the heating resistor driving wiring 43.

なお、配線保護層74の、発熱抵抗体駆動配線43の上面に着膜させた領域には、発熱抵抗体駆動配線43と、発熱抵抗体37とを電気的に接続するための発熱抵抗体駆動電極39を形成するためのコンタクト孔74Aを形成しておく。また、配線保護層74の、金属配線72の上面に着膜させた領域には、上部電極64と発熱抵抗体37の一端部とを接続するための接続電極33を形成するためのコンタクト孔74Bを形成しておく。   Note that the heating resistor driving for electrically connecting the heating resistor driving wiring 43 and the heating resistor 37 is formed in the region of the wiring protective layer 74 formed on the upper surface of the heating resistor driving wiring 43. A contact hole 74A for forming the electrode 39 is formed in advance. Further, a contact hole 74B for forming a connection electrode 33 for connecting the upper electrode 64 and one end of the heating resistor 37 is formed in a region of the wiring protective layer 74 deposited on the upper surface of the metal wiring 72. Is formed.

これらのコンタクト孔74B及びコンタクト孔74A各々に、タングステンを充填することで、接続電極33及び発熱抵抗体駆動電極39を形成する。   Each of the contact hole 74B and the contact hole 74A is filled with tungsten, so that the connection electrode 33 and the heating resistor drive electrode 39 are formed.

配線保護層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層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。   The wiring protective layer 74 may have an oxide film, a nitride film, a resin film such as polyimide, or a two-layer structure of a metal film and an insulating film. Here, a film having a two-layer structure of a SiN film (film thickness: 0.2 μm) and a Ta film (film thickness: 0.5 μm) is used as the wiring protective layer 74. In addition, the voltage application necessary for driving the piezoelectric element 60 may be performed on the diaphragm 70 side on the GND (ground) side or on the + (plus) side.

次に、図10(G)に示すように、配線保護層74の上面の、少なくとも圧電素子60の上面を覆う領域に、TaSiOからなる発熱抵抗体37を0.1μm厚で着膜(スパッタ)を行い、その後、図示しないレジストでマスクし、フッ素系ガスでエッチングを行うことで所望のサイズにパターンニングする。その後、レジストを除去する。次に、450℃の温度で数十分、酸素雰囲気中で熱処理を加える。これにより、発熱抵抗体37表面に酸化膜(自己酸化膜37B)(膜厚 0.01μm)が形成される。   Next, as shown in FIG. 10 (G), a heating resistor 37 made of TaSiO is deposited to a thickness of 0.1 μm (sputtering) on the upper surface of the wiring protective layer 74 so as to cover at least the upper surface of the piezoelectric element 60. Then, masking is performed with a resist (not shown), and etching is performed with a fluorine-based gas, thereby patterning to a desired size. Thereafter, the resist is removed. Next, heat treatment is performed at a temperature of 450 ° C. for several tens of minutes in an oxygen atmosphere. As a result, an oxide film (self-oxidized film 37B) (film thickness of 0.01 μm) is formed on the surface of the heating resistor 37.

この処理により、発熱抵抗体37の一端を、接続電極33を介して上部電極64と接続する金属配線72に接続し、他端を、発熱抵抗体駆動電極39を介して発熱抵抗体駆動配線43に電気的に接続した構成とすることができる。   With this process, one end of the heating resistor 37 is connected to the metal wiring 72 connected to the upper electrode 64 via the connection electrode 33, and the other end is connected to the heating resistor driving wiring 43 via the heating resistor driving electrode 39. It can be set as the structure electrically connected to.

その後、図11(O)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。   Thereafter, an ink pool chamber 80 is formed as shown in FIG. That is, the opening 40A is formed in a predetermined region on the back surface of the silicon substrate 40 by a photolithography process and an etching process. And it connects with the through-hole 92 for ink supply previously formed.

続いて、図12(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、ポリイミドなどの流路基板76として樹脂層を回転塗布し、パターニングする。この樹脂層の膜厚は、20μm程度でよい。そして更に、図12(I)で示すように、圧力室形成用の樹脂層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、樹脂層78の厚さを40μmとしている。   Subsequently, as shown in FIG. 12H, in order to flatten the wall surface of the pressure chamber 82, first, a resin layer is spin-coated as a flow path substrate 76 such as polyimide and patterned. The film thickness of this resin layer may be about 20 μm. Further, as shown in FIG. 12I, a pressure chamber forming resin layer 78 is spin-coated and patterned. Thereby, the shape of the pressure chamber 82 is patterned into a desired shape and volume. Here, the thickness of the resin layer 78 is 40 μm.

その後、図13(J)で示すように、更に流路基板76として樹脂層を回転塗布し、ノズル36を形成するためのパターニングを行う。なお、このときの流路基板76としての樹脂層の膜厚は、20μmである。そして、図13(K)で示すように、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。   Thereafter, as shown in FIG. 13J, a resin layer is further spin-coated as a flow path substrate 76, and patterning for forming the nozzles 36 is performed. In addition, the film thickness of the resin layer as the flow path substrate 76 at this time is 20 μm. Then, as shown in FIG. 13K, the resin layer 78 is removed with an organic solvent. As a result, the pressure chamber 82 is formed, and the ink pool chamber 80 and the pressure chamber 82 are connected by the ink supply path 90 (ink supply through-hole 92).

続いて、図14(L)で示すように、電気配線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。   Subsequently, as shown in FIG. 14L, the FPC 100 for taking out a signal line to the outside is connected to the electric wiring 52 through the bump 38.

その後、図15(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。   Thereafter, as shown in FIG. 15M, a manifold 86 for supplying ink is bonded to the silicon substrate 40. Here, an ink filter 88 for removing dust in the ink N is installed in the opening portion of the ink pool chamber 80 before the manifold 86 is joined. The ink filter 88 is not particularly limited as long as it has a function of filtering dust, such as a resin filter and a SUS filter, and has a filter diameter that does not inhibit the flow of the ink N.

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。   Further, here, an air damper 84 is provided in the manifold 86 so that vibration due to injection does not affect the other nozzles 36 (in order to prevent crosstalk). That is, a resin film (air damper 84) of 20 μm or less is formed on the manifold 86 which is a resin molded product. Thus, the ink jet recording head 32 of the first embodiment in which the piezoelectric element 60 faces (facing) the pressure chamber 82 is completed, and the ink N is placed in the ink pool chamber 80 and the pressure chamber 82 as shown in FIG. Filling is possible.

次に、インクジェット記録ヘッド32の電気的構成について説明する。
インクジェット記録装置10は、図16と、上記説明した図17と、に示すように、コントローラ99と、コントローラ99に信号授受可能に接続された複数の駆動素子50〜駆動素子50と、を含んで構成されている。
Next, the electrical configuration of the inkjet recording head 32 will be described.
As shown in FIG. 16 and FIG. 17 described above, the inkjet recording apparatus 10 includes a controller 99 and a plurality of drive elements 50 1 to 50 n connected to the controller 99 so as to be able to exchange signals. It is configured to include.

コントローラ99は、制御部99Aと、メモリ99Bと、パルス生成回路99Cと、データ取得部99Dと、を含んで構成されている。これらのメモリ99B、パルス生成回路99C、及びデータ取得部99Dは、制御部99Aに信号授受可能に接続されている。   The controller 99 includes a control unit 99A, a memory 99B, a pulse generation circuit 99C, and a data acquisition unit 99D. The memory 99B, the pulse generation circuit 99C, and the data acquisition unit 99D are connected to the control unit 99A so as to exchange signals.

メモリ99Bは、予め定められた環境温度下におけるインク吐出条件と同一のインク吐出条件が得られる駆動条件を示す駆動条件情報と、圧電素子60の環境温度を示す環境温度情報と、を予め対応づけて記憶すると共に、各種データを記憶する。   The memory 99B associates in advance drive condition information indicating a drive condition under which the same ink discharge condition as the ink discharge condition under a predetermined environmental temperature is obtained, and environmental temperature information indicating the environmental temperature of the piezoelectric element 60. As well as various data.

上記インク吐出条件とは、ノズル36から吐出されるインク滴の量及びインク滴の吐出速度を示している。また、駆動条件とは、発熱抵抗体37を駆動するための駆動条件であって、例えば、パルス信号に基づいて発熱抵抗体37を駆動させる場合には、駆動条件として、所定のパルス幅、駆動電圧値、及びパルス数によって示されるパルス信号を挙げることができる。   The ink discharge conditions indicate the amount of ink droplets discharged from the nozzles 36 and the ink droplet discharge speed. The driving condition is a driving condition for driving the heating resistor 37. For example, when the heating resistor 37 is driven based on a pulse signal, the driving condition includes a predetermined pulse width and driving. A pulse signal indicated by a voltage value and the number of pulses can be given.

上記駆動条件は、例えば、発熱抵抗体37の材質、抵抗値、インクジェット記録ヘッド32の構造等に応じて、異なる環境温度で同一条件が得られるような駆動条件を予め求め、求めた駆動条件を対応する環境温度を示す環境温度情報に対応づけてメモリ99Bに記憶するようにすればよい。例えば、駆動条件として、パルス幅10μsec、駆動電圧3.3Vのパルスを、パルス数を環境温度に応じて定めることで、各環境温度に応じた駆動条件を定めるようにすればよい。   The drive conditions are determined in advance according to, for example, the material of the heating resistor 37, the resistance value, the structure of the ink jet recording head 32, and the like so that the same conditions can be obtained at different environmental temperatures. The memory 99B may be stored in association with the environmental temperature information indicating the corresponding environmental temperature. For example, as drive conditions, a pulse having a pulse width of 10 μsec and a drive voltage of 3.3 V may be determined according to the environmental temperature by determining the number of pulses according to the environmental temperature.

また、メモリ99Bに、上記駆動条件情報と、圧電素子60の環境温度と予め定められた環境温度との差分を予め記憶するようにし、環境温度に応じた駆動条件を定めるときに、測定された環境温度と予め定められた環境温度との差分を算出した算出結果に基づいて、駆動条件を定めるようにしてもよい。   In addition, the above-mentioned driving condition information and the difference between the environmental temperature of the piezoelectric element 60 and the predetermined environmental temperature are stored in advance in the memory 99B, and the measurement was performed when the driving condition corresponding to the environmental temperature was determined. The driving condition may be determined based on a calculation result obtained by calculating a difference between the environmental temperature and a predetermined environmental temperature.

パルス生成回路99Cは、制御部99Aの制御によって、メモリ99Bから読み出された駆動条件に応じたパルス信号を生成し、発熱抵抗体制御回路50Bへ出力する。また、パルス生成回路99Cは、データ取得部99Dから入力された画像データに基づいて圧電素子60を駆動するための駆動信号としてのパルス信号についても同様に生成し、圧電素子駆動回路50Aへ出力する。   The pulse generation circuit 99C generates a pulse signal corresponding to the drive condition read from the memory 99B under the control of the control unit 99A, and outputs the pulse signal to the heating resistor control circuit 50B. The pulse generation circuit 99C similarly generates a pulse signal as a drive signal for driving the piezoelectric element 60 based on the image data input from the data acquisition unit 99D, and outputs the pulse signal to the piezoelectric element drive circuit 50A. .

データ取得部99Dは、インクジェット記録装置10本体を制御する図示を省略する制御部から、画像データ、各種データ、及び各種信号等を取得する。この画像データとは、インクジェット記録装置10で記録する画像の記録画像データを、インクジェット記録ヘッド32で解析可能なデータに変換した後のデータである。   The data acquisition unit 99D acquires image data, various data, various signals, and the like from a control unit (not shown) that controls the main body of the inkjet recording apparatus 10. The image data is data obtained by converting recorded image data of an image recorded by the inkjet recording apparatus 10 into data that can be analyzed by the inkjet recording head 32.

圧電素子制御回路50Aは、温度検出回路106、及び圧電素子60を駆動するための駆動回路108を含んで構成されており、ドライバ102を介して、圧電素子60に信号授受可能に接続されている。   The piezoelectric element control circuit 50 </ b> A includes a temperature detection circuit 106 and a drive circuit 108 for driving the piezoelectric element 60, and is connected to the piezoelectric element 60 through the driver 102 so as to exchange signals. .

温度検出回路106は、圧電素子60の温度を検出する。すなわち、圧電素子60の温度を検出することにより、圧電素子60及び圧電素子60周辺のインクの温度を検出することができる。   The temperature detection circuit 106 detects the temperature of the piezoelectric element 60. That is, by detecting the temperature of the piezoelectric element 60, the temperature of the piezoelectric element 60 and the ink around the piezoelectric element 60 can be detected.

この温度検出方法としては、圧電素子60を構成するPZT膜(圧電体)62は、温度変動に応じて静電容量が変化する特性を有することから、この特性を利用する方法が挙げられる。具体的には、図16に示すように、PZT膜62の静電容量を検出する検出部103を設けると共に、予めPZT膜62の静電容量に対応する圧電素子60の温度情報を対応づけて温度検出回路106内に記憶しておき、検出部103から検出された静電容量に対応する温度情報の温度を、圧電素子60の温度として検出する方法が挙げられる。   As this temperature detection method, the PZT film (piezoelectric body) 62 constituting the piezoelectric element 60 has a characteristic that the capacitance changes in accordance with a temperature change, and therefore, a method using this characteristic can be mentioned. Specifically, as shown in FIG. 16, a detection unit 103 that detects the capacitance of the PZT film 62 is provided, and temperature information of the piezoelectric element 60 corresponding to the capacitance of the PZT film 62 is associated in advance. There is a method of storing the temperature in the temperature detection circuit 106 and detecting the temperature of the temperature information corresponding to the capacitance detected from the detection unit 103 as the temperature of the piezoelectric element 60.

なお、圧電素子60及び圧電素子60周辺の温度の検出方法としては、複数の圧電素子60毎、または各圧力室82内に温度を検出するためのサーミスタ等を設け、このサーミスタと温度検出回路106とを信号授受可能に接続しておき、このサーミスタから入力された温度検出結果を示す信号に基づいて、温度検出回路106において、圧電素子60及び圧電素子60周辺の温度を検出するようにしてもよい。   As a method for detecting the temperature of the piezoelectric element 60 and the surroundings of the piezoelectric element 60, a thermistor or the like for detecting the temperature is provided for each of the plurality of piezoelectric elements 60 or in each pressure chamber 82. And the temperature detection circuit 106 detects the temperature of the piezoelectric element 60 and the surroundings of the piezoelectric element 60 based on a signal indicating the temperature detection result input from the thermistor. Good.

また、圧電素子60及び圧電素子60周辺の温度の検出方法としては、温度変動によって発熱抵抗体37自体の抵抗値もまた変化し、また、発熱抵抗体37は圧電素子60に積層されていることから、予め発熱抵抗体37の温度情報に対応する抵抗値情報を対応づけて温度検出回路106内に記憶しておくと共に発熱抵抗体37の抵抗値変化を検出する検出部(図示省略)を設けてこの検出部と温度検出回路106とを信号授受可能に接続し、この検出部によって検出された発熱抵抗体37の抵抗値に応じた温度情報の温度を、圧電素子60及び圧電素子60周辺の温度として検出する方法を用いてもよい。
なお、この場合には、温度検出精度を挙げる観点から、上記図22に示したように、発熱抵抗体37は、蛇行状に設けられていることが好ましい。
Further, as a method of detecting the temperature of the piezoelectric element 60 and the surroundings of the piezoelectric element 60, the resistance value of the heating resistor 37 itself also changes due to temperature fluctuation, and the heating resistor 37 is laminated on the piezoelectric element 60. In addition, a detection unit (not shown) for previously storing resistance value information corresponding to the temperature information of the heating resistor 37 in association with the temperature detection circuit 106 and detecting a change in the resistance value of the heating resistor 37 is provided. The detection unit and the temperature detection circuit 106 are connected so as to be able to exchange signals, and the temperature of the temperature information corresponding to the resistance value of the heating resistor 37 detected by the detection unit is set in the vicinity of the piezoelectric element 60 and the piezoelectric element 60. A method for detecting the temperature may be used.
In this case, from the viewpoint of increasing the temperature detection accuracy, it is preferable that the heating resistor 37 is provided in a meandering manner as shown in FIG.

発熱抵抗体駆動回路50Bは、シフトレジスタ110と、ラッチ112と、デコーダ114を含んで構成されている。図示は省略するが、シフトレジスタ110の入力端は、コントローラ99に接続され、出力端は、ラッチ112に接続されている。
なお、シフトレジスタ110の出力端は、対応する発熱抵抗体37を駆動するためのラッチと、該発熱抵抗体37に隣接して設けられた発熱抵抗体を駆動するためのラッチと、に接続されている。
ラッチ112の入力端は、シフトレジスタ110に接続され、出力端は、デコーダ114に接続されている。デコーダの入力端の一方は、ラッチ112に接続され、他方はコントローラ99に接続されている。デコーダの出力端は、ドライバ104を介して、発熱抵抗体37に接続されている。
The heating resistor drive circuit 50B includes a shift register 110, a latch 112, and a decoder 114. Although not shown, the input end of the shift register 110 is connected to the controller 99, and the output end is connected to the latch 112.
The output terminal of the shift register 110 is connected to a latch for driving the heating resistor 37 corresponding, and a latch for driving the heating resistor provided adjacent to the heat generating resistor 37 1, the Has been.
The input end of the latch 112 is connected to the shift register 110, and the output end is connected to the decoder 114. One of the input terminals of the decoder is connected to the latch 112 and the other is connected to the controller 99. The output terminal of the decoder is connected to the heating resistor 37 via the driver 104.

次に、インクジェット記録ヘッド32における温度制御の作用について説明する。   Next, the operation of temperature control in the inkjet recording head 32 will be described.

制御部99Aでは、所定時間毎に図18に示す処理ルーチンが実行されて、ステップ100へ進み、インクジェット記録装置10の装置各部を制御するための制御部(図示省略)から、画像データを取得したか否かを判別し、否定されると本ルーチンを終了し、肯定されるとステップ104へ進む。   In the control unit 99A, the processing routine shown in FIG. 18 is executed every predetermined time, and the process proceeds to Step 100, where image data is acquired from a control unit (not shown) for controlling each unit of the inkjet recording apparatus 10. This routine is terminated if the result is negative, and the process proceeds to step 104 if the result is affirmative.

ステップ104では、取得した画像データに基づいて各ノズル36からインクを吐出することによって記録用紙Pに画像を形成する画像形成処理を開始する。   In step 104, an image forming process for forming an image on the recording paper P is started by discharging ink from each nozzle 36 based on the acquired image data.

次のステップ106では、図示を省略する内部カウンタのカウントをスタートさせて、次のステップ108において、所定時間経過するまで否定判断を繰り返し、肯定されると、ステップ100へ進む。   In the next step 106, counting of an internal counter (not shown) is started, and in the next step 108, a negative determination is repeated until a predetermined time elapses.

ステップ110では、各圧電素子60〜60各々の温度測定結果を読み取る。ステップ110の処理は、各圧電素子制御回路50A〜50A各々の温度検出回路106から入力された温度測定結果を読み取ることによって、読み取ることができる。 In step 110, the temperature measurement result of each of the piezoelectric elements 60 1 to 60 n is read. Process of step 110, by reading the temperature measurement result inputted from the piezoelectric element control circuit 50A 1 ~50A n each of the temperature detection circuit 106 can be read.

次のステップ112では、上記ステップ110で読み取った温度測定結果を示す温度情報に対応する駆動条件情報をメモリ99Bから読み取る。   In the next step 112, driving condition information corresponding to the temperature information indicating the temperature measurement result read in step 110 is read from the memory 99B.

次のステップ114では、ステップ112で読み取った駆動条件情報で各圧電素子60〜60に対応する発熱抵抗体37〜37各々が駆動されるように、駆動素子50〜駆動素子50各々を制御する。 In the next step 114, as the heat generating resistor 37 1 to 37 n respectively corresponding to the piezoelectric elements 60 1 to 60 n in the drive condition information read in step 112 is driven, the driving elements 50 1 to drive element 50 n each is controlled.

ステップ114の処理は、具体的には、メモリ99Bから読みとった圧電素子60〜60毎の駆動条件情報に基づいて、パルス生成回路99Cにおいて駆動パルス信号を生成するように制御する。次に、各圧電素子60〜60各々に対応する発熱抵抗体制御回路50B〜50B各々へ、駆動条件情報に応じたパルス信号を含む駆動条件信号を出力する。 Specifically, the process of step 114 is controlled to generate a drive pulse signal in the pulse generation circuit 99C based on the drive condition information for each of the piezoelectric elements 60 1 to 60 n read from the memory 99B. Then, the heating resistor control circuit 50B 1 ~50B n respectively corresponding to the piezoelectric elements 60 1 to 60 n respectively, and outputs a driving condition signal including a pulse signal corresponding to the driving condition information.

この駆動条件信号とは、パルス生成回路99Cで生成されたパルス信号と、クロック信号と、各ラッチ112に対してデータを保持することのできるラッチ信号と、駆動の有無を示すオンオフ信号と、を含んで構成されている。   The drive condition signal includes a pulse signal generated by the pulse generation circuit 99C, a clock signal, a latch signal that can hold data for each latch 112, and an on / off signal that indicates whether driving is performed. It is configured to include.

駆動条件信号の入力された各発熱抵抗体制御回路50B〜50Bでは、ラッチ112に対して、データを保持することのできるラッチ信号の入力が開始されると同時に、シフトレジスタ110にオンオフ信号のシリアル入力がクロック信号に同期させて行われる。これによって、各ラッチ112には、全ての発熱抵抗体37〜37に対するオンオフ信号がラッチ(一時的に記憶、保持)された状態となる。 In each of the heating resistor control circuits 50B 1 to 50B n to which the drive condition signal has been input, the latch register 112 is started to input a latch signal capable of holding data, and at the same time, an ON / OFF signal is sent to the shift register 110. The serial input is performed in synchronization with the clock signal. As a result, the ON / OFF signals for all the heating resistors 37 1 to 37 n are latched (temporarily stored and held) in each latch 112.

さらに、デコーダ114に対して、パルス生成回路99Cで生成されたパルス信号が出力されると、デコーダ114において、ラッチ112からの出力と、デコーダ114に入力されたパルス信号との論理和が演算され、ドライバ104を介して、発熱抵抗体37が駆動パルス信号によって規定されたパルス幅によって規定される時間で、且つ駆動パルス信号によって規定されるパルス数によって規定される回数だけ、駆動される。   Further, when the pulse signal generated by the pulse generation circuit 99C is output to the decoder 114, the decoder 114 calculates the logical sum of the output from the latch 112 and the pulse signal input to the decoder 114. The heating resistor 37 is driven through the driver 104 for a time defined by the pulse width defined by the drive pulse signal and the number of times defined by the number of pulses defined by the drive pulse signal.

ステップ114の処理によって、測定された温度の温度情報に応じた駆動条件で、各発熱抵抗体37〜37が独立して駆動される。発熱抵抗体37〜37が駆動されて発熱抵抗体37〜37が発熱することで、発熱抵抗体37〜37各々の周辺が加熱されることから、圧力室82内のインクを個々に加熱することができる。 Through the process of step 114, the driving condition corresponding to the temperature information of the measured temperature, the heating resistors 37 1 to 37 n are independently driven. Since the heating resistors 37 1 to 37 n are driven and the heating resistors 37 1 to 37 n generate heat, the periphery of each of the heating resistors 37 1 to 37 n is heated. Can be individually heated.

次のステップ116では、上記ステップ106でスタートしたタイマカウントをリセットした後に、ステップ118へ進み、データ取得部99Dを介して取得した画像データについて全ての画像形成が終了したか否かを判別し、否定されるとステップ106へ戻り、肯定されると、本ルーチンを終了する。   In the next step 116, after resetting the timer count started in step 106, the process proceeds to step 118, where it is determined whether or not all image formation has been completed for the image data acquired via the data acquisition unit 99D. When the result is negative, the routine returns to step 106, and when the result is positive, this routine is terminated.

以上説明したように、本発明のインクジェット記録ヘッド32によれば、圧電素子基板71上に発熱抵抗体37が一体的に設けられていることから、簡易な構成で容易にインクジェット記録ヘッド32内のインクを加熱することができるとともに、発熱抵抗体37を設けることによるインクジェット記録ヘッド32の大型化を抑制することができる。   As described above, according to the ink jet recording head 32 of the present invention, since the heating resistor 37 is integrally provided on the piezoelectric element substrate 71, the ink jet recording head 32 in the ink jet recording head 32 can be easily formed with a simple configuration. The ink can be heated, and the increase in size of the ink jet recording head 32 due to the provision of the heating resistor 37 can be suppressed.

また、発熱抵抗体37が、各圧電素子60〜60各々に対して個別に配置されていることから、各圧電素子60〜60各々に連続する圧力室82内を効率よく加熱することができる。また、複数設けられた各圧電素子60〜60、及び圧電素子60〜60各々に連続する各圧力室82を、個別に加熱制御することができるため、インクジェット記録ヘッド32内の複数の圧力室82内のインク温度をすばやく均一となるように調整することができる。このため、複数のノズル36各々から吐出されるインク滴の粘度を均一とする事ができる。従って、同一の駆動信号が各圧電素子60各々に印加されたときに複数のノズル36各々から吐出されるインクの吐出速度、及び吐出量のばらつきを抑制することができ、画質劣化を抑制することができる。 Further, the heating resistor 37, because it is arranged separately for each of the piezoelectric elements 60 1 to 60 n respectively, to efficiently heat the pressure chamber 82 contiguous to the piezoelectric elements 60 1 to 60 n respectively be able to. In addition, since the plurality of piezoelectric elements 60 1 to 60 n and the pressure chambers 82 continuing to each of the piezoelectric elements 60 1 to 60 n can be individually controlled by heating, a plurality of elements in the inkjet recording head 32 can be controlled. The ink temperature in the pressure chamber 82 can be adjusted quickly and uniformly. For this reason, the viscosity of the ink droplets discharged from each of the plurality of nozzles 36 can be made uniform. Therefore, when the same drive signal is applied to each piezoelectric element 60, it is possible to suppress variations in the discharge speed and discharge amount of the ink discharged from each of the plurality of nozzles 36, and to suppress deterioration in image quality. Can do.

なお、上記図18に示す処理ルーチンでは、制御部99Aは、取得した画像データに基づいたインク吐出(画像形成)を開始した後に、所定時間毎に各圧電素子60周辺のインクの温度を測定した測定結果に基づいて発熱抵抗体37を駆動する場合を説明したが、発熱抵抗体37を駆動するタイミングは、このようなタイミングに限られるものではない。   In the processing routine shown in FIG. 18, the control unit 99A measures the temperature of the ink around each piezoelectric element 60 every predetermined time after starting ink ejection (image formation) based on the acquired image data. Although the case where the heating resistor 37 is driven based on the measurement result has been described, the timing for driving the heating resistor 37 is not limited to such timing.

例えば、制御部99Aでは、取得した画像データに基づいて、記録する対象となる画像を形成するために各圧電素子60〜60各々を駆動する数を予め画像形成処理(上記ステップ104の処理)前にカウントする。そして、このカウント結果に基づいて、圧電素子60の温度が画質劣化を引き起こすようなインク粘度上昇を引き起こす閾値としての温度以下となるようなカウント数である圧電素子60について、画像形成処理開始(上記ステップ104の処理)後に、所定時間毎に上記ステップ114の発熱処理を実行するようにしてもよい。
この場合には、駆動条件信号として、予め定めた駆動条件信号を用いるようにすればよい。
For example, in the control unit 99A, based on the acquired image data, the number of driving each of the piezoelectric elements 60 1 to 60 n in order to form an image to be recorded is set in advance by the image forming process (the process of step 104 above). ) Count before. Then, based on the count result, the image forming process is started for the piezoelectric element 60 whose count number is equal to or lower than a temperature as a threshold value that causes an increase in ink viscosity that causes deterioration in image quality. After the process of step 104), the heat generation process of step 114 may be executed every predetermined time.
In this case, a predetermined drive condition signal may be used as the drive condition signal.

また、上記図18に示す処理ルーチンでは、制御部99Aは、取得した画像データに基づいたインク吐出(画像形成)を開始した後に、所定時間毎に各圧電素子60周辺のインクの温度を測定した測定結果に基づいて発熱抵抗体37を駆動する場合を説明したが、各圧電素子60へ駆動信号を出力する直前に、上記ステップ110からステップ114の処理を実行するようにしてもよい。また、上記ステップ104の画像形成処理開始前に、一括して全ての発熱抵抗体制御回路50Bに対して予め定めた駆動条件信号を出力することにより全ての発熱抵抗体37を画像形成処理前に駆動するようにしてもよい。   In the processing routine shown in FIG. 18, the control unit 99A measures the temperature of the ink around each piezoelectric element 60 every predetermined time after starting ink ejection (image formation) based on the acquired image data. Although the case where the heating resistor 37 is driven based on the measurement result has been described, the processing from step 110 to step 114 may be executed immediately before the drive signal is output to each piezoelectric element 60. In addition, before starting the image forming process in step 104, all the heating resistors 37 are output before the image forming process by outputting a predetermined drive condition signal to all the heating resistor control circuits 50B at once. You may make it drive.

(第2実施形態)
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。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the inkjet recording head 32 will be described. In the following description, the same components, members, and the like as those of the ink jet recording head 32 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof (including operation) is omitted.

図19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。
このため、発熱抵抗体37は、インクジェット記録ヘッド32内のインクに直接接しない位置に設けられている。
As shown in FIG. 19, in the ink jet recording head 32 of the second embodiment, the side on which the nozzles 36 are formed is the lower side. In the ink jet recording head 32 of the second embodiment, the piezoelectric element 60 is formed on the opposite side of the pressure chamber 82 with the diaphragm 70 interposed therebetween, and does not face the pressure chamber 82.
For this reason, the heating resistor 37 is provided at a position where it does not directly contact the ink in the inkjet recording head 32.

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、流路基板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、流路基板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、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おり、吐出性能の信頼性を向上させることができる。   That is, the top plate 41 made of a silicon substrate or a glass substrate is laminated on the upper surface of the flow path substrate 76, and the ink pool chamber 80 is formed on the upper surface of the top plate 41. The top plate 41, the flow path substrate 76, the vibration plate 70, and the ink supply path 90 (ink supply through-hole 92) formed in the silicon substrate 40 are formed below the LOCOS film 44 constituting the vibration plate 70. The pressure chamber 82 and the ink pool chamber 80 are connected to each other. That is, the LOCOS film 44 as the second layer is configured to face the pressure chamber 82, and the reliability of the discharge performance can be improved.

また、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。このため、吐出性能の信頼性を向上させることができる。   Further, in the ink jet recording head 32 of the second embodiment, a hollow air chamber 98 is formed between the top plate 41 and the piezoelectric element 60 (TEOS film 66). The air chamber 98 prevents the drive of the piezoelectric element 60 and the vibration of the vibration plate 70 from being affected (the drive of the piezoelectric element 60 and the vibration of the vibration plate 70 are allowed). For this reason, the reliability of discharge performance can be improved.

また、この第2実施形態のインクジェット記録ヘッド32では、発熱抵抗体37は、インクジェット記録ヘッド32内のインクに直接接しない位置に設けられているので、インクジェット記録ヘッド32内のインクの加熱効率は、第1実施形態のインクジェット記録ヘッド32に比べて劣るものの、圧電素子基板71自体を効率良く加熱することで、インクジェット記録ヘッド32における吐出性の低下及びばらつきを抑制することができる。   Further, in the ink jet recording head 32 of the second embodiment, the heating resistor 37 is provided at a position not in direct contact with the ink in the ink jet recording head 32, so the heating efficiency of the ink in the ink jet recording head 32 is as follows. Although inferior to the ink jet recording head 32 of the first embodiment, by efficiently heating the piezoelectric element substrate 71 itself, it is possible to suppress a decrease in ejection properties and variations in the ink jet recording head 32.

(第3実施形態)
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。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the inkjet recording head 32 will be described. In the following description, the same components, members, and the like as those of the ink jet recording head 32 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof (including operation) is omitted.

図20に示すように、この第3実施形態のインクジェット記録ヘッド32は、上記第2実施形態のインクジェット記録ヘッド32において、発熱抵抗体37の設けられている領域には、流路基板76及び天板41が積層されておらず、発熱抵抗体37がインクプール室80内のインクに直接接触可能となるように構成されている。   As shown in FIG. 20, the ink jet recording head 32 according to the third embodiment is similar to the ink jet recording head 32 according to the second embodiment. The plate 41 is not laminated, and the heating resistor 37 can be directly contacted with the ink in the ink pool chamber 80.

このように、第3実施形態のインクジェット記録ヘッド32では、発熱抵抗体37が、インクプール室80に連続する領域に設けられており、インクプール室80室内に貯留されているインクを直接加熱可能な位置に設けられているので、吐出性能の信頼性を向上させるとともに、効率よく各インクジェット記録ヘッド32内のインクを、各圧電素子60に連続する領域毎に個別に加熱することができる。   As described above, in the ink jet recording head 32 of the third embodiment, the heating resistor 37 is provided in a region continuous with the ink pool chamber 80 and can directly heat the ink stored in the ink pool chamber 80. Therefore, the reliability of the ejection performance can be improved, and the ink in each inkjet recording head 32 can be efficiently heated for each region continuous with each piezoelectric element 60.

(第4実施形態)
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、イカにおいて、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。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the inkjet recording head 32 will be described. In the squid, the same components, members and the like as those of the ink jet recording head 32 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof (including operation) is omitted.

図21に示すように、この第4実施形態のインクジェット記録ヘッド32は、上記第2実施形態のインクジェット記録ヘッド32において、発熱抵抗体37が、振動板70と下部電極58との間に積層されている。
このように、発熱抵抗体37は、圧電素子基板71上に一体成形されていればよく、上記第1実施形態から第3実施形態で示したように、圧電素子60上に積層されていてもよいが、圧電素子60上以外、例えば、図21に示すような振動板70と下部電極58との間に設けられていても良い。
As shown in FIG. 21, in the ink jet recording head 32 of the fourth embodiment, the heating resistor 37 is laminated between the diaphragm 70 and the lower electrode 58 in the ink jet recording head 32 of the second embodiment. ing.
As described above, the heating resistor 37 only needs to be integrally formed on the piezoelectric element substrate 71, and may be laminated on the piezoelectric element 60 as shown in the first to third embodiments. However, other than on the piezoelectric element 60, for example, it may be provided between the diaphragm 70 and the lower electrode 58 as shown in FIG.

上記第1実施形態から第3実施形態に示したように、発熱抵抗体37が圧電素子60上に積層されている場合には、圧力室82内のインクNを効果的に加熱することができ、第4実施形態に示す用に、発熱抵抗体37が振動板70と下部電極58との間に設けられている場合には、圧電素子基板71自体を効果的に加熱することができるので、インクジェット記録ヘッド32自体が所定温度以下の低温環境下に載置された場合等においても、環境温度変動に起因するノズル36から吐出されるインク滴の吐出量の変動による画質劣化を抑制することが可能となる。   As shown in the first to third embodiments, when the heating resistor 37 is laminated on the piezoelectric element 60, the ink N in the pressure chamber 82 can be effectively heated. As shown in the fourth embodiment, when the heating resistor 37 is provided between the vibration plate 70 and the lower electrode 58, the piezoelectric element substrate 71 itself can be effectively heated. Even when the ink jet recording head 32 itself is placed in a low temperature environment of a predetermined temperature or lower, it is possible to suppress image quality deterioration due to fluctuations in the ejection amount of ink droplets ejected from the nozzles 36 due to environmental temperature fluctuations. It becomes possible.

インクジェット記録装置を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows an inkjet recording device. インクジェット記録ヘッドの配列を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the arrangement | sequence of an inkjet recording head. 記録媒体の幅と印字領域の幅との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the width | variety of a recording medium, and the width | variety of a printing area. インクジェット記録ヘッドの第1実施形態の構成を模式的に示す概略平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view schematically showing the configuration of the first embodiment of the ink jet recording head. インクジェット記録ヘッドの第1実施形態の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of 1st Embodiment of an inkjet recording head. 発熱抵抗体の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of a heating resistor. インクジェット記録ヘッドを製造する工程(A)〜(C)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process (A)-(C) which manufactures an inkjet recording head. インクジェット記録ヘッドを製造する工程(D)〜(E)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (D)-(E) which manufactures an inkjet recording head. インクジェット記録ヘッドを製造する工程(F)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process (F) which manufactures an inkjet recording head. インクジェット記録ヘッドを製造する工程(G)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process (G) which manufactures an inkjet recording head. インクジェット記録ヘッドを製造する工程(O)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process (O) which manufactures an inkjet recording head. インクジェット記録ヘッドを製造する工程(H)〜(I)を示す説明図Explanatory drawing which shows process (H)-(I) which manufactures an inkjet recording head インクジェット記録ヘッドを製造する工程(J)〜(K)を示す説明図Explanatory drawing which shows the process (J)-(K) which manufactures an inkjet recording head インクジェット記録ヘッドを製造する工程(L)を示す説明図Explanatory drawing which shows the process (L) which manufactures an inkjet recording head. インクジェット記録ヘッドを製造する工程(M)を示す説明図Explanatory drawing which shows the process (M) which manufactures an inkjet recording head. インクジェット記録ヘッドの電気的構成を示す概略模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an electrical configuration of an ink jet recording head. インクジェット記録ヘッドの構成を模式的に示す概略平面図である。2 is a schematic plan view schematically showing the configuration of an ink jet recording head. FIG. 制御部で実行される処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process performed by a control part. インクジェット記録ヘッドの第2実施形態の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of 2nd Embodiment of an inkjet recording head. インクジェット記録ヘッドの第3実施形態の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of 3rd Embodiment of an inkjet recording head. インクジェット記録ヘッドの第4実施形態の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of 4th Embodiment of an inkjet recording head. 発熱抵抗体が蛇行状に設けられた場合を模式的に示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows typically the case where a heating resistor is provided in a meandering shape.

符号の説明Explanation of symbols

10 インクジェット記録装置
30 インクジェット記録ユニット
32 インクジェット記録ヘッド
33 接続電極
36 ノズル
37、37〜37 発熱抵抗体
37A 発熱抵抗体層
37B 自己酸化膜
39 発熱抵抗体駆動電極
43 発熱抵抗体駆動配線
50 駆動素子
50A、50A〜50A 各圧電素子制御回路
50B、50B〜50B 発熱抵抗体制御回路
52 電気配線
56 電気配線
58 下部電極
60 圧電素子
64 上部電極
68 電気配線
69 電気配線
70 振動板
71 圧電素子基板
72 金属配線
80 インクプール室
82 圧力室
99B メモリ
99A 制御部
106 温度検出回路
10 inkjet recording apparatus 30 jet recording unit 32 inkjet recording head 33 connecting electrode 36 nozzles 37, 37 1 to 37 n heating resistor 37A heating resistor layer 37B autoxidation film 39 heating resistor drive electrodes 43 heating resistor drive lines 50 driven Elements 50A, 50A 1 to 50A n Each piezoelectric element control circuit 50B, 50B 1 to 50B n Heating resistor control circuit 52 Electrical wiring 56 Electrical wiring 58 Lower electrode 60 Piezoelectric element 64 Upper electrode 68 Electrical wiring 69 Electrical wiring 70 Diaphragm 71 Piezoelectric element substrate 72 Metal wiring 80 Ink pool chamber 82 Pressure chamber 99B Memory 99A Control unit 106 Temperature detection circuit

Claims (14)

圧電体と該圧電体の一方の側に設けられた第1電極と該圧電体の他方の側に設けられた第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電極が設けられた第1の層と、
前記第1の層の他方の側に設けられた第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た第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、
を有する圧電素子基板を備え、
前記圧電素子基板が、発熱する発熱抵抗体を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
A piezoelectric element having a piezoelectric body, a first electrode provided on one side of the piezoelectric body, and a second electrode provided on the other side of the piezoelectric body;
A first layer provided with the second electrode of the piezoelectric element on one side;
A second layer provided on the other side of the first layer;
A first electrical wiring formed between the first layer and the second layer;
A second electrical wiring connecting the first electrical wiring and the second electrode;
Comprising a piezoelectric element substrate having
The droplet discharge head, wherein the piezoelectric element substrate has a heating resistor for generating heat.
前記発熱抵抗体が、前記圧電体上に前記前記第1の層、前記第2の層、及び前記第1の配線の内の少なくとも1つを介して積層されてなることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。   The heating resistor is laminated on the piezoelectric body through at least one of the first layer, the second layer, and the first wiring. 2. A droplet discharge head according to 1. 前記発熱抵抗体が、前記圧電体上に積層されてなることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。   The droplet discharge head according to claim 1, wherein the heating resistor is laminated on the piezoelectric body. 前記発熱抵抗体は、前記圧電素子の表面に沿って蛇行状に設けられてなることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。   The droplet discharge head according to claim 1, wherein the heating resistor is provided in a meandering manner along the surface of the piezoelectric element. 前記発熱抵抗体は、発熱抵抗体層上に自己酸化膜を積層して構成されることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。   The droplet discharge head according to claim 1, wherein the heating resistor is configured by laminating a self-oxide film on the heating resistor layer. 前記自己酸化膜は、前記発熱抵抗体層の表面を自己酸化させることにより形成されることを特徴とする請求項5に記載の液滴吐出ヘッド。   6. The liquid droplet ejection head according to claim 5, wherein the self-oxidized film is formed by self-oxidizing a surface of the heating resistor layer. 前記発熱抵抗体が、Taのケイ素化物を含んで構成されることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。   The droplet discharge head according to claim 1, wherein the heating resistor includes a silicon silicide of Ta. 前記発熱抵抗体が、TaSiOを含んで構成されることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。   The droplet discharge head according to claim 1, wherein the heating resistor includes TaSiO. 液滴を吐出するノズルと連通し、液体が充填される圧力室と、
前記圧力室に液体を供給する流路と、を備え、
前記発熱抵抗体が、前記圧力室に接するように設けら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。
A pressure chamber that communicates with a nozzle that ejects droplets and is filled with liquid;
A flow path for supplying a liquid to the pressure chamber,
The droplet discharge head according to claim 1, wherein the heating resistor is provided in contact with the pressure chamber.
前記圧電素子基板は、前記圧電素子を複数備えると共に、複数の前記発熱抵抗体が前記圧電素子各々に対応して設けられてなることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。   2. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the piezoelectric element substrate includes a plurality of the piezoelectric elements, and a plurality of the heating resistors are provided corresponding to each of the piezoelectric elements. 前記複数の発熱抵抗体各々を駆動する複数の発熱抵抗体駆動手段と、
前記複数の圧電素子各々の環境温度を測定する温度測定手段と、
予め定められた温度条件と同一の液滴吐出条件が得られる駆動条件と、環境温度との関係が予め記憶された記憶手段と、
前記駆動条件と環境温度との関係に基づいて、前記複数の発熱抵抗体各々が前記温度測定手段によって測定された環境温度に対応する駆動条件で駆動するように、前記複数の圧電素子各々に対応する前記発熱抵抗体駆動手段各々を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項10に記載の液滴吐出ヘッド。
A plurality of heating resistor driving means for driving each of the plurality of heating resistors;
Temperature measuring means for measuring the environmental temperature of each of the plurality of piezoelectric elements;
A storage unit in which a relationship between a driving condition for obtaining the same droplet discharge condition as a predetermined temperature condition and an environmental temperature is stored;
Corresponding to each of the plurality of piezoelectric elements so that each of the plurality of heating resistors is driven under a driving condition corresponding to the environmental temperature measured by the temperature measuring unit based on the relationship between the driving condition and the environmental temperature. Control means for controlling each of the heating resistor driving means;
The droplet discharge head according to claim 10, further comprising:
前記圧電素子基板が、
前記圧電体間に配設され、前記発熱抵抗体を駆動する発熱抵抗体駆動手段と、
前記発熱抵抗体と前記発熱抵抗体駆動手段と接続する発熱抵抗体駆動電極と、
前記発熱抵抗体と前記第1電極とを接続する接続電極と、
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、前記圧電素子を駆動する圧電素子駆動手段と、
前記圧電素子駆動手段と前記第1電極とを接続する第3の電気配線と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。
The piezoelectric element substrate is
A heating resistor driving means disposed between the piezoelectric bodies and driving the heating resistor;
A heating resistor driving electrode connected to the heating resistor and the heating resistor driving means;
A connection electrode connecting the heating resistor and the first electrode;
Piezoelectric element driving means for connecting the first electrical wiring and disposed between the piezoelectric bodies and driving the piezoelectric element;
A third electrical wiring connecting the piezoelectric element driving means and the first electrode;
The droplet discharge head according to claim 1, further comprising:
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。   The droplet discharge head according to claim 1, wherein the first electric wiring is formed in a region where the piezoelectric body is formed in a plan view. 請求項1乃至請求項13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。   A liquid droplet ejection apparatus comprising the liquid droplet ejection head according to claim 1.
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