CN1642742A - 液体喷头及液体喷射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种能够可靠地连接引出配线与连接配线并能够提高可靠性的液体喷头及液体喷射装置。将从压电元件(300)引出的引出配线(90)的连接部分(91)，和驱动压电元件(300)的驱动IC 100的各垫片部分(101)，通过由引线接合法形成的、并在与引出配线(90)的连接部分(91)的引出方向交叉的方向上延伸设置的连接配线(110)来连接，从而将连接配线(110)与引出配线(90)良好地连接起来。

Description

液体喷头及液体喷射装置
技术领域
本发明涉及通过压电元件向供应至压力产生室的液体进行加压，从而将液滴从喷嘴喷射出的液体喷头以及液体喷射装置，特别涉及将墨水作为液体喷出的喷墨式记录头以及喷墨式记录装置。
背景技术
对于喷墨式记录头，即，对于通过振动板构成与喷出墨滴的喷嘴开口相连通的压力产生室的一部分，并通过压电元件使该振动板变形，从而向压力产生室的墨水加压，进而使墨水滴从喷嘴开口喷出的喷墨式记录头来说，有实际应用的有两种：一种使用了在压电元件的轴方向上伸长、收缩的纵向振动模式的压电致动器；另一种使用了弯曲振动模式的压电致动器。而且，作为使用了弯曲振动模式的致动器的那种，公知的有：例如在振动板的整个表面上通过成膜技术形成均匀的压电材料层，并通过平版印刷法将该压电材料层划分成与压力产生室相对应的形状，并按各压力产生室的每个独立地形成压电元件。此外，所述压电元件一般情况下被驱动IC(半导体集成电路)所驱动，该驱动IC例如实际安装在接合基板上，所述接合基板是与形成了压力产生室的流路形成衬底的一个面相接合。然后，从该驱动IC与各压电元件引出的引出配线通过由引线接合法形成的连接配线而电连接(例如，参照日本专利特开2002-160366号公报)。
但是，在这种喷墨式记录头中，由于随着压电元件的高密度化，引出配线的宽度及间距变窄，所以在连接引出配线与连接配线时，会有相邻的引出配线短路的问题。即，由于引出配线与连接配线相连的区域狭窄，所以会有连接配线突出到引出配线的外侧，从而相邻的引出配线短路的问题。此外，如果连接配线与引出配线之间的连接面积变得过于狭窄，则会有二者的接合强度降低的问题。另外，所述问题不只存在于喷出墨水的喷墨式记录头中，在喷射墨水以外的其他液体的液体喷头中也同样存在。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够可靠地连接引出配线与连接配线并能够提高可靠性的液体喷头及液体喷射装置。
解决上述问题的本发明的第一方案是一种液体喷头，具有：流路形成衬底，其上形成有与喷嘴开口连通的压力产生室；和压电元件，通过振动板设置在该流路形成衬底的一个侧面上，由下电极、压电层及上电极构成；所述液体喷头的特征在于，从所述压电元件引出的引出配线的连接部分与驱动所述压电元件的驱动IC的各垫片部分通过连接配线而连接，其中该连接配线是通过引线接合法而形成的，并延伸设置在与所述引出配线的所述连接部分的引出方向交叉的方向上。
在所述第一方案中，由于实际增加了引出配线与连接配线之间的接触面积，因而提高了接合强度。
本发明的第二方案是如第一方案所述的液体喷头，其特征在于，所述连接部分具有不同于所述引出配线的主体部分的形状，并且具有可将所述连接配线接合在所述连接部分的区域内的形状。
在所述第二方案中，当把连接配线连接到引线电极的连接部分上时，可以抑制连接配线的突出量，并可以防止相邻引线电极的短路等连接不良的产生。
本发明的第三方案是如第二方案所述的液体喷头，其特征在于，所述连接部分的宽度方向的至少一个端面比所述引出配线的其他部分更加向外侧突出。
在所述第三方案中，可以比较容易地确保连接配线可接合到引出配线的连接部分上的区域。
本发明的第四方案是如第二方案或者第三方案所述的液体喷头，其特征在于，所述引出配线的连接部分具有根据所述连接配线的延伸设置方向而异的形状。
在所述第四方案中，各引出配线的连接部分被以最佳形状而形成，可将二者良好地连接起来。
本发明的第五方案是如第四方案所述的液体喷头，其特征在于，所述连接部分的至少一个端面沿着所述连接配线的延伸设置方向而形成。
在所述第五方案中，由于各引出配线的连接部分与连接配线的延伸设置方向一致从而以最佳形状形成，因而二者可以被良好地连接起来。
本发明的第六方案是如第二方案至第五方案中任一项所述的液体喷头，其特征在于，相邻的引出配线的连接部分在该引出配线的长度方向上被设置在不同的位置上。
在所述第六方案中，由于实际扩大了连接部分的间隔，因而即使以较高的密度来排列引出配线，连接配线相互之间也不会短路。
本发明的第七方案是如第六方案所述的液体喷头，其特征在于，在所述引出配线上，在与相邻引出配线的连接部分相对应的区域内，形成有防止与所述连接部分电接触的凹入部分。
在所述第七方案中，可以防止引出配线相互之间的短路，从而可以高密度地排列引出配线。
本发明的第八方案是如第一方案所述的液体喷头，其特征在于，所述连接部分从所述引出配线的主体部分沿着所述连接配线的延伸设置方向倾斜设置，同时，所述连接部分的宽度比所述连接配线的接合区域的最大宽度窄并且为其1/3以上。
在所述第八方案中，不会由于连接配线的突出而产生短路，并且可以确保接合强度。
本发明的第九方案是如第八方案所述的液体喷头，其特征在于，相邻的所述连接部分的间距小于所述连接配线的接合区域的最大宽度。
在所述第九方案中，可以高密度地排列压电元件。
本发明的第十方案是如第一方案至第九方案中任一项所述的液体喷头，其特征在于，所述连接配线的延伸设置方向与所述连接部分的延伸设置方向之间的角度为45°±15°的范围。
在所述第十方案中，可以有效地抑制将连接配线连接到引线电极的连接部分上时的突出量，并能够可靠地防止相邻引线电极的短路等连接不良的产生。
本发明的第十一方案是如第一方案至第十方案中任一项所述的液体喷头，其特征在于，所述引出配线的宽度与设置于所述驱动IC上的所述垫片部分的宽度相同或者比其窄。
在所述第十一方案中，可以高密度地排列压电元件，并可实现高质量印刷。
本发明的第十二方案是如第一方案至第十一方案中任一项所述的液体喷头，其特征在于，所述引出配线的间距与设置于所述驱动IC上的所述垫片部分的间距相同。
在所述第十二方案中，由于从各压电元件引出的引出配线与连接配线之间全都以相同条件而连接，因而可以更加可靠地防止连接不良的产生。
本发明的第十三方案是如第一方案至第十二方案中任一项所述的液体喷头，其特征在于，在所述流路形成衬底的所述压电元件一侧，在与所述压电元件相对的区域内接合有具有压电元件支撑部分的密封基板，并且所述驱动IC被配备在所述密封基板上。
在所述第十三方案中，通过由引线接合法而形成的连接配线，可以良好地连接引出配线与驱动IC的垫片部分，并可实现头部小型化。
本发明的第十四方案是如第一方案至第十三方案中任一项所述的液体喷头，其特征在于，所述驱动IC的所述垫片部分排列在与所述连接配线的延伸设置方向倾斜的方向上。
在所述第十四方案中，连接配线最终延伸设置在与引出配线交叉的方向上，并增加了连接配线与引出配线之间的接触面积。
本发明的第十五方案是如第一方案至第十四方案中任一项所述的液体喷头，其特征在于，设置于所述流路形成衬底的至少端部附近的连接配线的长度，大于设置于所述流路形成衬底的中央部分的连接配线的长度。
在所述第十五方案中，由于至少设置于流路形成衬底的端部附近的连接配线可在规定范围内变形，因而即使在喷头上产生了由热量而导致的变形，也可以防止连接配线与引出配线之间的连接不良的产生。
本发明的第十六方案是如第十五方案所述的液体喷头，其特征在于，在所述流路形成衬底的端部附近延伸设置的引出配线的长度，不同于在所述流路形成衬底的中央部分延伸的引出配线的长度。
在所述第十六方案中，可以比较容易地改变连接配线的长度。
本发明的第十七方案是如第十五方案或者第十六方案所述的液体喷头，其特征在于，设置于所述流路形成衬底的至少端部附近的连接配线的从所述引出配线的高度，大于设置于所述流路形成衬底的中央部分的连接配线的高度。
在所述第十七方案中，连接配线的可变形的范围变得较大，可以更加可靠地防止连接配线与引出配线之间的连接不良的产生。
本发明的第十八方案是如第十五方案至第十七方案中任一项所述的液体喷头，其特征在于，越是设置于所述流路形成衬底的端部一侧的连接配线，其长度越长。
在所述第十八方案中，可以有效地防止连接配线与引出配线之间的连接不良的产生。
本发明的第十九方案是一种液体喷头，具有：流路形成衬底，其上形成有与喷嘴开口连通的压力产生室；和压电元件，通过振动板设置在所述流路形成衬底的一个侧面上，由下电极、压电层及上电极构成；所述液体喷头的特征在于，从所述压电元件引出的引线电极与驱动所述压电元件的驱动IC通过由引线接合法而形成的连接配线来连接，并且至少设置于所述流路形成衬底的端部附近的连接配线的长度，大于设置于所述流路形成衬底的中央部分的连接配线的长度。
在所述第十九方案中，由于至少设置于流路形成衬底的连接配线可在规定范围内变形，因而即使在喷头上产生了由热量导致的变形，也可以防止连接配线与引出配线之间的连接不良的产生。
本发明的第二十方案是如第十九方案所述的液体喷头，其特征在于，在所述流路形成衬底的端部附近延伸设置的引出配线的长度，不同于在所述流路形成衬底的中央部分延伸设置的引出配线的长度。
在所述第二十方案中，可以比较容易地改变连接配线的长度。
本发明的第二十一方案是如第十九方案或者第二十方案所述的液体喷头，其特征在于，设置于所述流路形成衬底的至少端部附近的连接配线的从所述引出配线的高度，大于设置于所述流路形成衬底的中央部分的连接配线的高度。
在所述第二十一方案中，连接配线的可变形的范围变得较大，可以更加可靠地防止连接配线与引出配线之间的连接不良的产生。
本发明的第二十二方案是如第十九方案至第二十一方案中任一项所述的液体喷头，其特征在于，越是设置于所述流路形成衬底的端部一侧的连接配线，其长度越长。
在所述第二十二方案中，可以有效地防止连接配线与引出配线之间的连接不良的产生。
本发明的第二十三方案是一种液体喷头，具有：流路形成衬底，其上形成有与喷嘴开口连通的压力产生室；和压电元件，通过振动板设置在所述流路形成衬底的一个侧面上，由下电极、压电层及上电极构成；所述液体喷头的特征在于，从所述压电元件引出的引线电极与驱动所述压电元件的驱动IC通过由引线接合法而形成的连接配线来连接，并且该连接配线的延伸设置方向与所述引出配线的连接所述连接配线的连接部分的延伸设置方向之间的角度为45°±15°的范围。
在所述第二十三方案中，由于与引出配线之间的接触面积实际增加了，因而提高了接合强度。此外，可以抑制将连接配线连接到引线电极的连接部分上时的突出量，并可防止相邻电极的短路等连接不良的产生。
本发明的第二十四方案是如第二十三方案所述的液体喷头，其特征在于，所述引出配线的宽度与设置于所述驱动IC上的所述垫片部分的宽度相同或者比其窄。
在所述第二十四方案中，可以高密度地排列压电元件，并可实现高质量印刷。
本发明的第二十五方案是第二十三方案或者第二十四方案所述的液体喷头，其特征在于，所述引出配线的间距与设置于所述驱动IC上的所述垫片部分的间距相同。
在所述第二十五方案中，由于从各压电元件引出的引出配线与连接配线之间全部以相同条件连接，因而可以更加可靠地防止连接不良的产生。
本发明的第二十六方案是如第二十三方案至第二十五方案中任一项所述的液体喷头，其特征在于，在所述流路形成衬底的所述压电元件一侧，在与所述压电元件相对的区域内接合有具有压电元件支撑部分的密封基板，并且所述驱动IC被配备在所述密封基板上。
在所述第二十六方案中，通过由引线接合法而形成的连接配线，可以良好地连接引出配线与驱动IC的垫片部分，并可实现头部的小型化。
本发明的第二十七方案是如第一方案至第二十六方案中任一项所述的液体喷头，其特征在于，所述压力产生室是通过在单晶硅衬底上进行各向异性蚀刻而形成的，所述压电元件的各层是通过成膜及平版印刷法而形成的。
在所述第二十七方案中，可以大量且较容易地制造具有高密度的喷嘴开口的液体喷头。
本发明的第二十八方案是一种液体喷射装置，其特征在于，其具有如第一至第二十七方案中任一项所述的液体喷头。
在所述第二十八方案中，可以获得提高了可靠性及耐久性的液体喷射装置。
附图说明
图1是第一实施方式中的记录头的立体分解图；
图2是第一实施方式中的记录头的平面图及截面图；
图3是表示第一实施方式中的记录头的变形例的平面图；
图4是表示第一实施方式中的记录头的变形例的平面图；
图5是第二实施方式中的记录头的平面图；
图6是第三实施方式中的记录头的平面图；
图7是第四实施方式中的记录头的平面图及截面图；
图8是表示第四实施方式中的记录头的变形例的平面图；
图9是第五实施方式中的记录头的平面图；
图10是表示第五实施方式中的记录头的变形例的侧视图；
图11是表示第五实施方式中的记录头的变形例的侧视图；
图12是其他实施方式中的记录头的平面图；
图13是一个实施方式中的记录装置的示意图。
具体实施方式
下面根据实施方式对本发明进行详细说明。
(第一实施方式)
图1是表示本发明第一实施方式的喷墨式记录头的分解立体图，图2是图1的平面图及截面图。如图所示，流路形成衬底10在本实施方式中由面取向(110)的单晶硅衬底构成，在其另一个面上，在其宽度方向上并列设置有通过各向异性蚀刻形成的多个压力产生室12。此外，在压力产生室12的长度方向外侧形成了连通部分13，该连通部分13与后述密封基板30的蓄墨池部分32相连通，从而构成作为各压力产生室12的共用墨水室的蓄墨池120的一部分，并通过供墨通路14分别与各压力产生室12长度方向上的一个端部相连通。此外，该流路形成衬底10的一个面为开口面，在另一个面上形成了厚度为1～2μm的弹性膜50，该弹性膜50由预先通过热氧化而形成的二氧化硅制成。
这里，各向异性蚀刻是利用单晶硅衬底的蚀刻速率的差异而进行的。例如，在本实施方式中，利用将单晶硅衬底浸入KOH等碱溶液中后，其会被逐渐侵蚀，从而出现与(110)面相垂直的第一(111)面，以及与该第一(111)面大约呈70度并与上述(110)面大约成35度的第二(111)面，并且(111)面的蚀刻速率与(110)面的蚀刻速率相比约为1/180的这种性质来进行各向异性蚀刻。通过所述各向异性蚀刻，可以将由两个第一(111)面与倾斜的两个第二(111)面形成的平行四边形的深度加工作为基础来进行精密加工，从而可以高密度地排列压力产生室12。在本实施方式中，各压力产生室12的长边由第一(111)面形成，短边由第二(111)面形成。该压力产生室12通过蚀刻形成，其大致贯穿流路形成衬底10直至弹性膜50为止。
这里，弹性膜50被蚀刻单晶硅衬底的碱溶液所侵蚀的量极小。并且，与各压力产生室12的一端相连通的各供墨通路14形成得比压力产生室12浅，从而流入压力产生室12的墨水的流路阻力保持恒定。即，供墨通路14是通过将单晶硅衬底在厚度方向上蚀刻到一半(半蚀法)而形成的。另外，半蚀法是通过调整蚀刻时间来进行的。
另外，形成这种压力产生室12等的流路形成衬底10的厚度，最好是通过与配置压力产生室12的密度相一致来选择最佳厚度。例如，当以一英寸180个(180dpi)左右来配置压力产生室12时，流路形成衬底10的厚度最好为180～280μm左右，优选为220μm左右。此外，例如当以360dpi左右的较高密度来配置压力产生室12时，流路形成衬底10的厚度最好为100μm以下。这是因为保持相邻压力产生室12之间的分隔壁的刚性的同时，还可提高排列密度。
此外，在流路形成衬底10的开口面一侧，通过粘合剂或热熔薄膜等固定粘接有贯穿设置了喷嘴开口21的喷嘴板20，其中喷嘴开口21在与供墨通路14相反的那侧与各压力产生室12连通。另外，喷嘴板20由厚度例如为0.03～1mm，线膨胀系数在300℃以下例如为2.5～4.5[×10-6/℃]的玻璃陶瓷、单晶硅衬底或者不锈钢等制成。这里，向墨水施加墨滴喷出压力的压力产生室12的大小，和喷出墨滴的喷嘴开口21的大小要根据喷出的墨滴的量、喷出速度、喷出频率等进行最优化。例如，当每一英寸记录360个墨滴时，需要以数十μm的直径来高精度地形成喷嘴开口21。
另一方面，在与流路形成衬底10的开口面相反一侧的弹性膜50上，通过后述工艺，层积形成厚度例如约为0.2μm的下电极膜60、厚度例如约为0.5～3μm的压电层70、厚度例如约为0.1μm的上电极膜80，从而构成压电元件300。这里，压电元件300是指含有下电极膜60、压电层70以及上电极膜80的部分。一般来说，将压电元件300的任一个电极作为共用电极，并按各压力产生室12的每一个来进行图案化从而构成另一个电极及压电层70。然后，在这里，将由图案化了的任一个电极及压电层70构成的、通过向两电极施加电压而产生电压失真的部分称为压电驱动部分。在本实施方式中，将下电极膜60作为压电元件300的共用电极，将上电极膜80作为压电元件300的单个电极，但是由于驱动IC或者配线的情况，即使将它们反过来使用也无碍。无论在那一种情况下，都会在每个压力产生室内形成压电驱动部分。此外，在这里，将压电元件300和由于该压电元件300的驱动而产生位移的振动板合称为压电致动器。
此外，在压电元件300的单个电极，即上电极膜80的长度方向的一端附近连接有作为引出配线的引线电极90。该引线电极90例如由金(Au)等形成，并以规定的宽度在流路形成衬底10的端部附近被引出。例如，在本实施方式中，压电元件300以360dpi的排列密度形成，引线电极90以宽度为45～47μm，间距为70μm左右而形成。另外，具体情况将在后面说明，该引线电极90的顶端部分附近为连接部分91，该连接部分91连接有从用于驱动压电元件300的驱动IC延伸设置的连接配线110。
在如此形成了压电元件300的流路形成衬底10上，以确保了不妨碍压电元件300运动的空间的状态，接合有包括可密封所述空间的压电元件支撑部分31的密封基板30，从而压电元件300被密封在该压电元件支撑部分31内。此外，密封基板30在与流路形成衬底10的连通部分13相对的区域内具有蓄墨池部分32，其构成蓄墨池120的至少一部分。在本实施方式中，该蓄墨池部分32在厚度方向上贯通密封基板30并沿压力产生室12的宽度方向而形成，从而如上所述，与流路形成衬底10的连通部分13相连通，并构成作为各压力产生室12的共同的墨水室的蓄墨池120。另外，作为这种密封基板30最好使用与流路形成衬底10的热膨胀率大致相同的材料，例如玻璃、陶瓷材料等，在本实施方式中，使用了与流路形成衬底10相同的材料，即单晶硅衬底来形成。
进而，在该密封基板30上，实际安装有用于驱动压电元件300的驱动IC(半导体集成电路)100，该驱动IC 100的各垫片(pad)部分101与从各压电元件300引出的引线电极90，通过由引线接合法形成的连接配线100而电连接。此外，驱动IC 100被实际安装在从与压电元件300的列相对的区域在压电元件300的排列方向上稍微偏移的位置上，将各垫片部分101与引线电极90连接的连接配线110被延伸设置在与引线电极的延伸设置方向交叉的方向上。此外，在本实施方式中，为了使各引线电极90与各垫片部分101以相同的间距排列，将各连接配线110在同一方向上延伸设置，也就是使各连接配线110彼此平行。
然后，在本实施方式中，使引线电极90的连接有该连接配线110的连接部分91具有与其他的部分，即主体部分92不同的形状，例如，具有其宽度方向的至少一个端面从引线电极90的主体部分92突出的形状，并使其具有连接配线110可接合在该连接部分90内的形状。也就是，引线电极90的连接部分91被形成为连接配线110的接合部分111可形成在该连接部分91内的形状。
此外，该连接部分91最好对应于各连接配线110的延伸设置方向分别以不同的形状形成，特别是，最好使连接部分91的一个端面沿着连接配线110的延伸设置方向而形成。例如，在本实施方式中，沿着连接配线110的延伸设置方向引出引线电极90的连接部分91，并使其宽度方向的两个端面与连接配线110的延伸设置方向大体一致。
另外，当以较高密度排列压电元件300时，从压电元件300引出的引线电极90的连接部分91的排列间距有时比驱动IC 100的垫片101的排列间距大。在这种情况下，由于连接配线110的延伸设置方向根据每个压电元件300而不同，故连接部分91最好对应于各连接配线110的延伸设置方向分别以不同的形状形成。例如，各连接部分91的宽度方向的两个端面最好形成为与分别对应的各连接配线110的延伸设置方向大体一致。
在这种结构中，由于连接配线110在引线电极90的连接部分91的延伸方向上与连接部分91相连，故连接配线110的接合部分111不会突出到引线电极90的连接部分91的外侧，而且可靠地形成在连接部分91上。因此，可以在规定面积上可靠地连接引线电极90与连接配线110，即使在高密度地排列了压电元件300的时候，也可以可靠地电连接引线电极90与连接配线110。此外，即使当引出配线90的排列间距与驱动IC 100的连接配线110被连接于其上的垫片部分101(其上连接有)的间距不同时，也可以良好地连接引线电极90与连接配线110。
另外，由于只要使引线电极90的连接部分91的形状为规定形状即可，所以可以较容易地形成引线电极90。而且，由于不必扩大引线电极90的整体宽度，可以将引线电极90的面积抑制得较小，所以即使在使用金(Au)等较昂贵的材料时，也可以控制成本的增加。
另外，在本实施方式中，引线电极90的连接部分91是沿着连接配线110的延伸设置方向而形成的，但并不仅限于此，例如，也可以如图3所示，将其在与连接配线110的延伸设置方向大致垂直的方向上引出，使其前端面与各连接配线110的延伸设置方向大体一致。很显然，使用这种结构也可以良好地连接引线电极90与连接配线110。
此外，在密封基板30上，配备有驱动IC 100，同时在与蓄墨池部分31相对应的区域内接合有由密封膜41及固定板42形成的随动(compliance)基板40。这里，密封膜41由刚性较低的具有柔性的材料(例如，厚度为6μm的聚苯硫醚(PPS)薄膜)形成，通过该密封膜41来密封蓄墨池部分31的一个面。此外，固定板42由金属等硬质材料(例如，厚度为30μm的不锈钢(SUS)等)形成。由于该固定板42的与蓄墨池120相对的区域是在厚度方向上被完全除去的开口部分43，故蓄墨池120的一个面只用具有柔性的密封膜41来密封。
如此构成的喷墨式记录头从图中未示出的外部供墨装置取入墨水，在用墨水充满从蓄墨池120至喷嘴开口21的内部后，根据来自驱动IC 100的记录信号，向上电极膜80与下电极膜60之间施加电压，通过使弹性膜50、下电极膜60及压电层70弯曲变形来提高压力产生室12内的压力，从而使墨滴从喷嘴开口21喷出。
另外，在本实施方式中，是将引线电极90的连接部分91在与连接配线110的延伸设置方向大致垂直的方向上引出的，但是并不仅限于此，例如，如图4所示，也可以通过使引线电极90的宽度大于其他部分来形成连接部分91A。无论哪种情况，只要引线电极90的连接部分91A具有可在其区域内形成连接配线110的接合部分111的形状即可。
(第二实施方式)
图5是表示第二实施方式中的喷墨式记录头的要部的平面图。在第一实施方式中，引线电极90的连接部分91以可在该连接部分91的区域内接合连接配线110的形状而形成的，即以可将接合部分111容纳在该连接部分91内的大小而形成，但在本实施方式中，如图5所示，使连接部分91形成为其宽度W1小于接合部分111的最大宽度W2且又为其1/3的宽度以上。而且，使相邻的连接部分91的间距小于接合部分111的最大宽度W2。另外，在采用这种结构的情况下，将连接部分91设置成从主体部分92沿连接配线110的延伸设置方向倾斜。
由此，可以确保与连接配线110的接合部分111容纳在连接部分91内时同等的接合强度。因此，通过采用这种结构，可以进一步缩小引线电极90的间隔。即，可以进一步提高压电元件的排列密度。
如果缩小引线电极90的连接部分91的间隔，即，使连接部分91的间距小于接合部分111的最大宽度W2，则在将连接配线110接合到连接部分91上时，连接配线110的接合部分111有时会接触相邻的引线电极90的连接部分91。但是，由于接合部分111与相邻的连接部分91相接触的区域不是对连接部分91与连接配线110之间的连接产生实质性影响的部分，从而不会使相邻引线电极90相互之间发生短路。但是，当形成连接配线110时，最好使各连接配线110的接合部分111突出到未与连接配线110连接的引线电极90那侧。
(第一实验例)
这里，通过将连接配线110的接合部分111完全容纳在引线电极90的连接部分91内(比较例)，和缩小连接部分91的宽度而将接合部分111面积的1/3左右容纳在连接部分91内(实施例)，分别测定了它们的接合强度。将其结果表示在下述表格1中。另外，采样数目各自为21个。
【表格1】
    接合强度(g)
    平均     最大     最小
    实施例     3.7     4.5     3
    比较例     3.8     5     3
从该结果明确可知，对于连接配线110的接合强度，如果接合部分111有1/3左右容纳在引线电极90的连接部分91内，则与将接合部分111完全容纳在连接部分91内时相比，可得到同等的接合强度。即，如果使连接部分91的宽度大于接合部分111最大宽度的1/3，则可以良好地连接该连接部分91与连接配线110。因此，如果使连接部分91的宽度小于接合部分111的最大宽度而又为其1/3以上，则可以在确保接合部分91与连接配线110之间的接合强度的同时，进一步提高压电元件300的排列密度。
(第三实施方式)
图6是表示第三实施方式中的喷墨式记录头的配线结构的示意图。本实施方式是引线电极90的布图形状的其他示例，如图6所示，本实施方式的各引线电极90以与相邻引线电极不同的长度形成，连接部分91呈所谓的交错状配置。另外，与第一实施方式相同，连接部分91在与连接配线110的延伸设置方向大致垂直的方向上引出。此外，各引线电极90以比连接部分91的突出量d小的间隔而配置，在与相邻的引线电极90的连接部分91相对应的部分上，设置有防止与该连接部分91电接触的凹入部分93。
通过如此构成，即使以较窄的间隔排列引线电极90也不会短路。而且，由于通过将连接部分91的位置配置成交错状而扩大了各连接部分91的间隔，因而也可以防止连接配线110相互之间的短路。因此，即使高密度地排列压电元件300，也可以良好地连接各压电元件300与驱动IC100，并可实现印刷质量及可靠性的提高。
(第四实施方式)
图7是第四实施方式中的喷墨式记录头的平面图及截面图。本实施方式是规定了连接配线110连接在引线电极90的连接部分91上的角度的示例。具体地说，如图7所示，引线电极90被以规定的宽度直线引出到流路形成衬底10的端部附近，该前端部分附近为连接有连接配线110的连接部分91。另外，在本实施方式中，压电元件300以360dpi的排列密度形成，引线电极90以宽度为45～47μm，间距为70μm左右形成。
另外，连接配线110在与引线电极90的延伸设置方向交叉的方向上延伸设置并连接在连接部分91上，该连接配线110连接在引线电极90的连接部分91上的角度，即，引线电极90的连接部分91的延伸设置方向与连接配线110的延伸设置方向所成的角度θ被规定在45°±15°的范围内。另外，该角度θ最好为55°左右。
由此，可以良好地连接引线电极90与连接配线110。即，通过相对于引线电极90的连接部分91的引出方向以规定角度对连接配线110进行连接，实质性地扩大了引线电极90的连接部分91与连接配线110之间的连接面积，从而提高了接合强度。而且，还抑制了连接配线110从引线电极90的突出量，从而可防止引线电极90的短路。另外，如果在以高密度，例如200dpi以上排列压电元件300时采用这种结构，会非常有效。这是由于当高密度地排列压电元件300时，引线电极90的宽度及间距缩小，且引线电极90的连接部分91与连接配线110之间的连接面积变小的缘故。
此外，即使将引线电极90的宽度缩得较窄也可以良好地对连接配线110进行连接，因而可以将引线电极90的整体面积抑制得比较小。由此，具有如下效果：即使当使用金(Au)等较昂贵的材料时，也可以抑制成本的增加。
(第二实验例)
制成上述第三实施方式的结构的喷墨式记录头，改变与引线电极90的引出方向之间的角度θ，并对连接引线电极90与连接配线110时二者的连接状态进行调查，具体地说，对相邻的引线电极90的短路发生率以及与连接配线110的引线电极90的接合强度进行调查。将其结果表示在下述表格2中。另外，在实验中使用的喷墨式记录头是以360dpi的密度排列压电元件的，引线电极的宽度约为46μm，其间距约为70μm。
【表格2】
角度θ(°) 短路不良次数/实验次数     不良比率(％)     接合强度(g)
    70     0/21     0     2.5
    60     0/21     0     3.0
    50     3/21     0     3.0
    40     5/21     14     3.5
    30     8/21     38     2.0
    20     8/21     38     2.0
    10     21/21     100     2.5
    0     20/21     95     3.0
如上述表格2所示，引线电极90的连接部分91的延伸设置方向与连接配线110的延伸设置方向之间的角度θ越大，引线电极90的短路所导致的不良比率就越低。另一方面，引线电极90与连接配线110之间的接合强度在角度θ取40°前后时最高，角度θ不管是过大还是过小，接合强度都会降低。然后，从对这些数据进行综合判断而得出的结果可知，如果引线电极90的引出方向与连接配线110的引出方向之间的角度θ取45°±15°左右，则可以防止引线电极90的短路并可以良好地连接引线电极90与连接配线110。
另外，在本实施方式中，是对引线电极90在与驱动IC 100的垫片部分101的排列方向垂直的方向上直线延伸设置的示例进行了说明，但是引线电极90的延伸设置方向没有被特别限定。例如，可以如图8(a)所示，使引线电极90的连接部分91在与其他部分不同的方向上延伸设置，也可以如图8(b)所示，使引线电极90延伸设置在相对于驱动IC 100的垫片部分101的排列方向以规定角度交叉的方向上。无论哪种情况，只要引线电极90的连接部分91的延伸设置方向与连接配线110的延伸方向之间的角度在45°±15°的范围内，就可以良好地连接引线电极90与连接配线110。
此外，即使在采用了这种结构的情况下，与第一实施方式相同，只要使连接部分91的一个端面沿着连接配线110的延伸设置方向而形成，就可以更加良好地连接引线电极90与连接配线110。
此外，在本实施方式中，示出了从压电元件300引出的引线电极90的排列间距与驱动IC 100的垫片部分101的排列间距相同的结构，但是很显然，只要引线电极90的连接部分91的延伸设置方向与连接配线110的延伸设置方向之间的角度θ在45°±15°的范围内，引线电极90的排列间距与驱动IC 100的垫片部分101的排列间距不相同也可以。
(第五实施方式)
图9是表示第五实施方式中的喷墨式记录头的配线结构的示意图。本实施方式是，将设置于流路形成衬底10的两端部附近的连接引线电极90与驱动IC 100的连接配线110的长度，设定得比设置于流路形成衬底10的中央部分的连接引线电极90与驱动IC 100的连接配线110的长度长，从而防止由于喷头热变形而导致连接配线110与引线电极90之间发生连接不良的例子。
如图9所示，在本实施方式中，将从压电元件300引出的引线电极90的连接部分91的排列间距设定得比驱动IC 100的垫片部分101的排列间距大。因此，连接配线110与引线电极90交叉的角度是越靠近流路形成衬底10的两端就越大。然后，使设置于流路形成衬底10的端部附近的引线电极90A的长度比设置于流路形成衬底10的中央部分的引线电极90B的长度大，从而使得设置于流路形成衬底10的端部附近的连接配线110A的长度比设置于中央部分的连接配线110B的长度大。
在这种结构中，由于设置于流路形成衬底10的端部附近的连接配线110A与中央部分的连接配线110B相比其可变形的范围变大了，因而即使在由于热量而在喷头上发生了弯曲的时候，也不会由于连接配线110A被拉伸而使得接合部分111脱落。即，虽然在喷头上产生了弯曲后，越靠近流路形成衬底10的端部其变形量就越大，从而连接配线110A脱落的可能性也越大，但是如本实施方式那样，通过使流路形成衬底10的端部附近的连接配线110A的长度比中央部分的连接配线110B长，从而可以有效地防止各连接配线110A与引线电极90A之间的连接不良。
另外，在本实施方式中，通过改变引线电极90的长度(连接部分91的位置)来改变连接配线110的长度，但并不仅限于此。例如，也可以如图10所示，使引线电极90的长度大体相同，而使设置于流路形成衬底10端部附近的连接配线110A的高度h1大于设置于中央部分的连接配线110B的高度h2。无论哪种情况下，由于设置于流路形成衬底10端部附近的连接配线110A的长度变长，所以即使在由于热量而在喷头上产生了弯曲时，也可以防止连接配线110A与引线电极90A之间的连接不良。
此外，在本实施方式中，以大致相同的长度形成了设置于流路形成衬底10的端部附近的多个连接配线110A，但并不仅限于此，例如，也可以如图11所示，使得越是设置在流路形成衬底10的端部一侧的连接配线110，其长度越长。
(其他实施方式)
以上，对本发明的各实施方式进行了说明，但是喷墨式记录头的基本机构并不仅限于上述。
例如，在上述实施方式中，举例示出了从压电元件300引出的引线电极90的连接部分91的排列间距与驱动IC 100的垫片部分101的排列间距相同或者比它大的结构，但很显然，即使使从压电元件300引出的引线电极90的连接部分91的排列间距比驱动IC 100的垫片部分101的排列间距窄，也可以采用本发明。
此外，在上述各实施方式中，举例示出了配备有数行压力产生室12的一列的喷墨式记录头，但很显然，本发明也适用于配备有数行压力产生室12的两列的喷墨式记录头。我们将对其一个例子进行说明。另外，省略与上述实施方式的结构相重复的描述，并在相同部件上标注相同标号。
对于本实施方式中的喷墨式记录头，如图12所示，在流路形成衬底10上设置有两列由多个压力产生室12在宽度方向上并列设置的列15。另外，在流路形成衬底10的一个面上形成有压电元件300，并同时接合有密封基板30，所述密封基板30具有密封这些压电元件300的压电元件支撑部分31。另外，在压力产生室12的列15的外侧，贯通流路形成衬底10及密封基板30并按各列15的每列设置有蓄墨池120。
此外，在密封基板30的与压力产生室12的列15之间相对应的区域内，设置有两个贯通部分33，其上露出有从各压电元件300引出的引线电极90。在各贯通部分33的两侧的、与各列15相对的区域内，分别实际安装有驱动IC 100。即，对应各压电元件300(压力产生室12)的列15的每一列实际安装两个驱动IC 100，一共实际安装有四个驱动IC 100。然后，所述各驱动IC 100被实际安装在密封基板30上，使其位于与从各垫片部分101对应的压电元件300引出的引线电极90的连接部分91相比，向列15方向的中央一侧偏移些许的位置上。另外，各驱动IC 100的垫片部分101与引线电极90的连接部分91通过在与引线电极90的引出方向交叉的方向上延伸设置的连接配线110而分别被连接。即，驱动IC 100的垫片部分101并列设置在相对于连接配线110的引出方向倾斜的方向上，并且各垫片部分101与各引线电极90的连接部分91通过连接配线110分别被连接。即使在这种结构的喷墨式记录头中，很显然，也可以采用上述实施方式的结构，并可获得同样的效果。
此外，例如，在上述实施方式中，是将应用成膜及平版印刷工艺而制成的薄膜型的喷墨式记录头作为例子，但是并不仅限于此，例如，在通过粘贴印刷电路板等方法而形成的厚膜型的喷墨式记录头中也可以采用本发明。
此外，所述各实施方式的喷墨式记录头构成了记录头单元的一部分，并配备在喷墨式记录装置中，所述记录头单元配有与墨盒等相连通的墨水流路。图13是表示该喷墨式记录装置的一个例子的示意图。如图13所示，具有喷墨式记录头的记录头单元1A及1B可自由装卸地设有构成供墨装置的墨盒2A及2B，配备了该记录头单元1A及1B的托架3可在轴方向自由移动地设置在安装于装置主体4上的托架轴5上。该记录头单元1A及1B例如分别喷出黑色墨水组合物及彩色墨水组合物。然后，驱动马达6的驱动力通过图中未示出的多个齿轮及同步带7被传至托架3，从而沿着轴5移动配备了记录头单元1A及1B的托架3。另一方面，在装置主体4上沿着托架轴5设有压纸卷筒8，并将通过图中未示出的供纸辊等提供的纸等记录介质，即记录纸张S运送到压纸卷筒8上。
此外，在本实施方式中，以喷出墨水的喷墨式记录头为例对液体喷头进行了说明，但是本发明是以广义的液体喷头为对象的。液体喷头例如可举出：在打印机等图像记录装置中所使用的记录头；在液晶显示器等滤色镜的制造中所使用的记录头；有机EL显示器、FED(面发光显示器)等的电极形成中所使用的电极材料喷头；在生物芯片制造中使用的生物有机物喷头等。
工业实用性：
在以上说明的本发明中，通过接合能够可靠地连接引线电极与连接配线，即使当高密度地排列压电元件300时，也可以可靠地连接引线电极与连接配线。
此外，通过使设置于流路形成衬底的端部附近的连接配线的长度大于设置于中央部分的连接配线的长度，即使在由于热量而导致产生了弯曲的时候，也不会产生连接配线与引出配线之间的连接不良，从而能够提高可靠性。

Claims (28)

1.一种液体喷头，具有：流路形成衬底，其上形成有与喷嘴开口连通的压力产生室；和压电元件，通过振动板设置在所述流路形成衬底的一个侧面上，由下电极、压电层及上电极构成；所述液体喷头的特征在于，
从所述压电元件引出的引出配线的连接部分与用于驱动所述压电元件的驱动IC的垫片部分通过连接配线而连接，其中所述连接配线是通过引线接合法而形成的，并沿与所述引出配线的所述连接部分的引出方向交叉的方向延伸。
2.如权利要求1所述的液体喷头，其特征在于，所述连接部分具有不同于所述引出配线的主体部分的形状，并且具有可将所述连接配线接合在所述连接部分的区域内的形状。
3.如权利要求2所述的液体喷头，其特征在于，所述连接部分的宽度方向的至少一个端面比所述引出配线的其他部分更加向外侧突出。
4.如权利要求2或3所述的液体喷头，其特征在于，所述引出配线的连接部分具有根据所述连接配线的延伸方向而异的形状。
5.如权利要求4所述的液体喷头，其特征在于，每一个连接部分的至少一个端面沿着所述连接配线的延伸方向而形成。
6.如权利要求2至5中任一权利要求所述的液体喷头，其特征在于，相邻的引出配线的连接部分在该引出配线的长度方向上被设置在不同的位置。
7.如权利要求6所述的液体喷头，其特征在于，在所述引出配线上，在与相邻引出配线的连接部分相对应的区域内，形成有用于防止与所述连接部分电接触的凹入部分。
8.如权利要求1所述的液体喷头，其特征在于，所述连接部分从所述引出配线的主体部分沿着所述连接配线的延伸设置方向倾斜设置，且所述连接部分的宽度比所述连接配线的接合区域的最大宽度窄并且等于或宽于该最大宽度的1/3。
9.如权利要求8所述的液体喷头，其特征在于，相邻的所述连接部分的间距小于所述连接配线的接合区域的最大宽度。
10.如权利要求1至9中任一权利要求所述的液体喷头，其特征在于，所述连接配线的延伸方向与所述连接部分的延伸方向之间的角度在45°±15°的范围内。
11.如权利要求1至10中任一权利要求所述的液体喷头，其特征在于，所述引出配线的宽度等于或窄于设置于所述驱动IC上的所述垫片部分的宽度。
12.如权利要求1至11中任一权利要求所述的液体喷头，其特征在于，所述引出配线的间距与设置于所述驱动IC上的所述垫片部分的间距相同。
13.如权利要求1至12中任一权利要求所述的液体喷头，其特征在于，在与所述压电元件相对的区域内具有压电元件支撑部分的密封基板接合在所述流路形成衬底的所述压电元件一侧，并且所述驱动IC被配备在所述密封基板上。
14.如权利要求1至13中任一权利要求所述的液体喷头，其特征在于，所述驱动IC的所述垫片部分排列在与所述连接配线的延伸方向倾斜的方向上。
15.如权利要求1至12中任一权利要求所述的液体喷头，其特征在于，设置于所述流路形成衬底的至少端部附近的连接配线长于设置于所述流路形成衬底的中央部分的连接配线。
16.如权利要求15所述的液体喷头，其特征在于，延伸至所述流路形成衬底的端部附近的引出配线的长度，不同于延伸至所述流路形成衬底的中央部分的引出配线的长度。
17.如权利要求15或16所述的液体喷头，其特征在于，设置于所述流路形成衬底的至少端部附近的连接配线的从所述引出配线的高度，大于设置于所述流路形成衬底的中央部分的连接配线的高度。
18.如权利要求15至17中任一权利要求所述的液体喷头，其特征在于，越是接近所述流路形成衬底的端部一侧设置的连接配线，其长度越长。
19.一种液体喷头，具有：流路形成衬底，其上形成有与喷嘴开口连通的压力产生室；和压电元件，通过振动板设置在所述流路形成衬底的一个侧面上，由下电极、压电层及上电极构成；所述液体喷头的特征在于，
从所述压电元件引出的引线电极与用于驱动所述压电元件的驱动IC通过由引线接合法而形成的连接配线来连接，并且至少设置于所述流路形成衬底的端部附近的连接配线长于设置于所述流路形成衬底的中央部分的连接配线。
20.如权利要求19所述的液体喷头，其特征在于，延伸至所述流路形成衬底的端部附近的引出配线的长度，不同于延伸至所述流路形成衬底的中央部分的引出配线的长度。
21.如权利要求19或20所述的液体喷头，其特征在于，设置于所述流路形成衬底的至少端部附近的连接配线的从所述引出配线的高度，大于设置于所述流路形成衬底的中央部分的连接配线的高度。
22.如权利要求19至21中任一权利要求所述的液体喷头，其特征在于，越是接近所述流路形成衬底的端部一侧设置的连接配线，其长度越长。
23.一种液体喷头，具有：流路形成衬底，其上形成有与喷嘴开口连通的压力产生室；和压电元件，通过振动板设置在所述流路形成衬底的一个侧面上，由下电极、压电层及上电极构成；所述液体喷头的特征在于，
从所述压电元件引出的引线电极与用于驱动所述压电元件的驱动IC通过由引线接合法而形成的连接配线来连接，并且该连接配线的延伸方向与所述引出配线的连接所述连接配线的连接部分的延伸方向之间的角度在45°±15°的范围内。
24.如权利要求23所述的液体喷头，其特征在于，所述引出配线的宽度等于或宽于设置于所述驱动IC上的所述垫片部分的宽度。
25.如权利要求23或24所述的液体喷头，其特征在于，所述引出配线的间距与设置于所述驱动IC上的所述垫片部分的间距相同。
26.如权利要求23至25中任一权利要求所述的液体喷头，其特征在于，在与所述压电元件相对的区域内具有压电元件支撑部分的密封基板接合在所述流路形成衬底的所述压电元件一侧，并且所述驱动IC被配备在所述密封基板上。
27.如权利要求1至26中任一权利要求所述的液体喷头，其特征在于，所述压力产生室是通过在单晶硅衬底上进行各向异性蚀刻而形成的，所述压电元件的各层是通过成膜及平版印刷法而形成的。
28.一种液体喷射装置，其特征在于，其具有权利要求1至27中任一项所述的液体喷头。
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