(57)【要約】【課題】圧電素子から引き出された個別リード電極に、検査用プローブを押し当てて検査を行っても、個別リード電極に断線が生じにくい液体噴射ヘッドを提供すること。【解決手段】個別リード電極９０が導電層からなるので、個別リード電極９０と個別リード電極９０の配線と幅の異なる検査用領域９３とをパターンとして、エッチングで容易に形成できる。また、個別リード電極９０の配線と比較して検査用領域９３の幅が広いので、検査用プローブが当って検査用領域９３が傷ついても、導電領域を確保でき、より個別リード電極９０の断線が低減したインクジェット式記録ヘッド１を得ることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル開口にそれぞれ連通する圧力発生室の列を備えた流路形成基板と、
前記圧力発生室に対向する領域に設けられた圧電素子と、
前記圧電素子を駆動する駆動ＩＣと、
前記圧電素子の個別電極から同方向に引き出されている個別リード電極の列と、
前記個別リード電極に形成された前記駆動ＩＣとの電気的な接続部と、
前記個別リード電極に形成された検査用領域とを備えていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記個別リード電極は、前記流路形成基板上に形成された導電層からなる配線であり、
前記検査用領域は、前記配線の幅が当該配線の他の領域と比較して幅広く形成されている領域であることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記検査用領域は、前記接続部より、前記個別リード電極の引き出された方向の先端側に形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記個別リード電極は、第１のリード電極と第２のリード電極とを備え、
前記第１のリード電極は、前記第２のリード電極と比較して短く形成され、
前記第１のリード電極の非形成領域に前記検査用領域が形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記検査用領域が形成されている前記個別リード電極に隣り合う個別リード電極の少なくとも一方が、前記検査用領域を避ける迂回部を備えていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド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、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に、インク滴を噴射するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板の表面に圧電素子を形成して、圧電素子の変位によりインク滴を噴射させるインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式記録ヘッドとして、ノズル開口に連通する圧力発生室の列を備えた流路形成基板と、この流路形成基板に設けられた圧電素子側に接合され、かつ圧電素子を駆動させる駆動ＩＣが実装される接合基板とを有する構造が知られている。
圧電素子として、上電極膜、圧電体層、下電極膜から構成されているものが知られている。ここで、各圧電素子の上電極膜または下電極膜のいずれか一方は共通電極とされ、共通リード電極が引き出される。他方の電極は個別電極とされ、各個別電極から個別リード電極が引き出される。駆動ＩＣと個別リード電極に形成された接続部とは、接続配線によって接続される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２００３／７８１６７（９頁および１０項、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、インクジェット式記録ヘッドでは、圧電素子間のピッチは、噴射されるインクで形成される画質の向上のために、狭くなる傾向にある。したがって、個別リード電極が同方向に引き出され列を形成している場合、個別リード電極の幅も狭くなる。
一方、個別リード電極と駆動ＩＣとを接続配線で接続する前に、圧電素子の駆動特性の検査が行われる。検査は、実際に使用する圧電素子について行われ、共通電極と個別リード電極とに検査用プローブを押し当てて行う。したがって、検査用プローブによって狭い幅の個別リード電極が傷つけられると、個別リード電極に断線が生じやすい。
なお、このような問題は、インク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液滴を噴射する他の液体噴射ヘッドにおいても、同様に存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］
ノズル開口にそれぞれ連通する圧力発生室の列を備えた流路形成基板と、前記圧力発生室に対向する領域に設けられた圧電素子と、前記圧電素子を駆動する駆動ＩＣと、前記圧電素子の個別電極から同方向に引き出されている個別リード電極の列と、前記個別リード電極に形成された前記駆動ＩＣとの電気的な接続部と、前記個別リード電極に形成された検査用領域とを備えていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【０００７】
この適用例によれば、個別リード電極に、検査用領域が形成されているので、検査用領域に検査用プローブを当てて検査が行え、個別リード電極の断線が低減した液体噴射ヘッドが得られる。
【０００８】
［適用例２］
上記液体噴射ヘッドであって、前記個別リード電極は、前記流路形成基板上に形成された導電層からなる配線であり、前記検査用領域は、前記配線の幅が当該配線の他の領域と比較して幅広く形成されている領域であることを特徴とする液体噴射ヘッド。
この適用例では、個別リード電極が導電層からなるので、配線と配線の幅と比較して幅広い検査用領域とをパターンとして、エッチングで形成しやすい。また、配線の幅と比較して検査用領域の幅が広いので、検査用プローブが当って検査用領域が傷ついても、導電領域が確保され、より個別リード電極の断線が低減した液体噴射ヘッドが得られる。
【０００９】
［適用例３］
上記液体噴射ヘッドであって、前記検査用領域は、前記接続部より、前記個別リード電極の引き出された方向の先端側に形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
この適用例では、検査用領域が接続部より先端側に形成されているので、検査用領域全体が傷ついても、接続部と圧電素子の個別電極との間の導電性への影響が少なく、個別リード電極の断線がより低減した液体噴射ヘッドが得られる。
【００１０】
［適用例４］
上記液体噴射ヘッドであって、前記個別リード電極は、第１のリード電極と第２のリード電極とを備え、前記第１のリード電極は、前記第２のリード電極と比較して短く形成され、前記第１のリード電極の非形成領域に前記検査用領域が形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
この適用例では、検査用領域を避けて隣り合う第１のリード電極の少なくとも一方が形成されているので、検査用領域をより大きくでき、検査用プローブが当って検査用領域が傷ついても、より広い導電領域を確保でき、第２のリード電極の断線がより低減した液体噴射ヘッドが得られる。
【００１１】
［適用例５］
上記液体噴射ヘッドであって、前記検査用領域が形成されている前記個別リード電極に隣り合う個別リード電極の少なくとも一方が、前記検査用領域を避ける迂回部を備えていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
この適用例では、検査用領域の形成されている個別リード電極に隣り合う個別リード電極の少なくとも一方が検査用領域を避ける迂回部を備えているので、検査用領域をより大きくでき、検査用プローブが当って検査用領域が傷ついても、より広い導電領域が確保され、個別リード電極の断線がより低減した液体噴射ヘッドが得られる。
【００１２】
［適用例６］
上記の液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置。
【００１３】
この適用例によれば、上記の液体噴射ヘッドを備えることにより、信頼性のある液体噴射装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態にかかる液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド１を示す分解部分斜視図を示した。インクジェット式記録ヘッド１の形状は略直方体であり、図１は、インクジェット式記録ヘッド１の長手方向（図中の白抜き矢印方向）に直交する面で切断した分解部分斜視図である。
図２（ａ）には、インクジェット式記録ヘッド１の部分平面図を、（ｂ）には、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図を示した。
【００１５】
図１および図２において、インクジェット式記録ヘッド１は、流路形成基板１０とノズルプレート２０と接合基板３０とコンプライアンス基板４０と駆動ＩＣ（Integrated  Circuit）１００とを備えている。
流路形成基板１０とノズルプレート２０と接合基板３０とは、流路形成基板１０をノズルプレート２０と接合基板３０とで挟むように積み重ねられ、接合基板３０上には、コンプライアンス基板４０が形成されている。また、コンプライアンス基板４０上には、駆動ＩＣ１００が載せられている。
【００１６】
流路形成基板１０は、面方位（１１０）のシリコン単結晶板からなる。流路形成基板１０には、異方性エッチングによって、複数の圧力発生室１２が列１１をなすように形成されている。圧力発生室１２のインクジェット式記録ヘッド１の長手方向に直交する断面形状は台形状で、圧力発生室１２は、インクジェット式記録ヘッド１の幅方向に長く形成されている。
【００１７】
また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の幅方向の一方端にはインク供給路１３が形成され、インク供給路１３と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２毎に設けられた連通部１４を介して連通されている。連通部１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１４から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。
【００１８】
ノズルプレート２０には、各圧力発生室１２のインク供給路１３とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されている。
流路形成基板１０とノズルプレート２０とは、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。
【００１９】
流路形成基板１０のノズルプレート２０が固着された面と対向する面には、振動板としての弾性膜５０が形成されている。弾性膜５０は、熱酸化により形成された酸化膜からなる。
流路形成基板１０の弾性膜５０上には、白金（Ｐｔ）等の金属やルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ）等の金属酸化物からなる下電極膜６０と、ペロブスカイト構造の圧電体層７０と、Ａｕ、Ｉｒ等の金属からなる上電極膜８０とが形成され、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０および上電極膜８０を含む部分をいう。
【００２０】
圧電体層７０の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性圧電性材料の他に、例えば、強誘電性圧電性材料にニオブ、ニッケル、マグネシウム、ビスマスまたはイットリウム等の金属を添加したリラクサ強誘電体等が用いられる。その組成は、圧電素子３００の特性、用途等を考慮して適宜選択すればよい。
【００２１】
一般的には、圧電素子３００のいずれか一方の電極を共通電極とし、少なくとも他方の電極を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。本実施形態では、圧電素子３００は、パターニングされたいずれか一方の電極、および圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる。
なお、本実施形態では、下電極膜６０を圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００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。
【００２２】
下電極膜６０は、圧力発生室１２の長手方向で、圧力発生室１２に対向する領域に形成され、複数の圧力発生室１２にわたる領域に連続的に設けられている。また、下電極膜６０は、圧力発生室１２の列１１の外側まで延設されている。
【００２３】
図１および図２において、このような各圧電素子３００を構成する上電極膜８０には、例えば、金（Ａｕ）等で形成された導電層からなる配線である個別リード電極９０が接続されている。
個別リード電極９０は、短冊状の本体部９０Ａと先端に形成された接続部９１と本体部９０Ａに形成された検査用領域９３とを備えている。個別リード電極９０は、同方向に引き出され、列９２を形成している。
接続部９１は、個別リード電極９０の引き出された方向の先端に形成され、その幅方向の少なくとも一端面が本体部９０Ａよりも張り出した形状となっている。
【００２４】
検査用領域９３は、２つの個別リード電極９０おきに設けられているが何本おきにするかは適宜変更可能である。また、検査用領域９３は、配線の幅が当該配線の他の領域である本体部９０Ａの幅よりも広く形成されており、その形状は矩形である。検査用領域９３の形状は、本体部９０Ａの幅よりも広く形成されていればよく、矩形のほか、円状等であってもよい。
個別リード電極９０は、フォトリソ工程を用いることで、任意の平面形状で形成することができる。
【００２５】
圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、圧電素子３００を駆動するための駆動ＩＣ１００が実装される接合基板３０が接合されている。
接合基板３０は、圧電素子３００に対向する領域に、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態で、圧電素子保持部３１を有する。圧電素子保持部３１は、圧力発生室１２の列１１に対応して設けられている。
【００２６】
なお、本実施形態では、圧電素子保持部３１は、圧力発生室１２の列１１に対応する領域に一体的に設けられているが、圧電素子３００毎に独立して設けられていてもよい。
接合基板３０の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス材料、金属、樹脂等が挙げられるが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料で形成されていることがより好ましく、本実施形態では、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する。
【００２７】
また、接合基板３０には、流路形成基板１０のインク供給路１３に対応する領域にリザーバ部３２が設けられている。このリザーバ部３２は、本実施形態では、接合基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の列１１に沿って設けられており、流路形成基板１０のインク供給路１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１２０を構成している。
【００２８】
また、接合基板３０上には、図示しない外部配線が接続されて駆動信号が供給される配線パターンが設けられている。そして、配線パターン上に、各圧電素子３００を駆動するための半導体集積回路（ＩＣ）である駆動ＩＣ１００がそれぞれ実装されている。
【００２９】
駆動信号は、例えば、駆動電源信号等の駆動ＩＣを駆動させるための駆動系信号のほか、シリアル信号（ＳＩ）等の各種制御系信号を含み、配線パターンは、それぞれの信号が供給される複数の配線で構成される。
【００３０】
駆動ＩＣ１００のパッド１０１と各圧電素子３００から延設された個別リード電極９０の接続部９１とは、例えば、ボンディングワイヤ等の導電性ワイヤからなる接続配線１１０によってそれぞれ電気的に接続されている。また、同様に、駆動ＩＣ１００と下電極膜６０とは、図示しない接続配線によって電気的に接続されている。
【００３１】
さらに、接合基板３０上には、封止膜４１および固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバ部３２の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバ１２０に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバ１２０の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみである。
【００３２】
このような本実施形態によれば、以下の効果がある。
（１）個別リード電極９０に、検査用領域９３が形成されているので、検査用領域９３に検査用プローブを当てて検査を行うことができ、個別リード電極９０の断線が低減したインクジェット式記録ヘッド１を得ることができる。
【００３３】
（２）個別リード電極９０が導電層からなるので、個別リード電極９０と個別リード電極９０の配線の幅と比較して幅広い検査用領域９３とをパターンとして、エッチングで容易に形成できる。また、個別リード電極９０の配線と比較して検査用領域９３の幅が広いので、検査用プローブが当って検査用領域９３が傷ついても、導電領域を確保でき、より個別リード電極９０の断線が低減したインクジェット式記録ヘッド１を得ることができる。
【００３４】
（第２実施形態）
図３に、本実施形態にかかるインクジェット式記録ヘッドの部分平面図を示した。以下、第１実施形態と同一部材には同一符号を付して説明し、重複する説明は省略する。
【００３５】
第１実施形態と異なる点は、検査用領域９４が、接続部９１より、個別リード電極９０の引き出された方向の先端側に形成されている点である。
具体的には、矩形状の検査用領域９４が、電気的な接続部９１の近傍で各個別リード電極９０の先端部に形成されている。本実施形態では、全ての個別リード電極９０に検査用領域９４が設けられている。
【００３６】
このような本実施形態によれば、以下の効果がある。
（３）検査用領域９４が接続部９１より先端に形成されているので、検査用領域９４全体が傷ついても、接続部９１と圧電素子３００の上電極膜８０との間の導電性への影響がなく、個別リード電極９０の断線がより低減したインクジェット式記録ヘッド１を得ることができる。
【００３７】
（第３施形態）
図４に、本実施形態にかかるインクジェット式記録ヘッドの部分平面図を示した。以下、第１実施形態と同一部材には同一符号を付して説明し、重複する説明は省略する。
【００３８】
本実施形態では、検査用領域９５の形成された個別リード電極９０Ｅに隣り合う個別リード電極９０Ｎが、短く形成されている。したがって、長い個別リード電極９０Ｅの引き出された方向には、その幅方向に空いた領域が生じる。検査用領域９５は、この空いた領域に広く形成されている。つまり、個別リード電極９０Ｎ（第１のリード電極）よりも長い個別リード電極９０Ｅ（第２のリード電極）の幅方向に検査用領域９５を設けて、個別リード電極９０Ｎの非形成領域に当該検査用領域９５が形成されている。
【００３９】
このような本実施形態によれば、以下の効果がある。
（４）検査用領域９５を避けて隣り合う個別リード電極９０Ｎの少なくとも一方が形成されているので、検査用領域９５をより大きくでき、検査用プローブが当って検査用領域９５が傷ついても、より広い導電領域を確保でき、個別リード電極９０Ｅの断線がより低減したインクジェット式記録ヘッド１を得ることができる。
【００４０】
（第４施形態）
図５に、本実施形態にかかるインクジェット式記録ヘッドの部分平面図を示した。以下、第１実施形態と同一部材には同一符号を付して説明し、重複する説明は省略する。
【００４１】
検査用領域９７の形成された個別リード電極９０Ｅに隣り合う個別リード電極９０Ｎに、検査用領域９７を避けるように迂回部９６が形成されている。
このような本実施形態によれば、第３実施形態と同様の効果が得られる。
【００４２】
上記各実施形態以外にも、種々の変更を行うことが可能である。
例えば、検査用領域は平面に広がる領域でなく、個別リード電極９０から流路形成基板１０とは反対方向に飛び出した領域でもよい。具体的には、個別リード電極９０に凸部が形成されていてもよい。この場合、検査用領域である凸部の頂部に傷が生じても、凸部の基部領域で、導電領域が確保され、個別リード電極９０の断線がより低減したインクジェット式記録ヘッド１を得ることができる。
また、検査用領域が形成される個別リード電極は、何本おきであってもよい。ただし、一番端の圧力発生室１２に対応する圧電素子３００から引き出された個別リード電極は、圧力発生室１２の片側の側壁の厚さが他の圧力発生室１２とは異なり、圧電素子３００の駆動特性が異なるので検査用に使用しないのが好ましい。
【００４３】
検査用領域を両端付近の個別リード電極に形成すれば、検査用領域が形成された個別リード電極間の圧電素子３００の駆動特性を予測することができる。また、検査用領域を多く形成すれば、予測の精度は向上する。
【００４４】
接続部９１は、各実施形態のように、その幅方向の少なくとも一端面が本体部９０Ａよりも張り出した形状でなく、本体部９０Ａからそのまま延びる短冊状であってもよい。
また、各実施形態を組み合わせた実施形態であってもよい。例えば、各実施形態における検査用領域９３，９４，９５，９７の位置、大きさ、迂回部９６の形成された個別リード電極９０Ｎ等を、検査用領域が大きくなるように組み合わせてもよい。
さらに、上述の各実施形態では、接合基板として圧電素子保持部３１を有する接合基板３０を例示したが、接合基板は、駆動ＩＣが実装される基板であれば特に限定されるものではない。
【００４５】
上述した実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、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、液体噴射装置の一例となるインクジェット式記録装置に搭載される。図６は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。図６に示すように、インクジェット式記録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など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。
【００４６】
なお、図６では、シリアル型の液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を示したが、ラインヘッド型の液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置（ラインプリンタ）にも適用することができる。
【００４７】
上述した実施形態においては、本発明の液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを説明したが、液体噴射ヘッドの基本的構成は上述したものに限定されるものではない。本発明は、広く液体噴射ヘッドの全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射するものにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録へッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。これらの液体噴射ヘッドを搭載した液体噴射装置は、インクジェット式記録装置のみに限定されずに、インク以外の液体を噴射する液体噴射装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第１実施形態にかかるインクジェット式記録ヘッドを示す分解部分斜視図。
【図２】（ａ）は、インクジェット式記録ヘッドの部分平面図であり、（ｂ）は、その断面図。
【図３】第２実施形態にかかるインクジェット式記録ヘッドの部分平面図。
【図４】第３実施形態にかかるインクジェット式記録ヘッドの部分平面図。
【図５】第４実施形態にかかるインクジェット式記録ヘッドの部分平面図。
【図６】インクジェット式記録装置の一例を示す概略図。
【符号の説明】
【００４９】
１…液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド、１０…流路形成基板、１１…圧力発生室の列、１２…圧力発生室、２１…ノズル開口、５０…振動板としての弾性膜、８０…個別電極としての上電極膜、９０…個別リード電極、９０Ｅ…第２のリード電極としての個別リード電極、９０Ｎ…第１のリード電極としての個別リード電極、９１…接続部、９２…個別リード電極の列、９３，９４，９５，９７…検査用領域、１００…駆動ＩＣ、１１０…接続配線、３００…圧電素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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