JP4338944B2 - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被噴射液を吐出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被噴射液を吐出させる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体噴出装置としては、例えば、圧電素子や発熱素子によりインク滴吐出のための圧力を発生させる複数の圧力発生室と、各圧力発生室にインクを供給する共通のリザーバと、各圧力発生室に連通するノズル開口とを備えたインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録装置があり、このインクジェット式記録装置では、印字信号に対応するノズルと連通した圧力発生室内のインクに吐出エネルギを印加してノズル開口からインク滴を吐出させる。
【０００３】
このようなインクジェット式記録ヘッドには、前述したように圧力発生室として圧力発生室内に駆動信号によりジュール熱を発生する抵抗線等の発熱素子を設け、この発熱素子の発生するバブルによってノズル開口からインク滴を吐出させるものと、圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させてノズル開口からインク滴を吐出させる圧電振動式の２種類のものに大別される。
【０００４】
また、圧電振動式のインクジェット式記録ヘッドには、圧電素子を軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、たわみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの２種類が実用化されている。
【０００５】
これらのインクジェット式記録ヘッドでは、インクが充填された、例えば、インクカートリッジ等から、流路を介してインクジェット式記録ヘッドの圧力発生室にインクが供給され、駆動ＩＣから所定の波形を有する駆動電圧を選択的に印加することにより、圧力発生室内のインクが加圧されてノズル開口から吐出される。
【０００６】
このようなインクジェット式記録ヘッドの圧電素子を駆動する駆動ＩＣは、インクジェット式記録ヘッドに搭載され各圧電素子の個別電極に電気的に接続されている。
【０００７】
詳しくは、インクジェット式記録ヘッドには、圧力発生室の形成された流路形成基板の圧電素子側の面に、圧電素子の運動を阻害しない程度の空間を画成する圧電素子保持部が設けられた接合基板が接合され、接合基板の上部には、ＦＰＣ等の外部配線に接続された配線パターンと、圧電素子を駆動する駆動ＩＣとが設けられている。
【０００８】
この駆動ＩＣの上面の短手方向一端側には、長手方向に亘って各圧電素子の個別電極に接続されて圧電素子を駆動する所定の波形を有する駆動電圧が出力される出力端子が複数設けられている。
【０００９】
この出力端子は、各圧電素子の個別電極に接続されるため、圧電素子の個数分設けられている。
【００１０】
また、駆動ＩＣの上面の短手方向他端側には、長手方向に亘って各圧電素子に分配される駆動電圧が供給される駆動電圧供給パッドが複数設けられている。
【００１１】
この駆動電圧供給パッドは、出力端子の数に対して所定の割合で設けられている。
【００１２】
このような複数の駆動電圧供給パッドには、同一の波形の駆動電圧が入力され、外部配線から別途駆動ＩＣに入力された駆動ＩＣ用の電源及び制御信号等の駆動信号により、駆動電圧を所定の出力端子から出力するようになっている。
【００１３】
これにより、所定の圧電素子に選択的に駆動電圧を印加して所定のノズル開口からインク滴を吐出することができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来では、駆動ＩＣの各駆動電圧供給パッドと接合基板上の配線パターンとは、駆動ＩＣの短手方向の一方側でボンディングワイヤを介して電気的に接続していたため、接合基板にボンディングワイヤを接続するためのスペースが必要となり、インクジェット式記録ヘッドが大型化してしまうという問題がある。
【００１５】
このような問題は、インクジェット式記録ヘッドに限られたものではなく、一般的に駆動ＩＣを搭載した液体噴射ヘッドに見られる。
【００１６】
本発明はこのような事情に鑑み、駆動ＩＣに確実に駆動電圧を供給すると共に小型化した液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が画成される流路形成基板と、該流路形成基板に振動板を介して設けられる圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドにおいて、前記流路形成基板の前記圧電素子側には、上部に駆動ＩＣと当該駆動ＩＣの前記圧力発生室の並設方向両端部側に形成されて前記駆動ＩＣの前記圧力発生室の並設方向端部近傍で外部配線が接続される配線パターンとが設けられた接合基板が接合されており、前記駆動ＩＣには、各圧電素子に分配される駆動電圧が供給されると共に前記圧力発生室の並設方向に亘って複数配置される駆動電圧供給パッドが設けられており、隣接する前記駆動電圧供給パッド同士と、前記圧力発生室の並設方向両端の駆動電圧供給パッドと前記配線パターンとが導電性ワイヤからなる接続配線を介して電気的に接続されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００１８】
かかる第１の態様では、駆動電圧供給パッド同士と、圧力発生室の並設方向端部の駆動電圧供給パッドと配線パターンとを接続配線で接続することで、駆動ＩＣの短手方向に配線パターンの接続用スペースが不要となり、配線パターンを駆動ＩＣの下に圧力発生室の並設方向に沿って設けるだけでよく、小型化することができる。
また、圧力発生室の並設方向両端の駆動電圧供給パッドと配線パターンとをそれぞれ接続することによって駆動電圧供給パッドと配線パターンとの距離を短くして電圧降下を抑え、同一の駆動電圧を各駆動電圧供給パッドに供給することができる。
【００２１】
本発明の第２の態様は、１つの圧電素子の静電容量をｃ、１つの駆動用ＩＣで駆動する前記圧電素子の個数をｎ、駆動電圧の最大電圧をＶ、駆動電圧の最小時定数をｔ、１つの接続配線の溶断電流をｉとしたときに、前記駆動電圧供給用パッドに接続された接続配線の本数ｊが下記式（１）を満たすことを特徴とする第１の態様の液体噴射ヘッドにある。
【００２２】
【数２】
【００２３】
かかる第２の態様では、上記式（１）を満たす本数の接続配線を用いることによって、全ての圧電素子を駆動しても接続配線が溶断することがなく、常に良好な駆動電圧を駆動電圧供給パッドに供給することができる。
【００２４】
本発明の第３の態様は、前記駆動ＩＣの前記圧力発生室の並設方向端部には、当該駆動ＩＣを駆動する駆動信号が入力される複数の入力端子が設けられていることを特徴とする第１又は２の態様の液体噴射ヘッドにある。
【００２５】
かかる第３の態様では、入力端子を駆動ＩＣの圧力発生室の並設方向の端部に設けることによって、入力端子と配線パターンとを駆動ＩＣの圧力発生室の並設方向に沿って接続することができ、駆動ＩＣの圧力発生室の並設方向とは直交する方向に配線パターンの接続用スペースが不要となり、小型化することができる。
【００２６】
本発明の第４の態様は、前記流路形成基板に複数の隔壁によって画成される並設された前記圧力発生室が２列設けられ、前記駆動ＩＣが前記圧力発生室の列に対応して２個設けられていることを特徴とする第１〜３の何れかの態様の液体噴射ヘッドにある。
【００２７】
かかる第４の態様では、２つの駆動ＩＣの圧力発生室の並設方向とは直交する方向の配線パターンの接続用スペースが不要となり、さらに小型化することができる。
【００２８】
本発明の第５の態様は、前記圧力発生室が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、前記圧電素子の各層が成膜及びリソグラフィ法により形成されたものであることを特徴とする第１〜４の何れかの態様の液体噴射ヘッドにある。
【００２９】
かかる第５の態様では、高密度のノズル開口を有する液体噴射ヘッドを大量に且つ比較的容易に製造することができる。
【００３０】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
【００３１】
かかる第６の態様では、小型化した液体噴射装置を実現することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００３３】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図２は、図１の概略平面図であり、図３は、インクジェット式記録ヘッドの断面図であり、（ａ）は圧力発生室の断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
【００３４】
図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その両面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、厚さ１〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。
【００３５】
この流路形成基板１０には、その他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁によって区画された圧力発生室１２が幅方向に２列並設され、その長手方向外側には、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００の一部を構成する連通部１３が形成され、各圧力発生室１２の長手方向一端部とそれぞれインク供給路１４を介して連通されている。
【００３６】
ここで、異方性エッチングは、シリコン単結晶基板のエッチングレートの違いを利用して行われる。例えば、本実施形態では、シリコン単結晶基板をＫＯＨ等のアルカリ溶液に浸漬すると、徐々に侵食されて（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面と、この第１の（１１１）面と約７０度の角度をなし且つ上記（１１０）面と約３５度の角度をなす第２の（１１１）面とが出現し、（１１０）面のエッチングレートと比較して（１１１）面のエッチングレートが約１／１８０であるという性質を利用して行われる。かかる異方性エッチングにより、二つの第１の（１１１）面と斜めの二つの第２の（１１１）面とで形成される平行四辺形状の深さ加工を基本として精密加工を行うことができ、圧力発生室１２を高密度に配列することができる。
【００３７】
本実施形態では、各圧力発生室１２の長辺を第１の（１１１）面で、短辺を第２の（１１１）面で形成している。この圧力発生室１２は、流路形成基板１０をほぼ貫通して弾性膜５０に達するまでエッチングすることにより形成されている。ここで、弾性膜５０は、シリコン単結晶基板をエッチングするアルカリ溶液に侵される量がきわめて小さい。また各圧力発生室１２の一端に連通する各インク供給路１４の断面積は、圧力発生室１２のそれより小さく形成されており、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。
【００３８】
このような流路形成基板１０の厚さは、圧力発生室１２を配列密度に合わせて最適な厚さを選択すればよく、圧力発生室１２の配列密度が、例えば、１インチ当たり１８０個（１８０ｄｐｉ）程度であれば、流路形成基板１０の厚さは、２２０μｍ程度であればよいが、例えば、２００ｄｐｉ以上と比較的高密度に配列する場合には、流路形成基板１０の厚さは１００μｍ以下と比較的薄くするのが好ましい。これは、隣接する圧力発生室１２間の隔壁の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるからである。
【００３９】
また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側で連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．１〜１ｍｍで、線膨張係数が３００℃以下で、例えば２．５〜４．５［×１０-6／℃］であるガラスセラミックス、又は不錆鋼などからなる。ノズルプレート２０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２０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２０との熱による変形が略同一となるため、熱硬化性の接着剤等を用いて容易に接合することができる。
【００４０】
ここで、インク滴吐出圧力をインクに与える圧力発生室１２の大きさと、インク滴を吐出するノズル開口２１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２１は数十μｍの直径で精度よく形成する必要がある。
【００４１】
一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側の弾性膜５０の上には、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約０．５〜５μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．１μｍの上電極膜８０とが、後述するプロセスで積層形成されて、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、及び上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層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部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電極膜６０は圧電素子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。何れの場合においても、各圧力発生室１２毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。なお、上述した例では、弾性膜５０及び下電極膜６０が振動板として作用する。
【００４２】
ここで、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜８０には、図３（ａ）に示すように、インク供給路１４とは反対側の端部近傍から引き出され、圧力発生室１２の列間に対向する領域の弾性膜５０上にまで延設される、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。
【００４３】
このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、下電極膜６０上、弾性膜５０上及びリード電極９０上には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１を有する接合基板であるリザーバ形成基板３０が接合されている。このリザーバ部３１は、本実施形態では、リザーバ形成基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通部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１００を構成している。
【００４４】
また、リザーバ形成基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。
【００４５】
このようなリザーバ形成基板３０としては、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。
【００４６】
また、リザーバ形成基板３０の略中央部、すなわち、圧力発生室１２の列間に対向する領域には、リザーバ形成基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。そして、各圧電素子３００から引き出されるリード電極９０は、その端部近傍が貫通孔３３内に露出するように設けられている。
【００４７】
この貫通孔３３の両側のリザーバ形成基板３０上、すなわち、圧力発生室１２の各列に対応する領域のそれぞれには、並設された２列の圧電素子３００をそれぞれ選択的に駆動するための２つの駆動ＩＣ１１０が固定されている。
【００４８】
また、この２つの駆動ＩＣ１１０には、リザーバ形成基板３０上に設けられた複数の配線パターン３６を介してＦＰＣ等の外部配線が電気的に接続され、外部配線からの駆動信号及び駆動電圧は、複数の配線パターン３６を介してそれぞれ駆動ＩＣ１１０に供給されるようになっている。
【００４９】
このような複数の配線パターン３６は、各駆動ＩＣ１１０とリザーバ形成基板３０との間に駆動ＩＣ１１０の長手方向に亘って設けられている。
【００５０】
この配線パターン３６は、２つの駆動ＩＣ１１０の長手方向一端側のリザーバ形成基板３０の端部近傍で外部配線と接続され、２つの駆動ＩＣ１１０の長手方向他端側のリザーバ形成基板３０の端部近傍では導通するように連続して形成されている。
【００５１】
なお、複数の配線パターン３６は、例えば、リザーバ形成基板３０の全面に金属等の導電性の膜を形成後、パターニングすることによって容易に形成することができる。
【００５２】
また、駆動ＩＣ１１０の上面の貫通孔３３側となる短手方向一端部には、各圧電素子３００を駆動する所定の波形を有する駆動電圧が出力される出力端子１１１が長手方向に亘って複数設けられている。
【００５３】
この駆動ＩＣ１１０の出力端子１１１は、各圧電素子３００の上電極膜８０から延設され貫通孔３３に露出したリード電極９０の端部近傍とボンディングワイヤ等の導電性ワイヤからなる出力用接続配線１２０を介して電気的に接続されている。
【００５４】
また、駆動ＩＣ１１０の上面の短手方向他端側には、各圧電素子３００を駆動する所定の波形を有する駆動電圧が同時に入力される駆動電圧供給パッド１１２が長手方向に亘って複数設けられている。
【００５５】
この駆動電圧供給パッド１１２は、所定数の出力端子１１１に対応して１つ設けられている。例えば、本実施形態では、１２個の出力端子１１１に対して駆動電圧供給パッド１１２を１つ設けるようにした。
【００５６】
また、駆動電圧供給パッド１１２は、隣接する駆動電圧供給パッド１１２同士が少なくとも１本以上の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１２１を介して電気的に互いに接続されている。
【００５７】
さらに、駆動電圧供給パッド１１２と配線パターン３６とは、並設された両端の各駆動電圧供給パッド１１２が駆動ＩＣ１１０の長手方向に沿って駆動ＩＣ１１０の下に設けられた同一の配線パターン３６と、駆動ＩＣ１１０の長手方向に沿って設けられた少なくとも１本以上の接続配線１１２を介して電気的に接続されている。
【００５８】
すなわち、外部配線から入力された駆動電圧は、駆動ＩＣ１１０の長手方向に沿って駆動ＩＣ１１０の下に設けられた配線パターン３６を通り、並設された両端の駆動電圧供給パッド１１２から接続配線１２１を介して全ての駆動電圧供給パッド１１２に供給されるようになっている。
【００５９】
また、並設された両端の駆動電圧供給パッド１１２から全ての駆動電圧供給パッド１１２に駆動電圧が供給されるようにしたため、配線パターン３６から各駆動電圧供給パッド１１２までの距離をできるだけ短くして、駆動電圧の電圧降下を抑えて、同一の駆動電圧を各駆動電圧供給パッド１１２に供給することができる。
【００６０】
また、駆動ＩＣ１１０の上面の長手方向両端側には、短手方向に亘って複数の入力端子１１３が設けられている。
【００６１】
この複数の入力端子１１３には、外部配線から複数の配線パターン３６を介して、例えば、駆動ＩＣの電源（ＶＤＤ）、駆動ＩＣの接地（ＧＮＤ）、駆動ＩＣの制御信号、クロック信号及びラッチ信号等の駆動信号が入力されるようになっている。なお、図２は、概略図であり、実際の端子数とは異なる。
【００６２】
また、各入力端子１１３は、駆動ＩＣ１１０の長手方向の両端部側で、駆動ＩＣ１１０の下に長手方向に沿って設けられた配線パターン３６と、駆動ＩＣ１１０の長手方向に沿って設けられたボンディングワイヤ等の導電性ワイヤからなる入力用接続配線１２２を介して電気的に接続されている。
【００６３】
このように、駆動ＩＣ１１０の駆動電圧供給パッド１１２と接続される配線パターン３６を駆動ＩＣ１１０の下に長手方向に沿って設け、並設された両端の駆動電圧供給パッド１１２と配線パターン３６とを、駆動ＩＣ１１０の長手方向に沿って設けられた接続配線１２１を介して接続するようにしたため、リザーバ形成基板３０上に駆動ＩＣ１１０の短手方向に隣接する配線パターンを設けて駆動電圧供給パッド１１２と接続する必要がなく、配線パターンのスペースが不要となり、インクジェット式記録ヘッドを小型化することができる。
【００６４】
また、駆動ＩＣ１１０の長手方向端部に入力端子１１３を設け、入力端子１１３から駆動信号が入力されることによって、入力端子１１３と配線パターン３６とを駆動ＩＣ１１０の短手方向で接続する必要がなく、インクジェット式記録ヘッドを小型化することができる。
【００６５】
なお、隣接する駆動電圧供給パッド１１２同士を接続する接続配線１２１の本数ｊは、１つの圧電体層７０の静電容量をｃ、１つの駆動ＩＣ１１０で駆動する圧電素子３００の個数をｎ、駆動電圧の最大電圧をＶ、駆動電圧の最小時定数をｔ、１本の接続配線１２１の溶断電流をｉとしたときに、下記式（１）を満たすのが好ましい。
【００６６】
【数３】
【００６７】
これにより多数の圧電素子３００を同時に駆動しても、接続配線１２１が溶断することがなく、常に良好に駆動電圧が供給される。
【００６８】
なお、本実施形態では、１つの圧電体層７０の静電容量ｃが５００ｐＦ、１つの駆動ＩＣ１１０で駆動する圧電素子３００の個数ｎが１８０、駆動電圧の最大電圧Ｖが３５ｖ、駆動電圧の最小時定数ｔが２μｓ、１本の接続配線１２１の溶断電流ｉが１．５Ａであるため、接続配線１２１の本数ｊは、１本より多い本数が好ましく、接続配線１２１を２本設けた。
【００６９】
また、このようなリザーバ形成基板３０上には、封止膜４１及び固定板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３１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１００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１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
【００７０】
また、このリザーバ１００の長手方向略中央部外側のコンプライアンス基板４０上には、リザーバ１００にインクを供給するためのインク導入口４４が形成されている。さらに、リザーバ形成基板３０には、インク導入口４４とリザーバ１００の側壁とを連通するインク導入路３５が設けられている。
【００７１】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給手段と接続したインク導入口４４からインクを取り込み、リザーバ１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動ＩＣ１１０からの駆動信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０との間に駆動電圧を印加し、弾性膜５０、下電極膜６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。
【００７２】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態１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。
【００７３】
例えば、上述した実施形態１では、駆動ＩＣ１１０の出力端子１１１と、圧電素子３００の上電極膜８０から延設されたリード電極９０とを導電性ワイヤからなる出力用接続配線１２０を介して接続するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、リザーバ形成基板３０上に駆動ＩＣ１１０の出力端子１１１とリード電極９０とを接続する導電性膜を設けるようにしてもよい。
【００７４】
また、例えば、上述した実施形態１では、駆動ＩＣ１１０の長手方向両端の駆動電圧供給パッド１１２のそれぞれと配線パターン３６とを接続配線１２１を介して接続し、各駆動電圧供給パッド１１２に駆動ＩＣ１１０の両側から駆動電圧を供給するようにしたが、これに限定されず、駆動ＩＣ１１０の長手方向の何れか一端の駆動電圧供給パッド１１２のみを配線パターン３６と接続するようにしてもよい。
【００７５】
さらに、例えば、上述の実施形態１では、成膜及びリソグラフィ法を応用して製造される薄膜型のインクジェット式記録ヘッドを例にしたが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される圧膜型のインクジェット式記録ヘッドにも本発明を採用することができる。
【００７６】
また、これら各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、インクジェット式記録装置に搭載される。図４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。
【００７７】
図４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。
【００７８】
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。
【００７９】
なお、以上の説明は、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ついてなされているが、本発明は、広く液体噴射ヘッド及び液体噴射装置全般を対象としたものである。
【００８０】
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記録ヘッド、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を挙げることができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、圧電素子を駆動する駆動ＩＣの駆動電圧供給パッド同士と、長手方向端部の駆動電圧供給パッドと配線パターンとを導電性ワイヤからなる接続配線で電気的に接続するようにしたため、駆動ＩＣを搭載する配線パターンの設けられた接合基板の駆動ＩＣの短手方向に隣接して接続配線が接続される配線パターンの接続用のスペースを設ける必要がなく、小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係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】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの概略平面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの断面図であり、（ａ）は圧力発生室の長手方向の断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略図である。
【符号の説明】
１０ 流路形成基板
１２ 圧力発生室
２０ ノズルプレート
２１ ノズル開口
３０ リザーバ形成基板
３１ リザーバ部
３２ 圧電素子保持部
３６ 配線パターン
４０ コンプライアンス基板
６０ 下電極膜
７０ 圧電体層
８０ 上電極膜
９０ リード電極
１００ リザーバ
１１０ 駆動ＩＣ
１１１ 出力端子
１１２ 駆動電圧供給パッド
１１３ 入力端子
１２０ 出力用接続配線
１２１ 接続配線
１２２ 入力用接続配線
３００ 圧電素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、被噴射液を吐出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被噴射液を吐出させる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体噴出装置としては、例えば、圧電素子や発熱素子によりインク滴吐出のための圧力を発生させる複数の圧力発生室と、各圧力発生室にインクを供給する共通のリザーバと、各圧力発生室に連通するノズル開口とを備えたインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録装置があり、このインクジェット式記録装置では、印字信号に対応するノズルと連通した圧力発生室内のインクに吐出エネルギを印加してノズル開口からインク滴を吐出させる。
【０００３】
このようなインクジェット式記録ヘッドには、前述したように圧力発生室として圧力発生室内に駆動信号によりジュール熱を発生する抵抗線等の発熱素子を設け、この発熱素子の発生するバブルによってノズル開口からインク滴を吐出させるものと、圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させてノズル開口からインク滴を吐出させる圧電振動式の２種類のものに大別される。
【０００４】
また、圧電振動式のインクジェット式記録ヘッドには、圧電素子を軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、たわみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの２種類が実用化されている。
【０００５】
これらのインクジェット式記録ヘッドでは、インクが充填された、例えば、インクカートリッジ等から、流路を介してインクジェット式記録ヘッドの圧力発生室にインクが供給され、駆動ＩＣから所定の波形を有する駆動電圧を選択的に印加することにより、圧力発生室内のインクが加圧されてノズル開口から吐出される。
【０００６】
このようなインクジェット式記録ヘッドの圧電素子を駆動する駆動ＩＣは、インクジェット式記録ヘッドに搭載され各圧電素子の個別電極に電気的に接続されている。
【０００７】
詳しくは、インクジェット式記録ヘッドには、圧力発生室の形成された流路形成基板の圧電素子側の面に、圧電素子の運動を阻害しない程度の空間を画成する圧電素子保持部が設けられた接合基板が接合され、接合基板の上部には、ＦＰＣ等の外部配線に接続された配線パターンと、圧電素子を駆動する駆動ＩＣとが設けられている。
【０００８】
この駆動ＩＣの上面の短手方向一端側には、長手方向に亘って各圧電素子の個別電極に接続されて圧電素子を駆動する所定の波形を有する駆動電圧が出力される出力端子が複数設けられている。
【０００９】
この出力端子は、各圧電素子の個別電極に接続されるため、圧電素子の個数分設けられている。
【００１０】
また、駆動ＩＣの上面の短手方向他端側には、長手方向に亘って各圧電素子に分配される駆動電圧が供給される駆動電圧供給パッドが複数設けられている。
【００１１】
この駆動電圧供給パッドは、出力端子の数に対して所定の割合で設けられている。
【００１２】
このような複数の駆動電圧供給パッドには、同一の波形の駆動電圧が入力され、外部配線から別途駆動ＩＣに入力された駆動ＩＣ用の電源及び制御信号等の駆動信号により、駆動電圧を所定の出力端子から出力するようになっている。
【００１３】
これにより、所定の圧電素子に選択的に駆動電圧を印加して所定のノズル開口からインク滴を吐出することができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来では、駆動ＩＣの各駆動電圧供給パッドと接合基板上の配線パターンとは、駆動ＩＣの短手方向の一方側でボンディングワイヤを介して電気的に接続していたため、接合基板にボンディングワイヤを接続するためのスペースが必要となり、インクジェット式記録ヘッドが大型化してしまうという問題がある。
【００１５】
このような問題は、インクジェット式記録ヘッドに限られたものではなく、一般的に駆動ＩＣを搭載した液体噴射ヘッドに見られる。
【００１６】
本発明はこのような事情に鑑み、駆動ＩＣに確実に駆動電圧を供給すると共に小型化した液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が画成される流路形成基板と、該流路形成基板に振動板を介して設けられる圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドにおいて、前記流路形成基板の前記圧電素子側には、上部に駆動ＩＣと当該駆動ＩＣの前記圧力発生室の並設方向両端部側に形成されて前記駆動ＩＣの前記圧力発生室の並設方向端部近傍で外部配線が接続される配線パターンとが設けられた接合基板が接合されており、前記駆動ＩＣには、各圧電素子に分配される駆動電圧が供給されると共に前記圧力発生室の並設方向に亘って複数配置される駆動電圧供給パッドが設けられており、隣接する前記駆動電圧供給パッド同士と、前記圧力発生室の並設方向両端の駆動電圧供給パッドと前記配線パターンとが導電性ワイヤからなる接続配線を介して電気的に接続されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【００１８】
かかる第１の態様では、駆動電圧供給パッド同士と、圧力発生室の並設方向端部の駆動電圧供給パッドと配線パターンとを接続配線で接続することで、駆動ＩＣの短手方向に配線パターンの接続用スペースが不要となり、配線パターンを駆動ＩＣの下に圧力発生室の並設方向に沿って設けるだけでよく、小型化することができる。
また、圧力発生室の並設方向両端の駆動電圧供給パッドと配線パターンとをそれぞれ接続することによって駆動電圧供給パッドと配線パターンとの距離を短くして電圧降下を抑え、同一の駆動電圧を各駆動電圧供給パッドに供給することができる。
【００２１】
本発明の第２の態様は、１つの圧電素子の静電容量をｃ、１つの駆動用ＩＣで駆動する前記圧電素子の個数をｎ、駆動電圧の最大電圧をＶ、駆動電圧の最小時定数をｔ、１つの接続配線の溶断電流をｉとしたときに、前記駆動電圧供給用パッドに接続された接続配線の本数ｊが下記式（１）を満たすことを特徴とする第１の態様の液体噴射ヘッドにある。
【００２２】
【数２】
かかる第２の態様では、上記式（１）を満たす本数の接続配線を用いることによって、全ての圧電素子を駆動しても接続配線が溶断することがなく、常に良好な駆動電圧を駆動電圧供給パッドに供給することができる。
【００２４】
本発明の第３の態様は、前記駆動ＩＣの前記圧力発生室の並設方向端部には、当該駆動ＩＣを駆動する駆動信号が入力される複数の入力端子が設けられていることを特徴とする第１又は２の態様の液体噴射ヘッドにある。
【００２５】
かかる第３の態様では、入力端子を駆動ＩＣの圧力発生室の並設方向の端部に設けることによって、入力端子と配線パターンとを駆動ＩＣの圧力発生室の並設方向に沿って接続することができ、駆動ＩＣの圧力発生室の並設方向とは直交する方向に配線パターンの接続用スペースが不要となり、小型化することができる。
【００２６】
本発明の第４の態様は、前記流路形成基板に複数の隔壁によって画成される並設された前記圧力発生室が２列設けられ、前記駆動ＩＣが前記圧力発生室の列に対応して２個設けられていることを特徴とする第１〜３の何れかの態様の液体噴射ヘッドにある。
【００２７】
かかる第４の態様では、２つの駆動ＩＣの圧力発生室の並設方向とは直交する方向の配線パターンの接続用スペースが不要となり、さらに小型化することができる。
【００２８】
本発明の第５の態様は、前記圧力発生室が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、前記圧電素子の各層が成膜及びリソグラフィ法により形成されたものであることを特徴とする第１〜４の何れかの態様の液体噴射ヘッドにある。
【００２９】
かかる第５の態様では、高密度のノズル開口を有する液体噴射ヘッドを大量に且つ比較的容易に製造することができる。
【００３０】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
【００３１】
かかる第６の態様では、小型化した液体噴射装置を実現することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００３３】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図２は、図１の概略平面図であり、図３は、インクジェット式記録ヘッドの断面図であり、（ａ）は圧力発生室の断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
【００３４】
図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その両面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、厚さ１〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。
【００３５】
この流路形成基板１０には、その他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁によって区画された圧力発生室１２が幅方向に２列並設され、その長手方向外側には、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００の一部を構成する連通部１３が形成され、各圧力発生室１２の長手方向一端部とそれぞれインク供給路１４を介して連通されている。
【００３６】
ここで、異方性エッチングは、シリコン単結晶基板のエッチングレートの違いを利用して行われる。例えば、本実施形態では、シリコン単結晶基板をＫＯＨ等のアルカリ溶液に浸漬すると、徐々に侵食されて（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面と、この第１の（１１１）面と約７０度の角度をなし且つ上記（１１０）面と約３５度の角度をなす第２の（１１１）面とが出現し、（１１０）面のエッチングレートと比較して（１１１）面のエッチングレートが約１／１８０であるという性質を利用して行われる。かかる異方性エッチングにより、二つの第１の（１１１）面と斜めの二つの第２の（１１１）面とで形成される平行四辺形状の深さ加工を基本として精密加工を行うことができ、圧力発生室１２を高密度に配列することができる。
【００３７】
本実施形態では、各圧力発生室１２の長辺を第１の（１１１）面で、短辺を第２の（１１１）面で形成している。この圧力発生室１２は、流路形成基板１０をほぼ貫通して弾性膜５０に達するまでエッチングすることにより形成されている。ここで、弾性膜５０は、シリコン単結晶基板をエッチングするアルカリ溶液に侵される量がきわめて小さい。また各圧力発生室１２の一端に連通する各インク供給路１４の断面積は、圧力発生室１２のそれより小さく形成されており、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。
【００３８】
このような流路形成基板１０の厚さは、圧力発生室１２を配列密度に合わせて最適な厚さを選択すればよく、圧力発生室１２の配列密度が、例えば、１インチ当たり１８０個（１８０ｄｐｉ）程度であれば、流路形成基板１０の厚さは、２２０μｍ程度であればよいが、例えば、２００ｄｐｉ以上と比較的高密度に配列する場合には、流路形成基板１０の厚さは１００μｍ以下と比較的薄くするのが好ましい。これは、隣接する圧力発生室１２間の隔壁の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるからである。
【００３９】
また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側で連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．１〜１ｍｍで、線膨張係数が３００℃以下で、例えば２．５〜４．５［×１０-6／℃］であるガラスセラミックス、又は不錆鋼などからなる。ノズルプレート２０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２０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２０との熱による変形が略同一となるため、熱硬化性の接着剤等を用いて容易に接合することができる。
【００４０】
ここで、インク滴吐出圧力をインクに与える圧力発生室１２の大きさと、インク滴を吐出するノズル開口２１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２１は数十μｍの直径で精度よく形成する必要がある。
【００４１】
一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側の弾性膜５０の上には、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約０．５〜５μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．１μｍの上電極膜８０とが、後述するプロセスで積層形成されて、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、及び上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層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部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電極膜６０は圧電素子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。何れの場合においても、各圧力発生室１２毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。なお、上述した例では、弾性膜５０及び下電極膜６０が振動板として作用する。
【００４２】
ここで、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜８０には、図３（ａ）に示すように、インク供給路１４とは反対側の端部近傍から引き出され、圧力発生室１２の列間に対向する領域の弾性膜５０上にまで延設される、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。
【００４３】
このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、下電極膜６０上、弾性膜５０上及びリード電極９０上には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１を有する接合基板であるリザーバ形成基板３０が接合されている。このリザーバ部３１は、本実施形態では、リザーバ形成基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通部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１００を構成している。
【００４４】
また、リザーバ形成基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。
【００４５】
このようなリザーバ形成基板３０としては、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。
【００４６】
また、リザーバ形成基板３０の略中央部、すなわち、圧力発生室１２の列間に対向する領域には、リザーバ形成基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。そして、各圧電素子３００から引き出されるリード電極９０は、その端部近傍が貫通孔３３内に露出するように設けられている。
【００４７】
この貫通孔３３の両側のリザーバ形成基板３０上、すなわち、圧力発生室１２の各列に対応する領域のそれぞれには、並設された２列の圧電素子３００をそれぞれ選択的に駆動するための２つの駆動ＩＣ１１０が固定されている。
【００４８】
また、この２つの駆動ＩＣ１１０には、リザーバ形成基板３０上に設けられた複数の配線パターン３６を介してＦＰＣ等の外部配線が電気的に接続され、外部配線からの駆動信号及び駆動電圧は、複数の配線パターン３６を介してそれぞれ駆動ＩＣ１１０に供給されるようになっている。
【００４９】
このような複数の配線パターン３６は、各駆動ＩＣ１１０とリザーバ形成基板３０との間に駆動ＩＣ１１０の長手方向に亘って設けられている。
【００５０】
この配線パターン３６は、２つの駆動ＩＣ１１０の長手方向一端側のリザーバ形成基板３０の端部近傍で外部配線と接続され、２つの駆動ＩＣ１１０の長手方向他端側のリザーバ形成基板３０の端部近傍では導通するように連続して形成されている。
【００５１】
なお、複数の配線パターン３６は、例えば、リザーバ形成基板３０の全面に金属等の導電性の膜を形成後、パターニングすることによって容易に形成することができる。
【００５２】
また、駆動ＩＣ１１０の上面の貫通孔３３側となる短手方向一端部には、各圧電素子３００を駆動する所定の波形を有する駆動電圧が出力される出力端子１１１が長手方向に亘って複数設けられている。
【００５３】
この駆動ＩＣ１１０の出力端子１１１は、各圧電素子３００の上電極膜８０から延設され貫通孔３３に露出したリード電極９０の端部近傍とボンディングワイヤ等の導電性ワイヤからなる出力用接続配線１２０を介して電気的に接続されている。
【００５４】
また、駆動ＩＣ１１０の上面の短手方向他端側には、各圧電素子３００を駆動する所定の波形を有する駆動電圧が同時に入力される駆動電圧供給パッド１１２が長手方向に亘って複数設けられている。
【００５５】
この駆動電圧供給パッド１１２は、所定数の出力端子１１１に対応して１つ設けられている。例えば、本実施形態では、１２個の出力端子１１１に対して駆動電圧供給パッド１１２を１つ設けるようにした。
【００５６】
また、駆動電圧供給パッド１１２は、隣接する駆動電圧供給パッド１１２同士が少なくとも１本以上の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１２１を介して電気的に互いに接続されている。
【００５７】
さらに、駆動電圧供給パッド１１２と配線パターン３６とは、並設された両端の各駆動電圧供給パッド１１２が駆動ＩＣ１１０の長手方向に沿って駆動ＩＣ１１０の下に設けられた同一の配線パターン３６と、駆動ＩＣ１１０の長手方向に沿って設けられた少なくとも１本以上の接続配線１１２を介して電気的に接続されている。
【００５８】
すなわち、外部配線から入力された駆動電圧は、駆動ＩＣ１１０の長手方向に沿って駆動ＩＣ１１０の下に設けられた配線パターン３６を通り、並設された両端の駆動電圧供給パッド１１２から接続配線１２１を介して全ての駆動電圧供給パッド１１２に供給されるようになっている。
【００５９】
また、並設された両端の駆動電圧供給パッド１１２から全ての駆動電圧供給パッド１１２に駆動電圧が供給されるようにしたため、配線パターン３６から各駆動電圧供給パッド１１２までの距離をできるだけ短くして、駆動電圧の電圧降下を抑えて、同一の駆動電圧を各駆動電圧供給パッド１１２に供給することができる。
【００６０】
また、駆動ＩＣ１１０の上面の長手方向両端側には、短手方向に亘って複数の入力端子１１３が設けられている。
【００６１】
この複数の入力端子１１３には、外部配線から複数の配線パターン３６を介して、例えば、駆動ＩＣの電源（ＶＤＤ）、駆動ＩＣの接地（ＧＮＤ）、駆動ＩＣの制御信号、クロック信号及びラッチ信号等の駆動信号が入力されるようになっている。なお、図２は、概略図であり、実際の端子数とは異なる。
【００６２】
また、各入力端子１１３は、駆動ＩＣ１１０の長手方向の両端部側で、駆動ＩＣ１１０の下に長手方向に沿って設けられた配線パターン３６と、駆動ＩＣ１１０の長手方向に沿って設けられたボンディングワイヤ等の導電性ワイヤからなる入力用接続配線１２２を介して電気的に接続されている。
【００６３】
このように、駆動ＩＣ１１０の駆動電圧供給パッド１１２と接続される配線パターン３６を駆動ＩＣ１１０の下に長手方向に沿って設け、並設された両端の駆動電圧供給パッド１１２と配線パターン３６とを、駆動ＩＣ１１０の長手方向に沿って設けられた接続配線１２１を介して接続するようにしたため、リザーバ形成基板３０上に駆動ＩＣ１１０の短手方向に隣接する配線パターンを設けて駆動電圧供給パッド１１２と接続する必要がなく、配線パターンのスペースが不要となり、インクジェット式記録ヘッドを小型化することができる。
【００６４】
また、駆動ＩＣ１１０の長手方向端部に入力端子１１３を設け、入力端子１１３から駆動信号が入力されることによって、入力端子１１３と配線パターン３６とを駆動ＩＣ１１０の短手方向で接続する必要がなく、インクジェット式記録ヘッドを小型化することができる。
【００６５】
なお、隣接する駆動電圧供給パッド１１２同士を接続する接続配線１２１の本数ｊは、１つの圧電体層７０の静電容量をｃ、１つの駆動ＩＣ１１０で駆動する圧電素子３００の個数をｎ、駆動電圧の最大電圧をＶ、駆動電圧の最小時定数をｔ、１本の接続配線１２１の溶断電流をｉとしたときに、下記式（１）を満たすのが好ましい。
【００６６】
【数３】
これにより多数の圧電素子３００を同時に駆動しても、接続配線１２１が溶断することがなく、常に良好に駆動電圧が供給される。
【００６８】
なお、本実施形態では、１つの圧電体層７０の静電容量ｃが５００ｐＦ、１つの駆動ＩＣ１１０で駆動する圧電素子３００の個数ｎが１８０、駆動電圧の最大電圧Ｖが３５ｖ、駆動電圧の最小時定数ｔが２μｓ、１本の接続配線１２１の溶断電流ｉが１．５Ａであるため、接続配線１２１の本数ｊは、１本より多い本数が好ましく、接続配線１２１を２本設けた。
【００６９】
また、このようなリザーバ形成基板３０上には、封止膜４１及び固定板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３１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１００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１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
【００７０】
また、このリザーバ１００の長手方向略中央部外側のコンプライアンス基板４０上には、リザーバ１００にインクを供給するためのインク導入口４４が形成されている。さらに、リザーバ形成基板３０には、インク導入口４４とリザーバ１００の側壁とを連通するインク導入路３５が設けられている。
【００７１】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給手段と接続したインク導入口４４からインクを取り込み、リザーバ１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動ＩＣ１１０からの駆動信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０との間に駆動電圧を印加し、弾性膜５０、下電極膜６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。
【００７２】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態１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。
【００７３】
例えば、上述した実施形態１では、駆動ＩＣ１１０の出力端子１１１と、圧電素子３００の上電極膜８０から延設されたリード電極９０とを導電性ワイヤからなる出力用接続配線１２０を介して接続するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、リザーバ形成基板３０上に駆動ＩＣ１１０の出力端子１１１とリード電極９０とを接続する導電性膜を設けるようにしてもよい。
【００７４】
また、例えば、上述した実施形態１では、駆動ＩＣ１１０の長手方向両端の駆動電圧供給パッド１１２のそれぞれと配線パターン３６とを接続配線１２１を介して接続し、各駆動電圧供給パッド１１２に駆動ＩＣ１１０の両側から駆動電圧を供給するようにしたが、これに限定されず、駆動ＩＣ１１０の長手方向の何れか一端の駆動電圧供給パッド１１２のみを配線パターン３６と接続するようにしてもよい。
【００７５】
さらに、例えば、上述の実施形態１では、成膜及びリソグラフィ法を応用して製造される薄膜型のインクジェット式記録ヘッドを例にしたが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される圧膜型のインクジェット式記録ヘッドにも本発明を採用することができる。
【００７６】
また、これら各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、インクジェット式記録装置に搭載される。図４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。
【００７７】
図４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。
【００７８】
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。
【００７９】
なお、以上の説明は、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ついてなされているが、本発明は、広く液体噴射ヘッド及び液体噴射装置全般を対象としたものである。
【００８０】
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記録ヘッド、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を挙げることができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、圧電素子を駆動する駆動ＩＣの駆動電圧供給パッド同士と、長手方向端部の駆動電圧供給パッドと配線パターンとを導電性ワイヤからなる接続配線で電気的に接続するようにしたため、駆動ＩＣを搭載する配線パターンの設けられた接合基板の駆動ＩＣの短手方向に隣接して接続配線が接続される配線パターンの接続用のスペースを設ける必要がなく、小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係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】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの概略平面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの断面図であり、（ａ）は圧力発生室の長手方向の断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略図である。
【符号の説明】
１０ 流路形成基板
１２ 圧力発生室
２０ ノズルプレート
２１ ノズル開口
３０ リザーバ形成基板
３１ リザーバ部
３２ 圧電素子保持部
３６ 配線パターン
４０ コンプライアンス基板
６０ 下電極膜
７０ 圧電体層
８０ 上電極膜
９０ リード電極
１００ リザーバ
１１０ 駆動ＩＣ
１１１ 出力端子
１１２ 駆動電圧供給パッド
１１３ 入力端子
１２０ 出力用接続配線
１２１ 接続配線
１２２ 入力用接続配線
３００ 圧電素子
Claims (6)
- ノズル開口に連通する圧力発生室が画成される流路形成基板と、該流路形成基板に振動板を介して設けられる圧電素子とを具備する液体噴射ヘッドにおいて、
前記流路形成基板の前記圧電素子側には、上部に駆動ＩＣと当該駆動ＩＣの前記圧力発生室の並設方向両端部側に形成されて前記駆動ＩＣの前記圧力発生室の並設方向端部近傍で外部配線が接続される配線パターンとが設けられた接合基板が接合されており、前記駆動ＩＣには、各圧電素子に分配される駆動電圧が供給されると共に前記圧力発生室の並設方向に亘って複数配置される駆動電圧供給パッドが設けられており、隣接する前記駆動電圧供給パッド同士と、前記圧力発生室の並設方向両端の駆動電圧供給パッドと前記配線パターンとが導電性ワイヤからなる接続配線を介して電気的に接続されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。 - １つの圧電素子の静電容量をｃ、１つの駆動用ＩＣで駆動する前記圧電素子の個数をｎ、駆動電圧の最大電圧をＶ、駆動電圧の最小時定数をｔ、１つの接続配線の溶断電流をｉとしたときに、前記駆動電圧供給用パッドに接続された接続配線の本数ｊが下記式（１）を満たすことを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
- 前記駆動ＩＣの前記圧力発生室の並設方向端部には、当該駆動ＩＣを駆動する駆動信号が入力される複数の入力端子が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッド。
- 前記流路形成基板に複数の隔壁によって画成される並設された前記圧力発生室が２列設けられ、前記駆動ＩＣが前記圧力発生室の列に対応して２個設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の液体噴射ヘッド。
- 前記圧力発生室が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、前記圧電素子の各層が成膜及びリソグラフィ法により形成されたものであることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の液体噴射ヘッド。
- 請求項１〜５の何れかに記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
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