JP2012131180A - 液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】段差のない均一な膜厚の絶縁膜を使用できるようにして絶縁耐圧を高め、高い信頼性を有する液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】共通電極を、第１の下電極１４と第１の層間絶縁膜１５を間に介して積層された第２の下電極１６とで形成し、上電極１８から引き出された引き出し配線２０は、第２の下電極１６の個別電極引き出し部１６ａに接続されて、個別電極引き出し部１６ａが個別電極パッド部２１と導通しており、第２の下電極１６の圧電体電極部１６ｂの一部に設けた導通部１６ｂ’は、第１の層間絶縁膜１５のスルーホールを介して第１の下電極１４と導通しており、バイパス配線２４が接続された第２の下電極１６のバイパス配線導通部１６ｃは、導通部１６ｃ’を介して第１の下電極１４と導通している。
【選択図】図２

Description

本発明は、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する。

インクジェットプリンタ等のインクジェット記録装置（液滴吐出装置）には、液滴を用紙等の記録媒体に吐出させる液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）を備えている。

液滴吐出ヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する加圧液室と、加圧液室内のインクを加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを備えており、この圧力発生手段で発生した圧力で加圧液室内のインクを加圧することによってノズルからインク滴を吐出させる。

このような液滴吐出ヘッドの圧力発生手段としては、圧電素子などの電気機械変換素子を用いて加圧液室の壁面を形成している振動板を変形変位させることでインク滴を吐出させるピエゾ型のもの、加圧液室内に配設した発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いてインクの膜沸騰でバブルを発生させてインク滴を吐出させるバブル型（サーマル型）のものなどがある。

ところで、近年、半導体プロセスやマイクロマシニング技術の進歩により、パターニング加工技術が確立されていて、かつ、コストの安いＳｉ基板に加圧液室及び圧電素子を直接形成するアクチュエータ構成の液滴吐出ヘッドが提案されている（例えば、特許文献１）。

前記特許文献１に記載の液滴吐出ヘッド（インクジェット式記録ヘッド）は、複数のインクキャビティが設けられたシリコン基板と、このシリコン基板の一方の面に各インクキャビティ毎に独立された下電極と、この下電極上に形成された圧電素子（ＰＺＴ膜）と、この圧電素子上に形成された上電極と、シリコン基板の他方の面に設けられたノズル板とを備えている。

ところで、特許文献１のような液滴吐出ヘッド（インクジェット式記録ヘッド）では、共通電極である下電極が複数の圧電素子に共通して設けられているため、多数の圧電素子を同時に駆動して多数のインク滴を一度に吐出させると、電圧降下が発生して圧電素子の変位量が不安定となり、インク吐出特性が変化するという問題がある。

また、薄膜で形成された圧電素子の電極は、その膜厚が薄いために抵抗値が比較的高く、このような問題が特に生じ易い。

そこで、このような問題を解決するために、例えば、特許文献２に記載の液体噴射ヘッドは、上電極（個別電極）から端子部まで引き出される引き出し配線と、接続部を介して下電極（共通電極）と電気的に接続されるバイアス配線とを有し、圧電体能動部を覆うことなく設けられた絶縁膜により引き出し配線の一部を覆って、その絶縁膜上にバイアス配線を設けることで、下電極（共通電極）の抵抗値を下げるようにしている。

しかしながら、前記特許文献２に記載の液体噴射ヘッドでは、複数の引き出し配線によって形成される段差の上に絶縁膜を成膜しているので、絶縁膜の膜厚が均一ではなく段差が生じる。このため、絶縁膜の膜厚が薄い部分では絶縁耐圧が小さくなり、絶縁耐圧に対する信頼性が低下する。なお、絶縁膜の絶縁耐圧を高くするために、絶縁膜の膜厚を大幅に厚くすることが考えられるが、絶縁膜の膜厚を厚くするにはプロセス時間が長くなり、コストアップにつながる。

そこで、本発明は、段差のない均一な膜厚の絶縁膜を使用できるようにして絶縁耐圧を高め、高い信頼性を有する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。

前記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、記録液の液滴が吐出されるノズル孔に連通する液室が複数形成された液室基板と、前記液室基板の前記ノズル孔と反対側の領域に振動板を介して設けられた共通電極、圧電体及び個別電極からなる電気機械変換素子と、を備え、前記共通電極及び前記個別電極への電圧の印加により前記圧電体を振動させて前記振動板を変形変位させることで、前記液室内の記録液を加圧して前記ノズル孔から液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、前記共通電極は、平坦状の第１の電極層と絶縁層を間に介して積層された第２の電極層とで形成されており、前記個別電極から引き出された引き出し配線は、前記液室と連通する記録液供給流路と反対側に引き出されるようにして前記第２の電極層の一部として形成される個別電極引き出し部に電気的に接続されて、前記個別電極引き出し部が前記個別電極パッド部と導通しており、また、前記第２の電極層の前記圧電体と電気的に接する圧電体電極部の一部に設けた導通部は、前記絶縁層のスルーホールを介して前記第１の電極層と導通しており、更に、前記第１の電極層にはバイアス配線が設けられていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、前記個別電極パッド部及びバイパス配線は、金メッキ処理されていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、前記第１の電極層と前記第２の電極層はそれぞれ異なる材料で形成されていることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、前記第１の電極層は白金で形成され、前記第２の電極層は酸化物電極材料で形成されていることを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、前記圧電体電極部の前記引き出し配線側の縁部は、前記圧電体の側面で覆われていることを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、前記圧電体電極部の一部に設けた前記第１の電極層と導通する前記導通部は、前記液室の領域外に配置されていることを特徴としている。

請求項７に記載の発明は、液滴をノズル孔から吐出する液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置において、前記液滴吐出ヘッドが請求項１乃至６のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴としている。

本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、共通電極を、平坦状の第１の電極層と絶縁層を間に介して積層された第２の電極層とで形成して、平坦な第１の電極層上に絶縁層を形成しているので、絶縁耐圧の高い絶縁膜が形成できる。よって、絶縁耐圧が高く壊れにくい信頼性の高い液滴吐出ヘッドを提供することができる

本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの要部を示す概略平面図。 図１のＡ−Ａ線断面図。 図１のＢ−Ｂ線断面図。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を示す図。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を示す図。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態２に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を示す図。 本発明の実施形態２に係る液滴吐出ヘッドの要部を示す概略平面図。 図７のＡ−Ａ線断面図。 図７のＢ−Ｂ線断面図。 本発明の実施形態３に係るインクジェット記録装置内の要部の構成を示す概略斜視図。 本発明の実施形態３に係るインクジェット記録装置内の要部の構成を示す概略側面図。

以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。

〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの要部を示す概略平面図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図である。なお、本実施形態の液滴吐出ヘッド１は、基板面部に設けたノズル孔から液滴を吐出させるサイドシュータータイプである。

（液滴吐出ヘッド１の構成）
これらの図に示すように、本実施形態の液滴吐出ヘッド１は、複数のノズル孔２が形成されたノズル基板３と、共通液室４と複数の加圧液室隔壁５と該加圧液室隔壁５で仕切られた加圧液室６が形成され、液体吐出エネルギーを発生する圧電素子７及び振動板８等が上部に配置された液室基板９と、凹状に形成された圧電素子７等を保護するための圧電素子保護空間１０と共通液体供給流路１１が形成された保護基板１２とが積層されるようにして構成されている。液室基板９の共通液室４と保護基板１２の共通液体供給流路１１は連通している。なお、図１では、保護基板１２を取外した状態を示している。

ノズル基板３は、例えば厚さ３０〜５０μｍのＳＵＳ基板にプレス加工と研磨加工により複数のノズル孔２が形成されており、液室基板９の各加圧液室６と連通している。液室基板９は、例えば厚さ４００μｍの面方位（１００）シリコン基板で形成されている。液室基板９の共通液室４と加圧液室６の間には、連通するようにして所定幅の流体抵抗流路１３が形成されている。保護基板１２は、例えばガラス基板によって形成されている。

振動板８は、本実施形態では加熱処理によりシリコン基板（液室基板９）表面にシリコン酸化膜を形成し、その上にプラズマＣＶＤ法によりポリシリコン、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜を積層して構成されている。

振動板８の上面には、第１の下電極１４、第１の層間絶縁膜１５、第２の下電極１６、圧電体（ＰＺＴ）１７、上電極１８が積層された構成からなるアクチュエータ１９が設けられている。なお、前記圧電素子７は、第２の下電極１６、圧電体１７及び上電極１８を含む部分である。圧電素子７は、加圧液室６に対向する領域に形成されている。

第２の下電極１６の一部を形成する個別電極引き出し部１６ａは、上電極１８から引き出された引き出し配線２０を、個別電極である各上電極１８の個別電極パッド部２１に第１の配線２２を介して導通させるための配線として機能する。なお、引き出し配線２０にはパッシベーション膜（不図示）を形成し保護している。また、共通電極である各第１の下電極１４には、第２の下電極１６、第２の配線２３を介して共通電極バイパス配線２４が導通している。個別電極パッド部２１と共通電極バイパス配線２４は、金のメッキ工法により形成されている。第２の下電極１６上の保護基板１２に接する部分、圧電材１７と上電極１８に接する部分、及び引き出し配線２０、第１の配線２２、第２の配線２３との間には、第２の層間絶縁膜２５が設けられている。

（液滴吐出ヘッド１の動作）
上記のように形成された液滴吐出ヘッド１においては、インク供給孔（不図示）から共通液体供給流路１１、共通液室４を経由して、流体抵抗流路１３を通り各加圧液室６内に記録液としてのインクが供給される。加圧液室６がインクにより満たされた状態で圧電素子７の上電極１８と第１、第２の下電極１４，１６間にパルス電圧を印加することによって、横振動モードで変形する圧電素子７が縮み、圧電素子７と密着している振動板８全体が加圧液室６側に凸形状に変形する。

これにより、加圧液室６の体積が減少して加圧液室６内の圧力が急激に上昇することによって、ノズル孔２よりインクの液滴が記録紙（不図示）に向けて吐出される。そして、加圧液室６内の圧力変動周期に合せたパルス電圧を連続的に印加することにより、ノズル孔２から液滴が連続的に吐出され、記録紙（不図示）に制御部（不図示）からの印字データに基づいた画像（文字を含む）が形成される。

（液滴吐出ヘッド１の製造方法）
次に、上記した本実施形態の液滴吐出ヘッド１の製造方法を、図４（ａ）〜（ｅ）、図５（ａ）〜（ｄ）、図６（ａ）〜（ｄ）に示した製造工程を参照して説明する。なお、図４、図５、図６は、図２に示した液滴吐出ヘッド１の断面位置に対応している。なお、図１〜図３に示した液滴吐出ヘッド１の構成部材と対応する部材には、同一符号を付して説明する。

先ず、図４（ａ）に示すように、厚さ４００μｍの面方位（１１０）のシリコン基板からなる液室基板９を熱処理して、その表面にシリコン酸化膜を０．６μｍ形成し、更にプラズマＣＶＤ法によりポリシリコンを０．５μｍ、シリコン酸化膜を０．３μｍ、ポリシリコンを０．５μｍ、シリコン酸化膜を０．３μｍ積層して、振動板８となる層を形成する。

次に、図４（ｂ）に示すように、振動板８上に第１の下電極１４となる白金（Ｐｔ）層をスパッタ法により０．２μｍ成膜し、リソエッチ法により、インク供給孔（共通液体供給流路１１）となる貫通口部分１４ａが形成されるようにパターニングする。

次に、図４（ｃ）に示すように、第１の下電極１４上に第１の層間絶縁膜１５となるシリコン酸化膜を０．３μｍ成膜し、リソエッチ法によるパターニングで、後で形成される第２の下電極１６との導通部の領域１５ａと、共通電極バイパス配線２４との導通部の領域１５ｂ、インク供給孔となる貫通部１５ｃを形成する。なお、貫通部１５ｃの縁部では、第１の下電極１４が露出しないように、第１の層間絶縁膜１５で保護されるようにパターニングンされている。

第１の下電極１４は、インク供給孔となる貫通口部分以外は均一に成膜されて段差がないので、第１の層間絶縁膜１５も緻密で均一な膜を成膜することができる。これにより、第１の層間絶縁膜１５の絶縁耐圧を高く保つことができる。

次に、図４（ｄ）に示すように、第１の層間絶縁膜１５上にスパッタ法により第２の下電極１６となる白金（Ｐｔ）層を成膜し、リソエッチ法によるパターニングで、個別電極引き出し部１６ａ、圧電体電極部１６ｂ、バイパス配線導通部１６ｃ等を形成する。なお、圧電体電極部１６ｂは導通部１６ｂ’で第１の下電極１４と導通し、バイパス配線導通部１６ｃは導通部１６ｃ’で第１の下電極１４と導通している。

次に、図４（ｅ）に示すように、第２の下電極１６上にスパッタ法によりＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を２μｍ成膜し、リソエッチ法により、後で形成する各加圧液室６に対応する部分に圧電体１７を形成する。

次に、図５（ａ）に示すように、圧電体１７上にスパッタ法により白金（Ｐｔ）層を０．１μｍ成膜し、リソエッチ法により上電極１８を形成する。

次に、図５（ｂ）に示すように、第２の下電極１６、上電極１８等の上に第２の層間絶縁膜２５となるシリコン酸化膜を成膜し、リソエッチ法によるパターニングで、後で形成される引き出し配線２０との導通部の領域２５ａ、後で形成される個別電極パッド部２１への導通部の領域２５ｂ、後で形成される共通電極バイパス配線２４への導通部の領域２５ｃ、上電極１８の縁部以外の領域２５ｄをそれぞれ除去し、更に、インク供給孔となる貫通部２５ｅを形成する。また、上電極１８の縁部以外の領域もリソエッチ法により除去する。なお、貫通部２５ｄの縁部では、第２の下電極１６が露出しないように、第２の層間絶縁膜２５で保護されるようにパターニングされている。

なお、本実施形態では、圧電体電極部１６ｂの引き出し配線２０側の縁部は、圧電体１７の側面で覆われている。これにより、圧電体電極部１６ｂと引き出し配線２０の絶縁耐圧を高めている。

次に、図５（ｃ）に示すように、厚さ１μｍ程度のアルミニウム材からなる引き出し配線２０を、上電極１８と導通部２５ａとの間に設け、更に、厚さ１μｍ程度のアルミニウム材により、個別電極パッド部２１への第１の配線２２と、共通電極バイパス配線２４への第２の配線２３を設ける。第２の配線２３は、共通電極バイパス配線２４を補助して共通電極抵抗を下げる役割をする。なお、引き出し配線２０と第１、第２の配線２２，２３の表面には、表面保護のためのパッシベーション膜が形成されている。

次に、図５（ｄ）に示すように、エッチングにより振動板８にインク供給孔となる貫通部８ａ形成する。

次に、図６（ａ）に示すように、第１、第２の配線２２，２３上に金をメッキ法により積層して、個別電極パッド部２１と共通電極バイパス配線２４をそれぞれ形成する。

個別電極パッド部２１を金で形成することで、図示しないドライバＩＣとの電気的接続を低温のワイヤボンディングで行うことができる。また、金は抵抗値が低いので、共通電極バイパス配線２４を金で形成することにより、バイパス配線として共通電極抵抗値を小さくすることができる。

次に、図６（ｂ）に示すように、圧電素子保護空間１０、共通液体供給流路１１等が形成されたガラス材からなる保護基板１２を、液室基板９の第２の層間絶縁膜２５上に接着剤を介して接合する。なお、保護基板１２の個別電極パッド部２１と共通電極バイパス配線２４が位置している部分は開口している。

この製造工程では、保護基板１２はガラス材で形成されていたが、これ以外にも、例えば、保護基板１２として、シリコン基板にリソエッチ法で圧電素子保護空間１０、共通液体供給流路１１等を形成したものでもよく、また、面方位（１１０）のシリコン基板をＴＭＡＨ、ＫＯＨなどのアルカリエッチング液を用いたウェットエッチングにより加工したものでもよい。更に、樹脂モールドやメタルインジェクションモールドなどの成型部品でもよい。

次に、図６（ｃ）に示すように、液室基板９の保護基板１２側と反対側の面を、所望の厚さまで研磨した後、ＩＣＰドライエッチングにより加圧液室６、流体抵抗流路１３、共通液室４を形成する。

次に、図６（ｄ）に示すように、厚さ３０〜５０μｍのＳＵＳ基板にプレス加工と研磨加工により複数のノズル孔２が形成されたノズル基板３を、液室基板９に接着剤等で接合し、更に、個別電極パッド部２１に駆動回路（不図示）等を接続することにより、図１〜図３に示したような液滴吐出ヘッド１が作製される。

このように、本実施形態の液滴吐出ヘッド１によれば、共通電極である下電極を、第１の下電極１４と第２の下電極１６からなる２層構造として、平坦な第１の下電極１４上に第１の層間絶縁膜１５を形成しているので、絶縁耐圧の高い絶縁膜が形成できる。よって、絶縁耐圧が高く壊れにくい信頼性の高い液滴吐出ヘッド１を提供することができる。

また、共通電極である下電極を、第１の下電極１４と第２の下電極１６からなる２層構造にしたことにより、共通電極バイパス配線２４を流体抵抗流路１３と反対側に引き出すことができる。これにより、流体抵抗流路１３の長さをインク吐出性能から適宜に設計したうえで、共通電極バイパス配線２４を充分太く取ることができるので、共通電極抵抗値を小さくでき、電圧降下によるインク吐出特性の低下を防止することが可能となる。

更に、第２の層間絶縁膜２５の保護基板１２と接合される面は同一平面上にあり、第２の層間絶縁膜２５の保護基板１２との接合面の高さが揃っている。これにより、保護基板１２の接合が容易になり、かつ接合信頼性が高いものとなる。

また、第２の下電極１６の一部を形成する圧電体電極部１６ｂの導通部１６ｂ’などの段差を生じる部分は他に比べると構造的に弱いので、圧電体１７を駆動して変形する部分に配置すると、振動による応力によるダメージで剥離など壊れる可能性が高くなる。このため、本実施形態では、圧電体電極部１６ｂの導通部１６ｂ’を介して第１の下電極１４に導通している箇所は、加圧液室６の外部に位置している。これにより、液滴吐出ヘッド１の耐久性が向上し、信頼性を高めることができる。

なお、前記実施形態１では、第１の下電極１４と第２の下電極１６の材料として共に白金（Ｐｔ）を使用したが、第１の下電極１４と第２の下電極１６の材料を異なるものを使用してもよい。

例えば、第１の下電極１４を白金（Ｐｔ）で形成し、第２の下電極１６をＬＮＯなどの酸素欠乏防止層で形成してもよい。このように、圧電体１７に直接接する第２の下電極１６をＬＮＯなどの酸素欠乏防止層で形成することにより、酸素欠乏による圧電体１７の性能低下を抑えることができる。

第１の下電極１４の材料としては白金以外にも、例えば、銅、クロム、Ｎｉなど一般の配線材料を使用することも可能である。

〈実施形態２〉
図７は、本発明の実施形態２に係る液滴吐出ヘッドの要部を示す概略平面図、図８は、図７のＡ−Ａ線断面図、図９は図７のＢ−Ｂ線断面図である。なお、前記実施形態１の液滴吐出ヘッドと同一機能を有する部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

これらの図（特に、図９）に示すように、本実施形態の液滴吐出ヘッド１ａでは、第１の下電極１４と導通する第２の下電極１６の圧電体電極部１６ｂの導通部１６ｂ’を、加圧液室６の長手方向両側に形成される加圧液室隔壁５ａに対応する部分に設けている。この導通部１６ｂ’は、第１の層間絶縁膜１５のスルーホールを介して第１の下電極１４に導通している。即ち、この導通部１６ｂ’は、圧電体１７の駆動により体積が変化する加圧液室６の外部に配置されている。

なお、本実施形態では、下電極部１６ａの長さを圧電体１７の長手方向の長さよりも短くしているので、貫通口側（共通液体供給流路１１側）の保護基板１２と第２の層間絶縁膜２５との接合面の高さを揃えるために、ダミー用下電極１６ｄを設けている。ダミー用下電極１６ｄには電流は流れない。他の構成は実施形態１の液滴吐出ヘッドと略同様である。

このように、第２の下電極１６の一部を形成する圧電体電極部１６ｂの導通部１６ｂ’を、加圧液室６の長手方向両側に形成される加圧液室隔壁５ａに対応する部分に設けたことにより、圧電体１７の駆動により体積が変化する加圧液室６の外部に配置できるので、長期にわたって信頼性の高い液滴吐出ヘッド１ａを提供することが可能となる。

また、第２の下電極１６の一部を形成する圧電体電極部１６ｂの長さを圧電体１７の長手方向の長さよりも短くして、圧電体電極部１６ｂが圧電体１７の内側で覆われるようにしているので、圧電体電極部１６ｂの両端部の絶縁耐圧を高めることができる。

なお、ダミー用下電極１６ｄを、前記実施形態１のように第１の層間絶縁膜１５のスルーホールを介して第１の下電極１４に導通する導通部のように形成してもよい。なお、ダミー用下電極１６ｄが電位を持つことは好ましくないが、駆動による電流の流れとは関係ないため、液滴吐出ヘッド１ａのどこかで共通電極（第１、第２の下電極１４，１６）側の電極に接続されていればよい。

〈実施形態３〉
図１０は、本実施形態に係る液滴吐出装置としてのインクジェット記録装置内の要部の構成を示す概略斜視図、図１１は、このインクジェット記録装置内の要部の構成を示す概略側面図である。このインクジェット記録装置には、実施形態１（又は実施形態２）の液滴吐出ヘッドが搭載されている。

これらの図に示すように、このインクジェット記録装置４０は、装置本体４１の内部に、走査方向に移動可能なキャリッジ４２、キャリッジ４２に搭載した前記液滴吐出ヘッド１、液滴吐出ヘッド１へインクを供給するインクカートリッジ４３等で構成される印字機構部４４等が収納されている。また、装置本体４１の下方部には、前方側（図１０の左側）から記録媒体としての多数枚の用紙Ｐを積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい）４５を抜き差し自在に装着されている。更に、用紙を手差しで給紙するために開かれる手差しトレイ４６を有し、給紙カセット４５（或いは手差しトレイ４６）から給送される用紙Ｐを取り込み、印字機構部４４によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ４７に排紙する。

印字機構部４４は、左右の側板（不図示）に横架したガイド部材である主ガイドロッド４８、従ガイドロッド４９と、前記キャリッジ４２を主走査方向に摺動自在に保持している。このキャリッジ４２には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ(Ｍ）、ブラック(Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する前記液滴吐出ヘッド１を、複数のノズル孔（インク吐出口）を主走査方向と交差する方向に配列してインク滴吐出方向が図１０の下方側に向くようにして装着している。また、キャリッジ４２には、液滴吐出ヘッド１に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ４３を交換可能に装着している。

インクカートリッジ４３は、上方に大気と連通する大気口、下方には液滴吐出ヘッド１へインクを供給する供給口が設けられ、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により液滴吐出ヘッド１へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。なお、本実施形態では、各色のインク滴をそれぞれ吐出する４個の液滴吐出ヘッド１を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個の液滴吐出ヘッドでもよい。

キャリッジ４２は、後方側（用紙搬送下流側)を主ガイドロッド４８に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送上流側)を従ガイドロッド４９に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ４２を主走査方向に移動走査するために、モータ５０で回転駆動される駆動プーリ５１と従動プーリ５２との間にタイミングベルト５３を張装し、このタイミングベルト５３をキャリッジ４２に固定している。モータ５０の正逆回転によりキャリッジ４２が往復駆動される。

一方、給紙カセット４５にセットした用紙Ｐを液滴吐出ヘッド１の下方側に搬送するために、給紙カセット４５から用紙Ｐを分離給送する給紙ローラ５４及びフリクションパッド５５と、用紙Ｐを案内するガイド部材５６と、給紙された用紙Ｐを反転させて搬送する搬送ローラ５７と、この搬送ローラ５７の周面に押し付けられる搬送コロ５８、及び搬送ローラ５７からの用紙Ｐの送り出し角度を規定する先端コロ５９とを有している。搬送ローラ５７は、ギア列が連結されたモータ（不図示）によって回転駆動される。

また、液滴吐出ヘッド１のノズル孔側と対向する位置には、搬送される用紙Ｐを案内するため用紙ガイド部材６０を設けている。この用紙ガイド部材６０の用紙搬送方向下流側には、用紙を排紙方向へ送り出すための搬送コロ６１と拍車６２が設けられており、更に用紙を排紙トレイ４７に送り出す排紙ローラ６３と拍車６４と、排紙経路を形成するガイド部材６５，６６とが設けられている。

そして、上記したインクジェット記録装置４０による記録時には、キャリッジ４２を移動させながら入力される画像信号に応じて液滴吐出ヘッド１を駆動することにより、給紙された用紙Ｐにインクを吐出して1行分を記録し、その後、用紙Ｐを所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙後端が記録領域に到達した信号を受けることにより記録動作を終了し、排紙トレイ４７に用紙Ｐを排紙する。

また、キャリッジ４２の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、液滴吐出ヘッド１の吐出不良を回復するための回復装置６７を配置している。この回復装置６７は、キャッピング手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ４２は、印字待機中にはこの回復装置６７側に移動されて、キャッピング手段で液滴吐出ヘッド１をキャッピングしてノズル孔を湿潤状態に保つことにより、インク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係ないインクを吐出することにより、全てのノズル孔のインク粘度を一定にし、安定した吐出状態を維持する。

更に、インクの吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で液滴吐出ヘッド１のノズル孔を密封し、チューブを通して吸引手段でノズル孔からインクとともの気泡等を吸出し、ノズル孔に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され、吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、装置本体４１の下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。

このように、本実施形態に係るインクジェット記録装置４０は、前記したように信頼性の高い液滴吐出ヘッド１を備えているので、インクジェット記録装置４０全体の信頼性の向上を図ることができる。よって、長期にわたって安定したインク吐出特性が得られ、高品質な画像を記録することができる。

１、１ａ 液滴吐出ヘッド
２ ノズル孔
３ ノズル基板
４ 共通液室
６ 加圧液室
７ 圧電体素子
８ 振動板
９ 液室基板
１１ 共通液体供給流路
１２ 保護基板
１４ 第１の下電極（第１の電極層）
１５ 第１の層間絶縁膜（絶縁層）
１６ 第２の下電極（第２の電極層）
１７ 圧電体
１８ 上電極
２０ 引き出し配線
２１ 個別電極パッド部
２４ 共通電極バイパス配線
２５ 第２の層間絶縁膜
４０ インクジェット記録装置
４２ キャリッジ
４４ 印字機構部

特開平１０−２１１７０１号公報 特許第４２１８３０９号公報

Claims (7)

1. 記録液の液滴が吐出されるノズル孔に連通する液室が複数形成された液室基板と、前記液室基板の前記ノズル孔と反対側の領域に振動板を介して設けられた共通電極、圧電体及び個別電極からなる電気機械変換素子と、を備え、前記共通電極及び前記個別電極への電圧の印加により前記圧電体を振動させて前記振動板を変形変位させることで、前記液室内の記録液を加圧して前記ノズル孔から液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、
   前記共通電極は、平坦状の第１の電極層と絶縁層を間に介して積層された第２の電極層とで形成されており、
   前記個別電極から引き出された引き出し配線は、前記液室と連通する記録液供給流路と反対側に引き出されるようにして前記第２の電極層の一部として形成される個別電極引き出し部に電気的に接続されて、前記個別電極引き出し部が前記個別電極パッド部と導通しており、
   また、前記第２の電極層の前記圧電体と電気的に接する圧電体電極部の一部に設けた導通部は、前記絶縁層のスルーホールを介して前記第１の電極層と導通しており、
   更に、前記第１の電極層にはバイアス配線が設けられていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 前記個別電極パッド部及びバイパス配線は、金メッキ処理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。
3. 前記第１の電極層と前記第２の電極層はそれぞれ異なる材料で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッド。
4. 前記第１の電極層は白金で形成され、前記第２の電極層は酸化物電極材料で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出ヘッド。
5. 前記圧電体電極部の前記引き出し配線側の縁部は、前記圧電体の側面で覆われていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。
6. 前記圧電体電極部の一部に設けた前記第１の電極層と導通する前記導通部は、前記液室の領域外に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッド。
7. 液滴をノズル孔から吐出する液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置において、
   前記液滴吐出ヘッドが請求項１乃至６のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする液滴吐出装置。