喷墨头及喷墨记录装置的制作方法

本发明的实施方式涉及喷墨头及喷墨记录装置。

背景技术：

作为使用压电体的喷墨头，已知一种使用由压电性材料形成的喷嘴基板的结构。专利文献1公开了在压力室的一端具有包括喷嘴的压电致动器的喷墨头。

在现有技术的喷墨头中，致动器包括：设置于振动板上的压电体、电连接于压电体的公共电极、电连接于压电体的同时与公共电极协作并夹住压电体的单独电极。连接于单独电极的布线图案和连接于公共电极的布线图案在振动板上不相互重叠，而是分离。

并且，已知通过采用高密度化喷嘴，能够提高打印品质。在此，为了布线从致动器的公共电极及单独电极引出的多个导体图案，因此在相邻的致动器之间设置电连接的布线图案。

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

上述现有构成的装置中，如果与公共电极连接的布线处发生断线或电破损时，则会导致局部的致动器与公共电极断线。

实施方式的技术问题在于提供一种喷墨头及喷墨记录装置，即使高密度化喷嘴中的某一公共电极断线也能够可靠地维持电连接。

解决技术问题的技术方案

根据实施方式，喷墨头具有：多个喷嘴，保持间隔而排列；以及多个致动器，设于各个所述喷嘴，通过对墨加压而使墨从所述喷嘴吐出，所述致动器包括：压电体，设于振动板之上；公共电极，与所述压电体电连接；单独电极，与所述压电体电连接并与所述公共电极协作夹住所述压电体，所述单独电极与设于所述振动板的第一布线图案单独地电连接，全部所述致动器的所述公共电极连接于经由跨所述压电体的外周部之间的布线部而电连接的共用的第二布线图案、和与所述第二布线图案电连接的第三布线图案，所述第二布线图案设于所述振动板之上与所述第一布线图案不重叠的位置，所述第三布线图案在与所述第二布线图案不同的方向上延伸设置，所述第一布线图案及所述第三布线图案彼此以非电连接的状态交叉。

根据实施方式，一种喷墨记录装置，具有上述的喷墨头。

附图说明

图1是示出第一实施方式的喷墨头的立体图。

图2是示出第一实施方式中的流路基板上的主要部分构成的俯视图。

图3是示出图3的局部放大图和致动器的详情的俯视图。

图4是图3的iv-iv线截面图。

图5的(a)和(b)是强电介质的滞后和蝴蝶位移曲线。

图6是示出第二实施方式中的布线图案的俯视图。

图7是示出第三实施方式中的布线图案的局部放大图和致动器的详情的俯视图。

图8是作为第一实施方式的喷墨记录装置的概略图。

具体实施方式

以下，参照图1至图5说明第一实施方式。此外，有时对于能够有多个表现的各成分上附加一个以上的其它表现的示例。但是，这既不否定对于未附加其它表现的成分以不同的方式表现，也不限制未例示的其它表现。并且，各附图为概略性示出实施方式的图，图示各成分的尺寸有时会与实施方式的说明不同。

以下，对于本实施方式的喷墨头1的布线图案进行说明。此外，各图为实施方式及为了帮助其理解的示意图，存在形状、尺寸、比例等与实际不同之处，能够进行适当地设计变更。

图1是示出第一实施方式的喷墨头1的外观立体图。该喷墨头1由流路基板2、墨供给部3、柔性布线板4和驱动电路5构成。

在流路基板2上阵列状地配置有致动器6，该致动器6设有吐出墨的喷嘴17(如后述的图3、图4中所示)。在此，将多个喷嘴17在与作为记录介质的记录纸p的搬送方向即y方向具有一定角度的倾斜方向上直线状地规则排列。此外，图1中，箭头x示出喷墨头1的长度方向。所谓喷墨头1的长度方向是指与箭头y所示的记录纸p的搬送方向正交的方向，与记录纸p的宽度方向一致。

各喷嘴17相对于印刷方向彼此不重叠，相对于与印刷方向正交的方向等间隔地配置。各个致动器6经由柔性布线板4而与驱动电路5电连接。驱动电路5与进行打印控制的控制电路(未图示)电连接。流路基板2和柔性布线板4通过各向异性导电膜(acf(anisotropicconductivefilm))而以电连接的状态接合。柔性布线板4和驱动电路5通过例如cof(chiponflex：覆晶薄膜)而以电连接的状态接合。

墨供给部3具有连接于软管等的墨供给口(未图示)，将供给至墨供给口的墨向流路基板2供给。流路基板2和墨供给部3例如通过环氧树脂类粘接剂接合。

当从墨供给口供给墨、驱动电路5将电信号(也称为驱动信号)发送至致动器6时，致动器6使填充于流路基板2的内部的压力室18(后述图4所示)的墨产生振动，墨从设置于致动器6的喷嘴17向相对于流路基板2的表面垂直的方向吐出。也就是说，驱动电路5向致动器6供给电信号。致动器6根据电信号使压力室18的容积发生变化，使墨产生压力振动。因此，喷嘴17吐出压力室18内的墨。供给至墨供给口的墨的压力，优选相对于大气压为大致1000pa左右的较低的值。

图2示出第一实施方式中的流路基板2上的布线图案的俯视图。省略与布线图案相同的图案的重复部分。流路基板2上形成有多个致动器6、多个单独电极7、公共电极8a、8b、以及多个安装垫9。此外，也将公共电极8a或8b仅称为公共电极8。

安装垫9经由形成于柔性布线板4的多个布线图案而与驱动电路5电连接。可以在安装垫9和柔性布线板4的连接中使用各向异性导电膜(acf)。此外，安装垫9也可以通过引线接合法等的方法与驱动电路5连接。

单独电极7在各致动器6上分别独立地设置。第一布线图案19由分别独立设置的多个单独电极7形成。

第二布线图案20由多个公共电极8a及8b形成。公共电极8b电连接于端部的安装垫9。公共电极8a从公共电极8b分支，与多个相邻的致动器6电连接。公共电极8a、8b在多个致动器6彼此间被电共享。

图3是扩大示出流路基板2中的致动器6附近的布线图案的俯视图。图4是沿图3的iv-iv线处的流路基板2的纵截面图。

如图4所示，致动器6由振动板10、下部电极11、压电体12、上部电极13、第一绝缘层14、公共电极8、保护层16和喷嘴17构成。

流路基板2作为一例由厚度500μm的单晶硅晶片形成。在流路基板2的内部形成有填充有墨的压力室18。压力室18的直径作为一例为200μm。压力室18通过从流路基板2的下表面通过干式蚀刻开孔而形成。

振动板10以覆盖压力室18的上表面的方式与流路基板2一体地形成。振动板10在压力室18形成前，通过高温加热流路基板2的单晶硅晶片，由通过热氧化而形成的硅氧化膜即二氧化硅形成。大于喷嘴17的贯通孔与喷嘴17同心圆状地形成于振动板10。振动板10的厚度作为一例为4μm。

在振动板10上，以喷嘴17为中心圆圈状地形成有下部电极11、压电体12、上部电极13的层叠体。层叠体的内径作为一例为30μm，外径作为一例为140μm。下部电极11、压电体12、上部电极13，作为一例分别通过溅镀法成膜铂、pzt(锆钛酸铅(leadzirconatetitanate))以及铂。上部电极13和下部电极11的厚度作为一例为0.1μm～0.2μm。pzt的厚度作为一例为2μm。此外，pzt也可以通过溅镀法等成膜。

压电体12在成膜的时刻具有确定的取向方向(极化方向)，在厚度方向上发生极化。在本实施方式中，由于通过溅镀法在下部电极11上成膜压电体12，因此，该压电体膜的极化方向为从下部电极11朝向上部电极13的方向。

图5的(a)和(b)示出强电介质即压电体12的被称为滞后的特性(a)和被称为蝴蝶位移曲线的特性(b)。如图5所示，在向压电体12施加与极化方向相反方向的电场的情况下(a→b→c)，从a向b随着增强电场的强度而位移下降，在b的位置极化变为相反方向，从b向c随着增强电场的强度而位移上升，因此，致动器6的动作特性变得复杂而难以控制。另一方面，在向压电体12施加与极化方向相同方向的电场的情况下(a→e)，随着增强电场的强度而位移单调地上升，因此，易于控制。因此，与以(a→b→c)的方式施加与极化方向相反方向的电场相比，以(a→e)的方式施加与极化方向相同方向的电场的情况下，由于位移几乎与电场成正比，因此优选。

并且，已知负电压用的驱动ic或电源装置与正电压用的装置相比成本更高(约为数倍～数十倍)。因此，为了通过施加与压电体12的极化方向相同方向的电场并驱动而使液体从喷嘴17吐出，优选下述两个方法：将上部电极13作为地址电极、使下部电极11接地电极，从驱动源向上部电极13施加正电压的第一方法；或者，使上部电极13接地、将下部电极11作为地址电极，从驱动源向下部电极11施加正电压的第二方法。不过，由于在第一方法中压电体12的极化方向需要进行从上部电极13朝向下部电极11的极化翻转处理，因此，优选使用第二方法。

此外，仅施加实质上与极化方向相同方向的电场，通过施加电场，压电体12在膜厚方向上伸长，在相对于膜厚正交的方向(面内方向)上收缩。

如图4所示，在上部电极13之上形成第一绝缘层14。两个接触孔(第一接触孔15a、第二接触孔15b)形成于第一绝缘层14。第一接触孔15a为圆圈状的开口，上部电极13和公共电极8通过该第一接触孔15a电连接。第二接触孔15b为形成于流路基板2的与压力室18的周壁部分相对应的位置的圆形的开口，下部电极11和单独电极7电连接。

第一绝缘层14作为一例通过teos(tetraethoxysilane：四乙氧基甲硅烷)-cvd(chemicalvapordeposition：化学气相沉积)法成膜二氧化硅而形成。第一绝缘层14的厚度作为一例为0.5μm。第一绝缘层14，在压电体12的外周部防止公共电极8和下部电极11电连接。

在第一绝缘层14上形成有单独电极7、公共电极8以及安装垫9。单独电极7经由第二接触孔15b而连接于下部电极11。公共电极8经由第一接触孔15a而连接于上部电极13。单独电极7、公共电极8和安装垫9作为一例通过溅镀法成膜金而形成。厚度作为一例为0.1μm～0.5μm。

在单独电极7和公共电极8及第一绝缘层14上形成有保护层16。与压力室18连通的圆形的喷嘴17开口于保护层16。保护层16的厚度作为一例为4μm，喷嘴17的直径作为一例而20μm。保护层16作为一例通过旋转涂布法成膜感光性聚酰亚胺材料。喷嘴17，作为一例通过曝光显像成为保护层16的感光性聚酰亚胺材料而形成。

第一布线图案19和第二布线图案20在振动板10上彼此非电连接而相互分离。

在本实施方式中，进一步形成有第三布线图案21。第三布线图案21在公共电极8上交叉并与第二布线图案20电连接。为了防止第三布线图案21与第一布线图案19电短路，在第一布线图案19和第三布线图案21的交叉处作为一例而夹住有第二绝缘层22。

接着，对于上述构成的作用效果进行说明。在此，以图3的多个致动器6中的一个致动器6a为例进行说明。致动器6a中，电流路径从单独电极7和第二接触孔15b通过压电体12而流向第一接触孔15a和公共电极8a。来自第一接触孔15a的电流，其能够流动的主路径在图3中有沿致动器6a的上方向延伸的公共电极8a1和沿下方向延伸的公共电极8a2这两条(m和n)。并且，通过第二布线图案20和第三布线图案21的连接，从一条主路径m侧进一步具有三条(m1和m2和m3)子路径。从另一条主路径n进一步具有两条(n1和n2)子路径。因此，来自一个致动器6a的电流路径合计共有五条子路径。

因此，在本实施方式中，致动器6的上部电极13连接于经由作为接地而跨压电体12的外周部之间的布线部而电连接的第二布线图案20的公共电极8a、与第二布线图案20电连接的第三布线图案21的公共电极8。第一布线图案19及第三布线图案21通过夹住第二绝缘层22来彼此非电连接地交叉。因此，多个致动器6，由于分别在公共电极8上形成有多个电流路径(子路径)，因此，即使多个电流路径(子路径)中的某个公共电极8断线，也能够经由未断线的其它公共电极8而维持电连接。因此，即使在多个电流路径(子路径)的某个路径中发生断线或电破损，也能够确保致动器6与公共电极8的连接。

接着，参照图6说明第二实施方式。本实施方式中使第一实施方式的第三布线图案21如下变形。也就是说构成为，在图6中，与第一实施方式相比减少沿x方向设置的第三布线图案21的个数，对于y方向上邻接的两个致动器6分别配置一根第三布线图案21的公共电极8。这种情况下，与第一实施方式同样地，多个致动器6均能够分别在公共电极8上形成多个电流路径(子路径)。因此，即使在多个电流路径(子路径)的某个路径中发生断线或电破损，也能够确保致动器6与公共电极8的连接。

并且，图7是示出第三实施方式中的布线图案的局部放大图和致动器的详情的俯视图。本实施方式与第一实施方式同样地，第一布线图案19由多个单独电极7形成。

另一方面，第二布线图案20与第一实施方式不同，除了公共电极8a、8b之外，还形成有从公共电极8a分支并在振动板10上延伸的公共电极8c。第二布线图案20由多个公共电极8a、8b及8c形成，不与第一布线图案19电连接而分离。进一步，由公共电极8c形成第三布线图案21，经由公共电极8c端而与第二布线图案20电连接。

在本实施方式中，与第一实施方式同样地，在各致动器6中确保两条以上的路径的电流路径，即使在某个路径中发生断线或电破损，也能够确保与公共电极8的连接。

进一步，在本实施方式中，通过公共电极8c，第一实施方式中的布线图案的一部分与第二布线图案20一体化。因此，在本实施方式中，与如第一实施方式那样地第三布线图案21与公共电极8a分体地形成的情况相比较，第三布线图案21越过公共电极8a和第二绝缘层22的阶梯的数量变为一半。因此，能够降低第三布线图案21和公共电极8的断线或高电阻化的风险。

接着，参照图8说明包括上述的喷墨头1的喷墨记录装置100。图8是用于说明喷墨记录装置100的一例的概略图。喷墨记录装置100也可以称为喷墨打印机。此外，喷墨记录装置100不限于此，也可以为例如复印机等的装置。

喷墨记录装置100例如在搬送作为记录介质的记录纸p的同时进行图像形成等的各种处理。喷墨记录装置100包括：框体101、送纸盒102、排纸盘103、保持辊(鼓)104、搬送装置105、保持装置106、图像形成装置107、除电剥离装置108、翻转装置109以及清洁装置110。

框体101收容构成喷墨记录装置100的各部分。送纸盒102收容多张记录纸p，配置于框体101内。排纸盘103位于框体101的上部。通过喷墨记录装置100而形成图像的记录纸p被排出至排纸盘103。

保持辊104具有由导体形成的圆筒状的框和形成于该框的表面的薄的绝缘层。所述框接地(接地连接)。保持辊104通过以将记录纸p保持于其表面上的状态旋转而搬送记录纸p。

搬送装置105具有沿记录纸p被搬送的路径而配置的多个导向件及多个搬送辊。该搬送辊被电机驱动而旋转。搬送装置105将附着有从喷墨头1吐出的墨的记录纸p从送纸盒102搬送至排纸盘103。

保持装置106，使被搬送装置105从送纸盒102搬出的记录纸p，吸附于保持辊104的表面(外周面)并保持。保持装置106在将记录纸p按压于保持辊104之后，通过带电产生的静电力使记录纸p吸附于保持辊104。

图像形成装置107在被保持装置106保持于保持辊104的外表面的记录纸p上形成图像。图像形成装置107具有面对保持辊104的表面的多个喷墨头1。多个喷墨头1例如通过将蓝、品红、黄、黑四色的墨分别吐出至记录纸p而形成像。

除电剥离装置108通过对于形成有图像的记录纸p除电，将记录纸p从保持辊104剥离。除电剥离装置108供给电荷对于记录纸p进行除电，在记录纸p和保持辊104之间插入爪。因此，记录纸p被从保持辊104剥离。被从保持辊104剥离的记录纸p被搬送装置105搬送至排纸盘103或者翻转装置109。

翻转装置109使被从保持辊104剥离的记录纸p的正反面翻转，将该记录纸p再次供给至保持辊104的表面上。翻转装置109例如通过使记录纸p沿前后方向翻转地切换的规定的翻转路径搬送记录纸p，使记录纸p翻转。

清洁装置110清洗保持辊104。清洁装置110在保持辊104的旋转方向上位于除电剥离装置108的下游。清洁装置110使清洁部件110a抵接于旋转的保持辊104的表面，清洗旋转的保持辊104的表面。

根据上述实施方式，能够提供一种喷墨头及喷墨记录装置，即使高密度化喷嘴中的某一公共电极断线也能够可靠地维持电连接。

虽然说明了几个实施方式，但这些实施方式只是作为示例而提出的，并非旨在限定发明的范围。这些实施方式能够以其它各种方式进行实施，能够在不脱离发明的宗旨的范围内进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形被包括在发明的范围和宗旨中，同样地被包括在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。

附图标记说明

1…喷墨头、2…流路基板、3…墨供给部、4…柔性布线板、5…驱动电路、6…致动器、6a…致动器、7…单独电极、8…公共电极、8a…公共电极、8a1…公共电极、8a2…公共电极、8b…公共电极、8c…公共电极、9…安装垫、10…振动板、11…下部电极、12…压电体、13…上部电极、14…绝缘层、15a…接触孔、15b…接触孔、16…保护层、17…喷嘴、18…圧力室、19…第一布线图案、20…第二布线图案、21…第三布线图案、22…绝缘层、100…喷墨记录装置、101…框体、102…送纸盒、103…排纸盘、104…保持辊、105…搬送装置、106…保持装置、107…图像形成装置、108…除电剥离装置、109…翻转装置、110…清洁装置、110a…清洁部件。