JP4639957B2 - Droplet discharge head and droplet discharge apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、インク滴等を吐出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 discharge ink droplets and the like.
従来から、主走査方向に往復移動するインクジェット記録ヘッド(以下、単に「記録ヘッド」という場合がある)や紙幅を有する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、副走査方向に搬送されて来る記録紙等の記録媒体に文字や画像等を印刷するインクジェット記録装置は知られている。 Conventionally, ink droplets are selectively ejected from a plurality of nozzles of an ink jet recording head that reciprocates in the main scanning direction (hereinafter simply referred to as “recording head”) or an ink jet recording head having a paper width, and the sub scanning direction 2. Description of the Related Art An ink jet recording apparatus that prints characters, images, and the like on a recording medium such as recording paper that is conveyed to a printer is known.
このような構成のインクジェット記録ヘッドにおいて、次世代インクジェットヘッドとして1200dpi、さらには2400dpiの高解像度の実現が望まれている。ピエゾタイプのインクジェットヘッドを高解像で得るためには、複数列のノズル配列が必要である。また、圧電素子(PZT素子等)への配線は個別配線を行い、各圧電素子から引き回し、駆動ICと接続させる。 In the ink jet recording head having such a configuration, it is desired to realize a high resolution of 1200 dpi and further 2400 dpi as a next generation ink jet head. In order to obtain a piezo-type ink jet head with high resolution, a plurality of nozzle arrays are required. Also, the wiring to the piezoelectric element (PZT element or the like) is an individual wiring, is routed from each piezoelectric element, and is connected to the driving IC.
例えば、特許文献1では、圧電素子を積層させており、この積層された圧電素子にスルーホールを設け、該スルーホールを導電材料で埋めて、圧電素子の一方の極性である内部共通電極または他方の極性である内部個別電極を構成する導電層同士をスルーホールによって相互接続し、圧電素子の端面に、内部共通電極または内部個別電極にそれぞれ導通可能なフレキシブルケーブルを接続して、圧電素子に電圧を印加できるようにしている。
For example, in
しかしながら、このような構成では、圧電素子自体が複雑な構成であり、コストが高くなってしまう。また、圧電素子の端面とフレキシブルケーブルの接続領域が広いため、高密度のマトリックス配列を得ることが困難となってしまう。また、圧電素子の端面にフレキシブルケーブルが接続されることで、圧電体の振動へ影響を及ぼしてしまう。 However, with such a configuration, the piezoelectric element itself is a complicated configuration, which increases the cost. In addition, since the connection area between the end face of the piezoelectric element and the flexible cable is wide, it is difficult to obtain a high-density matrix arrangement. In addition, when a flexible cable is connected to the end face of the piezoelectric element, it affects the vibration of the piezoelectric body.
このため、図10に示すように、圧電体204の上面に上部電極200(内部個別電極に相当)を配置し圧電体204の下面に下部電極202(内部共通電極に相当)を配置して圧電素子210を構成しているが、圧電素子を構成する圧電体は、5〜20μm程度の厚さが狙いであり、通常のLSI工程において、上部電極200の上面と下部電極202の上面との間には、圧電体204の肉厚分の高低差が生じる。ここで、金属配線206を引き回した場合、圧電体204の肉厚分の高低差により、局所的な配線幅の減少(細り)が発生する。そして、顕著な場合は金属配線206の断線が生じる可能性がある。
本発明は上記事実を考慮し、圧電体と駆動ICとを接続する金属配線の断線を防止する液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を得ることを目的とする。 In consideration of the above-described facts, an object of the present invention is to provide a droplet discharge head and a droplet discharge device that prevent disconnection of metal wiring that connects a piezoelectric body and a drive IC.
上記の目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、液滴吐出ヘッドにおいて、液滴を吐出するノズルと、前記ノズルと連通し、液滴が充填される圧力室と、前記圧力室の一部を構成する振動板と、前記圧力室へ液滴流路を介して供給する液滴をプールする液滴プール室と、前記振動板を変位可能とする圧電体と、前記振動板と前記圧電体の下面の間に形成され、圧電体の一方の極性となる下部電極と、前記圧電体の上面に設けられ、他方の極性となる上部電極と、前記上部電極及び前記下部電極に電圧を印加する駆動ICと、を備え、前記下部電極との間に隙間を設けて前記振動板の同一面上に形成され、前記駆動ICに接続された電極部と、前記電極部から前記上部電極へ渡って形成された前記圧電体に設けられた貫通穴と、前記貫通穴へ埋められ、前記電極部と前記上部電極とを導通させる導体と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, in the droplet discharge head, a nozzle that discharges a droplet, a pressure chamber that communicates with the nozzle and is filled with the droplet, and the pressure A diaphragm constituting a part of the chamber, a droplet pool chamber for pooling droplets supplied to the pressure chamber via a droplet flow path, a piezoelectric body capable of displacing the diaphragm, and the diaphragm And a lower electrode having one polarity of the piezoelectric body, an upper electrode provided on the upper surface of the piezoelectric body and having the other polarity, and the upper electrode and the lower electrode. A drive IC for applying a voltage, and an electrode part formed on the same surface of the diaphragm with a gap between the lower electrode and connected to the drive IC; and from the electrode part to the upper part a through hole formed in the piezoelectric body formed over the electrode, the transmural Filled into the hole, and having a conductor for conducting the one upper electrode and the electrode portion.
請求項1に記載の発明では、振動板の上に、下部電極と絶縁した状態で駆動ICと接続する電極部を形成している。この電極部から上部電極へ渡って形成された前記圧電体に貫通穴を設け、該貫通穴へ導体を埋めて、電極部と上部電極とを導通させるようにしている。 In the first aspect of the present invention, the electrode portion connected to the drive IC is formed on the diaphragm in a state of being insulated from the lower electrode. A through hole is provided in the piezoelectric body formed from the electrode portion to the upper electrode, and a conductor is buried in the through hole so that the electrode portion and the upper electrode are electrically connected.
これにより、上部電極は導体及び電極部を通じて駆動ICと接続されることとなり、上部電極の上面から金属配線を引き回す必要がなくなる。このため、該金属配線を引き回すことにより生じる金属配線の断線等の問題は起きない。また、金属配線の腐食を防止するため金属配線の表面を被覆する樹脂が不要となるため、圧電体の振動特性が安定する。 As a result, the upper electrode is connected to the driving IC through the conductor and the electrode portion, and it is not necessary to route the metal wiring from the upper surface of the upper electrode. For this reason, problems such as disconnection of the metal wiring caused by routing the metal wiring do not occur. In addition, since the resin that covers the surface of the metal wiring is not required to prevent the corrosion of the metal wiring, the vibration characteristics of the piezoelectric body are stabilized.
また、圧電体に貫通穴を形成し、該貫通穴へ導体を埋めて、上部電極と上部電極の反対側に位置する電極部を導通させることで、簡単な配線構造が得られ、低コスト化が実現されると共に、高信頼性を得られる。 In addition, by forming a through hole in the piezoelectric body, burying a conductor in the through hole, and conducting the electrode part located on the opposite side of the upper electrode and the upper electrode, a simple wiring structure can be obtained and the cost can be reduced. Is realized and high reliability is obtained.
さらに、下部電極との間に隙間を設けて振動板の同一面上に電極部を形成することで、いわゆる共通電極(下部電極に相当)とアドレス電極(上部電極に相当)を同一工程上で形成することができる。これにより、工数の削減を図ることができ、低コスト化を実現することができる。 Further, by forming a gap between the lower electrode and the electrode portion on the same surface of the diaphragm , a so-called common electrode (corresponding to the lower electrode) and address electrode (corresponding to the upper electrode) can be formed on the same process. Can be formed. Thereby, a man-hour can be reduced and cost reduction can be realized.
また、例えば、FFC(Flexible Flat Cable)で上部電極の上面から上部電極と接続する方法に比べ、上部電極の接続領域を狭くすることができ、高密度のマトリックス配列が得られる。また、FFCの接続状態による圧電体への振動の影響をなくし、バラツキのない安定した液滴吐出ヘッドが得られる
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記下部電極を形成するときに前記電極部を形成したことを特徴とする。
Further, for example, compared with a method of connecting to the upper electrode from the upper surface of the upper electrode by FFC (Flexible Flat Cable), the connection region of the upper electrode can be narrowed, and a high-density matrix arrangement can be obtained. In addition, the influence of vibration on the piezoelectric body due to the connection state of the FFC is eliminated, and a stable liquid droplet ejection head without variation is obtained. The invention according to claim 2, in the liquid droplet ejection head according to
請求項2に記載の発明では、下部電極を形成するときに電極部を形成することで、工数を削減することができ、低コスト化を図ることができる。 According to the second aspect of the present invention, the number of steps can be reduced and the cost can be reduced by forming the electrode portion when forming the lower electrode.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記導体がメッキ法又はプラズマ法で前記貫通穴へ埋められたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the liquid droplet ejection head according to the first or second aspect, the conductor is buried in the through hole by a plating method or a plasma method.
請求項4に記載の発明は、液滴吐出装置において、請求項1〜3の何れか1項に液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the droplet discharge device, any one of the first to third aspects includes a droplet discharge head.
本発明は上記構成としたので、上部電極は導体及び電極部を通じて駆動ICと接続されることとなり、上部電極の上面から金属配線を引き回す必要がなくなる。このため、該金属配線を引き回すことにより生じる金属配線の断線等の問題は起きない。また、金属配線の腐食を防止するため金属配線の表面を被覆する樹脂が不要となるため、圧電体の振動特性が安定する。また、圧電体に貫通穴を形成し、該貫通穴へ導体を埋めて、上部電極と上部電極の反対側に位置する電極部を導通させることで、簡単な配線構造が得られ、低コスト化が実現されると共に、高信頼性を得られる。さらに、振動板と圧電体の下面の間に、下部電極との間に隙間を設けて振動板の同一面上に電極部を形成することで、いわゆる共通電極(下部電極に相当)とアドレス電極(上部電極に相当)を同一工程上で形成することができる。これにより、工数の削減を図ることができ、低コスト化を実現することができる。また、例えば、FFC(Flexible Flat Cable)で上部電極の上面から上部電極と接続する方法に比べ、上部電極の接続領域を狭くすることができ、高密度のマトリックス配列が得られる。また、FFCの接続状態による圧電体への振動の影響をなくし、バラツキのない安定した液滴吐出ヘッドが得られる。 Since the present invention has the above configuration, the upper electrode is connected to the driving IC through the conductor and the electrode portion, and it is not necessary to route the metal wiring from the upper surface of the upper electrode. For this reason, problems such as disconnection of the metal wiring caused by routing the metal wiring do not occur. In addition, since the resin that covers the surface of the metal wiring is not required to prevent the corrosion of the metal wiring, the vibration characteristics of the piezoelectric body are stabilized. In addition, by forming a through hole in the piezoelectric body, burying a conductor in the through hole, and conducting the electrode part located on the opposite side of the upper electrode and the upper electrode, a simple wiring structure can be obtained and the cost can be reduced. Is realized and high reliability is obtained. Furthermore, a gap is provided between the diaphragm and the lower surface of the piezoelectric body, and an electrode portion is formed on the same surface of the diaphragm so that a so-called common electrode (corresponding to the lower electrode) and address electrode are formed. (Corresponding to the upper electrode) can be formed in the same process. Thereby, a man-hour can be reduced and cost reduction can be realized. Further, for example, compared with a method of connecting to the upper electrode from the upper surface of the upper electrode by FFC (Flexible Flat Cable), the connection region of the upper electrode can be narrowed, and a high-density matrix arrangement can be obtained. In addition, the influence of vibration on the piezoelectric body due to the connection state of the FFC is eliminated, and a stable droplet discharge head without variations can be obtained.
以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例を基に詳細に説明する。なお、記録媒体は記録紙Pとして説明をする。また、記録紙Pのインクジェット記録装置10における搬送方向を副走査方向として矢印Sで表し、その搬送方向と直交する方向を主走査方向として矢印Mで表す。また、図において、矢印UP、矢印LOが示されている場合は、それぞれ上方向、下方向を示すものとし、上下の表現をした場合は、上記各矢印に対応しているものとする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail based on examples shown in the drawings. The recording medium will be described as recording paper P. In addition, the conveyance direction of the recording paper P in the
まず、最初にインクジェット記録装置10の概要を説明する。図1で示すように、インクジェット記録装置10は、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各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)を搭載するキャリッジ12を備えている。このキャリッジ12の記録紙Pの搬送方向上流側には一対のブラケット14が突設されており、そのブラケット14には円形状の開孔14A(図2参照)が穿設されている。そして、その開孔14Aに、主走査方向に架設されたシャフト20が挿通されている。
First, an outline of the ink
また、主走査方向の両端側には、主走査機構16を構成する駆動プーリー(図示省略)と従動プーリー(図示省略)が配設されており、その駆動プーリーと従動プーリーに巻回されて、主走査方向に走行するタイミングベルト22の一部がキャリッジ12に固定されている。したがって、キャリッジ12は主走査方向に往復移動可能に支持される構成である。
Further, a drive pulley (not shown) and a driven pulley (not shown) constituting the
また、このインクジェット記録装置10には、画像印刷前の記録紙Pを束にして入れておく給紙トレイ26が設けられており、その給紙トレイ26の上方には、インクジェット記録ヘッド32によって画像が印刷された記録紙Pが排出される排紙トレイ28が設けられている。そして、給紙トレイ26から1枚ずつ給紙された記録紙Pを所定のピッチで副走査方向へ搬送する搬送ローラー及び排出ローラーからなる副走査機構18が設けられている。
Further, the ink
その他、このインクジェット記録装置10には、印刷時において各種設定を行うコントロールパネル24と、メンテナンスステーション(図示省略)等が設けられている。メンテナンスステーションは、キャップ部材、吸引ポンプ、ダミージェット受け、クリーニング機構等を含んで構成されており、吸引回復動作、ダミージェット動作、クリーニング動作等のメンテナンス動作を行うようになっている。
In addition, the
また、各色のインクジェット記録ユニット30は、図2で示すように、インクジェット記録ヘッド32と、それにインクを供給するインクタンク34とが一体に構成されたものであり、インクジェット記録ヘッド32の下面中央のインク吐出面32Aに形成された複数のノズル56(図3参照)が、記録紙Pと対向するようにキャリッジ12上に搭載されている。したがって、インクジェット記録ヘッド32が主走査機構16によって主走査方向に移動しながら、記録紙Pに対してノズル56から選択的にインク滴を吐出することにより、所定のバンド領域に対して画像データに基づく画像の一部が記録される。
In addition, as shown in FIG. 2, each color ink
そして、主走査方向への1回の移動が終了すると、記録紙Pは、副走査機構18によって副走査方向に所定ピッチ搬送され、再びインクジェット記録ヘッド32(インクジェット記録ユニット30)が主走査方向(前述とは反対方向)に移動しながら、次のバンド領域に対して画像データに基づく画像の一部が記録されるようになっており、このような動作を複数回繰り返すことによって、記録紙Pに画像データに基づく全体画像がフルカラーで記録される。
When one movement in the main scanning direction is completed, the recording paper P is conveyed by a predetermined pitch in the sub scanning direction by the
以上のような構成のインクジェット記録装置10において、次にインクジェット記録ヘッド32について詳細に説明する。
Next, the
図3はインクジェット記録ヘッド32の構成を示す概略平面図であり、図4は図3のX−X線概略断面図である。この図3、図4で示すように、インクジェット記録ヘッド32には、インクタンク34と連通するインク供給口36が設けられており、そのインク供給口36から注入されたインク110は、インクプール室38に貯留される。
FIG. 3 is a schematic plan view showing the configuration of the
インクプール室38は天板40と隔壁42とによって、その容積が規定されており、インク供給口36は、天板40の所定箇所に複数、列状に穿設されている。この天板40の材質は、例えばガラス、セラミックス、シリコン、樹脂等、インクジェット記録ヘッド32の支持体になり得る強度を有する絶縁体であれば何でもよい。また、天板40には、後述する駆動IC60へ通電するための金属配線90が設けられている。この金属配線90は、樹脂膜92で被覆保護されており、インク110による侵食が防止されるようになっている。
The volume of the
隔壁42は樹脂(感光性ドライフィルム)で成形され、インクプール室38を矩形状に仕切っている。また、インクプール室38は、圧電素子46と、その圧電素子46によって上下方向に撓み変形させられる振動板48を介して、圧力室50と上下に分離されている。つまり、圧電素子46及び振動板48が、インクプール室38と圧力室50との間に配置される構成とされ、インクプール室38と圧力室50とが同一水平面上に存在しないように構成されている。
The
したがって、圧力室50を互いに接近させた状態に配置することが可能であり、ノズル56をマトリックス状に高密度に配設することが可能となっている。また、このような構成にしたことにより、キャリッジ12の主走査方向への1回の移動で、広いバンド領域に画像を形成することができるので、その走査時間が短くて済む。すなわち、少ないキャリッジ12の移動回数及び時間で記録紙Pの全面に亘って画像形成を行う高速印刷が実現可能となっている。
Therefore, the
ここで、振動板48は、SUS等の金属で成形され、少なくとも上下方向に弾性を有し、圧電素子46に電圧が印加されると、上下方向に撓み変形する(変位する)構成になっている。なお、振動板48は、ガラス等の絶縁性材料であっても差し支えはない。
Here, the
一方、圧電素子46は、マトリックス状に配置され(図3参照)、圧力室50毎に振動板48の上部に設けられており、PZT膜で形成された圧電体94で構成されている。圧電体94の下面と振動板48との間には、一方の極性となる下部電極52が設けられており、圧電体94の上面には他方の極性となる上部電極54が設けられている。
On the other hand, the
また、下部電極52の同一平面上には、下部電極52との間に隙間を設けた状態で電極部120が形成されており、駆動IC60に接続されている。また、電極部120の一部は、圧電体94の下面に設けられており、圧電体94を間において上部電極54と対面している。
In addition, on the same plane of the
圧電体94には、電極部120から上部電極54へ渡って貫通穴124が形成されており、この貫通穴124へは、メッキ法又はプラズマ法によって導体126が埋め込まれ、電極部120と上部電極54が導体126を介して導通可能となっている。
A through
また、圧電素子46は、低透水性絶縁膜(SiOx膜)80で被覆保護されている。この低透水性絶縁膜(SiOx膜)80は、水分透過性が低くなる条件で圧電素子46に着膜するため、水分が圧電素子46の内部に侵入して信頼性不良となること(いわゆるPZT膜内の酸素を還元することにより生ずる圧電特性の劣化)を防止することができる。なお、下部電極52と接触する金属(SUS等)製の振動板48は、低抵抗なGND配線としても機能するようになっている。
The
さらに、低透水性絶縁膜(SiOx膜)80の上面は、樹脂保護膜88で被覆保護され、インク110による侵食が防止されるようになっているが、圧電素子46の上方は、樹脂保護膜88が被覆されない構成になっている。樹脂膜82は、柔軟性がある樹脂層であるため、このような構成により、圧電素子46(振動板48)の変位阻害が防止されるようになっている(上下方向に好適に撓み変形可能とされている)。つまり、圧電素子46上方の樹脂層は、薄い方がより変位阻害の抑制効果が高くなるので、樹脂保護膜88を被覆しないようにしている。
Further, the upper surface of the low water permeable insulating film (SiOx film) 80 is covered and protected by a resin
圧電素子46の上部には隔離室112が設けられており、該隔離室112によって圧電素子46をインク110から隔離している。これにより、圧電素子46にはインク110による拘束力が負荷されないため、該拘束力によって圧電素子46の撓み変形が阻害されることはない。また、隔離室112によって圧電素子46をインク110から隔離することで、圧電素子46をインク侵食から保護している。
An
この圧電素子46の撓み変形によって圧力室50が加圧され、圧力室50と連通するノズル56からインク滴としてインク110が吐出されるとき、インク流路66を介してインクプール室38内へ伝達されるインク110の圧力波は、隔離室112に設けられたエアダンパー44によって緩和される。
When the
一方、駆動IC60は、隔壁42で規定されたインクプール室38の外側で、かつ天板40と振動板48との間に配置されており、振動板48や天板40から露出しない構成とされている。したがって、インクジェット記録ヘッド32の小型化が実現可能となっている。
On the other hand, the
また、駆動IC60の周囲は樹脂材58で封止されている。この駆動IC60を封止する樹脂材58の注入口40Bは、図5で示すように、製造段階における天板40において、各インクジェット記録ヘッド32を仕切るように格子状に複数個穿設されており、圧電素子基板70と圧力室50が形成された流路基板72を結合(接合)させた後、樹脂材58によって封止された(閉塞された)注入口40Bに沿って天板40を切断することにより、マトリックス状のノズル56(図3参照)を有するインクジェット記録ヘッド32が1度に複数個製造される構成になっている。
The periphery of the
また、この駆動IC60の下面には、図4、図6で示すように、複数のバンプ62がマトリックス状に所定高さ突設されており、振動板48上に圧電素子46が形成された圧電素子基板70にフリップチップ実装されるようになっている。したがって、圧電素子46に対する高密度接続が容易に実現可能であり、駆動IC60の高さの低減を図ることができる(薄くすることができる)。これによっても、インクジェット記録ヘッド32の小型化が実現可能となっている。
Further, as shown in FIGS. 4 and 6, a plurality of
また、図4において、駆動IC60の外側には、バンプ64が設けられている。このバンプ64は、天板40に設けられる金属配線90と、圧電素子基板70に設けられる電極部120とを接続しており、当然ながら、圧電素子基板70に実装された駆動IC60の高さよりも高くなるように設けられている。
In FIG. 4, bumps 64 are provided outside the driving
したがって、インクジェット記録装置10の本体側から天板40の金属配線90に通電され、その天板40の金属配線90からバンプ64を経て電極部120に通電され、そこから駆動IC60に通電される構成である。そして、その駆動IC60により、所定のタイミングで圧電素子46に電圧が印加され、振動板48が上下方向に撓み変形することにより、圧力室50内に充填されたインク110が加圧されて、ノズル56からインク滴が吐出する構成である。
Accordingly, the
インク滴を吐出するノズル56は、圧力室50毎に1つずつ、その所定位置に設けられている。圧力室50とインクプール室38とは、圧電素子46を回避するとともに、振動板48に穿設された貫通孔48Aを通るインク流路66と、圧力室50から水平方向へ向かって延設されたインク流路68とが連通することによって接続されている。このインク流路68は、インクジェット記録ヘッド32の製造時に、インク流路66とのアライメントが可能なように(確実に連通するように)、予め実際のインク流路66との接続部分よりも少し長めに設けられている。
One
このようなインクジェット記録ヘッド32を備えたインクジェット記録装置10において、次に、その作用を説明する。
Next, the operation of the
まず、図1及び図2に示すインクジェット記録装置10に印刷を指令する電気信号が送られると、給紙トレイ26から記録紙Pが1枚ピックアップされ、副走査機構18により、所定の位置へ搬送される。
First, when an electrical signal for instructing printing is sent to the ink
一方、インクジェット記録ユニット30では、すでにインクタンク34から図4に示すインク供給口36を介してインクジェット記録ヘッド32のインクプール室38にインク110が注入(充填)され、インクプール室38に充填されたインク110は、インク流路66、68を経て圧力室50へ供給(充填)されている。そして、このとき、ノズル56の先端(吐出口)では、インク110の表面が圧力室50側に僅かに凹んだメニスカスが形成されている。
On the other hand, in the
そして、キャリッジ12に搭載されたインクジェット記録ヘッド32が主走査方向に移動しながら、複数のノズル56から選択的にインク滴を吐出することにより、記録紙Pの所定のバンド領域に、画像データに基づく画像の一部を記録する。
The ink
すなわち、駆動IC60により、所定のタイミングで、所定の圧電素子46に電圧を印加し、振動板48を上下方向に撓み変形させて(面外振動させて)、圧力室50内のインク110を加圧し、所定のノズル56からインク滴として吐出させる。
That is, a voltage is applied to a predetermined
こうして、記録紙Pに画像データに基づく画像の一部が記録されたら、副走査機構18により、記録紙Pを所定ピッチ搬送させ、上記と同様に、インクジェット記録ヘッド32を主走査方向に移動しながら、再度複数のノズル56から選択的にインク滴を吐出することにより、記録紙Pの次のバンド領域に、画像データに基づく画像の一部を記録する。
When a part of the image based on the image data is recorded on the recording paper P in this way, the recording paper P is conveyed by a predetermined pitch by the
そして、このような動作を繰り返し行い、記録紙Pに画像データに基づく画像が完全に記録されたら、副走査機構18により、記録紙Pを最後まで搬送し、排紙トレイ28上に記録紙Pを排出する。これにより、記録紙Pへの印刷処理(画像記録)が完了する。
Such an operation is repeated, and when the image based on the image data is completely recorded on the recording paper P, the
次に、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの要旨について説明する。 Next, the gist of the ink jet recording head according to the embodiment of the present invention will be described.
図4に示すように、本形態では、振動板48の上に、下部電極52と絶縁して駆動IC60と接続する電極部120を形成している。この電極部120から上部電極54へ渡って貫通穴124を形成し、該貫通穴124へ導体126を埋めて、電極部120と上部電極54とを導通させるようにしている。
As shown in FIG. 4, in this embodiment, an
これにより、上部電極54は導体126及び電極部120を通じて駆動IC60と接続されることとなり、従来のように、上部電極54の上面から金属配線206(図10参照)を引き回す必要がなくなる。このため、該金属配線206を引き回すことにより生じる金属配線206の断線等の問題は起きない。また、金属配線206の腐食を防止するため金属配線206の表面を被覆する樹脂が不要となるため、圧電体94の振動特性が安定する。
As a result, the
一方、圧電体94に貫通穴124を形成し、該貫通穴124へ導体126を埋めて、上部電極54と上部電極54の反対側に位置する電極部120を導通させることで、簡単な配線構造が得られ、低コスト化が実現されると共に、高信頼性を得られる。
On the other hand, a through-
また、例えば、FFC(Flexible Flat Cable)で上部電極54の上面から上部電極54と接続する方法に比べ、上部電極54の接続領域を狭くすることができ、高密度のマトリックス配列が得られる。また、FFCの接続状態による圧電体94への振動の影響をなくし、バラツキのない安定したインクジェット記録ヘッド32が得られる。
Further, for example, compared with a method of connecting to the
以上のような構成のインクジェット記録ヘッド32において、次に、圧電素子46の形成方法について説明する。
Next, a method of forming the
まず、図8(A)及び図9(A)(なお、図9(A)は図8(A)のA−A断面であるり、図9(B)以下も同様である。)で示すように、振動板48の上面に、下部電極52及び電極部120をパターニングする。具体的には、金属膜スパッタ、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング(エッチング)、酸素プラズマによるレジスト剥離であるが、電極部120は下部電極52との間に隙間(溝部121)を設けた状態で形成される。そして、この下部電極52が接地電位となる。
First, FIG. 8 (A) and FIG. 9 (A) (Note that FIG. 9 (A) is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 8 (A), and FIG. As described above, the
次に、図8(B)及び図9(B)で示すように、下部電極52及び電極部120の上面に、低透水性絶縁膜(SiOx膜)80を積層するが、後述する上部電極54が形成される領域(溝部123)は除く。
Next, as shown in FIG. 8B and FIG. 9B, a low water permeable insulating film (SiOx film) 80 is laminated on the upper surfaces of the
そして、図8(C)及び図9(C)に示すように、露出している下部電極52及び電極部120と低透水性絶縁膜(SiOx膜)80の上面に、圧電素子46の材料であるPZT膜(以下、「圧電体94」という)をスパッタ法で積層した後、図8(D)に示すように、圧電体94の上面に上部電極54をスパッタ法で積層する。
Then, as shown in FIGS. 8C and 9C, the material of the
そして、図8(E)で示すように、圧電体94及び上部電極54をパターニングするため、上部電極54の上面にレジストマスク122を形成する。ここで、下部電極52及び上部電極54の電極材料としては、例えば圧電体であるPZT材料との親和性が高く、耐熱性がある、Au、Ir、Ru、Pt等が挙げられる。
Then, as shown in FIG. 8E, a resist
次に、図8(F)及び図9(D)に示すように、上部電極54及び圧電体94をドライエッチングによりパターニングする。これにより、上部電極54及び圧電体94を貫通する貫通穴124が形成される。そして、図8(G)及び図9(E)に示すように、メッキ法又はプラズマ法によって、この貫通穴124内へ導体126を埋め込んだ後、図8(H)及びに示すように、レジストマスク122を除去して、圧電素子46が形成される。
Next, as shown in FIGS. 8F and 9D, the
以上のように、本形態では、振動板48の上面に、下部電極52の同一平面上に電極部120を形成することで、いわゆる共通電極(下部電極52に相当)とアドレス電極(上部電極54に相当)を同一工程上で形成することができる。これにより、工数の削減を図ることができ、低コスト化を実現することができる。
As described above, in this embodiment, the
なお、上記実施例のインクジェット記録装置10では、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のインクジェット記録ユニット30がそれぞれキャリッジ12に搭載され、それら各色のインクジェット記録ヘッド32から画像データに基づいて選択的にインク滴が吐出されてフルカラーの画像が記録紙Pに記録されるようになっているが、本発明におけるインクジェット記録は、記録紙P上への文字や画像の記録に限定されるものではない。
In the ink
すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成するなど、工業的に用いられる液滴噴射装置全般に対して、本発明に係るインクジェット記録ヘッド32を適用することができる。
That is, the recording medium is not limited to paper, and the liquid to be ejected is not limited to ink. For example, industrially used liquids such as creating color filters for displays by discharging ink onto polymer films or glass, or forming bumps for component mounting by discharging welded solder onto a substrate The ink
また、上記実施例のインクジェット記録装置10では、主走査機構16と副走査機構18を有するPartial Width Array(PWA)の例で説明したが、本発明におけるインクジェット記録は、これに限定されず、紙幅対応のいわゆるFull Width Array(FWA)であってもよい。むしろ、本発明は、高密度ノズル配列を実現するのに有効なものであるため、1パス印字を必要とするFWAには好適である。
In the
10 インクジェット記録装置(液滴吐出装置)
32 インクジェット記録ヘッド(液滴吐出ヘッド)
38 インクプール室(液滴プール室)
46 圧電素子
48 振動板
50 圧力室
52 下部電極
54 上部電極
56 ノズル
94 圧電体
120 電極部
124 貫通穴
126 導体
10 Inkjet recording device (droplet ejection device)
32 Inkjet recording head (droplet ejection head)
38 Ink pool chamber (droplet pool chamber)
46
Claims (4)
前記ノズルと連通し、液滴が充填される圧力室と、
前記圧力室の一部を構成する振動板と、
前記圧力室へ液滴流路を介して供給する液滴をプールする液滴プール室と、
前記振動板を変位可能とする圧電体と、
前記振動板と前記圧電体の下面の間に形成され、圧電体の一方の極性となる下部電極と
、
前記圧電体の上面に設けられ、他方の極性となる上部電極と、
前記上部電極及び前記下部電極に電圧を印加する駆動ICと、
を備え、
前記下部電極との間に隙間を設けて前記振動板の同一面上に形成され、前記駆動ICに接続された電極部と、
前記電極部から前記上部電極へ渡って形成された前記圧電体に設けられた貫通穴と、
前記貫通穴へ埋められ、前記電極部と前記上部電極とを導通させる導体と、
を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド。 A nozzle for discharging droplets;
A pressure chamber in communication with the nozzle and filled with droplets;
A diaphragm constituting a part of the pressure chamber;
A droplet pool chamber for pooling droplets to be supplied to the pressure chamber via a droplet channel;
A piezoelectric body capable of displacing the diaphragm;
A lower electrode formed between the diaphragm and the lower surface of the piezoelectric body and having one polarity of the piezoelectric body;
An upper electrode provided on the upper surface of the piezoelectric body and having the other polarity;
A driving IC for applying a voltage to the upper electrode and the lower electrode;
With
An electrode part formed on the same surface of the diaphragm with a gap between the lower electrode and connected to the driving IC;
A through hole provided in the piezoelectric body formed from the electrode portion to the upper electrode;
A conductor buried in the through-hole and conducting the electrode part and the upper electrode;
A droplet discharge head characterized by comprising:
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