JP5896275B2 - Droplet discharge head and image forming apparatus - Google Patents

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本発明は、個別液室に圧力変動を発生させ、個別液室に形成されたノズルから液体を吐出させる液滴吐出ヘッド及び液滴吐出ヘッドを搭載する画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to a droplet discharge head that generates pressure fluctuations in an individual liquid chamber and discharges liquid from nozzles formed in the individual liquid chamber, and an image forming apparatus equipped with the droplet discharge head.
一般に、プリンタ、ファックス、複写機、プロッタ、或いはこれらの内の複数の機能を複合した画像形成装置としては、例えばインクの液滴を吐出する液体吐出ヘッドを備え、媒体を搬送しながらインク滴を媒体に付着させて画像形成を行うインクジェット記録装置がある。ここでの媒体は「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。また、画像形成装置は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味する。そして、画像形成とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与する(単に液滴を吐出する)ことも意味する。また、インクとは、所謂インクに限るものではなく、吐出されるときに液体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えばDNA試料、レジスト、パターン材料なども含まれる液体の総称として用いる。   In general, a printer, a fax machine, a copier, a plotter, or an image forming apparatus that combines a plurality of these functions includes, for example, a liquid ejection head that ejects ink droplets, and ejects ink droplets while conveying a medium. There is an ink jet recording apparatus that forms an image by adhering to a medium. The medium here is also referred to as “paper”, but the material is not limited, and a recording medium, a recording medium, a transfer material, a recording paper, and the like are also used synonymously. The image forming apparatus means an apparatus for forming an image by discharging a liquid onto a medium such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics. The image formation is not only giving an image having a meaning such as a character or a figure to the medium but also giving an image having no meaning such as a pattern to the medium (simply ejecting a droplet). Also means. The ink is not limited to so-called ink, and is not particularly limited as long as it becomes liquid when ejected. For example, the ink is a generic term for liquids including DNA samples, resists, pattern materials, and the like. Use.
上記インクジェット記録装置に搭載されるインクジェットヘッド(以下記録ヘッドという)は、インク滴を吐出するノズルに連通する個別液室と、該個別液室内の圧力変化を発生させる圧力発生手段とを含んで構成されている。そして、圧力発生手段の方式は複数のものが実用化、製品化されている。例としては、個別液室内にヒータを設置することで液体を気化させて圧力変動を利用するサーマルインクジェット方式、個別液室にアクチュエータを設置して個別液室内の圧力を変化させる方式が挙げられる。このうちアクチュエータを用いる方式は、アクチュエータの種類により圧電素子方式、静電方式などが例として挙げられる。このアクチュエータを用いた方式の中で圧電素子方式は、圧電素子を用い個別液室の一部を構成している振動板を変形変位させることでノズルからインク滴を吐出させる。圧電素子は、共通電極、圧電体及び個別電極が積層したものからなる。この圧電素子方式では、幅広い物性のインクに対応可能である反面、液室配列の高密度化や記録ヘッドの小型化も要求されている。これらの要求は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)プロセスを用いることで達成することができる。具体的には、MEMSプロセスの一つである薄膜形成プロセスを用いて、個別液室の一部を構成する振動板に、共通電極、圧電体及び個別電極等を積層したユニモルフ型の圧電アクチュエータ部を設ける。そして、MEMSプロセスの一つである半導体デバイス製造プロセス(以下薄膜プロセスという)を用いて、個別の圧電素子の共通電極と個別電極の各電極からの配線をパターニングする。これらにより、液室配列の高密度化及び記録ヘッドの小型化を達成することができる。   An ink jet head (hereinafter referred to as a recording head) mounted on the ink jet recording apparatus includes an individual liquid chamber that communicates with a nozzle that ejects ink droplets, and a pressure generating unit that generates a pressure change in the individual liquid chamber. Has been. A plurality of pressure generating means have been put into practical use and commercialized. Examples include a thermal ink jet method that uses a pressure fluctuation by vaporizing a liquid by installing a heater in the individual liquid chamber, and a method that changes the pressure in the individual liquid chamber by installing an actuator in the individual liquid chamber. Among these, the method using an actuator includes, for example, a piezoelectric element method and an electrostatic method depending on the type of the actuator. Among the methods using the actuator, the piezoelectric element method discharges ink droplets from the nozzles by deforming and displacing a vibration plate constituting a part of the individual liquid chamber using the piezoelectric element. The piezoelectric element is formed by laminating a common electrode, a piezoelectric body, and individual electrodes. While this piezoelectric element system can cope with ink having a wide range of physical properties, it is required to increase the density of the liquid chamber arrangement and to reduce the size of the recording head. These requirements can be achieved by using a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) process. Specifically, a unimorph type piezoelectric actuator unit in which a common electrode, a piezoelectric body, an individual electrode, and the like are laminated on a vibration plate constituting a part of an individual liquid chamber using a thin film forming process which is one of MEMS processes. Is provided. Then, using a semiconductor device manufacturing process (hereinafter referred to as a thin film process) which is one of the MEMS processes, the common electrodes of the individual piezoelectric elements and the wirings from the individual electrodes are patterned. As a result, it is possible to achieve a higher density of the liquid chamber arrangement and a smaller recording head.
このように高密度化及び小型化を図ることで1ヘッドあたりのノズル配列数や密度を高め、1走査あたりの吐出ドット数量を多くすることができ、印字速度を高めることができる。そして、1ヘッドあたりのノズル配列数が増え、圧電素子数も増加する。このような配列数の多い記録ヘッドの場合、高密度化したため、共通電極に電気的に接続した共通電極配線を圧電素子の配列方向のヘッド両端部から引き出す方式が一般的となっている。そして、ヘッド両端部から引き出された各共通電極配線は、圧電素子の個別電極と共通電極との間に印加された駆動電圧を所定の電位差とするために、例えば接地されている。このような共通電極配線の抵抗が高いと、圧電素子の配列方向でヘッド両端部から中央部に向かって共通電極配線による電圧降下が大きくなっていく。そして、中央部の圧電素子では、共通電極配線による電圧降下が大きいので、所定の駆動電圧の電圧値より低い電圧値となる。このため、記録ヘッドの圧電素子の配列方向における中央部に近いノズルに対応する圧電素子には十分な駆動電圧が印加されず、その圧電体の変形変位量が不安定となって液滴吐出の均一性が悪化する。   By increasing the density and reducing the size in this way, the number and density of nozzle arrays per head can be increased, the number of ejected dots per scan can be increased, and the printing speed can be increased. And the number of nozzle arrays per head increases, and the number of piezoelectric elements also increases. In the case of such a recording head having a large number of arrangements, since the recording density is increased, a method of drawing out common electrode wirings electrically connected to the common electrodes from both ends of the head in the arrangement direction of the piezoelectric elements is generally used. Each common electrode wiring drawn out from both ends of the head is grounded, for example, in order to make a driving voltage applied between the individual electrode and the common electrode of the piezoelectric element a predetermined potential difference. When the resistance of the common electrode wiring is high, a voltage drop due to the common electrode wiring increases from the both ends of the head toward the center in the arrangement direction of the piezoelectric elements. In the central piezoelectric element, the voltage drop due to the common electrode wiring is large, so that the voltage value is lower than the voltage value of the predetermined drive voltage. For this reason, a sufficient driving voltage is not applied to the piezoelectric element corresponding to the nozzle near the center in the arrangement direction of the piezoelectric elements of the recording head, and the deformation displacement amount of the piezoelectric body becomes unstable, and the droplet discharge is not performed. Uniformity deteriorates.
一方、上記薄膜プロセスを用いて共通電極配線を成膜する場合は、金属や合金をスパッタリング法、CVD法等で成膜するため、厚膜形成することが困難となる。具体的には、5[μm]以上の膜厚とすることが困難であり、一般的には膜応力、製造効率(プロセス時間)の観点から1[μm]以下の膜厚とすることが必要とされている。このため、上記薄膜プロセスを用いた場合で共通電極配線の抵抗を下げるためには、共通電極配線の断面積を大きくすることが必要となる。その結果、共通電極配線が幅広となってヘッドサイズが大きくなり、1ウェハあたりのチップ取得数が減少しコストアップの要因となることが課題となっている。このため、上記薄膜プロセスを用いた上での共通電極配線の抵抗を低くする方法が要求される。   On the other hand, when the common electrode wiring is formed by using the thin film process, it is difficult to form a thick film because a metal or an alloy is formed by a sputtering method, a CVD method, or the like. Specifically, it is difficult to obtain a film thickness of 5 [μm] or more. Generally, it is necessary to set the film thickness to 1 [μm] or less from the viewpoint of film stress and manufacturing efficiency (process time). It is said that. For this reason, it is necessary to increase the cross-sectional area of the common electrode wiring in order to reduce the resistance of the common electrode wiring when the thin film process is used. As a result, the common electrode wiring is widened, the head size is increased, the number of chips acquired per wafer is reduced, and this causes an increase in cost. For this reason, a method for reducing the resistance of the common electrode wiring using the thin film process is required.
この薄膜プロセスを用い共通電極配線の低抵抗化を図る液滴吐出ヘッドとして、特許文献1に記載のものが知られている。この特許文献1の液滴吐出ヘッドは、液体を吐出する複数のノズルを有するノズル板と、このノズル板に積層され各ノズルにそれぞれ連通する複数の個別液室を形成する液室基板とを備えている。そして、個別液室の一部の内壁には振動板が形成されている。この振動板には、各個別液室内をそれぞれ昇圧する複数の圧電体と、この圧電体を挟持するように設けられた共通電極及び個別電極とを有する圧電アクチュエータ部が設けられている。この圧電アクチュエータ部の共通電極と個別電極との間には、駆動電圧印加手段によって駆動電圧が印加される。そして、共通電極には抵抗率の低いPtが用いられている。そして、絶縁層を介して共通電極上にPtとは異なる材料の第1の共通電極配線が配置され、絶縁層に開けられた共通電極用のコンタクトホールを介して第1の共通電極配線は共通電極と電気的に接続している。この第1の共通電極配線は圧電素子上から引き出す個別電極配線と同一層で構成されるために厚膜化できない。そこで、上記特許文献1の液滴吐出ヘッドでは、第1の共通電極配線上に別の配線である第2の共通電極配線を積層している。これにより、第1の共通電極配線と第2の共通電極配線との総断面積を大きくし、共通電極配線の大幅な低抵抗化を図っている。   As a droplet discharge head for reducing the resistance of the common electrode wiring by using this thin film process, the one described in Patent Document 1 is known. The droplet discharge head of Patent Document 1 includes a nozzle plate having a plurality of nozzles that discharge liquid, and a liquid chamber substrate that is stacked on the nozzle plate and forms a plurality of individual liquid chambers that communicate with the nozzles. ing. A diaphragm is formed on a part of the inner wall of the individual liquid chamber. The vibration plate is provided with a piezoelectric actuator section having a plurality of piezoelectric bodies for boosting each individual liquid chamber, and a common electrode and individual electrodes provided so as to sandwich the piezoelectric bodies. A driving voltage is applied between the common electrode and the individual electrode of the piezoelectric actuator unit by a driving voltage applying unit. The common electrode is made of Pt having a low resistivity. A first common electrode wiring made of a material different from Pt is arranged on the common electrode through the insulating layer, and the first common electrode wiring is shared through the contact hole for the common electrode opened in the insulating layer. It is electrically connected to the electrode. Since the first common electrode wiring is composed of the same layer as the individual electrode wiring drawn from the piezoelectric element, it cannot be made thick. Therefore, in the droplet discharge head disclosed in Patent Document 1, the second common electrode wiring which is another wiring is stacked on the first common electrode wiring. As a result, the total cross-sectional area of the first common electrode wiring and the second common electrode wiring is increased, and the resistance of the common electrode wiring is greatly reduced.
そして、第1の共通電極配線の上に第2の共通電極配線を積層すると、その積層プロセス中の温度変化によって第1の共通電極配線と共通電極が収縮する。このときの第1の共通電極配線及び共通電極の各収縮率が異なっているので、第1の共通電極配線及び共通電極の各層の内部に応力が発生し、コンタクトホールでの第1の共通電極配線と共通電極との界面で剥離が発生する虞がある。そこで、上記特許文献1の液滴吐出ヘッドでは、第1、第2の共通電極配線の長手方向の複数の箇所にコンタクトホールを設け、各コンタクトホールでの共通電極と第1の共通電極配線との接触面積を小さく抑えている。これにより、第1の共通電極配線及び共通電極の各層の内部に発生していた応力を抑制し、各コンタクトホールでの第1の共通電極配線と共通電極との界面での剥離の発生を防止している。   Then, when the second common electrode wiring is stacked on the first common electrode wiring, the first common electrode wiring and the common electrode contract due to a temperature change during the stacking process. Since the shrinkage rates of the first common electrode wiring and the common electrode at this time are different, stress is generated inside each layer of the first common electrode wiring and the common electrode, and the first common electrode in the contact hole There is a possibility that peeling occurs at the interface between the wiring and the common electrode. Therefore, in the droplet discharge head of Patent Document 1, contact holes are provided at a plurality of locations in the longitudinal direction of the first and second common electrode wirings, and the common electrode and the first common electrode wiring in each contact hole are provided. The contact area is kept small. This suppresses the stress generated in each layer of the first common electrode wiring and the common electrode, and prevents the occurrence of peeling at the interface between the first common electrode wiring and the common electrode in each contact hole. doing.
図11は本出願人が開発中の記録ヘッドの一部構成の平面図であり、図12は図11のA−A’線断面図である。本出願人が開発中の記録ヘッド500では、上記特許文献1の第1の共通電極配線に相当する第1の共通電極配線514が共通電極512上に圧電体516の配列方向で積層されている。そして、この第1の共通電極配線514の一部の上には、上記特許文献1の第2の共通電極配線に相当する第2の共通電極配線518が積層されている。第1の共通電極配線514の短手方向の配線幅は、第2の共通電極配線518の短手方向の配線幅より広い。そして、第1の共通電極配線514の短手方向の複数の箇所にコンタクトホール520が設けられている。これにより、この開発中の記録ヘッドでも、共通電極配線全体の抵抗を低減している。   FIG. 11 is a plan view of a part of the configuration of the recording head under development by the present applicant, and FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG. In the recording head 500 under development by the present applicant, the first common electrode wiring 514 corresponding to the first common electrode wiring of Patent Document 1 is stacked on the common electrode 512 in the arrangement direction of the piezoelectric bodies 516. . A second common electrode wiring 518 corresponding to the second common electrode wiring of Patent Document 1 is stacked on a part of the first common electrode wiring 514. The width of the first common electrode wiring 514 in the short direction is wider than the width of the second common electrode wiring 518 in the short direction. Contact holes 520 are provided in a plurality of locations in the short direction of the first common electrode wiring 514. As a result, even in the recording head under development, the resistance of the entire common electrode wiring is reduced.
そして、この開発中の記録ヘッド500は、ノズルプレート503、流路基板502、振動板501、共通電極512、圧電体516、個別電極511、保持基板504、共通液室基板505をこの順で接合している。このように各板状部材を接合することで、ノズル510に連通する個別液室509、個別液室509、インク供給口507、共通液室506を形成している。そして、個別液室509の振動板501に形成され、圧電体516、個別電極511及び共通電極512で構成される圧電素子を駆動することで生じる圧力で、個別液室509に連通するノズル510からインクを吐出する。圧電素子の駆動は個別電極511、共通電極512からそれぞれ個別電極配線513、第1の共通電極配線514を用いて引き出された先で、駆動IC515と接続されて行われる。   In the recording head 500 under development, the nozzle plate 503, the flow path substrate 502, the vibration plate 501, the common electrode 512, the piezoelectric body 516, the individual electrode 511, the holding substrate 504, and the common liquid chamber substrate 505 are joined in this order. doing. By joining the plate-like members in this way, an individual liquid chamber 509, an individual liquid chamber 509, an ink supply port 507, and a common liquid chamber 506 communicating with the nozzle 510 are formed. The nozzle 510 communicates with the individual liquid chamber 509 with pressure generated by driving a piezoelectric element formed on the vibration plate 501 of the individual liquid chamber 509 and including the piezoelectric body 516, the individual electrode 511, and the common electrode 512. Ink is ejected. The piezoelectric element is driven by being connected to the driving IC 515 at the point where the piezoelectric element is drawn from the individual electrode 511 and the common electrode 512 using the individual electrode wiring 513 and the first common electrode wiring 514, respectively.
第2の共通電極配線518は、図12に示すように、第1の共通電極配線514の上方に設けられている保持基板504の凹部523の空洞に設置されている。この保持基板504の凹部523の空間は上方に向かって狭くなる構造となっている。つまり、保持基板504のノズルの配列方向に直交する方向での中央部の空間の高さが両側の高さより高くしてある。このため、第2の共通電極配線518を第1の共通電極配線514上に例えば10[μm]の厚い膜厚で積層するので、保持基板504の壁面に接しないようにするために上記空洞の高さが高くなっている第1の共通電極配線514の短手方向の中央部に第2の共通電極配線518をノズル配列方向に延伸させて積層している。   As shown in FIG. 12, the second common electrode wiring 518 is installed in the cavity of the concave portion 523 of the holding substrate 504 provided above the first common electrode wiring 514. The space of the concave portion 523 of the holding substrate 504 has a structure that becomes narrower upward. That is, the height of the central space in the direction orthogonal to the arrangement direction of the nozzles of the holding substrate 504 is higher than the heights on both sides. For this reason, the second common electrode wiring 518 is laminated on the first common electrode wiring 514 with a thickness of, for example, 10 [μm]. Therefore, in order to prevent the second common electrode wiring 518 from contacting the wall surface of the holding substrate 504, A second common electrode wiring 518 is stacked in the center direction in the short direction of the first common electrode wiring 514 having a high height so as to extend in the nozzle arrangement direction.
このような構成を有する開発中の記録ヘッドでは、積層プロセス中の温度変化によって発生する応力が、第2の共通電極配線518を積層した第1の共通電極配線514の部分に設けたコンタクトホール(以下第1のコンタクトホールという)520での第1の共通電極配線514の内部に、集中的に発生していることがわかった。そして、この第1のコンタクトホール520が設けられているので、上記応力が第2の共通電極配線518を積層していない第1の共通電極配線514の部分に設けたコンタクトホール(以下第2のコンタクトホールという)520に及ぼすことを防いでいる。このため、第2のコンタクトホール520での第1の共通電極配線514の内部に発生する上記応力は小さくなっている。ところが、第1のコンタクトホール520での第1の共通電極配線514と共通電極512との界面で剥離が一旦生じてしまうと、上記応力が第2のコンタクトホール520に一気に伝搬する。その応力の一気の伝搬による衝撃で、第2のコンタクトホール520における第1の共通電極配線514と共通電極512との界面での剥離が生じやすくなっていることもわかった。   In the recording head under development having such a configuration, the stress generated by the temperature change during the stacking process is caused by contact holes (in the first common electrode wiring 514 formed by stacking the second common electrode wiring 518 ( It was found that it was concentrated in the first common electrode wiring 514 at 520 (hereinafter referred to as the first contact hole). Since the first contact hole 520 is provided, the contact hole (hereinafter referred to as the second contact hole) provided in the portion of the first common electrode wiring 514 where the stress is not stacked on the second common electrode wiring 518 is provided. (Referred to as a contact hole) 520. For this reason, the stress generated in the first common electrode wiring 514 in the second contact hole 520 is reduced. However, once peeling occurs at the interface between the first common electrode wiring 514 and the common electrode 512 in the first contact hole 520, the stress propagates to the second contact hole 520 at once. It was also found that the impact caused by the propagation of the stress easily causes separation at the interface between the first common electrode wiring 514 and the common electrode 512 in the second contact hole 520.
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、共通電極配線の低抵抗化と、共通電極と共通電極配線との界面での剥離発生の抑制とを両立することで液滴吐出の均一性を向上することができる液滴吐出ヘッド及び画像形成装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to achieve both liquid resistance reduction of the common electrode wiring and suppression of occurrence of peeling at the interface between the common electrode and the common electrode wiring. It is an object to provide a droplet discharge head and an image forming apparatus capable of improving the uniformity of droplet discharge.
上記目的を達成するために、液体を吐出する複数のノズルを有するノズル板と、該ノズル板に積層され前記各ノズルにそれぞれ連通する複数の個別液室を形成する液室基板と、前記個別液室の一部を構成する振動板を介して前記各個別液室内をそれぞれ昇圧する複数の圧電体、該圧電体を挟持するように設けられた共通電極及び個別電極を有する圧電アクチュエータ部と、前記共通電極と前記個別電極との間に駆動電圧を印加する駆動電圧印加手段と、前記共通電極と前記駆動電圧印加手段との間を電気的に接続させる第1の共通電極配線と、該第1の共通電極配線上に積層した第2の共通電極配線とを備え、前記第2の共通電極配線が積層された前記第1の共通電極配線を含む前記第1の共通電極配線が複数のコンタクトホールを介して前記共通電極に接続され、前記駆動電圧印加手段によって前記駆動電圧を前記共通電極と前記個別電極との間に駆動電圧を印加することにより前記圧電体が変形変位して前記振動板を変形変位させ、前記個別液室内の圧力が変化することで前記ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、前記第2の共通電極配線を前記第1の共通電極配線の一部の上に積層し、前記第2の共通電極配線は、前記ノズルの配列方向に連続に、かつ前記ノズルの配列方向に直交する方向の前記第1の共通電極配線の略中央部に形成され、前記コンタクトホールは、前記第2の共通電極配線が積層された前記第1の共通電極配線の両側に形成されていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a nozzle plate having a plurality of nozzles for discharging liquid, a liquid chamber substrate stacked on the nozzle plate and forming a plurality of individual liquid chambers respectively communicating with the nozzles, and the individual liquid A plurality of piezoelectric bodies that pressurize each individual liquid chamber via a diaphragm that constitutes a part of the chamber, a piezoelectric actuator unit having a common electrode and an individual electrode provided so as to sandwich the piezoelectric body, and A driving voltage applying unit that applies a driving voltage between the common electrode and the individual electrode; a first common electrode wiring that electrically connects the common electrode and the driving voltage applying unit; A second common electrode wiring layered on the common electrode wiring layer, and the first common electrode wiring layer including the first common electrode wiring layer on which the second common electrode wiring layer is stacked has a plurality of contact holes. Before Connected to a common electrode, and applying the drive voltage between the common electrode and the individual electrode by the drive voltage applying means, the piezoelectric body is deformed and displaced, and the diaphragm is deformed and displaced, in the droplet discharge head for discharging liquid droplets from the nozzle by the pressure of the individual liquid chamber is changed, and laminating the second common electrode wiring on a portion of the first common electrode line, the The second common electrode wiring is formed in a substantially central portion of the first common electrode wiring in a direction that is continuous in the nozzle arrangement direction and perpendicular to the nozzle arrangement direction, and the contact hole The second common electrode wiring is formed on both sides of the stacked first common electrode wiring.
本発明においては、第1の共通電極配線の上に第2の共通電極配線を積層するので、上記特許文献1の液滴吐出ヘッドと同様に共通電極配線の低抵抗化を図ることができる。
そして、積層プロセスを行ったことで積層プロセス中の温度変化によって第1の共通電極配線と共通電極の各収縮率の違いによって発生する応力が集中的に発生していた、第2の共通電極配線を積層した第1の共通電極配線の部分に設けた共通電極コンタクトホールを第2の共通電極配線が積層された第1の共通電極配線の両側に形成されている。このため、上記応力は、各共通電極コンタクトホールでの第1の共通電極配線の内部に平均的に分散される。これにより、この各共通電極コンタクトホールに平均的に分散された応力は、上記特許文献1のような第2の共通電極配線を積層した第1の共通電極配線の部分に設けた共通電極コンタクトホールでの第1の共通電極配線の内部に集中的に発生していた応力よりも小さい。よって、各共通電極コンタクトホールでの共通電極と第1の共通電極配線との界面での剥離を抑止できる。これにより、共通電極配線の低抵抗化と、共通電極と共通電極配線との界面での剥離発生の抑制とを両立することで液滴吐出の均一性を向上することができる。
In the present invention, since the second common electrode wiring is stacked on the first common electrode wiring, the resistance of the common electrode wiring can be reduced in the same manner as the droplet discharge head of Patent Document 1.
Then, the second common electrode wiring in which stress generated due to the difference in contraction rate between the first common electrode wiring and the common electrode due to the temperature change during the stacking process is concentrated due to the lamination process. The common electrode contact hole provided in the portion of the first common electrode wiring laminated is formed on both sides of the first common electrode wiring laminated with the second common electrode wiring . For this reason, the stress is dispersed on the average inside the first common electrode wiring in each common electrode contact hole. As a result, the stress dispersed on average in each common electrode contact hole is applied to the common electrode contact hole provided in the portion of the first common electrode wiring in which the second common electrode wiring as in Patent Document 1 is stacked. The stress is intensively generated inside the first common electrode wiring in FIG. Therefore, peeling at the interface between the common electrode and the first common electrode wiring in each common electrode contact hole can be suppressed. Thereby, it is possible to improve the uniformity of droplet discharge by satisfying both the reduction in the resistance of the common electrode wiring and the suppression of the occurrence of peeling at the interface between the common electrode and the common electrode wiring.
本発明によれば、共通電極配線の低抵抗化と、共通電極と共通電極配線との界面での剥離発生の抑制とを両立することで液滴吐出の均一性を向上することができるという特有な効果が得られる。   According to the present invention, it is possible to improve the uniformity of droplet discharge by simultaneously reducing the resistance of the common electrode wiring and suppressing the occurrence of peeling at the interface between the common electrode and the common electrode wiring. Effects can be obtained.
本インクジェット記録装置の機構部の全体構成を説明する概略図である。It is the schematic explaining the whole structure of the mechanism part of this inkjet recording device. 本インクジェット記録装置の機構部の要部平面図である。It is a principal part top view of the mechanism part of this inkjet recording device. 本インクジェット記録装置の別の機構部全体の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the whole another mechanism part of this inkjet recording device. 本インクジェット記録装置の記録ヘッドの一部の構成を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view illustrating a configuration of a part of a recording head of the inkjet recording apparatus. 図4のA−A’線断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 4. 個室液室のノズル配列方向の断面図である。It is sectional drawing of the nozzle arrangement direction of a single chamber liquid chamber. インク供給路のノズル配列方向の断面図である。It is sectional drawing of the nozzle arrangement direction of an ink supply path. 本インクジェット記録装置の記録ヘッドの変形例の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the modification of the recording head of this inkjet recording device. 図6のA−A’線断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 6. 本インクジェット記録装置の記録ヘッドの別の変形例の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of another modification of the recording head of this inkjet recording device. 開発中の記録ヘッドの一部構成の平面図である。FIG. 6 is a plan view of a partial configuration of a recording head under development. 図11のA−A’線断面図である。It is A-A 'line sectional drawing of FIG.
以下、本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドを備える画像形成装置の一例としてのインクジェット記録装置の構成例について説明する。
図1は本インクジェット記録装置の機構部の全体構成を説明する概略図であり、図2は機構部の要部平面図である。
このインクジェット記録装置はシリアル型のインクジェット記録装置であり、左右の側板221A、221Bに横架したガイド部材である主ガイドロッド231、従ガイドロッド232でキャリッジ233を主走査方向に摺動自在に保持する。そして、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して図2中の矢示方向(キャリッジ主走査方向)に移動走査する。このキャリッジ233には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色のインク滴を吐出するための液体吐出ヘッドのユニットが装着されている。この液滴吐出ヘッドのユニットは、記録ヘッド234を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けている。記録ヘッド234は、それぞれ2つのノズル列を有する液体吐出ヘッド234a、234bを1つのベース部材に取り付けて構成している。そして、一方のヘッド234aの一方のノズル列はブラック(K)の液滴を、他方のノズル列はシアン(C)の液滴を、他方のヘッド234bの一方のノズル列はマゼンタ(M)の液滴を、他方のノズル列はイエロー(Y)の液滴を、それぞれ吐出する。ここでは2ヘッド構成で4色の液滴を吐出する構成としているが、各色毎の液体吐出ヘッドを備えることもできる。また、キャリッジ233には、記録ヘッド234のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのサブタンク235a、235b(区別しないときは「サブタンク235」という。)を搭載している。このサブタンク235には各色の供給チューブ236を介して、供給ユニット224によって各色のインクカートリッジ210から各色のインクが補充供給される。
Hereinafter, a configuration example of an ink jet recording apparatus as an example of an image forming apparatus including a liquid ejection head according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the overall structure of a mechanism portion of the ink jet recording apparatus, and FIG. 2 is a plan view of a principal portion of the mechanism portion.
This ink jet recording apparatus is a serial type ink jet recording apparatus, and a carriage 233 is slidably held in a main scanning direction by a main guide rod 231 and a sub guide rod 232 which are guide members horizontally mounted on left and right side plates 221A and 221B. To do. Then, the main scanning motor (not shown) moves and scans in the direction indicated by the arrow (carriage main scanning direction) in FIG. 2 via the timing belt. The carriage 233 is equipped with a liquid ejection head unit for ejecting ink droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K). In this droplet discharge head unit, the recording head 234 is arranged in a sub-scanning direction perpendicular to the main scanning direction with a nozzle row composed of a plurality of nozzles, and the ink droplet discharging direction is directed downward. The recording head 234 is configured by attaching liquid ejection heads 234a and 234b each having two nozzle rows to one base member. Then, one nozzle row of one head 234a has black (K) droplets, the other nozzle row has cyan (C) droplets, and one nozzle row of the other head 234b has magenta (M) droplets. Droplets are discharged, and the other nozzle row discharges yellow (Y) droplets. Here, the two-head configuration is configured to eject droplets of four colors, but a liquid ejection head for each color can also be provided. The carriage 233 is equipped with sub tanks 235a and 235b (referred to as “sub tank 235” when not distinguished) for supplying ink of each color corresponding to the nozzle rows of the recording head 234. The sub tank 235 is supplied with ink of each color from the ink cartridge 210 of each color by the supply unit 224 via the supply tube 236 of each color.
一方、給紙トレイ202の用紙積載部(圧板)241上に積載した用紙242を給紙するための給紙部として、用紙積載部241から用紙242を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙コロ)243及び給紙コロ243に対向している。そして、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド244を備え、この分離パッド244は給紙コロ243側に付勢されている。この給紙部から給紙された用紙242が記録ヘッド234の下方側に送り込まれる。このために、用紙242を案内するガイド部材245と、カウンタローラ246と、搬送ガイド部材247と、先端加圧コロ249を有する押さえ部材248とが備わっている。また、給送された用紙242を静電吸着して記録ヘッド234に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト251を備えている。この搬送ベルト251は、無端状ベルトであり、搬送ローラ252とテンションローラ253との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向(副走査方向)に周回するように構成している。   On the other hand, as a paper feeding unit for feeding the paper 242 stacked on the paper stacking unit (pressure plate) 241 of the paper feed tray 202, a half-moon roller (feeding) that separates and feeds the paper 242 one by one from the paper stacking unit 241. Paper roller) 243 and paper feed roller 243. A separation pad 244 made of a material having a large friction coefficient is provided, and the separation pad 244 is urged toward the paper feed roller 243 side. A sheet 242 fed from the sheet feeding unit is fed to the lower side of the recording head 234. For this purpose, a guide member 245 for guiding the paper 242, a counter roller 246, a conveyance guide member 247, and a pressing member 248 having a tip pressure roller 249 are provided. In addition, a transport belt 251 serving as a transport unit for electrostatically attracting the fed paper 242 and transporting the paper 242 at a position facing the recording head 234 is provided. The conveyor belt 251 is an endless belt, and is configured to wrap around the conveyor roller 252 and the tension roller 253 so as to circulate in the belt conveyance direction (sub-scanning direction).
また、この搬送ベルト251の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ256を備えている。この帯電ローラ256は、搬送ベルト251の表層に接触し、搬送ベルト251の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト251は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ252が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。さらに、記録ヘッド234で記録された用紙242を排紙するための排紙部として、搬送ベルト251から用紙242を分離するための分離爪261と、排紙ローラ262及び排紙コロ263とを備えている。そして、排紙ローラ262の下方には排紙トレイ203が備わっている。   In addition, a charging roller 256 that is a charging unit for charging the surface of the transport belt 251 is provided. The charging roller 256 is disposed so as to come into contact with the surface layer of the conveyor belt 251 and to rotate following the rotation of the conveyor belt 251. The transport belt 251 rotates in the belt transport direction when the transport roller 252 is rotationally driven through timing by a sub-scanning motor (not shown). Further, as a paper discharge unit for discharging the paper 242 recorded by the recording head 234, a separation claw 261 for separating the paper 242 from the transport belt 251, a paper discharge roller 262, and a paper discharge roller 263 are provided. ing. A paper discharge tray 203 is provided below the paper discharge roller 262.
また、装置本体の背面部には両面ユニット271が着脱自在に装着されている。この両面ユニット271は搬送ベルト251の逆方向回転で戻される用紙242を取り込んで反転させて再度カウンタローラ246と搬送ベルト251との間に給紙する。また、この両面ユニット271の上面は手差しトレイ272としている。さらに、キャリッジ233の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド234のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構281を配置している。この維持回復機構281には、記録ヘッド234の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材(以下「キャップ」という。)282a、282b(区別しないときは「キャップ282」という。)と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード283と、増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け284などを備えている。   A double-sided unit 271 is detachably attached to the back surface of the apparatus main body. The duplex unit 271 takes in the paper 242 returned by the reverse rotation of the transport belt 251, reverses it, and feeds it again between the counter roller 246 and the transport belt 251. The upper surface of the duplex unit 271 is a manual feed tray 272. Further, a maintenance / recovery mechanism 281 for maintaining and recovering the nozzle state of the recording head 234 is disposed in a non-printing area on one side in the scanning direction of the carriage 233. The maintenance / recovery mechanism 281 includes cap members (hereinafter referred to as “caps”) 282a and 282b (hereinafter referred to as “caps 282” when not distinguished) for capping each nozzle surface of the recording head 234, and nozzle surfaces. A wiper blade 283 that is a blade member for wiping the ink, and an empty discharge receiver 284 that receives liquid droplets when performing empty discharge for discharging liquid droplets that do not contribute to recording in order to discharge thickened ink. Yes.
また、キャリッジ233の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け288を配置している。そして、この空吐出受け288には記録ヘッド234のノズル列方向に沿った開口部289などを備えている。このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ202から用紙242が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙242はガイド245で案内される。そして、搬送ベルト251とカウンタローラ246との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド237で案内されて先端加圧コロ249で搬送ベルト251に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。このとき、帯電ローラ256に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加される。この場合、搬送ベルト251が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト251上に用紙242が給送されると、用紙242が搬送ベルト251に吸着され、搬送ベルト251の周回移動によって用紙242が副走査方向に搬送される。そこで、キャリッジ233を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド234を駆動することにより、停止している用紙242にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙242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242の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙242を排紙トレイ203に排紙する。このように、この画像形成装置では本発明に係る液体吐出ヘッドを記録ヘッドとして備えているので、信頼性の高い安定した滴吐出を行うことができて、高速で、かつ高画質な画像を形成することができる。   In addition, in the non-printing area on the other side of the carriage 233 in the scanning direction, idle ejection that receives droplets when performing idle ejection that ejects droplets that do not contribute to recording in order to discharge ink that has been thickened during recording or the like. A receptacle 288 is arranged. The idle discharge receiver 288 includes an opening 289 along the nozzle row direction of the recording head 234. In the image forming apparatus configured as described above, the sheets 242 are separated and fed one by one from the sheet feeding tray 202, and the sheet 242 fed substantially vertically upward is guided by the guide 245. Then, the paper is sandwiched between the transport belt 251 and the counter roller 246 and transported. Further, the front end is guided by the transport guide 237 and pressed against the transport belt 251 by the front end pressure roller 249, and the transport direction is changed by approximately 90 °. The At this time, an alternating voltage is applied to the charging roller 256 so that a positive output and a negative output are alternately repeated. In this case, a positive voltage and a negative voltage are alternately charged in a band shape with a predetermined width in a charging voltage pattern in which the conveying belt 251 alternates, that is, in the sub-scanning direction that is the circumferential direction. When the sheet 242 is fed onto the conveyance belt 251 charged alternately with plus and minus, the sheet 242 is attracted to the conveyance belt 251, and the sheet 242 is conveyed in the sub scanning direction by the circumferential movement of the conveyance belt 251. Therefore, by driving the recording head 234 according to the image signal while moving the carriage 233, ink droplets are ejected onto the stopped paper 242 to record one line, and after the paper 242 is conveyed by a predetermined amount, Record the next line. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the paper 242 has reached the recording area, the recording operation is finished and the paper 242 is discharged onto the paper discharge tray 203. As described above, since the image forming apparatus includes the liquid discharge head according to the present invention as a recording head, it is possible to perform highly reliable and stable droplet discharge and form a high-quality image at high speed. can do.
次に、本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドを備える画像形成装置の一例としてのインクジェット記録装置の他の構成例について説明する。図3は本インクジェット記録装置の別の機構部全体の概略構成図である。このインクジェット記録装置はライン型のインクジェット記録装置であり、装置本体401の内部に画像形成部402等を有し、装置本体401の下方側に多数枚の記録媒体(用紙)403を積載可能な給紙トレイ404を備えている。この給紙トレイ404から給紙される用紙403を取り込み、搬送機構405によって用紙403を搬送しながら画像形成部402によって所要の画像を記録する。その後、装置本体401の側方に装着された排紙トレイ406に用紙403を排紙する。また、装置本体401に対して着脱可能な両面ユニット407を備えている。両面印刷を行うときには、一面(表面)印刷終了後、搬送機構405によって用紙403を逆方向に搬送しながら両面ユニット407内に取り込む。そして、反転させて他面(裏面)を印刷可能面として再度搬送機構405に送り込み、他面(裏面)印刷終了後排紙トレイ406に用紙403を排紙する。ここで、画像形成部402は、例えばブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色の液滴を吐出する、フルライン型の4個の本発明に係る液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッド411k、411c、411m、411y(色を区別しないときには「記録ヘッド411」という。)を備え、各記録ヘッド411は液滴を吐出するノズルを形成したノズル面を下方に向けてヘッドホルダ413に装着している。   Next, another configuration example of the ink jet recording apparatus as an example of an image forming apparatus including the liquid ejection head according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of another entire mechanism unit of the ink jet recording apparatus. This ink jet recording apparatus is a line type ink jet recording apparatus, and has an image forming unit 402 and the like inside the apparatus main body 401, and can supply a large number of recording media (sheets) 403 on the lower side of the apparatus main body 401. A paper tray 404 is provided. A sheet 403 fed from the sheet feeding tray 404 is taken in, and a required image is recorded by the image forming unit 402 while the sheet 403 is conveyed by the conveying mechanism 405. Thereafter, the paper 403 is discharged onto a paper discharge tray 406 attached to the side of the apparatus main body 401. In addition, a duplex unit 407 that can be attached to and detached from the apparatus main body 401 is provided. When performing double-sided printing, after the one-side (front) printing is completed, the paper 403 is taken into the double-sided unit 407 while being conveyed in the reverse direction by the conveyance mechanism 405. Then, the sheet is reversed and sent to the transport mechanism 405 again with the other side (back side) as a printable side, and the paper 403 is discharged to the discharge tray 406 after the other side (back side) printing is completed. Here, the image forming unit 402 is, for example, four full-line liquids according to the present invention that discharge droplets of each color of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y). The recording heads 411k, 411c, 411m, and 411y (which are referred to as “recording heads 411” when the colors are not distinguished) are configured with ejection heads, and each recording head 411 has a nozzle surface on which nozzles for ejecting droplets are formed downward. The head holder 413 is attached.
また、各記録ヘッド411に対応して記録ヘッドの性能を維持回復するための維持回復機構412k、412c、412m、412y(色を区別しないときには「維持回復機構412」という。)を備えている。パージ処理、ワイピング処理などのヘッドの性能維持動作時には、記録ヘッド411と維持回復機構412とを相対的に移動させて、記録ヘッド411のノズル面に維持回復機構412を構成するキャッピング部材などを対向させる。ここでは、記録ヘッド411は、用紙搬送方向上流側から、ブランク、シアン、マゼンタ、イエローの順に各色の液滴を吐出する配置としているが、配置及び色数はこれに限るものではない。   Also, a maintenance / recovery mechanism 412k, 412c, 412m, 412y (hereinafter referred to as “maintenance / recovery mechanism 412” when colors are not distinguished) for maintaining and recovering the performance of the recording head is provided corresponding to each recording head 411. During the head performance maintenance operation such as purge processing and wiping processing, the recording head 411 and the maintenance / recovery mechanism 412 are relatively moved so that the capping member constituting the maintenance / recovery mechanism 412 faces the nozzle surface of the recording head 411. Let Here, the recording head 411 is arranged to eject droplets of each color in the order of blank, cyan, magenta, and yellow from the upstream side in the paper conveyance direction, but the arrangement and the number of colors are not limited to this.
更に、ライン型記録ヘッドとしては、各色の液滴を吐出する複数のノズル列を所定間隔で設けた1又は複数の記録ヘッドを用いることもできる。また、記録ヘッドとこの記録ヘッドにインクを供給する記録液カートリッジを一体とすることも別体とすることもできる。給紙トレイ404の用紙403は、給紙コロ(半月コロ)421と図示しない分離パッドによって1枚ずつ分離され装置本体401内に給紙される。そして、搬送ガイド部材423のガイド面423aに沿ってレジストローラ425と搬送ベルト433との間に送り込まれ、所定のタイミングでガイド部材426を介して搬送機構405の搬送ベルト433に送り込まれる。   Further, as the line-type recording head, one or a plurality of recording heads provided with a plurality of nozzle rows for discharging droplets of each color at predetermined intervals can be used. Further, the recording head and the recording liquid cartridge that supplies ink to the recording head can be integrated or separated. The sheets 403 in the sheet feed tray 404 are separated one by one by a sheet feed roller (half-moon roller) 421 and a separation pad (not shown) and fed into the apparatus main body 401. Then, the sheet is fed between the registration roller 425 and the conveyance belt 433 along the guide surface 423a of the conveyance guide member 423, and is conveyed to the conveyance belt 433 of the conveyance mechanism 405 through the guide member 426 at a predetermined timing.
また、搬送ガイド部材423には両面ユニット407から送り出される用紙403を案内するガイド面423bも形成されている。更に、両面印刷時に搬送機構405から戻される用紙403を両面ユニット407に案内するガイド部材427も配置している。搬送機構405は、搬送ベルト433、帯電ローラ434、プランテン部材435及び押さえコロ436を有している。そして、搬送ベルト433は、駆動ローラである搬送ローラ431と従動ローラ432との間に掛け渡した無端状の搬送ベルトである。帯電ローラ434は、搬送ベルト433を帯電させるための帯電ローラである。プラテン部材435は、画像形成部402に対向する部分で搬送ベルト433の平面性を維持する部材である。押さえコロ436は、搬送ベルト433から送り出す用紙403を搬送ローラ431側に押し付けている。その他図示しないが、搬送ベルト433に付着したインクを除去するためのクリーニング手段である多孔質体などからなるクリーニングローラなども有している。この搬送機構405の下流側には、画像が記録された用紙403を排紙トレイ406に送り出すための排紙ローラ438及び拍車439を備えている。   In addition, the conveyance guide member 423 is also formed with a guide surface 423 b for guiding the paper 403 sent out from the duplex unit 407. Further, a guide member 427 for guiding the sheet 403 returned from the transport mechanism 405 to the duplex unit 407 during duplex printing is also provided. The transport mechanism 405 includes a transport belt 433, a charging roller 434, a plantain member 435, and a pressing roller 436. The conveyance belt 433 is an endless conveyance belt that is stretched between a conveyance roller 431 that is a driving roller and a driven roller 432. The charging roller 434 is a charging roller for charging the conveyance belt 433. The platen member 435 is a member that maintains the flatness of the transport belt 433 at a portion facing the image forming unit 402. The holding roller 436 presses the sheet 403 fed from the conveying belt 433 against the conveying roller 431 side. Although not shown in the drawings, a cleaning roller made of a porous material or the like, which is a cleaning means for removing ink attached to the conveyance belt 433, is also provided. On the downstream side of the transport mechanism 405, a paper discharge roller 438 and a spur 439 for sending the paper 403 on which an image is recorded to the paper discharge tray 406 are provided.
このように構成した画像形成装置において、搬送ベルト433は矢示方向に周回移動し、高電位の印加電圧が印加される帯電ローラ434と接触することで帯電される。そして、この高電位に帯電した搬送ベルト433上に用紙403が給送されると、用紙403は搬送ベルト433に静電的に吸着される。このようにして、搬送ベルト433に強力に吸着した用紙403は反りや凹凸が校正され、高度に平らな面が形成される。そして、搬送ベルト433を周回させて用紙403を移動させ、記録ヘッド411から液滴を吐出する。これにより、用紙403上に所要の画像が形成され、画像が記録された用紙403は排紙ローラ438によって排紙トレイ406に排紙される。   In the image forming apparatus configured as described above, the transport belt 433 moves in the direction indicated by the arrow and is charged by coming into contact with the charging roller 434 to which a high potential applied voltage is applied. When the paper 403 is fed onto the conveyance belt 433 charged to this high potential, the paper 403 is electrostatically attracted to the conveyance belt 433. In this way, the sheet 403 that is strongly adsorbed to the transport belt 433 is calibrated for warpage and unevenness, and forms a highly flat surface. Then, the sheet 403 is moved around the conveyor belt 433, and droplets are ejected from the recording head 411. As a result, a required image is formed on the sheet 403, and the sheet 403 on which the image is recorded is discharged to the discharge tray 406 by the discharge roller 438.
このように、このインクジェット記録装置においては、後述するように共通電極の低抵抗化及び層間剥離の抑制により、液滴吐出の均一性を向上させることが可能となる。上記実施形態では本発明に係る液滴吐出ヘッドをインクジェットヘッドに適用したが、インク以外の液体の滴、例えばパターニング用の液体レジストを吐出する液滴吐出ヘッド、遺伝子分析試料を吐出する液滴吐出ヘッドなどにも適用することできる。   Thus, in this ink jet recording apparatus, it is possible to improve the uniformity of droplet discharge by reducing the resistance of the common electrode and suppressing delamination as will be described later. In the above embodiment, the droplet discharge head according to the present invention is applied to an inkjet head. However, a droplet discharge head for discharging a liquid droplet other than ink, for example, a liquid resist for patterning, a droplet discharge for discharging a gene analysis sample. It can also be applied to heads.
次に、本実施形態の液滴吐出ヘッドの構成について説明する。図4は本インクジェット記録装置の記録ヘッドの一部の構成を示す平面図、図5は図4のA−A’線断面図である。図6は個室液室のノズル配列方向の断面図である。図7はインク供給路のノズル配列方向の断面図である。液滴吐出ヘッドとしての記録ヘッド500は、振動板501の下面に流路基板502を接合し、さらに流路基板502の下面にノズルプレート503を接合する。そして、振動板501や流路基板502の上部に、保持基板504や共通液室基板505を積層して、インク流路を形成する。そして、図示していないインクタンクからのインクが当該インクタンクと連通する共通液室(保持基板504、共通液室基板505)506を介して流路基板502に開口するインク供給口507、インク供給路508、個別液室509に供給される。個別液室509の振動板501に形成され、圧電体516、個別電極511及び共通電極512で構成される圧電素子を駆動することで生じる圧力で、個別液室509に連通するノズル510からインクを吐出する。圧電素子の駆動は個別電極511、共通電極512からそれぞれ個別電極配線513、第1の共通電極配線514を用いて引き出された先で、駆動IC515と接続されて行われる。   Next, the configuration of the droplet discharge head of this embodiment will be described. 4 is a plan view showing a configuration of a part of a recording head of the ink jet recording apparatus, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 4. FIG. 6 is a cross-sectional view of the individual chamber liquid chamber in the nozzle arrangement direction. FIG. 7 is a cross-sectional view of the ink supply path in the nozzle array direction. In a recording head 500 as a droplet discharge head, a flow path substrate 502 is bonded to the lower surface of the vibration plate 501, and a nozzle plate 503 is bonded to the lower surface of the flow path substrate 502. Then, the holding substrate 504 and the common liquid chamber substrate 505 are stacked on the vibration plate 501 and the flow path substrate 502 to form an ink flow path. An ink supply port 507 that opens to the flow path substrate 502 via a common liquid chamber (holding substrate 504, common liquid chamber substrate 505) 506 in which ink from an ink tank (not shown) communicates with the ink tank, ink supply It is supplied to the channel 508 and the individual liquid chamber 509. Ink is ejected from a nozzle 510 communicating with the individual liquid chamber 509 with pressure generated by driving a piezoelectric element formed on the vibration plate 501 of the individual liquid chamber 509 and including the piezoelectric body 516, the individual electrode 511, and the common electrode 512. Discharge. The piezoelectric element is driven by being connected to the driving IC 515 at the point where the piezoelectric element is drawn from the individual electrode 511 and the common electrode 512 using the individual electrode wiring 513 and the first common electrode wiring 514, respectively.
そして、ノズルプレート503はインク吐出用のノズル510が配列している基板であり、材料は必要な剛性や加工性から任意のものを用いることができる。例としてはSUS、ニッケル等の金属または合金やシリコン、セラミックス等の無機材料、ポリイミド等の樹脂材料を挙げることができる。ノズルの加工方法は材料の特性と要求される精度、加工性から任意のものを選ぶことができ、電鋳めっき法、エッチング法、プレス加工法、レーザ加工法等、フォトリソグラフィ法等を例示できる。ノズルの開口径、配列数、配列密度は、インクヘッドに要求される仕様に合わせて最適な組み合わせを設定することができる。   The nozzle plate 503 is a substrate on which ink ejection nozzles 510 are arranged, and any material can be used from the required rigidity and workability. Examples include metals or alloys such as SUS and nickel, inorganic materials such as silicon and ceramics, and resin materials such as polyimide. The processing method of the nozzle can be selected from material characteristics, required accuracy, and workability, and examples include electroforming plating method, etching method, press processing method, laser processing method, photolithography method, etc. . The nozzle aperture diameter, the number of arrays, and the array density can be set to an optimum combination in accordance with the specifications required for the ink head.
また、流路基板502には、インク供給口507、インク供給路508、個別液室509が形成される。基板材料は加工性、物性から任意のものを用いることができるが、300[dpi](約85[μm]ピッチ)以上ではフォトリソグラフィ法を用いることができるシリコン基板を用いることが好ましい。液室の加工は任意のものを用いることができるが、前述のフォトリソグラフィ法を用いる場合は、ウェットエッチング法、ドライエッチング法のいずれかを用いることができる。いずれの手法でも振動板の液室側を二酸化シリコン膜等とすることで、エッチストップ層とできるため、液室高さを高精度に制御することができる。個別液室509はインクに圧力を加え、ノズル510から液滴を吐出させる機能を有する。個別液室509の上部には振動板501が形成され、振動板501の上には共通電極512、圧電体516、個別電極511が積層された圧電素子が形成される。振動板501は任意のものを用いることができるが、シリコンや窒化物、酸化物、炭化物等の剛性の高い材料とすることが好ましい。また、これらの材料の積層構造としても良い。積層膜とする場合は、それぞれの材料の内部応力を考慮し、残留応力が少ない構成とすることが好ましい。例えばSiとSiOの積層の場合は、引っ張り応力となるSiと圧縮応力となるSiOを交互に積層し、応力緩和する構成が例として挙げられる。振動板501の厚さは、所望の特性に応じて選択できるが、概ね0.5[μm]〜10[μm]の範囲が好ましく、さらに好ましくは1.0〜5.0[μm]の範囲である。振動板が薄すぎる場合はクラック等により振動板が破損しやすくなり、厚すぎる場合は変位量が小さくなり吐出効率が低下してしまう。また、薄すぎる場合は、振動板の固有振動数が低下し、駆動周波数が高められない課題がある。 In addition, an ink supply port 507, an ink supply path 508, and an individual liquid chamber 509 are formed in the flow path substrate 502. Any substrate material can be used from the viewpoint of workability and physical properties. However, it is preferable to use a silicon substrate capable of using a photolithography method at 300 [dpi] (about 85 [μm] pitch) or more. Any processing of the liquid chamber can be used, but when the above-described photolithography method is used, either a wet etching method or a dry etching method can be used. In any method, since the liquid chamber side of the diaphragm is made of a silicon dioxide film or the like, an etch stop layer can be formed, so that the height of the liquid chamber can be controlled with high accuracy. The individual liquid chamber 509 has a function of applying a pressure to the ink and discharging a droplet from the nozzle 510. A vibration plate 501 is formed above the individual liquid chamber 509, and a piezoelectric element in which the common electrode 512, the piezoelectric body 516, and the individual electrode 511 are stacked is formed on the vibration plate 501. Although any diaphragm 501 can be used, it is preferable to use a material having high rigidity such as silicon, nitride, oxide, or carbide. Alternatively, a stacked structure of these materials may be used. In the case of a laminated film, it is preferable that the residual stress is reduced in consideration of the internal stress of each material. For example, in the case of stacking Si 3 N 4 and SiO 2, a configuration in which Si 3 N 4 serving as tensile stress and SiO 2 serving as compressive stress are alternately stacked to relieve the stress is given as an example. The thickness of the diaphragm 501 can be selected according to desired characteristics, but is preferably in the range of about 0.5 [μm] to 10 [μm], more preferably in the range of 1.0 to 5.0 [μm]. It is. If the diaphragm is too thin, the diaphragm is likely to be damaged due to cracks or the like, and if it is too thick, the amount of displacement becomes small and the discharge efficiency is lowered. Moreover, when too thin, the natural frequency of a diaphragm will fall and the subject that a drive frequency cannot be raised occurs.
また、共通電極512、個別電極511は導電性のある任意の材料を用いることができる。例としては金属、合金、導電性化合物が挙げられる。これらの材料の単層膜でも積層膜でも良い。更に、圧電体516と反応したり、拡散したりしない材料を選定する必要があるため、安定性の高い材料を選定する必要がある。また、必要に応じて圧電体516、振動板501との密着性を考慮し、密着層を形成しても良い。電極材料の例としては、Pt、Ir、Ir酸化物、Pd、Pd酸化物等が安定性の高い材料として挙げられる。また、振動板501との密着層としては、Ti、Ta、W、Cr等が例示できる。圧電体材料は圧電性を示す強誘電体材料を用いることができる。例としては、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウムが一般的に用いられる。圧電体の成膜方法は任意の手法を用いることができ、例としてはスパッタリング法,ゾルゲル法が挙げられ、成膜温度の低さからゾルゲル法が好ましい。上部電極、圧電体は個別液室ごとにパターニングする必要がある。パターニングは通常のフォトリソグラフィ法を用いることができる。また、圧電体の成膜をゾルゲル法にて行う場合は、スピンコーティング法や印刷法を用いることもできる。上記の圧電体516、個別電極511及び共通電極512から構成される圧電素子は、個別液室509の上部に形成される必要がある。個別液室509を区画する隔壁上に形成した場合、隔壁が振動板の変形を阻害してしまうため、吐出効率の低下や応力集中による圧電素子の破損等の原因となる。   Further, the common electrode 512 and the individual electrode 511 can be made of any conductive material. Examples include metals, alloys, and conductive compounds. A single layer film or a laminated film of these materials may be used. Furthermore, since it is necessary to select a material that does not react or diffuse with the piezoelectric body 516, it is necessary to select a highly stable material. In addition, an adhesion layer may be formed in consideration of adhesion between the piezoelectric body 516 and the diaphragm 501 as necessary. Examples of the electrode material include Pt, Ir, Ir oxide, Pd, Pd oxide and the like as highly stable materials. Further, examples of the adhesion layer with the diaphragm 501 include Ti, Ta, W, and Cr. As the piezoelectric material, a ferroelectric material exhibiting piezoelectricity can be used. As examples, lead zirconate titanate and barium titanate are generally used. Arbitrary methods can be used as the method for forming the piezoelectric body, and examples thereof include a sputtering method and a sol-gel method, and the sol-gel method is preferable because the film forming temperature is low. The upper electrode and the piezoelectric body need to be patterned for each individual liquid chamber. For patterning, a normal photolithography method can be used. Also, when the piezoelectric film is formed by the sol-gel method, a spin coating method or a printing method can also be used. The piezoelectric element including the piezoelectric body 516, the individual electrode 511, and the common electrode 512 needs to be formed in the upper part of the individual liquid chamber 509. When formed on the partition wall that divides the individual liquid chamber 509, the partition wall impedes deformation of the diaphragm, which causes a decrease in discharge efficiency or damage to the piezoelectric element due to stress concentration.
また、流路基板502には個別液室509に連通してインク供給路508が形成される。インク供給路508は、共通液室506から個別液室509にインクを供給する機能を有する。更には、インク供給路508は、圧電素子を駆動することにより個別液室509に発生する圧力によってインクの逆流を防止しノズルから吐出させる流体抵抗部としての機能を有している。そのため、個別液室509のインク流動方向の断面積を小さくし、流体抵抗を高くする必要がある。本インク供給路の高さは個別液室509と略同一とすることが必要である。流路基板502にシリコンを用い、個別液室509とインク供給路508をフォトリソグラフィ法(+エッチング)を用いて形成した場合、個別液室509と同一の条件で加工できるメリットがある。インク供給路508の高さを個別液室509より低くすることで流体抵抗が高められる。この流体抵抗を高めるためには、個別液室のオーバーエッチング量を時間管理で制御する必要があるので、エッチングレートのばらつきにより、流体抵抗を均一にすることができない。その結果、吐出均一性が悪化する。一方、インク供給路508を個別液室509の高さと同一とした場合、インク供給路508の上部は圧電素子の無い振動板となるため、コンプライアンス成分となり吐出効率を低下させてしまう。   In addition, an ink supply path 508 is formed in the flow path substrate 502 so as to communicate with the individual liquid chamber 509. The ink supply path 508 has a function of supplying ink from the common liquid chamber 506 to the individual liquid chamber 509. Furthermore, the ink supply path 508 has a function as a fluid resistance section that prevents back flow of ink by the pressure generated in the individual liquid chamber 509 by driving the piezoelectric element and discharges it from the nozzle. Therefore, it is necessary to reduce the cross-sectional area of the individual liquid chamber 509 in the ink flow direction and increase the fluid resistance. The height of the ink supply path needs to be substantially the same as that of the individual liquid chamber 509. When silicon is used for the flow path substrate 502 and the individual liquid chamber 509 and the ink supply path 508 are formed using a photolithography method (+ etching), there is an advantage that processing can be performed under the same conditions as the individual liquid chamber 509. By making the height of the ink supply path 508 lower than that of the individual liquid chamber 509, the fluid resistance can be increased. In order to increase the fluid resistance, it is necessary to control the over-etching amount of the individual liquid chambers by time management. Therefore, the fluid resistance cannot be made uniform due to variations in the etching rate. As a result, the discharge uniformity is deteriorated. On the other hand, when the ink supply path 508 is the same as the height of the individual liquid chamber 509, the upper part of the ink supply path 508 becomes a vibration plate without a piezoelectric element, which becomes a compliance component and lowers the discharge efficiency.
更に、インク供給路508は前述の通り、高さを個別液室509と略同一とするため、流体抵抗を高めるにはインク供給路508の幅を狭くする必要がある。インク供給路508の幅を狭くした場合、その断面形状(特に振動板近傍)は不安定になりやすい。そのため、インク供給路上の振動板コンプライアンス値がばらつく傾向にある。そこで、インク供給路上に積層膜を形成することで剛性を高め、コンプライアンス値およびそのばらつきを低減することで吐出ばらつきを低減している。インク供給路上の積層膜については、後述の共通電極配線の構成にて記載する。インク供給路508は振動板501が開口するインク供給路508を通じて共通液室506に連通する。   Further, as described above, since the height of the ink supply path 508 is substantially the same as that of the individual liquid chamber 509, it is necessary to reduce the width of the ink supply path 508 in order to increase the fluid resistance. When the width of the ink supply path 508 is narrowed, the cross-sectional shape (particularly near the diaphragm) tends to become unstable. Therefore, the diaphragm compliance value on the ink supply path tends to vary. Therefore, by forming a laminated film on the ink supply path, the rigidity is increased, and the compliance value and its variation are reduced to reduce the discharge variation. The laminated film on the ink supply path will be described in the later-described common electrode wiring configuration. The ink supply path 508 communicates with the common liquid chamber 506 through the ink supply path 508 in which the vibration plate 501 is opened.
個別液室509はノズル配列方向に隔壁を介して配列させることでインクジェットヘッドとしている。図4に示すように個別液室509は隔壁527により区画されており、それぞれに圧電素子が形成される。個別液室509の高さはヘッド特性から任意に設定できるが、20〜100[μm]の範囲とすることが好ましい。また、個別液室間の隔壁527は配列密度に合わせて任意に設定することが可能であるが、隔壁幅は10〜30[μm]とすることが好ましい。また、隔壁幅が狭い場合は隣接する個別液室の圧電素子を駆動した場合に隣接液室間の相互干渉が発生し、吐出ばらつきが大きくなる。隔壁幅を狭くする場合は、液室高さを低くすることで対応する。   The individual liquid chambers 509 are arranged as ink jet heads by arranging them in the nozzle arrangement direction via partition walls. As shown in FIG. 4, the individual liquid chamber 509 is partitioned by a partition wall 527, and a piezoelectric element is formed in each of the partition chambers. The height of the individual liquid chamber 509 can be arbitrarily set from the head characteristics, but is preferably in the range of 20 to 100 [μm]. The partition walls 527 between the individual liquid chambers can be arbitrarily set in accordance with the arrangement density, but the partition wall width is preferably 10 to 30 [μm]. Further, when the partition wall width is narrow, when the piezoelectric elements of the adjacent individual liquid chambers are driven, mutual interference occurs between the adjacent liquid chambers, and the discharge variation becomes large. When narrowing the partition wall width, it is possible to reduce the height of the liquid chamber.
そして、配列した圧電素子に駆動信号を入力するために、個別電極511から個別電極配線513を引き出し、共通電極512から第1の共通電極配線514を引き出す構成をとる。配列する個別電極511から個別電極配線513を介して個別電極パッド517まで引き出される。共通電極512は個別電極パッド517と反対側のインク供給口手前のインク供給路上にまで延伸され、共通電極512と導通する第1の共通電極配線514を介して共通電極配線518まで引き出される。共通電極512と第1の共通電極配線514との間には絶縁膜519が形成され、絶縁膜519に開けられたコンタクトホール520を介して電気的に接続されている。そして、個別電極配線513は個別電極パッド517に、第1の共通電極配線514は共通電極パッド525に引き出され、保持基板504の開口部を介して、駆動IC515に接続される。さらに、インク供給路上の第1の共通電極配線514と導通する共通電極配線518を積層することで共通電極配線全体の電気抵抗を低減する。   In order to input a drive signal to the arranged piezoelectric elements, the individual electrode wiring 513 is drawn from the individual electrode 511 and the first common electrode wiring 514 is drawn from the common electrode 512. The individual electrodes 511 arranged are led out to the individual electrode pads 517 through the individual electrode wirings 513. The common electrode 512 extends to the ink supply path before the ink supply port on the side opposite to the individual electrode pad 517, and is drawn out to the common electrode wiring 518 through the first common electrode wiring 514 that is electrically connected to the common electrode 512. An insulating film 519 is formed between the common electrode 512 and the first common electrode wiring 514 and is electrically connected through a contact hole 520 opened in the insulating film 519. The individual electrode wiring 513 is drawn out to the individual electrode pad 517, and the first common electrode wiring 514 is drawn out to the common electrode pad 525, and is connected to the driving IC 515 through the opening of the holding substrate 504. Further, by stacking the common electrode wiring 518 that is electrically connected to the first common electrode wiring 514 on the ink supply path, the electrical resistance of the entire common electrode wiring is reduced.
そして、個別電極配線513と第1の共通電極配線514は同一材料、同一工程で形成することが好ましい。電極材料としては、抵抗値の低い金属、合金、導電性材料を用いることができる。また、個別電極511、共通電極512とコンタクト抵抗の低い材料を用いることが必要である。例としては、Al、Au、Ag、Pd、Ir、W、Ti、Ta、Cu、Crなどが例示でき、コンタクト抵抗を低減するために、これらの材料の積層構造としても良い。コンタクト抵抗を下げる材料としては、任意の導電性化合物を用いても良い。例としては、Ta、TiO、TiN、ZnO、In、SnO等の酸化物,窒化物及びその複合化合物が挙げられる。膜厚は任意に設定できるが、1[μm]以下とすることが好ましい。また、成膜には真空成膜法等の膜厚均一性が高い成膜方法を採用することが好ましい。これらの電極は、後述の保持基板との接合面となるため、高さ均一性を確保できる膜厚方法、成膜方法を取る必要がある。 The individual electrode wiring 513 and the first common electrode wiring 514 are preferably formed using the same material and the same process. As the electrode material, a metal, an alloy, or a conductive material having a low resistance value can be used. In addition, it is necessary to use the individual electrode 511 and the common electrode 512 and a material having low contact resistance. Examples include Al, Au, Ag, Pd, Ir, W, Ti, Ta, Cu, Cr, and the like, and a stacked structure of these materials may be used in order to reduce contact resistance. As a material for reducing the contact resistance, any conductive compound may be used. Examples include oxides and nitrides such as Ta 2 O 5 , TiO 2 , TiN, ZnO, In 2 O 3 , SnO, and composite compounds thereof. The film thickness can be arbitrarily set, but is preferably 1 [μm] or less. In addition, it is preferable to employ a film forming method with high film thickness uniformity such as a vacuum film forming method. Since these electrodes serve as a joint surface with a holding substrate, which will be described later, it is necessary to adopt a film thickness method and a film forming method that can ensure height uniformity.
また、第2の共通電極配線518は、共通電極512の抵抗値を下げる機能を有する。図4に示すように、個別液室509及び圧電素子の配列方向に、共通電極512の上に積層される。第1の共通電極配線514と第2の共通電極配線518は導通している必要があるため、コンタクト抵抗の低い材料の組み合わせとする必要がある。第2の共通電極配線518の材料としては任意の材料を用いることができるが比抵抗の小さい金属、合金、導電性化合物を用いる必要がある。また、基板上の小さい面積で低抵抗化するために厚膜化する必要があるため、厚膜成膜可能な材料や工法を選定する必要がある。膜厚としては、10〜100[μm]が好ましく、さらに好ましくは10〜50[μm]である。厚膜形成できるプロセスとしては、電解メッキ法、無電解メッキ法、スクリーン印刷法が例示できる。これらの厚膜形成可能な電極材料としては、Au、Ag、Cu、Ni、Cr等及びこれらを含有する合金が例として挙げられる。また、成膜後の残留応力の小さい成膜方法や材料を選定することが好ましい。第2の共通電極配線518を形成することで、この第2の共通電極配線518を個別液室509の配列方向の端部から取り出した場合でも、取り出し部からの距離による電圧降下が発生しづらく、吐出均一性を高めることが可能となる。   In addition, the second common electrode wiring 518 has a function of reducing the resistance value of the common electrode 512. As shown in FIG. 4, the individual liquid chambers 509 and the piezoelectric elements are stacked on the common electrode 512 in the arrangement direction. Since the first common electrode wiring 514 and the second common electrode wiring 518 need to be conductive, it is necessary to use a combination of materials having low contact resistance. Although any material can be used as the material of the second common electrode wiring 518, it is necessary to use a metal, an alloy, or a conductive compound having a small specific resistance. Moreover, since it is necessary to increase the film thickness in order to reduce the resistance in a small area on the substrate, it is necessary to select a material and a method for forming the thick film. As a film thickness, 10-100 [micrometer] is preferable, More preferably, it is 10-50 [micrometer]. Examples of the process capable of forming a thick film include an electrolytic plating method, an electroless plating method, and a screen printing method. Examples of the electrode material capable of forming these thick films include Au, Ag, Cu, Ni, Cr, and the like and alloys containing them. In addition, it is preferable to select a film formation method or material having a small residual stress after film formation. By forming the second common electrode wiring 518, even when the second common electrode wiring 518 is taken out from the end in the arrangement direction of the individual liquid chambers 509, a voltage drop due to the distance from the taking-out portion is less likely to occur. Thus, it is possible to improve the discharge uniformity.
保持基板504の開口部まで引き出した個別電極511及び共通電極512上に個別電極パッド517及び共通電極パッド525を形成する。これらの各パッドに駆動IC515からの信号を入力する配線521をそれぞれ接続する。この配線521の接続は任意の手法を用いることができ、例としてはFPCを用いたACF接合、ハンダ接合やワイアボンディング法、駆動ICの出力端子526と直接接合するフリップチップ法等を選択できる。それぞれの接合方式に合わせてパッド部の材料や構造を選定する必要がある。   An individual electrode pad 517 and a common electrode pad 525 are formed on the individual electrode 511 and the common electrode 512 drawn to the opening of the holding substrate 504. A wiring 521 for inputting a signal from the driving IC 515 is connected to each of these pads. An arbitrary method can be used for the connection of the wiring 521, and examples thereof include an ACF bonding using FPC, a solder bonding, a wire bonding method, and a flip chip method for directly bonding to the output terminal 526 of the driving IC. It is necessary to select the material and structure of the pad portion according to each bonding method.
前述の通り、流路基板502は20〜100[μm]厚となるため、流路基板502の剛性を確保するために保持基板504をノズルプレート503と対向する側に接合する。保持基板504の材料は任意の材料を用いることができるが、流路基板504の反りを防止するために熱膨張係数の近い材料を選定する必要がある。そのため、ガラス、シリコンやSiO、ZrO、Al等のセラミクス材料とすることが好ましい。保持基板504には共通液室506を形成する開口部を有する必要がある。開口部は流路基板502のインク供給口507に接続する。さらに、個別液室509に対向する領域に保持基板504の凹部522を形成する。圧電素子を駆動し振動板501が変位できる空間を確保する必要がある。図6に示すとおり、保持基板504の凹部522は個別液室509ごとに区画し、個別液室間の隔壁上で接合されることが好ましい。それにより、板厚の薄い流路基板502の剛性を高めることができ、圧電素子を駆動した際の隣接液室間の相互干渉を低減することが可能となる。 As described above, since the flow path substrate 502 has a thickness of 20 to 100 [μm], the holding substrate 504 is bonded to the side facing the nozzle plate 503 in order to ensure the rigidity of the flow path substrate 502. Although any material can be used for the holding substrate 504, it is necessary to select a material having a thermal expansion coefficient close to prevent the flow path substrate 504 from warping. Therefore, it is preferable to use ceramic materials such as glass, silicon, SiO 2 , ZrO 2 , and Al 2 O 3 . The holding substrate 504 needs to have an opening for forming the common liquid chamber 506. The opening is connected to the ink supply port 507 of the flow path substrate 502. Further, a recess 522 of the holding substrate 504 is formed in a region facing the individual liquid chamber 509. It is necessary to secure a space in which the piezoelectric element can be driven and the diaphragm 501 can be displaced. As shown in FIG. 6, it is preferable that the concave portion 522 of the holding substrate 504 is partitioned for each individual liquid chamber 509 and bonded on the partition between the individual liquid chambers. Thereby, the rigidity of the thin channel substrate 502 can be increased, and mutual interference between adjacent liquid chambers when the piezoelectric element is driven can be reduced.
さらに、図7に示すように共通電極511を形成する領域に保持基板504の凹部523を形成する必要がある。前述した第2の共通電極配線518は厚膜形成可能な成膜手法を選定する必要がある。メッキ法、スクリーン印刷法等を用いた場合、その膜厚均一性は悪化する傾向がある。従って、共通電極配線518が形成されている部分を保持基板504との接合面とするとインクシール性が低下してしまう。また、膜厚ばらつきを吸収するために、接着剤を厚く塗布すると、余剰の接着剤がインク流路、圧電素子部に流入してしまい、特性を悪化させてしまう。そのため、厚膜の第2の共通電極配線518に対向する保持基板504の領域には、第2の共通電極配線518の膜厚以上の深さの凹部523を形成する必要がある。保持基板504の凹部523の深さとしては、第2の共通電極配線518の膜厚に10〜30[μm]付加した深さとすることが好ましい。   Furthermore, as shown in FIG. 7, it is necessary to form a recess 523 of the holding substrate 504 in a region where the common electrode 511 is formed. It is necessary to select a film forming method capable of forming a thick film for the second common electrode wiring 518 described above. When a plating method, a screen printing method or the like is used, the film thickness uniformity tends to deteriorate. Therefore, if the portion where the common electrode wiring 518 is formed is used as a joint surface with the holding substrate 504, the ink sealability is deteriorated. In addition, if the adhesive is applied thick in order to absorb the film thickness variation, excess adhesive flows into the ink flow path and the piezoelectric element portion, and the characteristics are deteriorated. Therefore, it is necessary to form a recess 523 having a depth greater than or equal to the thickness of the second common electrode wiring 518 in the region of the holding substrate 504 facing the thick second common electrode wiring 518. The depth of the concave portion 523 of the holding substrate 504 is preferably a depth obtained by adding 10 to 30 [μm] to the film thickness of the second common electrode wiring 518.
また、保持基板504の凹部522と保持基板504の凹部523は、個別に設ける必要がある。図5に示すように、保持基板504の凹部522と保持基板504の凹部523の間に形成され保持基板504と流路基板502の接合面により、インク供給路508の剛性を高めることができる。   Further, the concave portion 522 of the holding substrate 504 and the concave portion 523 of the holding substrate 504 need to be provided separately. As shown in FIG. 5, the rigidity of the ink supply path 508 can be increased by the joint surface between the holding substrate 504 and the flow path substrate 502 formed between the recess 522 of the holding substrate 504 and the recess 523 of the holding substrate 504.
次に、本実施形態の変形例を図8及び図9に示すように、本実施形態との違いは、共通電極コンタクトホール520を第1の共通電極配線514の片側のみに設けている点である。このようにすることにより、界面剥離の起点となるコンタクトホールの箇所を減らすことができ、信頼性を確保できる。   Next, as shown in FIGS. 8 and 9, the modification of the present embodiment is different from the present embodiment in that the common electrode contact hole 520 is provided only on one side of the first common electrode wiring 514. is there. By doing in this way, the location of the contact hole used as the starting point of interface peeling can be reduced, and reliability can be ensured.
また、本実施形態の別の変形例を図10に示すように、第2の共通電極配線518を不連続な形状とし、各共通電極配線との間に共通電極コンタクトホール520を配置した。このようにすることにより、それぞれの第2の共通電極配線518が互いに離間することで、めっき等によって発生する応力を低減でき、界面剥離を生じさせにくくすることができる。   Further, as shown in FIG. 10, another modification of the present embodiment is such that the second common electrode wiring 518 has a discontinuous shape, and the common electrode contact hole 520 is disposed between each common electrode wiring. By doing so, the second common electrode wirings 518 are separated from each other, whereby stress generated by plating or the like can be reduced, and interface peeling can be made difficult to occur.
以下、本実施形態の液滴吐出ヘッドの実施例について説明する。
(実施例)
φ6[インチ]、厚さ600[μm]のシリコンウェハ上にSiOを0.6[μm]、Siを1.5[μm]、SiOを0.4[μm]を積層することで3層構造の振動板を形成した後に、共通電極としてTiを20[nm]、Ptを200[nm]をスパッタリング法で成膜した。共通電極上にチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を有機金属溶液を用いたゾルゲル法で厚さ2[μm]成膜した後、700℃で焼成し、PZTの圧電体膜を形成した。その後、圧電体膜上にPtを200[nm]スパッタリング法で成膜して個別電極とした。個別電極形成後に、個別電極、圧電体、共通電極をドライエッチング法でパターニングすることで、図4に示すような配列をした圧電素子パターンを形成した。圧電素子の配列ピッチは85[μm]とし、圧電体の幅は50[μm]とした。圧電素子の長手方向の長さは1000[μm]とした。圧電素子の配列数は300個とした。
Hereinafter, examples of the droplet discharge head of the present embodiment will be described.
(Example)
.phi.6 [inch], thickness 600 [[mu] m] of SiO 2 0.6 [μm] on a silicon wafer, 1.5 Si [[mu] m], 3 by laminating a SiO 2 0.4 [μm] After forming a diaphragm having a layered structure, a common electrode was formed by sputtering using Ti of 20 [nm] and Pt of 200 [nm]. A lead zirconate titanate (PZT) film having a thickness of 2 [μm] was formed on the common electrode by a sol-gel method using an organometallic solution, and then fired at 700 ° C. to form a PZT piezoelectric film. Thereafter, Pt was deposited on the piezoelectric film by a 200 [nm] sputtering method to form individual electrodes. After forming the individual electrodes, the individual electrodes, the piezoelectric body, and the common electrode were patterned by a dry etching method to form a piezoelectric element pattern having an arrangement as shown in FIG. The arrangement pitch of the piezoelectric elements was 85 [μm], and the width of the piezoelectric body was 50 [μm]. The length in the longitudinal direction of the piezoelectric element was set to 1000 [μm]. The number of piezoelectric elements arranged was 300.
圧電素子形成後にプラズマCVD法により、層間絶縁膜(図5の絶縁膜519)を成膜し、個別電極上に個別電極コンタクトホール524、共通電極コンタクトホール520を層間絶縁膜519に形成する。その後、Tiを50[nm]とAlを500[nm]を順次積層しドライエッチングする。これにより個別電極配線513及び第1の共通電極配線514がパターン形成される。ここで、共通電極コンタクトホール520は図4に示すように、第2の共通電極配線518の下には配置せず、第1の共通電極配線514の両側に配置した。また、インク供給路上ではなく、流路基板502の隔壁上に配置されている。これは、コンタクトホールは界面剥離の起点となりやすいため、インク供給路上のような変形する箇所への配置を避けるためである。電極パターンは図4に示す構成した。そして、第1の共通電極配線514の幅は300[μm]とした。   After the piezoelectric element is formed, an interlayer insulating film (insulating film 519 in FIG. 5) is formed by plasma CVD, and an individual electrode contact hole 524 and a common electrode contact hole 520 are formed in the interlayer insulating film 519 on the individual electrodes. Thereafter, Ti 50 nm and Al 500 nm are sequentially stacked and dry etched. As a result, the individual electrode wiring 513 and the first common electrode wiring 514 are patterned. Here, as shown in FIG. 4, the common electrode contact hole 520 is not disposed under the second common electrode wiring 518, but is disposed on both sides of the first common electrode wiring 514. Further, it is arranged not on the ink supply path but on the partition wall of the flow path substrate 502. This is because the contact hole is likely to be a starting point of interface peeling, and is therefore not disposed at a deformed location on the ink supply path. The electrode pattern was configured as shown in FIG. The width of the first common electrode wiring 514 was set to 300 [μm].
図4に示すインク供給口部分の振動板をドライエッチングで除去した後、第1の共通電極配線514上に無電解めっきでNiからなる第2の共通電極配線518を形成した。その膜厚は20[μm]となり、幅は200[μm]とした。第2の共通電極配線518を形成することで大幅な低抵抗化が図れる。また、共通電極配線下に共通電極コンタクトホール520を配置していないので、20[μm]もの厚いめっき膜を形成しても層間での界面剥離を抑制することができる。   After removing the diaphragm at the ink supply port portion shown in FIG. 4 by dry etching, a second common electrode wiring 518 made of Ni was formed on the first common electrode wiring 514 by electroless plating. The film thickness was 20 [μm] and the width was 200 [μm]. By forming the second common electrode wiring 518, the resistance can be greatly reduced. Further, since the common electrode contact hole 520 is not disposed under the common electrode wiring, even if a thick plating film as thick as 20 [μm] is formed, interfacial delamination between layers can be suppressed.
保持基板504の凹部522、523及び保持基板504の開口部を有する保持基板504をφ6[インチ]のシリコンウェハを用いて形成した。保持基板504の凹部522、523はICPドライエッチング法を用いて形成し、その深さは30[μm]とした。保持基板504の開口部はサンドブラスト法を用いて開口した。作成した保持基板504の接合面にエポキシ系接着剤をフレキソ印刷機で膜厚2[μm]で塗布し接合、接着剤を硬化することで保持基板504を接合した。その後、600[μm]の流路基板502を80[μm]まで研磨した後に、個別液室509、インク供給路508をICPドライエッチング法で形成した。個別液室509の幅は60[μm]とし、インク供給路508の幅は30[μm]、長さは300[μm]とした。インク供給路508、個別液室509のエッチングは振動板501に到達するまで行い同一の高さとした。また、インク供給口507の振動板501は事前にエッチングしたため、貫通口を形成することができる。ウェハをダイシングによりチップに切り出した後に、保持基板504と同様の手法でノズルプレート503と流路基板502を接合した。ノズルプレート503は厚さ30[μm]のSUS材にプレス加工でφ20[μm]のノズル510を85[μm]ピッチで形成したものを用いた。図4に示すように、保持基板504上にSUS製の共通液室基板505を接合し、図に示されていないインクタンクと接続する。これにより、個別電極パッド517にACF接合にて、ドライバICを実装したTABを接合することでインクジェットヘッドとすることができた。   A holding substrate 504 having recesses 522 and 523 of the holding substrate 504 and an opening of the holding substrate 504 was formed using a silicon wafer having a diameter of 6 inches. The concave portions 522 and 523 of the holding substrate 504 were formed by using an ICP dry etching method, and the depth was set to 30 [μm]. The opening of the holding substrate 504 was opened using a sand blast method. The holding substrate 504 was bonded by applying an epoxy adhesive to the bonding surface of the prepared holding substrate 504 with a film thickness of 2 [μm] using a flexographic printing machine and curing the adhesive. Thereafter, after the 600 [μm] flow path substrate 502 was polished to 80 [μm], the individual liquid chamber 509 and the ink supply path 508 were formed by the ICP dry etching method. The width of the individual liquid chamber 509 was 60 [μm], the width of the ink supply path 508 was 30 [μm], and the length was 300 [μm]. Etching of the ink supply path 508 and the individual liquid chamber 509 was performed until the vibration plate 501 was reached. Further, since the diaphragm 501 of the ink supply port 507 is etched in advance, a through-hole can be formed. After the wafer was cut into chips by dicing, the nozzle plate 503 and the flow path substrate 502 were bonded in the same manner as the holding substrate 504. As the nozzle plate 503, a SUS material having a thickness of 30 [μm] formed by press forming nozzles 510 having a diameter of 20 [μm] at a pitch of 85 [μm] was used. As shown in FIG. 4, a common liquid chamber substrate 505 made of SUS is bonded onto the holding substrate 504 and connected to an ink tank not shown in the drawing. Thus, an inkjet head could be obtained by bonding the TAB mounted with the driver IC to the individual electrode pad 517 by ACF bonding.
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様A)
第2の共通電極配線を第1の共通電極配線の一部の上に積層し、第2の共通電極配線は、ノズルの配列方向に連続に、かつノズルの配列方向に直交する方向の第1の共通電極配線の略中央部に形成され、コンタクトホールは、第2の共通電極配線が積層された第1の共通電極配線の両側に形成されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、第1の共通電極配線514の上に第2の共通電極配線518を積層するので、上記特許文献1の液滴吐出ヘッドと同様に共通電極配線の低抵抗化を図ることができる。そして、積層プロセスを行ったことで積層プロセス中の温度変化によって第1の共通電極配線514と共通電極512の各収縮率の違いによって発生する応力が集中的に発生していた、第2の共通電極配線518を積層した第1の共通電極配線514の部分に設けた共通電極コンタクトホール520を第2の共通電極配線が積層された第1の共通電極配線の両側に形成されている。このため、上記応力は、各共通電極コンタクトホール520での第1の共通電極配線514の内部に平均的に分散される。これにより、この各共通電極コンタクトホール520に平均的に分散された応力は、上記特許文献1のような第2の共通電極配線518を積層した第1の共通電極配線514の部分に設けた共通電極コンタクトホール520での第1の共通電極配線514の内部に集中的に発生していた応力よりも小さい。よって、各共通電極コンタクトホール520での共通電極512と第1の共通電極配線514との界面での剥離を抑止できる。これにより、共通電極配線の低抵抗化と、共通電極と共通電極配線との界面での剥離発生の抑制とを両立することで液滴吐出の均一性を向上することができる
態様B)
第2の共通電極配線を第1の共通電極配線の一部の上に積層し、第2の共通電極配線は、ノズルの配列方向に連続に、かつノズルの配列方向に直交する方向の第1の共通電極配線の略中央部に形成され、コンタクトホールは第2の共通電極配線が積層された第1の共通電極配線の片側のみ形成されている。これによれば、上記実施形態の変形例について説明したように、共通電極512と第1の共通電極配線514との界面での剥離の起点となる共通電極コンタクトホール520の箇所を減らすことができる。
(態様C)
第2の共通電極配線を第1の共通電極配線の一部の上に積層し、第2の共通電極配線は、ノズルの配列方向に不連続に形成されている。これによれば、上記実施形態の別の変形例について説明したように、共通電極配線518がそれぞれ互いに離間することで、めっき等によって発生する作用を低減できる。そして、共通電極コンタクトホール520での共通電極512と第1の共通電極配線514との界面での剥離を生じさせにくくすることができる。
(態様
(態様A)〜(態様)のいずれかにおいて、コンタクトホールは、各個別液室を区画する隔壁上に形成されている。これによれば、上記実施形態の別の変形例について説明したように、個別液室では振動板の変形変位による内圧変動が起きている。この個別液室の上方に共通電極コンタクトホール520を設けると振動板の変形変位が共通電極コンタクトホール520に伝搬し、共通電極コンタクトホール520での共通電極512と第1の共通電極配線514との界面での剥離が生じやすい。このため、共通電極コンタクトホール520を、個別液室が配置されていない、各個別液室を区画する隔壁上に形成する。これにより、振動板の変形変位の伝搬量を減らし、共通電極コンタクトホール520での共通電極512と第1の共通電極配線514との界面での剥離を低減することができる。
(態様
(態様A)〜(態様C)のいずれかにおいて、第1の共通電極配線は、Al、Au、Ag、Pd、Ir、W、Ti、Ta、Cu、Crのいずれかで形成されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、第1の共通電極配線514が低抵抗となって共通電極512及び第1の共通電極配線514では電圧降下とならない。これにより、記録ヘッドの全ての圧電体に十分な駆動電圧が安定に印加され、液滴吐出の均一性を保つことができる。
(態様
(態様A)〜(態様)のいずれかにおいて、第2の共通電極配線は、Au、Ag、Cu、Ni、Crのいずれかで形成されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、第2の共通電極配線518が低抵抗となって共通電極512、第1の共通電極配線514及び第2の共通電極配線518では電圧降下とならない。これにより、記録ヘッドの全ての圧電体に十分な駆動電圧が安定に印加され、液滴吐出の均一性を保つことができる。
(態様
(態様A)〜(態様)のいずれかの液滴吐出ヘッドのノズルから記録液を記録材に吐出して画像を形成する。これによれば、上記別の実施形態について説明したように、記録ヘッドの全ての圧電体に十分な駆動電圧が安定に印加され、液滴吐出の均一性を保つことができる。よって、信頼性の高い安定した滴吐出を行うことができて、高速で、かつ高画質な画像を形成することができる。
What has been described above is merely an example, and the present invention has a specific effect for each of the following modes.
(Aspect A)
The second common electrode wiring is stacked on a part of the first common electrode wiring, and the second common electrode wiring is first in a direction that is continuous in the nozzle arrangement direction and orthogonal to the nozzle arrangement direction. The contact hole is formed on both sides of the first common electrode wiring in which the second common electrode wiring is stacked. According to this, since the second common electrode wiring 518 is laminated on the first common electrode wiring 514 as described in the above embodiment, the common electrode is similar to the liquid droplet ejection head described in Patent Document 1. The resistance of the wiring can be reduced. Then, by performing the lamination process, the stress generated due to the difference in contraction rate between the first common electrode wiring 514 and the common electrode 512 due to the temperature change during the lamination process is intensively generated. A common electrode contact hole 520 provided in a portion of the first common electrode wiring 514 in which the electrode wiring 518 is stacked is formed on both sides of the first common electrode wiring in which the second common electrode wiring is stacked . For this reason, the stress is dispersed on the average inside the first common electrode wiring 514 in each common electrode contact hole 520. As a result, the stress dispersed on average in each of the common electrode contact holes 520 is common to the first common electrode wiring 514 formed by stacking the second common electrode wiring 518 as in Patent Document 1 described above. The stress is smaller than the stress generated intensively inside the first common electrode wiring 514 in the electrode contact hole 520. Therefore, peeling at the interface between the common electrode 512 and the first common electrode wiring 514 in each common electrode contact hole 520 can be suppressed. Thereby, it is possible to improve the uniformity of droplet discharge by satisfying both the reduction in the resistance of the common electrode wiring and the suppression of the occurrence of peeling at the interface between the common electrode and the common electrode wiring .
( Aspect B)
The second common electrode wiring is stacked on a part of the first common electrode wiring, and the second common electrode wiring is first in a direction that is continuous in the nozzle arrangement direction and orthogonal to the nozzle arrangement direction . is the formation in a substantially central portion of the common electrode lines, the contact hole, the second common electrode wires are formed only on one side of the first common electrode wires are stacked. According to this, as described in the modification of the above embodiment, the number of common electrode contact holes 520 that are the starting points of separation at the interface between the common electrode 512 and the first common electrode wiring 514 can be reduced. .
(Aspect C)
The second common electrode wiring is stacked on a part of the first common electrode wiring, and the second common electrode wiring is formed discontinuously in the nozzle arrangement direction. According to this, as described in another modification of the above-described embodiment, the common electrode wirings 518 are separated from each other, so that the action generated by plating or the like can be reduced. Then, peeling at the interface between the common electrode 512 and the first common electrode wiring 514 in the common electrode contact hole 520 can be made difficult to occur.
(Aspect D )
In any one of (Aspect A) to (Aspect C ), the contact hole is formed on a partition partitioning each individual liquid chamber. According to this, as described in another modification of the above embodiment, the internal pressure fluctuation due to the deformation displacement of the diaphragm occurs in the individual liquid chamber. When the common electrode contact hole 520 is provided above the individual liquid chamber, the deformation displacement of the diaphragm propagates to the common electrode contact hole 520, and the common electrode 512 and the first common electrode wiring 514 in the common electrode contact hole 520 Peeling easily occurs at the interface. For this reason, the common electrode contact hole 520 is formed on a partition partitioning each individual liquid chamber where the individual liquid chamber is not disposed. Accordingly, the propagation amount of the deformation displacement of the diaphragm can be reduced, and peeling at the interface between the common electrode 512 and the first common electrode wiring 514 in the common electrode contact hole 520 can be reduced.
(Aspect E )
(Aspect A) In any one of (Aspect C) , the first common electrode wiring is formed of any one of Al, Au, Ag, Pd, Ir, W, Ti, Ta, Cu, and Cr. According to this, as described in the above embodiment, the first common electrode wiring 514 has a low resistance and no voltage drop occurs in the common electrode 512 and the first common electrode wiring 514. Thereby, a sufficient driving voltage is stably applied to all the piezoelectric bodies of the recording head, and the uniformity of droplet ejection can be maintained.
(Aspect F )
In any one of (Aspect A) to (Aspect C ), the second common electrode wiring is formed of any one of Au, Ag, Cu, Ni, and Cr. According to this, as described in the above embodiment, the second common electrode wiring 518 has a low resistance, and the common electrode 512, the first common electrode wiring 514, and the second common electrode wiring 518 have a voltage drop. Don't be. Thereby, a sufficient driving voltage is stably applied to all the piezoelectric bodies of the recording head, and the uniformity of droplet ejection can be maintained.
(Aspect G )
An image is formed by discharging a recording liquid onto a recording material from a nozzle of any one of the droplet discharge heads of (Aspect A) to (Aspect F ). According to this, as described in the another embodiment, a sufficient driving voltage is stably applied to all the piezoelectric bodies of the recording head, and the uniformity of droplet ejection can be maintained. Therefore, highly reliable and stable droplet discharge can be performed, and a high-speed and high-quality image can be formed.
500 記録ヘッド
501 振動板
502 流路基板
503 ノズルプレート
504 保持基板
505 共通液室基板
506 共通液室
507 インク供給口
508 インク供給路
509 個別液室
510 ノズル
511 個別電極
512 共通電極
513 個別電極配線
514 第1の共通電極配線
515 駆動IC
516 圧電体
517 個別電極パッド
518 第2の共通電極配線
519 絶縁膜
520 共通電極コンタクトホール
521 配線
522 凹部
523 凹部
524 個別電極コンタクトホール
525 共通電極パッド
526 出力端子
527 隔壁
500 Recording head 501 Vibration plate 502 Channel substrate 503 Nozzle plate 504 Holding substrate 505 Common liquid chamber substrate 506 Common liquid chamber 507 Ink supply port 508 Ink supply channel 509 Individual liquid chamber 510 Nozzle 511 Individual electrode 512 Common electrode 513 Individual electrode wiring 514 First common electrode wiring 515 drive IC
516 Piezoelectric body 517 Individual electrode pad 518 Second common electrode wiring 519 Insulating film 520 Common electrode contact hole 521 Wiring 522 Recess 523 Recess 524 Individual electrode contact hole 525 Common electrode pad 526 Output terminal 527 Partition
特開2006−255972号公報JP 2006-255972 A

Claims (7)

  1. 液体を吐出する複数のノズルを有するノズル板と、該ノズル板に積層され前記各ノズルにそれぞれ連通する複数の個別液室を形成する液室基板と、前記個別液室の一部を構成する振動板を介して前記各個別液室内をそれぞれ昇圧する複数の圧電体、該圧電体を挟持するように設けられた共通電極及び個別電極を有する圧電アクチュエータ部と、前記共通電極と前記個別電極との間に駆動電圧を印加する駆動電圧印加手段と、前記共通電極と前記駆動電圧印加手段との間を電気的に接続させる第1の共通電極配線と、該第1の共通電極配線上に積層した第2の共通電極配線とを備え、前記第2の共通電極配線が積層された前記第1の共通電極配線を含む前記第1の共通電極配線が複数のコンタクトホールを介して前記共通電極に接続され、前記駆動電圧印加手段によって前記駆動電圧を前記共通電極と前記個別電極との間に駆動電圧を印加することにより前記圧電体が変形変位して前記振動板を変形変位させ、前記個別液室内の圧力が変化することで前記ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、
    前記第2の共通電極配線を前記第1の共通電極配線の一部の上に積層し、前記第2の共通電極配線は、前記ノズルの配列方向に連続に、かつ前記ノズルの配列方向に直交する方向の前記第1の共通電極配線の略中央部に形成され、前記コンタクトホールは前記第2の共通電極配線が積層された前記第1の共通電極配線の両側に形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
    A nozzle plate having a plurality of nozzles for discharging liquid, a liquid chamber substrate which is stacked on the nozzle plate and forms a plurality of individual liquid chambers respectively communicating with the nozzles, and a vibration constituting a part of the individual liquid chamber A plurality of piezoelectric bodies that pressurize each individual liquid chamber through a plate, a common electrode provided to sandwich the piezoelectric bodies and a piezoelectric actuator section having the individual electrodes, and the common electrode and the individual electrodes. A driving voltage applying means for applying a driving voltage therebetween, a first common electrode wiring for electrically connecting the common electrode and the driving voltage applying means, and a laminate on the first common electrode wiring. A first common electrode wiring including the first common electrode wiring in which the second common electrode wiring is stacked, and the first common electrode wiring is connected to the common electrode through a plurality of contact holes. And said When the driving voltage is applied between the common electrode and the individual electrode by the dynamic voltage applying means, the piezoelectric body is deformed and displaced, and the diaphragm is deformed and displaced, and the pressure in the individual liquid chamber is changed. In a droplet discharge head that discharges droplets from the nozzle by changing,
    The second common electrode wiring is stacked on a part of the first common electrode wiring, and the second common electrode wiring is continuous with the nozzle arrangement direction and orthogonal to the nozzle arrangement direction. is formed at a substantially central portion in the direction of the first common electrode wiring, the contact hole, said second common electrode wirings are formed on both sides of the stacked first common electrode wirings A droplet discharge head that is characterized.
  2. 液体を吐出する複数のノズルを有するノズル板と、該ノズル板に積層され前記各ノズルにそれぞれ連通する複数の個別液室を形成する液室基板と、前記個別液室の一部を構成する振動板を介して前記各個別液室内をそれぞれ昇圧する複数の圧電体、該圧電体を挟持するように設けられた共通電極及び個別電極を有する圧電アクチュエータ部と、前記共通電極と前記個別電極との間に駆動電圧を印加する駆動電圧印加手段と、前記共通電極と前記駆動電圧印加手段との間を電気的に接続させる第1の共通電極配線と、該第1の共通電極配線上に積層した第2の共通電極配線とを備え、前記第2の共通電極配線が積層された前記第1の共通電極配線を含む前記第1の共通電極配線が複数のコンタクトホールを介して前記共通電極に接続され、前記駆動電圧印加手段によって前記駆動電圧を前記共通電極と前記個別電極との間に駆動電圧を印加することにより前記圧電体が変形変位して前記振動板を変形変位させ、前記個別液室内の圧力が変化することで前記ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、
    前記第2の共通電極配線を前記第1の共通電極配線の一部の上に積層し、前記第2の共通電極配線は、前記ノズルの配列方向に連続に、かつ前記ノズルの配列方向に直交する方向の前記第1の共通電極配線の略中央部に形成され、前記コンタクトホールは前記第2の共通電極配線が積層された前記第1の共通電極配線の片側のみ形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
    A nozzle plate having a plurality of nozzles for discharging liquid, a liquid chamber substrate which is stacked on the nozzle plate and forms a plurality of individual liquid chambers respectively communicating with the nozzles, and a vibration constituting a part of the individual liquid chamber A plurality of piezoelectric bodies that pressurize each individual liquid chamber through a plate, a common electrode provided to sandwich the piezoelectric bodies and a piezoelectric actuator section having the individual electrodes, and the common electrode and the individual electrodes. A driving voltage applying means for applying a driving voltage therebetween, a first common electrode wiring for electrically connecting the common electrode and the driving voltage applying means, and a laminate on the first common electrode wiring. A first common electrode wiring including the first common electrode wiring in which the second common electrode wiring is stacked, and the first common electrode wiring is connected to the common electrode through a plurality of contact holes. And said When the driving voltage is applied between the common electrode and the individual electrode by the dynamic voltage applying means, the piezoelectric body is deformed and displaced, and the diaphragm is deformed and displaced, and the pressure in the individual liquid chamber is changed. In a droplet discharge head that discharges droplets from the nozzle by changing,
    The second common electrode wiring is stacked on a part of the first common electrode wiring, and the second common electrode wiring is continuous with the nozzle arrangement direction and orthogonal to the nozzle arrangement direction. is formed at a substantially central portion in the direction of the first common electrode wiring, the contact hole, said second common electrode wires are formed only on one side of the laminated first common electrode wirings A droplet discharge head that is characterized.
  3. 液体を吐出する複数のノズルを有するノズル板と、該ノズル板に積層され前記各ノズルにそれぞれ連通する複数の個別液室を形成する液室基板と、前記個別液室の一部を構成する振動板を介して前記各個別液室内をそれぞれ昇圧する複数の圧電体、該圧電体を挟持するように設けられた共通電極及び個別電極を有する圧電アクチュエータ部と、前記共通電極と前記個別電極との間に駆動電圧を印加する駆動電圧印加手段と、前記共通電極と前記駆動電圧印加手段との間を電気的に接続させる第1の共通電極配線と、該第1の共通電極配線上に積層した第2の共通電極配線とを備え、前記第2の共通電極配線が積層された前記第1の共通電極配線を含む前記第1の共通電極配線が複数のコンタクトホールを介して前記共通電極に接続され、前記駆動電圧印加手段によって前記駆動電圧を前記共通電極と前記個別電極との間に駆動電圧を印加することにより前記圧電体が変形変位して前記振動板を変形変位させ、前記個別液室内の圧力が変化することで前記ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、
    前記第2の共通電極配線を前記第1の共通電極配線の一部の上に積層し、前記第2の共通電極配線は、前記ノズルの配列方向に不連続に形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
    A nozzle plate having a plurality of nozzles for discharging liquid, a liquid chamber substrate which is stacked on the nozzle plate and forms a plurality of individual liquid chambers respectively communicating with the nozzles, and a vibration constituting a part of the individual liquid chamber A plurality of piezoelectric bodies that pressurize each individual liquid chamber through a plate, a common electrode provided to sandwich the piezoelectric bodies and a piezoelectric actuator section having the individual electrodes, and the common electrode and the individual electrodes. A driving voltage applying means for applying a driving voltage therebetween, a first common electrode wiring for electrically connecting the common electrode and the driving voltage applying means, and a laminate on the first common electrode wiring. A first common electrode wiring including the first common electrode wiring in which the second common electrode wiring is stacked, and the first common electrode wiring is connected to the common electrode through a plurality of contact holes. And said When the driving voltage is applied between the common electrode and the individual electrode by the dynamic voltage applying means, the piezoelectric body is deformed and displaced, and the diaphragm is deformed and displaced, and the pressure in the individual liquid chamber is changed. In a droplet discharge head that discharges droplets from the nozzle by changing,
    The second common electrode wiring is stacked on a part of the first common electrode wiring, and the second common electrode wiring is formed discontinuously in the nozzle arrangement direction. Droplet discharge head.
  4. 請求項1〜のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
    前記コンタクトホールは、前記各個別液室を区画する隔壁上に形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
    In the droplet discharge head according to any one of claims 1 to 3 ,
    The droplet discharge head according to claim 1, wherein the contact hole is formed on a partition partitioning the individual liquid chambers.
  5. 請求項1〜3のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
    前記第1の共通電極配線は、Al、Au、Ag、Pd、Ir、W、Ti、Ta、Cu、Crのいずれかで形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
    In the droplet discharge head according to any one of claims 1 to 3 ,
    The liquid droplet ejection head, wherein the first common electrode wiring is formed of any one of Al, Au, Ag, Pd, Ir, W, Ti, Ta, Cu, and Cr.
  6. 請求項1〜のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
    前記第2の共通電極配線は、Au、Ag、Cu、Ni、Crのいずれかで形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
    In the droplet discharge head according to any one of claims 1 to 3 ,
    The liquid droplet ejection head, wherein the second common electrode wiring is formed of any one of Au, Ag, Cu, Ni, and Cr.
  7. 請求項1〜6のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドのノズルから記録液を記録材に吐出して画像を形成することを特徴とする画像形成装置。 Image forming apparatus and forming an image by ejecting the recording material the recording liquid from the nozzles of the droplet discharge head according to any one of claims 1-6.
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