(57)【要約】    【課題】  配線パッド部に、測定装置の測定針を正確且つ確実に接触させることができ、配線パッド部と測定針との導通を確保することができ、測定精度を向上することが可能な液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。    【解決手段】  液体を噴射するノズル開口３５に連通する圧力発生室３０が形成される流路形成基板１０と、流路形成基板１０の一方の面に弾性膜２５を介して設けられた下電極１２１、圧電体層１２２及び上電極１２３からなる圧電素子１００と、を具備し、上電極１２３と電気的に接続され且つ上電極１２３からボンディング部４０まで延びる引き出し配線２０を有し、引き出し配線２０は、その一部が保護膜１８Ｂによって連続的に覆われると共に、保護膜１８Ｂとボンディング部４０との間に配線パッド部６０を有し、且つ、配線パッド部６０に連続して、測定装置の測定針２００を係止する係止部が形成されてなる液体噴射ヘッドである。【選択図】    図３
2006240072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方の面に弾性膜を介して設けられた圧電アクチュエータと、を具備する液体噴射ヘッドであって、
前記圧電アクチュエータからボンディング部まで延びる引き出し配線を有し、
前記引き出し配線は、その一部が保護膜によって連続的に覆われると共に、当該保護膜とボンディング部との間に配線パッド部を有し、且つ、前記配線パッド部に連続して、測定装置の測定針を係止する係止部が形成されてなる液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記係止部は、前記配線パッド部との段差によって形成されてなる請求項１記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記係止部は、互いに間隔をおいて対向した位置に配設されてなる請求項１または請求項２記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記係止部は、前記配線パッド部を包囲するよう配設されてなる請求項１または請求項２記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記引き出し配線の前記圧電アクチュエータ側が、前記保護膜によって覆われてなる請求項１ないし請求項請求項４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記引き出し配線は、前記圧電アクチュエータの個別電極と電気的に接続する第１の引き出し配線と、当該第１の引き出し配線と電気的に接続し且つ前記ボンディング部まで延びる第２の引き出し配線と、を備えてなり、前記配線パッド部は、当該第２の引き出し配線上に形成されてなる請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
前記第１の引き出し配線が前記保護膜で覆われてなる請求項６記載の液体噴射ヘッド。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッドを駆動する駆動装置と、
を備えた液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を対象物に噴射させるために使用される液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液体噴射ヘッドは、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方の面に弾性膜を介して設けられた下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを具備している。このような液体噴射ヘッドの一例として、例えば、下電極が圧力発生室の長手方向端部近傍でパターニングされて、各圧力発生室に対向する領域に前記圧電素子の駆動部である圧電体能動部が形成されると共に、前記圧電素子の個別電極である上電極から端子部まで引き出される引き出し配線を有し、前記圧電体能動部を覆うことなく設けられた絶縁膜によって各引き出し配線の一部が連続的に覆われ、且つ前記圧電素子の共通電極である前記下電極から前記端子部まで延設されるバイパス配線の少なくとも一部が前記絶縁膜上に延設されている液体噴射ヘッドが紹介されている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような液体噴射ヘッドにおいて、圧電体層の駆動部（アクチュエータ部）の容量測定を行う際は、配線パッド部に測定装置の測定針を接触させ、導通を確保することにより測定を行う方法がとられている。しかしながら、現状では、例えば、測定針のバラツキ等、測定装置側の原因により、全ての測定針を同じ状態で各々の配線パッド部に接触させることは困難である。そこで、近年では、測定針のバラツキ量による測定不良を解消する目的で、測定針の配線パッド部への押し込み量を調節することが行われている。
【特許文献１】特開２００４−１５４９８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記容量測定において、測定針の配線パッド部への押し込み量を調節する場合、測定針が必要以上に押し込まれてしまい、測定針が本来測定すべき箇所からはみ出してしまい、測定針との導通を確保することができないという現象や、劣化により曲がってしまった測定針が配線パッド部の接触範囲内に納まらないという現象が発生することがある。そして、このような現象が生じると、正確な容量測定を行うことができず、本来は、良品であるにも関わらず、不良と判断される等、製品自身の品質とは関係のない不良品が発生し、歩留まりが低下してしまう。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、配線パッド部に、測定装置の測定針を正確且つ確実に接触させることができ、配線パッド部と測定針との導通を確保することができ、測定精度を向上することが可能な液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するため本発明は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室が形成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方の面に弾性膜を介して設けられた圧電アクチュエータと、を具備する液体噴射ヘッドであって、前記圧電アクチュエータからボンディング部まで延びる引き出し配線を有し、前記引き出し配線は、その一部が保護膜によって連続的に覆われると共に、当該保護膜とボンディング部との間に配線パッド部を有し、且つ、前記配線パッド部に連続して、測定装置の測定針を係止する係止部が形成されてなる液体噴射ヘッドを提供するものである。
【０００７】
この構成を備えた液体噴射ヘッドは、配線パッド部に連続して測定装置の測定針を係止する係止部が形成されてなるため、配線パッド部に測定針を接触させた際に、仮に、測定針が配線パッド部から外部にはみ出そうとしても、当該測定針は前記係止部によって係止される。また、仮に、劣化等により曲がってしまった測定針が配線パッド部に接触したとしても、当該測定針は前記係止部によって係止される。したがって、配線パッド部と測定針との導通を確保することができ、測定精度を向上することができる。
【０００８】
また、本発明にかかる液体噴射ヘッドでは、前記係止部を、前記配線パッド部との段差によって形成することができる。また、前記係止部は、互いに間隔をおいて対向した位置に配設することができる。さらにまた、前記係止部は、前記配線パッド部を包囲するよう配設することもできる。
【０００９】
また、本発明にかかる液体噴射ヘッドは、前記引き出し配線の前記圧電アクチュエータ側が、前記保護膜によって覆われてなる構成にすることもできる。この保護膜は、大気中の水分（湿気）が素子内に浸入することを防止するものであるが、前記引き出し配線の上電極側を保護膜で覆うことで、前記利点に加え、大気中の水分（湿気）が素子内に浸入することをさらに確実に阻止することができる。
【００１０】
そしてまた、本発明の一実施態様としては、前記引き出し配線は、前記圧電アクチュエータの個別電極と電気的に接続する第１の引き出し配線と、当該第１の引き出し配線と電気的に接続し且つ前記ボンディング部まで延びる第２の引き出し配線と、を備えてなり、前記配線パッド部は、当該第２の引き出し配線上に形成されてなるよう構成することもできる。この場合、前記第１の引き出し配線が、前記保護膜で覆われた構成とすることもできる。
【００１１】
また、本発明は、前述した本発明にかかる液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドを駆動する駆動装置と、を備えた液体噴射装置を提供するものである。この構成を備えた液体噴射装置は、配線パッド部と測定針との導通を確保することができ、測定精度を向上することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかる液体噴射ヘッドは、配線パッド部に測定針を接触させた際に、当該測定針が係止部によって係止されるため、当該測定針を配線パッド部に確実に安定した状態で接触させることができる。この結果、測定精度向上させることができ、測定不良に起因していた歩留まりの低下を無くすことができる。
【００１３】
また、本発明にかかる液体噴射装置は、配線パッド部に測定針を接触させた際に、当該測定針が係止部によって係止されるため、当該測定針を配線パッド部に確実に安定した状態で接触させることができる。この結果、測定精度向上させることができ、測定不良に起因していた歩留まりの低下を無くすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の好適な実施の形態にかかる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置について図面を参照して説明する。なお、以下に記載される実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこの実施の形態にのみ限定するものではない。したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。また、本実施の形態では、液体噴射ヘッドとしてインクジェット式記録ヘッドを、また、液体噴射装置としてインクジェット式記録装置を例にとって説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態にかかるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図、図２は、図１に示すインクジェット式記録ヘッドから接合板を外した状態を示す平面図、図３は、図２に示すIII−III線に沿った断面図、図４は、図１に示すインクジェット式記録ヘッドが搭載されたインクジェット式記録装置の斜視図である。
【００１６】
図１〜図３に示すように、本実施の形態にかかるインクジェット式記録ヘッドは、流路形成基板１０と、流路形成基板１０の一方の面に弾性膜２５を介して形成された圧電素子１００と、圧電素子１００の構成要素である上電極１２３（後に詳述する）と電気的に接続され且つ上電極１２３からボンディング部４０まで延びる引き出し配線２０と、流路形成基板１０の圧電素子１００が形成された側の面に接合される接合板２１と、流路形成基板１０の接合板２１が接合される側とは反対側の面に接合されるノズルプレート３６と、を備えて構成されている。
【００１７】
流路形成基板１０は、面方位（１１０）のシリコン単結晶基板から構成され、ノズルプレート３６が接合される側の面には、シリコン単結晶基板を異方性エッチングすることにより形成された複数の圧力発生室３０が形成されている。この圧力発生室３０の長手方向外側は、後述する接合板２１のリザーバ部５１に連通して各圧力発生室３０の共通のインク室となるリザーバの一部を構成する連通部５２に、インク供給路５３を介して連通されている。なお、特に図示しないが、流路形成基板１０のノズルプレート３６が接合される側の面には、圧力発生室３０内に収容されるインクに対する耐性を有した保護膜としての機能を備えた、例えば、ＳｉＯ2膜等が形成されている。
【００１８】
さらに、流路形成基板１０のノズルプレート３６が接合される側の面には、各圧力発生室３０のインク供給路５３とは反対側で連通するノズル開口３５が穿設されたノズルプレート３６が接合剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。このノズルプレート３６は、一方の面で流路形成基板１０の一面を全面的に覆い、シリコン単結晶基板を衝撃や外力から保護する補強板の役目も果たす。また、ノズルプレート３６は、流路形成基板１０と熱膨張係数が略同一の材料で形成するようにしてもよい。この場合には、流路形成基板１０とノズルプレート３６との熱による変形が略同一となるため、熱硬化性の接合剤等を用いて容易に接合することができる。
【００１９】
ここで、インク滴吐出圧力をインクに与える圧力発生室３０の大きさと、インク滴を吐出するノズル開口３５の大きさとは、吐出するインク滴の量、吐出スピード、吐出周波数に応じて最適化される。例えば、１インチ当たり３６０個のインク滴を記録する場合、ノズル開口３５は数十μｍの直径で精度よく形成する必要がある。
【００２０】
一方、流路形成基板１０のノズルプレート３６が接合される面とは反対側の面に形成された弾性膜２５は、例えば、ＳｉＯ2膜１３及びＺｒＯ2膜１４からなる、厚さ１〜２μｍの弾性変形可能な膜（絶縁膜）から構成されている。また、弾性膜２５上であって、圧力発生室３０が形成されている領域上には、下電極１２１と、圧電体層１２２と、上電極１２３からなる圧電素子１００が形成されている。下電極１２１は、弾性膜２５と共に振動板を構成し、この弾性膜２５と下電極１２１からなる振動板、圧電体層１２２及び上電極１２３を含む部分によって圧電アクチュエータが構成される。
【００２１】
なお、本実施の形態では、下電極１２１を圧電素子１００の共通電極とし、上電極１２３を圧電素子１００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの場合においても、圧力発生室３０毎に圧電素子１００が形成されていることになる。
【００２２】
上電極１２３上には、外部からの水分によって圧電体層を劣化させないようにするための保護膜１８が形成されており、上電極１２３は、保護膜１８Ａに形成されたコンタクトホール１９Ａを介して引き出し配線２０と電気的に接続されている。（図３参照）。
【００２３】
引き出し配線２０は、上電極１２３と電気的に接続する第１の引き出し配線４１と、第１の引き出し配線４１とコンタクトホール１９Ｂを介して電気的に接続し且つボンディング部４０まで延びる第２の引き出し配線４２から構成されている。第１の引き出し配線４１は、弾性膜２５側から順に、密着層として機能するＴｉＷ層４３と、Ａｌ層４４からなる２層構造を有している。一方、第２の引き出し配線４２は、弾性膜２５側から順に、密着層として機能するニクロム層４５と、Ａｕ層４６からなる２層構造を有している。なお、第１の引き出し配線４１は、保護膜１８Ｂによって覆われており、コンタクトホール１９Ｂは、保護膜１８Ｂを開口することによって形成されている。
【００２４】
第２の引き出し配線４２のボンディング部４０（図１及び図２参照）側には、測定装置の測定針２００（図３参照）を接触させるための配線パッド部６０が形成されている。この配線パッド部６０は、測定針２００（図３参照）を係止する係止部としての凸部６１によって、その外周をほぼ四角く包囲されている。（図２参照）。すなわち、測定針２００を配線パッド部６０に接触させた際に、仮に、測定針２００が配線パッド部６０から外部にはみ出そうとしても、測定針２００は、凸部６１に当接して係止されることになる。また、仮に、劣化等により曲がってしまった測定針２００が配線パッド部６０に接触したとしても、測定針２００は、凸部６１に当接して係止されることになる。したがって、配線パッド部６０と測定針２００との導通を確保することができ、測定精度を向上することができる。
【００２５】
なお、本実施の形態では、この凸部６１は、第２の引き出し配線４２を形成する前の保護膜１８上であって、凸部６１を形成すべき領域に、凸部６１と同様の凸部６２を形成しておき、この上に順次、ニクロム層４５、Ａｕ層４６を形成することで、凸部６２の形状をＡｕ層４６に反映させることによって形成した。この凸部６２は、例えば、第１の引き出し配線４１を形成する際に、第１の引き出し配線４１の形成材料を利用して、これを選択的にパターニングすることによって形成してもよく、他の材料及び方法により形成してもよい。
【００２６】
接合板２１は、リザーバの一部を構成するリザーバ部５１を有している。このリザーバ部５１は、本実施の形態では、接合板２１を厚さ方向に貫通して圧力発生室３０の幅方向に亘って形成されており、流路形成基板１０の連通部５２と連通されて各圧力発生室３０の共通のインク室となるリザーバを構成している。
【００２７】
また、接合板２１の圧電素子１００に対向する領域には、圧電素子１００の運動を阻害しない程度の空間を確保した圧電素子保持部５４が、圧力発生室３０に対応してそれぞれ設けられている。なお、この空間は密封されていても密封されていなくともよい。
【００２８】
なお、本実施の形態では、圧電素子保持部５４が圧電素子１００の列毎に設けられているが、この圧電素子保持部５４は、圧電素子１００毎に独立して設けるようにしてもよい。このような接合板２１は、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施の形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００２９】
さらに、接合板２１の略中央部、すなわち、圧力発生室３０の列間に対向する領域には、接合板２１を厚さ方向に貫通する貫通孔５５が設けられている。また、接合板２１の貫通孔５５の両側、すなわち、圧力発生室３０の各列に対応する部分には、各圧電アクチュエータ１００を駆動するための、例えば、回路基板、あるいは半導体集積回路（ＩＣ）等の駆動回路１１０がそれぞれ実装されている。例えば、本実施の形態では、貫通孔５５の両側に実装された各駆動回路１１０は、それぞれの駆動回路１１０に対向する領域に設けられた圧電アクチュエータ１００を駆動するためのものである。
【００３０】
本実施の形態にかかる液体噴射ヘッドは、図示しない外部のインク供給手段と接続したインク導入口からインクを取り込み、リザーバからノズル開口３５に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路１１０からの記録信号に従い、圧力発生室３０に対応するそれぞれの下電極１２１と上電極１２３との間に電圧を印加し、圧電体層１２２の圧電効果により生じる機械的変位によって、下電極１２１及び弾性膜２５からなる振動板をたわみ変形させることにより、圧力発生室３０の内容積を変化させ、各圧力発生室３０内の圧力を高めてノズル開口３５からインク滴が吐出する。
【００３１】
この液体噴射ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。
【００３２】
具体的には、図４に示すように、液体噴射ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。これらの記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。そして、駆動モータ６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラ等により給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８上を搬送されるようになっている。
【００３３】
なお、本実施の形態では、凸部６１によって配線パッド部６０をほぼ四角く取り囲んだ場合について説明したが、これに限らず、凸部６１は、配線パッド部６０に接触させた測定針２００を係止可能であれば、配線パッド部６０の外周全体を取り囲まずに、配線パッド部６０の外周の一部に形成してもよい。例えば、図５に示すように、配線パッド部６０の互いに間隔をおいて対向した位置に設けてもよい。具体的には、例えば、配線パッド部６０の、第２の引き出し配線４２の引き出し方向とほぼ平行な縁部に連続して、互いに間隔をおいて対向させてもよく、配線パッド部６０の、第２の引き出し配線４２の引き出し方向とほぼ直交するように、配線パッド部６０に連続して互いに間隔をおいて対向させてもよい。
【００３４】
そしてまた、本実施の形態では、第２の引き出し配線４２を形成する前の保護膜１８上に凸部６２を形成しておくことで、凸部６１を形成した場合について説明したが、これに限らず、凸部６１の形成方法は、特に限定されるものではなく、例えば、第２の引き出し配線４２を形成した後に形成してもよく、第２の引き出し配線４２を形成する際に形成してもよい。
【００３５】
また、本実施の形態では、測定針２００を係止する係止部として凸部６１を形成した場合について説明したが、これに限らず、係止部は、配線パッド部６０に接触させた測定針２００を係止可能であれば、特にその形状は限定されるものではない。例えば、第２の引き出し配線４２に対して、配線パッド部６０が凹状となるように形成し、配線パッド部６０と第２の引き出し配線４２との間に形成された段差によって測定針２００を係止する構成としてもよい。
【００３６】
さらにまた、本実施の形態では、引き出し配線２０を、第１の引き出し配線４１と、第２の引き出し配線４２とから形成した場合、すなわち、複数の引き出し配線を接続することによって形成した場合について説明したが、これに限らず、引き出し配線２０は、単独の引き出し配線から構成してもよく、３本以上の複数の引き出し配線を接続することによって形成してもよい。
【００３７】
また、本実施の形態では、第１の引き出し配線４１と、第２の引き出し配線４２共に、密着層を設けた場合について説明したが、これに限らず、密着層は所望により設ければよい。
【００３８】
また、本実施の形態では、引き出し配線２０を上電極１２３とは別の部材として説明したが、上電極１２３を圧電体層１２２の表面のみの領域に形成されていることにとどまらず、当該上電極１２３を圧電素子１００から配線パッド部６０方向まで延設して引き出し配線の一部又は全体として利用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態にかかるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】図１に示すインクジェット式記録ヘッドから接合板を外した状態を示す平面図である。
【図３】図２に示すIII−III線に沿った断面図である。
【図４】図１に示すインクジェット式記録ヘッドが搭載されたインクジェット式記録装置の斜視図である。
【図５】本発明の他の実施の形態にかかるインクジェット式記録ヘッドから接合板を外した状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０…流路形成基板、２０…引き出し配線、３０…圧力発生室、４０…ボンディング部、４１…第１の引き出し配線、４２…第２の引き出し配線、６０…パッド部、６１…凸部、１００…圧電素子、１２１…下電極、１２２…圧電体層、１２３…上電極、２００…測定針
【図１】
2006240072.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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