(57)【要約】【課題】接着層が完全に剥離した状態でなくても、接着層の劣化状態を検出可能な液滴吐出ヘッド、接着状態検査方法及び液滴吐出装置を提供すること。【解決手段】インクを吐出する吐出口２１が形成され、第１接着層２２により貼り合わされたノズル基板１１及びインク室基板１２と第２接着層２８によりインク室基板１２と貼り合わされた振動板１３とを有し、ノズル基板１１及び下部電極３２が第１及び第２接着層２２、２８を介して対向配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接着層により貼り合わされた複数の基板を有し、液状体を吐出する吐出口が形成された液滴吐出ヘッドであって、
前記接着層を介して対向配置された第１及び第２電極を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記吐出口が形成された第１基板と、
該第１基板と貼り合わされて前記液状体を前記吐出口に供給する流路が形成された第２基板と、
該第２基板と貼り合わされて前記流路の容積を変化させる第３基板とを備えることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記第１基板が、導電性材料により形成されて前記第１電極を構成することを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記第３基板が、前記第２電極を構成することを特徴とする請求項２または３に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記第３基板に、圧電体膜と、該圧電体膜を介して前記第３基板と対向配置された対向電極とが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
接着層により貼り合わされた複数の基板を有し、液状体を吐出する吐出口が形成された液滴吐出ヘッドの接着状態を検査する接着状態検査方法であって、
前記接着層を対向配置された第１及び第２電極間の静電容量を測定する測定工程を有することを特徴とする接着状態検査方法。
【請求項７】
接着層により貼り合わされた複数の基板を有し、液状体を吐出する吐出口が形成された液滴吐出ヘッドと、
前記接着層を介して対向配置された第１及び第２電極と、
該第１及び第２電極間の静電容量を測定する測定部とを備えることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項８】
請求項１から５のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドと、
前記接着層を介して対向配置された第１及び第２電極間の静電容量を測定する測定部とを有することを特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド、接着状態検査方法及び液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴吐出ヘッドは、吐出口から液状体を吐出するものであり、内部にインクタンクから吐出口にインクを供給するための流路が形成されている。一般に、このような液滴吐出ヘッドは、流路となる溝や孔などが形成された複数の基板を貼り合せることで形成されている。例えば、吐出口が形成されたノズル基板及び流路の一部を構成するインク室を形成するインク室基板や、インク室基板及びインク室内の容積を変化させる振動板は、接着層を介して貼り合わされている。
ここで、接着層により貼り合わされた基板同士に剥離が生じると、インク室内に供給したインクがインク室の外部に流れ込むことがある。そして、吐出口から吐出されるインクの吐出量や吐出圧力が変動することがある。そこで、インク室内に圧縮空気を供給して空気漏れを検出することによって各基板の接着状態を検査する検査方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、複数のインク室ごとに電極を設け、電極がインクの漏れを検出することによって各基板の接着状態を検査する検査方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００５−９４１７１号公報
【特許文献２】特開平９−１９３３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の接着状態の検査方法においても、以下の課題が残されている。すなわち、接着層が完全に剥離したときに空気漏れや液状体漏れが発生するため、空気漏れや液状体漏れが生じない程度の接着層の剥離を検出できないという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、接着層が完全に剥離した状態でなくても、接着層の劣化状態を検出可能な液滴吐出ヘッド、接着状態検査方法及び液滴吐出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】
【０００５】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明にかかる液滴吐出ヘッドは、接着層により貼り合わされた複数の基板を有し、液状体を吐出する吐出口が形成された液滴吐出ヘッドであって、前記接着層を介して対向配置された第１及び第２電極を有することを特徴とする。
【０００６】
この発明では、接着層による基板間の接着状態に応じて第１及び第２電極間の静電容量が変化するため、静電容量を測定することによって接着状態を検出できる。したがって、空気漏れなどが生じない程度の接着層の剥離状態を検出できる。すなわち、接着層により貼り合わされた基板間には、接着層の剥離に伴って空隙が発生する。そのため、第１及び第２電極間の静電容量は、発生した空隙の大きさに応じて変化する。以上より、接着層に剥離が生じていない状態における静電容量と比較することで、接着層が完全に剥離した状態でなくても、接着層の劣化状態を検出できる。
【０００７】
また、本発明にかかる液滴吐出ヘッドは、前記吐出口が形成された第１基板と、該第１基板と貼り合わされて前記液状体を前記吐出口に供給する流路が形成された第２基板と、該第２基板と貼り合わされて前記流路の容積を変化させる第３基板とを備えることとしてもよい。
この発明では、第１から第３基板を貼り合せることにより、液滴吐出ヘッドを形成する。
【０００８】
また、本発明にかかる液滴吐出ヘッドは、前記第１基板が、導電性材料により形成されて前記第１電極を構成することが好ましい。
この発明では、第１基板が導電性を有して第１電極を兼ねることで、部品点数の削減が図れる。
【０００９】
また、本発明にかかる液滴吐出ヘッドは、前記第３基板が、前記第２電極を構成することが好ましい。
この発明では、圧電体膜を駆動する一対の電極の一方が第２電極を兼ねることで、部品点数の削減が図れる。
【００１０】
また、本発明にかかる液滴吐出ヘッドは、前記第３基板に、圧電体膜と、該圧電体膜を介して前記第３基板と対向配置された対向電極とが設けられていることとしてもよい。
この発明では、圧電体膜に電圧を印加することで、第２基板に形成された流路の容積を変化させて液状体を吐出口から吐出させる。
【００１１】
また、本発明にかかる接着状態検査方法は、接着層により貼り合わされた複数の基板を有し、液状体を吐出する吐出口が形成された液滴吐出ヘッドの接着状態を検査する接着状態検査方法であって、前記接着層を対向配置された第１及び第２電極間の静電容量を測定する測定工程を有することを特徴とする。
この発明では、上述と同様に、静電容量を測定することで、空気漏れなどが生じない程度であっても接着層の接着状態を検出できる。
【００１２】
また、本発明にかかる液滴吐出装置は、接着層により貼り合わされた複数の基板を有し、液状体を吐出する吐出口が形成された液滴吐出ヘッドと、前記接着層を介して対向配置された第１及び第２電極と、該第１及び第２電極間の静電容量を測定する測定部とを備えることを特徴とする。
この発明では、上述と同様に、静電容量を測定することで、空気漏れなどが生じない程度であっても接着層の接着状態を検出できる。
【００１３】
また、本発明にかかる液滴吐出装置は、上記記載の液滴吐出ヘッドと、前記接着層を介して対向配置された第１及び第２電極間の静電容量を測定する測定部とを有することを特徴とする。
この発明では、上述と同様に、静電容量を測定することで、空気漏れなどが生じない程度であっても接着層の接着状態を検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明における液滴吐出ヘッド、接着状態検査方法及び液滴吐出装置の一実施形態を、図面を用いて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。ここで、図１は、液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。また、図１では、液滴吐出ヘッドを通常使用される状態とは上下逆に示している。
【００１５】
［液滴吐出ヘッド］
本実施形態における液滴吐出ヘッド１は、インク（液状体）を液滴状にしてノズルから吐出するものである。
そして、液滴吐出ヘッド１は、図１に示すように、ノズル基板（第１基板、第１電極）１１と、インク室基板（第２基板）１２と、振動板（第３基板）１３と、圧電素子１４と、これらを収容するケースヘッド１５とを備えている。
【００１６】
ノズル基板１１は、導電性を有する金属材料で構成されており、ノズル基板１１を貫通する貫通孔であってインクの液滴を吐出する吐出口２１が複数配列して形成されている。
インク室基板１２は、第１接着層２２によってノズル基板１１と貼り合わされている。そして、インク室基板１２は、例えばシリコンによって構成されており、異方性エッチングによって複数の貫通孔及びこの貫通孔の側壁から内部に向けてそれぞれ突出する隔壁２３が複数形成されている。複数の隔壁２３は、平面視でほぼ櫛歯状に形成されており、この貫通孔を区画している。
インク室基板１２に形成された貫通孔は、インク室基板１２とノズル基板１１と振動板１３とで囲まれることにより、複数のキャビティ２４と、インクカートリッジ（図示略）から供給されるインクを一時的に貯留するリザーバ２５と、複数のキャビティ２４のそれぞれとリザーバ２５とを接続する複数の供給口２６とが形成される。このキャビティ２４は、複数の吐出口２１に対応して複数並んで形成されている。これらキャビティ２４、リザーバ２５及び供給口２６により、インクを吐出口２１に供給する流路２７が構成される。
【００１７】
振動板１３は、インク室基板１２の一方の面に第２接着層２８によって貼り合わされており、他方の面に圧電素子１４が設けられている。また、振動板１３は、弾性膜３１と弾性膜３１の上面に設けられた下部電極（第２電極）３２とを備えている。弾性膜３１は、例えば厚さが１．０μｍのＳｉＯ２（二酸化シリコン）で構成されている。また、下部電極３２は、例えばＰｔ（白金）で構成された膜とＩｒ（イリジウム）で構成された膜とを積層した構成となっている。したがって、下部電極３２は、第１及び第２接着層２２、２８を介してノズル基板１１と対向配置されている。
また、振動板１３には、振動板１３を貫通してリザーバ２５に連通する連通孔３３が形成されている。この連通孔３３により、インクカートリッジからリザーバ２５内にインクが供給される。
【００１８】
圧電素子１４は、振動板１３のうち各キャビティ２４の中央部に対応して複数設けられている。そして、圧電素子１４は、上部電極（対向電極）３４と、下部電極３２及び上部電極３４に挟持された圧電体膜３５とを備えている。また、上部電極３４は、例えばＰｔやＩｒ、Ａｌ（アルミニウム）などの導電材料で構成されている。そして、圧電体膜３５は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの圧電材料で構成されている。
また、圧電素子１４は、圧電素子駆動回路（図示略）と電気的に接続されており、圧電素子駆動回路から供給される信号に基づいて作動（振動、変形）する構成となっている。すなわち、圧電素子１４は、それぞれ振動源（ヘッドアクチュエータ）として機能するものであり、自己の振動（撓み）に応じて振動板１３を振動させ（撓み）、キャビティ２４の内部圧力を瞬間的に高めるものである。
【００１９】
［液滴吐出装置］
以上のような液滴吐出ヘッド１は、図２に示すような液滴吐出装置１００に設けられる。この液滴吐出装置１００は、液滴吐出ヘッド１を備えるインクジェット式記録装置である。
液滴吐出ヘッド１は、インクカートリッジなど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おり、液滴吐出装置１００に搭載されている。液滴吐出ヘッドを有する記録ヘッドユニット１０１、１０２には、インク供給手段を構成するカートリッジ１０３、１０４が着脱可能に設けられている。そして、この記録ヘッドユニット１０１、１０２を搭載したキャリッジ１０５が装置本体１０６に取り付けられたキャリッジ軸１０７に軸方向で移動自在に取り付けられている。
【００２０】
記録ヘッドユニット１０１、１０２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１０８の駆動力が複数の歯車（図示略）及びタイミングベルト１０９を介してキャリッジ１０５に伝達されることで、記録ヘッドユニット１０１、１０２を搭載したキャリッジ１０５がキャリッジ軸１０７に沿って移動するようになっている。一方、装置本体１０６には、キャリッジ軸１０７に沿ってプラテン１１０が設けられており、給紙ローラ（図示略）などにより給紙された紙などの記録媒体である記録シート１１１がプラテン１１０上に搬送されるようになっている。
また、液滴吐出装置１００は、液滴吐出ヘッド１のノズル基板１１及び下部電極３２と導通可能であると共に、ノズル基板１１及び下部電極３２間の静電容量を検出する測定部１１２を有している。
【００２１】
［接着状態検査方法］
次に、液滴吐出装置１００を用いた液滴吐出ヘッド１の接着状態の検査方法について説明する。
まず、液滴吐出装置１００に液滴吐出ヘッド１を設置した後、キャビティ２４やリザーバ２５内にインクを充填する。そして、測定部１１２は、液滴吐出ヘッド１のノズル基板１１と下部電極３２との間に電圧を印加し、ノズル基板１１と下部電極３２との間の静電容量を測定する。測定部１１２は、このときの静電容量値を初期値として記憶する。
【００２２】
その後、液滴吐出装置１００の測定部１１２は、所定の期間ごとにノズル基板１１と下部電極３２との間に電圧を印加し、ノズル基板１１と下部電極３２との間の静電容量を測定する（測定工程）。ここで、第１接着層２２が部分的に剥離すると、ノズル基板１１とインク室基板１２との間に空隙が発生する。そして、キャビティ２４やリザーバ２５内に充填されているインクがこの空隙内を充填する。同様に、第２接着層２８が部分的に剥離すると、インク室基板１２と振動板１３との間に空隙が発生する。そして、キャビティ２４やリザーバ２５内に充填されているインクがこの空隙内を充填する。そのため、ノズル基板１１と下部電極３２との間の静電容量は、空隙の大きさやインクの構成材料に応じて変化する。
そして、測定部１１２は、測定値と初期値とを比較して、測定値やインクの構成材料から空隙の大きさを算出し、ノズル基板１１とインク室基板１２との間の接着状態やインク室基板１２と振動板１３との間の接着状態を判断する。また、測定部１１２は、判断した接着状態に基づいて、液滴吐出ヘッド１の交換時期などを表示させる。
【００２３】
以上のような液滴吐出ヘッド１、接着状態検査方法及び液滴吐出装置１００によれば、ノズル基板１１と下部電極３２との間の静電容量を測定することで第１及び第２接着層２２、２８によるノズル基板１１やインク室基板１２、振動板１３の接着状態を検査できるため、空気漏れが発生しなくても第１及び第２接着層２２、２８による接着状態を検査できる。
また、ノズル基板１１や下部電極３２を用いて静電容量を測定しているため、別途電極を用いる必要がなく、部品点数の削減が図れる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、液滴吐出ヘッドにおいて、ノズル基板は、導電性材料で構成されることで第１電極として機能しているが、導電性材料以外の材料で構成されてもよい。このとき、ノズル基板の下面に吐出口を被覆しないように第１電極を別途設ける。
同様に、液滴吐出ヘッドにおいて、振動板のうち下部電極が第２電極として機能しているが、振動板に別途第２電極を設けてもよい。
【００２５】
また、接着状態検査方法において、液滴吐出ヘッドに設けられたノズル基板及び下部電極の間の静電容量を測定することによって接着状態の検査を行っているが、液滴吐出ヘッドの上下面に第１及び第２接着層を介して対向配置される一対の電極を別途配置し、この電極間の静電容量を測定することで接着状態の検査を行なってもよい。このとき、静電容量の測定時に第１及び第２電極となる一対の電極を配置するので、液滴吐出ヘッドに第１及び第２電極が設けられていなくてもよい。
そして、接着状態検査方法において、液滴吐出ヘッドの流路内にインクを充填した使用状態における接着状態の検査を行っているが、製造工程における接着状態の検査を行なってもよい。すなわち、各部剤を接着層により貼り合せた液滴吐出ヘッドの静電容量を測定する。そして、測定値と、第１及び第２接着層により各部材の接着が十分に行われている液滴吐出ヘッドの静電容量値である基準値とを比較する。ここで、接着層に空隙が形成されている場合には、空隙の大きさに応じて静電容量値が変化する。したがって、この測定値と基準値とを比較することにより、各接着層による接着状態の検査が行える。
【００２６】
また、液滴吐出装置は、プリンタ単体としてのインクジェット式記録装置に限らず、液相法により各種デバイスを形成するための液滴吐出装置など、他の液滴吐出装置であってもよい。各種デバイスを形成するための液滴吐出装置では、液滴吐出ヘッドより吐出される機能液（液状体）として、液晶表示デバイスを形成するための液晶表示デバイス形成用材料、有機ＥＬ表示デバイスを形成するための有機ＥＬ形成用材料、電子回路の配線パターンを形成するための配線パターン形成用材料などを含むものが用いられる。これらの機能液を液滴吐出装置により基体上に選択配置する製造プロセスによれば、フォトリソグラフィ工程を経ることなく機能材料のパターン配置が可能であるため、液晶表示装置や有機ＥＬ装置、回路基板などを安価に製造することができる。
そして、液滴吐出装置において、液滴吐出ヘッドに設けられたノズル基板及び下部電極の間の静電容量を測定することで接着状態の検査を行っているが、上述と同様に、液滴吐出ヘッドの上下面に第１及び第２接着層を介して対向配置される一対の電極を別途有する構成としてもよい。この液滴吐出装置では、一対の電極を第１及び第２接着層を介して対向配置し、この電極間の静電容量を測定することで接着状態の検査を行う。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の液滴吐出ヘッドを示す分解斜視図である。
【図２】液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  液滴吐出ヘッド、１１  ノズル基板（第１基板，第１電極）、１２  インク室基板（第２基板）、１３  振動板（第３基板）、２１  吐出口、２２  第１接着層、２７  流路、２８  第２接着層、３２  下部電極（第２電極）、３４  上部電極（対向電極）、３５  圧電体膜、１００  液滴吐出装置、１１２  測定部
【図１】
2008183797.tif 000003
【図２】
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