液体噴射ヘッド及びその製造方法
【課題】性能の低下を抑制できる液体噴射ヘッドを提供する。
【解決手段】液体噴射ヘッドは、ノズル開口に連通する複数の圧力発生室が並設された流路形成基板と、流路形成基板上に配置された振動板と、圧力発生室に対応するように振動板上に配置された圧電素子と、圧電素子から引き出されたリード電極と、振動板と接着剤を介して接合され、振動板との間で圧電素子が配置される封止空間を形成する接合基板と、を備える。リード電極は、封止空間内において圧電素子に接続される第１部分と、接合基板と振動板との間に配置され、第１部分と結ばれる第２部分と、接合基板と振動板との間に配置され、第２部分と結ばれる第３部分と、封止空間外に配置され、第３部分と結ばれる第４部分と、を有する。第２部分の幅は、第１部分の幅及び第３部分の幅よりも小さい。
【解決手段】液体噴射ヘッドは、ノズル開口に連通する複数の圧力発生室が並設された流路形成基板と、流路形成基板上に配置された振動板と、圧力発生室に対応するように振動板上に配置された圧電素子と、圧電素子から引き出されたリード電極と、振動板と接着剤を介して接合され、振動板との間で圧電素子が配置される封止空間を形成する接合基板と、を備える。リード電極は、封止空間内において圧電素子に接続される第１部分と、接合基板と振動板との間に配置され、第１部分と結ばれる第２部分と、接合基板と振動板との間に配置され、第２部分と結ばれる第３部分と、封止空間外に配置され、第３部分と結ばれる第４部分と、を有する。第２部分の幅は、第１部分の幅及び第３部分の幅よりも小さい。
【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その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドであるインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、液体が噴射されるノズル開口に連通する複数の圧力発生室が並設された流路形成基板と、流路形成基板上に配置された振動板と、圧力発生室に対応するように振動板上に配置された圧電素子と、圧電素子と接続され、圧電素子から引き出されたリード電極と、振動板の少なくとも一部と接着剤を介して接合され、振動板との間で圧電素子が配置される封止空間を形成する接合基板とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９―１８４２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
流路形成基板上の振動板と接合基板とを接着剤を介して接合する場合、その接着剤の一部がリード電極に沿って流れる可能性がある。例えば、その接着剤が圧力発生室を形成する振動板の一部の領域に付着すると、液体噴射ヘッドの性能が低下する可能性がある。
【０００５】
本発明の態様は、性能の低下を抑制できる液体噴射ヘッド及びその製造方法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】
本発明の第１の態様に従えば、液体が噴射されるノズル開口に連通する複数の圧力発生室が並設された流路形成基板と、前記流路形成基板上に配置された振動板と、前記圧力発生室に対応するように前記振動板上に配置された圧電素子と、前記圧電素子と接続され、前記圧電素子から引き出されたリード電極と、前記振動板の少なくとも一部と接着剤を介して接合され、前記振動板との間で前記圧電素子が配置される封止空間を形成する接合基板と、を備え、前記リード電極は、前記リード電極の一端部を含み、前記封止空間内において前記圧電素子に接続される第１部分と、少なくとも一部が前記接合基板と前記振動板との間に配置され、前記第１部分と結ばれる第２部分と、少なくとも一部が前記接合基板と前記振動板との間に配置され、前記第２部分と結ばれる第３部分と、前記リード電極の他端部を含み、前記封止空間外に配置され、前記第３部分と結ばれる第４部分と、を有し、前記第２部分の幅は、前記第１部分の幅及び前記第３部分の幅よりも小さい液体噴射ヘッドが提供される。
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、リード電極が、リード電極の一端部を含み、封止空間内において圧電素子に接続される第１部分と、少なくとも一部が接合基板と振動板との間に配置され、第１部分と結ばれる第２部分と、少なくとも一部が接合基板と振動板との間に配置され、第２部分と結ばれる第３部分と、リード電極の他端部を含み、封止空間外に配置され、第３部分と結ばれる第４部分とを有し、第２部分の幅が、第１部分の幅及び第３部分の幅よりも小さいので、流路形成基板上の振動板と接合基板とを接着剤を介して接合する場合、その接着剤の一部がリード電極に沿って流れても、隣接するリード電極の第２部分どうしの間にためることができる。したがって、例えば、その接着剤が圧力発生室を形成する振動板の一部の領域に付着することが抑制され、液体噴射ヘッドの性能の低下が抑制される。
【０００８】
前記第３部分の幅は、前記第１部分の幅よりも大きく、前記第４部分の幅とほぼ等しい構成でもよい。これにより、例えば毛管現象により、接着剤の一部は接合基板と振動板との間において拡がり、その接着剤の流れを調整できる。
【０００９】
前記封止空間外に配置される駆動回路と、一端が前記駆動回路と接続され、他端が前記第４部分と接続される接続配線と、前記第４部分と前記接続配線とを固定するモールド剤と、を備える構成でもよい。これにより、第４部分と接続配線とは良好に接続される。また、第３部分の幅は、第１部分の幅よりも大きく、第４部分の幅とほぼ等しい場合、モールド剤が封止空間内に浸入することが抑制される。
【００１０】
本発明の第２の態様に従えば、液体が噴射されるノズル開口に連通する複数の圧力発生室が並設された流路形成基板と、前記流路形成基板上に配置された振動板と、前記圧力発生室に対応するように前記振動板上に配置された圧電素子と、を備える液体噴射ヘッドの製造方法であって、一端部を含む第１部分、前記第１部分と結ばれる第２部分、前記第２部分と結ばれる第３部分、及び他端部を含み、前記第３部分と結ばれる第４部分を有するリード電極の前記第１部分と前記圧電素子とを接続する工程と、前記振動板との間で前記圧電素子及び前記第１部分が配置される封止空間が形成されるように、前記振動板の少なくとも一部と接着剤を介して接合基板を接合する工程と、を有し、前記接合する工程では、前記第２部分の少なくとも一部及び前記第３部分の少なくとも一部が前記接合基板と前記振動板との間に配置され、前記第４部分が前記封止空間外に配置されるように、前記振動板と前記接合基板とが接合され、前記第２部分の幅は、前記第１部分の幅及び前記第３部分の幅よりも小さい液体噴射ヘッドの製造方法が提供される。
【００１１】
本発明の第２の態様によれば、リード電極が、リード電極の一端部を含み、封止空間内において圧電素子に接続される第１部分と、少なくとも一部が接合基板と振動板との間に配置され、第１部分と結ばれる第２部分と、少なくとも一部が接合基板と振動板との間に配置され、第２部分と結ばれる第３部分と、リード電極の他端部を含み、封止空間外に配置され、第３部分と結ばれる第４部分とを有し、第２部分の幅が、第１部分の幅及び第３部分の幅よりも小さいので、流路形成基板上の振動板と接合基板とを接着剤を介して接合する場合、その接着剤の一部がリード電極に沿って流れても、隣接するリード電極の第２部分どうしの間にためることができる。したがって、例えば、その接着剤が圧力発生室を形成する振動板の一部の領域に付着することが抑制され、液体噴射ヘッドの性能の低下が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの一例を示す分解斜視図である。
【図２】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの一例を示す平面図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ’断面図である。
【図４】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの一例を示す模式図である。
【図５】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの一例を示す模式図である。
【図６】本実施形態に係る液体噴射装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る液体噴射ヘッドの一例を示す分解斜視図である。図２は、図１の平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ’断面図である。液体噴射ヘッドＩＪは、例えばインクジェット式記録ヘッドとして使用される。
【００１４】
図１、図２、及び図３に示すように、液体噴射ヘッドＩＪは、液体（インク、液滴）が噴射されるノズル開口２１に連通する複数の圧力発生室１２が並設された流路形成基板１０と、流路形成基板１０上に配置された振動板３４と、圧力発生室１２に対応するように振動板上に配置された圧電素子３００と、圧電素子３００と接続され、圧電素子３００から引き出されたリード電極９０と、振動板３４の少なくとも一部と接着剤３９を介して接合され、振動板３４との間で圧電素子３００が配置される封止空間ＳＰを形成する接合基板３０とを備えている。
【００１５】
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、その一方の面には二酸化シリコンからなる厚さ０．５〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。
【００１６】
流路形成基板１０には、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１１によって区画された複数の圧力発生室１２がその幅方向（短手方向）に並設されている。圧力発生室１２は、液体（液滴）が噴射されるノズル開口２１に連通している。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向一端部側には、インク供給路１４と連通路１５とが隔壁１１によって区画されている。また、連通路１５の一端には、各圧力発生室１２の共通のインク室（液体室）となるリザーバ１００の一部を構成する連通部１３が形成されている。すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５からなる液体流路が設けられている。
【００１７】
インク供給路１４は、圧力発生室１２の長手方向一端部側に連通し且つ圧力発生室１２より小さい断面積を有する。例えば、本実施形態では、インク供給路１４は、リザーバ１００と各圧力発生室１２との間の圧力発生室１２側の流路を幅方向に絞ることで、圧力発生室１２の幅より小さい幅で形成されている。
【００１８】
すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２と、圧力発生室１２の短手方向の断面積より小さい断面積を有するインク供給路１４と、このインク供給路１４に連通すると共にインク供給路１４の短手方向の断面積よりも大きい断面積を有する連通路１５とが複数の隔壁１１により区画されて設けられている。
【００１９】
また、流路形成基板１０の圧力発生室１２が開口する面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．０１〜１ｍｍ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、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などからなる。
【００２０】
一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側の面には、上述したように、厚さが例えば約１．０μｍの弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、厚さが例えば、約０．４μｍの絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５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１．１μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．０５μｍの上電極膜８０とが積層形成されて、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３２０という。本実施形態では、下電極膜６０を複数の圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を各圧電素子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３２０が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子３００を所定の基板上（流路形成基板１０上）に設け、当該圧電素子３００を駆動させた装置をアクチュエータ装置と称する。
【００２１】
なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５、及び下電極膜６０が振動板３４として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
【００２２】
なお、圧電体層７０は、下電極膜６０上に形成される電気機械変換作用を示す強誘電性セラミックス材料からなるペロブスカイト構造の結晶膜である。圧電体層７０の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性圧電材料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等が好適である。具体的には、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）、ジルコニウム酸鉛（ＰｂＺｒＯ3）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ），ＴｉＯ3）ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）又は、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3）等を用いることができる。圧電体層７０の厚さについては、製造工程でクラックが発生しない程度に厚さを抑え、且つ十分な変位特性を呈する程度に厚く形成する。例えば、本実施形態では、圧電体層７０を１〜２μｍ前後の厚さで形成した。
【００２３】
さらに、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜８０には、インク供給路１４側の端部近傍から引き出され、絶縁体膜５５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。
【００２４】
このような圧電素子３００が配置された流路形成基板１０上の振動板３４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３０が接着剤３９を介して接合されている。本実施形態においては、接合基板３０は、リード電極９０の一部と接触するように、振動板３４（絶縁体膜５５）と接合される。
【００２５】
このリザーバ部３１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。
【００２６】
また、接合基板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封止空間ＳＰを有する圧電素子保持部３２が設けられている。圧電素子保持部３２は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の封止空間ＳＰを有していればよい。なお、封止空間ＳＰは、密封されているが、密封されていなくてもよい。
【００２７】
また、接合基板３０には、接合基板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から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、貫通孔３３内に露出するように設けられている。すなわち、リード電極９０の一部は、封止空間ＳＰ外に配置される。
【００２８】
また、接合基板３０上には、並設された圧電素子３００を駆動するための駆動回路１２０が固定されている。具体的には、接合基板３０上には、図３に示す接続配線１２１と接続される配線１２２が形成されており、この配線１２２上に駆動回路１２０が実装されている。この駆動回路１２０としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等を用いることができる。そして、配線１２２とリード電極９０とは、貫通孔３３を挿通させた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を介して電気的に接続されている。リード電極９０と接続配線１２１とは、例えば導電性接着剤からなるモールド剤３５によって電気的に接続される。
【００２９】
このような接合基板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、すなわち、表面の結晶面方位が（１１０）面のシリコン単結晶基板を用いて形成した。なお、接合基板３０は、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料を用いることで、熱による変形を防止することができる。また、接合基板３０として、結晶基板を用いることで、リザーバ部３１及び圧電素子保持部３２及び貫通孔３３を異方性エッチングにより高精度に形成することができる。
【００３０】
ここで、接合基板３０にリザーバ部３１、圧電素子保持部３２及び貫通孔３３を形成する異方性エッチングは、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。本実施形態では、接合基板３０が面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなるため、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７０．５度の角度をなし且つ上記（１１０）面に垂直な第２の（１１１）面とが出現する。かかる異方性エッチングにより二つの平行する面である第１の（１１１）面と二つの平行する面である第２の（１１１）面とで形成される平行四辺形状を基本として精密加工を行うことができ、リザーバ部３１、圧電素子保持部３２及び貫通孔３３を高精度に形成することができる。
【００３１】
また、このような接合基板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。なお、コンプライアンス基板４０は、接着剤を用いて接合基板３０に接合することも、封止膜４１を加熱することで、接合基板３０と固定板４２とを封止膜４１を介して接合することもできる。
【００３２】
図４は、本実施形態に係る液体噴射ヘッドＩＪを模式的に示す側断面図、図５は、平面図である。
【００３３】
図４及び図５に示すように、液体噴射ヘッドＩＪは、圧力発生室１２に対応するように振動板３４上に配置された圧電素子３００と、圧電素子３００と接続され、圧電素子３００から引き出されたリード電極９０と、振動板３４の少なくとも一部と接着剤３９を介して接合され、振動板３４との間で圧電素子３００が配置される封止空間ＳＰを形成する接合基板３０とを備えている。
【００３４】
リード電極９０は、第１部分９０Ａと、第１部分９０Ａと結ばれる第２部分９０Ｂと、第２部分９０Ｂと結ばれる第３部分９０Ｃと、第３部分９０Ｃと結ばれる第４部分９０Ｄとを有する。
【００３５】
第１部分９０Ａは、リード電極９０の一端部を含み、封止空間ＳＰ内において圧電素子３００に接続される。第２部分９０Ｂは、少なくとも一部が接合基板３０と振動板３４との間に配置される。第３部分９０Ｃは、少なくとも一部が接合基板３０と振動板３４との間に配置される。第４部分９０Ｄは、リード電極９０の他端部を含み、封止空間ＳＰ外に配置される。本実施形態において、第４部分９０Ｄは、貫通孔３３内に露出するように配置される。
【００３６】
本実施形態において、第２部分９０Ｂの幅Ｗ２は、第１部分９０Ａの幅Ｗ１よりも小さい。また、第２部分９０Ｂの幅Ｗ２は、第３部分９０Ｃの幅Ｗ３よりも小さい。すなわち、第２部分９０Ｂにおいて、リード電極９０の凹部９０Ｕが形成されている。
【００３７】
また、本実施形態においては、第３部分９０Ｃの幅Ｗ３は、第１部分９０Ａの幅Ｗ１よりも大きい。また、第３部分９０Ｃの幅Ｗ３は、第４部分９０Ｄの幅Ｗ４とほぼ等しい。
【００３８】
また、液体噴射ヘッドＩＪは、封止空間ＳＰ外に配置される駆動回路１２０と、一端が駆動回路１２０と接続され、他端が第４部分９０Ｄと接続される接続配線１２１とを備える。第４部分９０Ｄと接続配線１２１とは、例えば導電性接着剤からなるモールド剤３５によって固定され、電気的に接続される。
【００３９】
次に、液体噴射ヘッドＩＪの製造方法の一例について説明する。流路形成基板１０上の振動板３４上に圧電素子３００が配置される。次いで、リード電極９０の第１部分９０Ａと圧電素子３００とが接続される。次いで、振動板３４との間で圧電素子３００及び第１部分９０Ａが配置される封止空間ＳＰが形成されるように、振動板３４の少なくとも一部と接着剤３９を介して接合基板３０が接合される。接合する工程では、第２部分９０Ｂの少なくとも一部及び第３部分９０Ｃの少なくとも一部が接合基板３０と振動板３４との間に配置され、第４部分９０Ｄが封止空間ＳＰ外に配置されるように、振動板３４と接合基板３０とが接合される。
【００４０】
本実施形態においては、接合基板３０の下面の内端部Ｅ１と外端部Ｅ２との間に、第２部分９０Ｂ及び第３部分９０Ｃの少なくとも一部が配置される。本実施形態においては、内端部Ｅ１と振動板３４との間に第２部分９０Ｂが配置され、外端部Ｅ２と振動板３４との間に第３部分９０Ｃが配置される。
【００４１】
また、駆動回路１２０が接合基板３０上に配置され、駆動回路１２０と第４部分９０Ｄとが接続配線１２１を介して電気的に接続される。第４部分９０Ｄと接続配線１２１とは、モールド剤３５によって固定される。
【００４２】
本実施形態によれば、振動板３４と接合基板３０とを接着剤３９を介して接合する工程において、その接着剤３９の一部がリード電極９０に沿って流れる可能性がある。本実施形態によれば、第２部分９０Ｂの幅Ｗ２が、第１部分９０Ａの幅Ｗ１及び第３部分９０Ｃの幅Ｗ３よりも小さく、第２部分９０Ｂにおいて凹部９０Ｕが形成されているため、図５に示すように、リード電極９０に沿って流れた接着剤３９は、隣接するリード電極９０の第２部分９０Ｂどうしの間にためられる。したがって、接着剤３９が封止空間ＳＰ内に流入したり、圧力発生室１２を形成する振動板３４の一部の領域に付着したりすることが抑制される。これにより、液体噴射ヘッドＩＪは、液体噴射を安定的に実行でき、性能の低下が抑制される。
【００４３】
また、本実施形態においては、第３部分９０Ｃの幅Ｗ３は、第１部分９０Ａの幅Ｗ１よりも大きく、第４部分９０Ｄの幅Ｗ４とほぼ等しい。これにより、図５に示すように、例えば毛管現象により、接着剤３９の一部は、接合基板３０の外端部Ｅ２と振動板３４との間において拡がるように流れる。これにより、例えば接着剤３９が第４部分９０Ｄに付着したり、貫通孔３３に流れたりすることを抑制できる。
【００４４】
また、本実施形態によれば、液体噴射ヘッドＩＪは、封止空間ＳＰ外に配置される駆動回路１２０と、一端が駆動回路１２０と接続され、他端が第４部分９０Ｄと接続される接続配線１２１と、第４部分９０Ｄと接続配線１２１とを固定するモールド剤３５とを備えるので、第４部分９０Ｄと接続配線１２１とは良好に接続される。また、第３部分９０Ｃの幅Ｗ３は、第４部分９０Ｄの幅Ｗ４とほぼ等しく、毛管現象により、モールド剤３５が封止空間ＳＰ内に浸入することが抑制される。したがって、液体噴射ヘッドＩＪの性能の低下が抑制される。
【００４５】
このような本実施形態の液体噴射ヘッド（インクジェット式記録ヘッド）ＩＪ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、駆動回路１２０からの記録信号に従い、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から液体（インク）が吐出する。
【００４６】
また、上述した実施形態では、圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、薄膜型の圧電素子３００を有するアクチュエータ装置を用いて説明したが、特にこれに限定されず、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厚膜型のアクチュエータ装置や、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型のアクチュエータ装置などを使用することができる。また、圧力発生手段として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエータなどを使用することができる。
【００４７】
なお、このような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６は、そのインクジェット式記録装置（液体噴射装置）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。
【００４８】
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。
【００４９】
なお、上述した実施形態では、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挙げて説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッド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液体噴射ヘッドの製造方法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（電界放出ディスプレー）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。
【符号の説明】
【００５０】
１０…流路形成基板、１２…圧力発生室、２１…ノズル開口、３０…接合基板、３４…振動板、３５…モールド剤、３９…接着剤、９０…リード電極、９０Ａ…第１部分、９０Ｂ…第２部分、９０Ｃ…第３部分、９０Ｄ…第４部分、１２０…駆動回路、１２１…接続配線、３００…圧電素子、ＩＪ…液体噴射ヘッド、ＳＰ…封止空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドであるインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、液体が噴射されるノズル開口に連通する複数の圧力発生室が並設された流路形成基板と、流路形成基板上に配置された振動板と、圧力発生室に対応するように振動板上に配置された圧電素子と、圧電素子と接続され、圧電素子から引き出されたリード電極と、振動板の少なくとも一部と接着剤を介して接合され、振動板との間で圧電素子が配置される封止空間を形成する接合基板とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９―１８４２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
流路形成基板上の振動板と接合基板とを接着剤を介して接合する場合、その接着剤の一部がリード電極に沿って流れる可能性がある。例えば、その接着剤が圧力発生室を形成する振動板の一部の領域に付着すると、液体噴射ヘッドの性能が低下する可能性がある。
【０００５】
本発明の態様は、性能の低下を抑制できる液体噴射ヘッド及びその製造方法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】
本発明の第１の態様に従えば、液体が噴射されるノズル開口に連通する複数の圧力発生室が並設された流路形成基板と、前記流路形成基板上に配置された振動板と、前記圧力発生室に対応するように前記振動板上に配置された圧電素子と、前記圧電素子と接続され、前記圧電素子から引き出されたリード電極と、前記振動板の少なくとも一部と接着剤を介して接合され、前記振動板との間で前記圧電素子が配置される封止空間を形成する接合基板と、を備え、前記リード電極は、前記リード電極の一端部を含み、前記封止空間内において前記圧電素子に接続される第１部分と、少なくとも一部が前記接合基板と前記振動板との間に配置され、前記第１部分と結ばれる第２部分と、少なくとも一部が前記接合基板と前記振動板との間に配置され、前記第２部分と結ばれる第３部分と、前記リード電極の他端部を含み、前記封止空間外に配置され、前記第３部分と結ばれる第４部分と、を有し、前記第２部分の幅は、前記第１部分の幅及び前記第３部分の幅よりも小さい液体噴射ヘッドが提供される。
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、リード電極が、リード電極の一端部を含み、封止空間内において圧電素子に接続される第１部分と、少なくとも一部が接合基板と振動板との間に配置され、第１部分と結ばれる第２部分と、少なくとも一部が接合基板と振動板との間に配置され、第２部分と結ばれる第３部分と、リード電極の他端部を含み、封止空間外に配置され、第３部分と結ばれる第４部分とを有し、第２部分の幅が、第１部分の幅及び第３部分の幅よりも小さいので、流路形成基板上の振動板と接合基板とを接着剤を介して接合する場合、その接着剤の一部がリード電極に沿って流れても、隣接するリード電極の第２部分どうしの間にためることができる。したがって、例えば、その接着剤が圧力発生室を形成する振動板の一部の領域に付着することが抑制され、液体噴射ヘッドの性能の低下が抑制される。
【０００８】
前記第３部分の幅は、前記第１部分の幅よりも大きく、前記第４部分の幅とほぼ等しい構成でもよい。これにより、例えば毛管現象により、接着剤の一部は接合基板と振動板との間において拡がり、その接着剤の流れを調整できる。
【０００９】
前記封止空間外に配置される駆動回路と、一端が前記駆動回路と接続され、他端が前記第４部分と接続される接続配線と、前記第４部分と前記接続配線とを固定するモールド剤と、を備える構成でもよい。これにより、第４部分と接続配線とは良好に接続される。また、第３部分の幅は、第１部分の幅よりも大きく、第４部分の幅とほぼ等しい場合、モールド剤が封止空間内に浸入することが抑制される。
【００１０】
本発明の第２の態様に従えば、液体が噴射されるノズル開口に連通する複数の圧力発生室が並設された流路形成基板と、前記流路形成基板上に配置された振動板と、前記圧力発生室に対応するように前記振動板上に配置された圧電素子と、を備える液体噴射ヘッドの製造方法であって、一端部を含む第１部分、前記第１部分と結ばれる第２部分、前記第２部分と結ばれる第３部分、及び他端部を含み、前記第３部分と結ばれる第４部分を有するリード電極の前記第１部分と前記圧電素子とを接続する工程と、前記振動板との間で前記圧電素子及び前記第１部分が配置される封止空間が形成されるように、前記振動板の少なくとも一部と接着剤を介して接合基板を接合する工程と、を有し、前記接合する工程では、前記第２部分の少なくとも一部及び前記第３部分の少なくとも一部が前記接合基板と前記振動板との間に配置され、前記第４部分が前記封止空間外に配置されるように、前記振動板と前記接合基板とが接合され、前記第２部分の幅は、前記第１部分の幅及び前記第３部分の幅よりも小さい液体噴射ヘッドの製造方法が提供される。
【００１１】
本発明の第２の態様によれば、リード電極が、リード電極の一端部を含み、封止空間内において圧電素子に接続される第１部分と、少なくとも一部が接合基板と振動板との間に配置され、第１部分と結ばれる第２部分と、少なくとも一部が接合基板と振動板との間に配置され、第２部分と結ばれる第３部分と、リード電極の他端部を含み、封止空間外に配置され、第３部分と結ばれる第４部分とを有し、第２部分の幅が、第１部分の幅及び第３部分の幅よりも小さいので、流路形成基板上の振動板と接合基板とを接着剤を介して接合する場合、その接着剤の一部がリード電極に沿って流れても、隣接するリード電極の第２部分どうしの間にためることができる。したがって、例えば、その接着剤が圧力発生室を形成する振動板の一部の領域に付着することが抑制され、液体噴射ヘッドの性能の低下が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの一例を示す分解斜視図である。
【図２】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの一例を示す平面図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ’断面図である。
【図４】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの一例を示す模式図である。
【図５】本実施形態に係る液体噴射ヘッドの一例を示す模式図である。
【図６】本実施形態に係る液体噴射装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る液体噴射ヘッドの一例を示す分解斜視図である。図２は、図１の平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ’断面図である。液体噴射ヘッドＩＪは、例えばインクジェット式記録ヘッドとして使用される。
【００１４】
図１、図２、及び図３に示すように、液体噴射ヘッドＩＪは、液体（インク、液滴）が噴射されるノズル開口２１に連通する複数の圧力発生室１２が並設された流路形成基板１０と、流路形成基板１０上に配置された振動板３４と、圧力発生室１２に対応するように振動板上に配置された圧電素子３００と、圧電素子３００と接続され、圧電素子３００から引き出されたリード電極９０と、振動板３４の少なくとも一部と接着剤３９を介して接合され、振動板３４との間で圧電素子３００が配置される封止空間ＳＰを形成する接合基板３０とを備えている。
【００１５】
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、その一方の面には二酸化シリコンからなる厚さ０．５〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。
【００１６】
流路形成基板１０には、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１１によって区画された複数の圧力発生室１２がその幅方向（短手方向）に並設されている。圧力発生室１２は、液体（液滴）が噴射されるノズル開口２１に連通している。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向一端部側には、インク供給路１４と連通路１５とが隔壁１１によって区画されている。また、連通路１５の一端には、各圧力発生室１２の共通のインク室（液体室）となるリザーバ１００の一部を構成する連通部１３が形成されている。すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５からなる液体流路が設けられている。
【００１７】
インク供給路１４は、圧力発生室１２の長手方向一端部側に連通し且つ圧力発生室１２より小さい断面積を有する。例えば、本実施形態では、インク供給路１４は、リザーバ１００と各圧力発生室１２との間の圧力発生室１２側の流路を幅方向に絞ることで、圧力発生室１２の幅より小さい幅で形成されている。
【００１８】
すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２と、圧力発生室１２の短手方向の断面積より小さい断面積を有するインク供給路１４と、このインク供給路１４に連通すると共にインク供給路１４の短手方向の断面積よりも大きい断面積を有する連通路１５とが複数の隔壁１１により区画されて設けられている。
【００１９】
また、流路形成基板１０の圧力発生室１２が開口する面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．０１〜１ｍｍ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、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などからなる。
【００２０】
一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側の面には、上述したように、厚さが例えば約１．０μｍの弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、厚さが例えば、約０．４μｍの絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５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１．１μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．０５μｍの上電極膜８０とが積層形成されて、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３２０という。本実施形態では、下電極膜６０を複数の圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を各圧電素子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３２０が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子３００を所定の基板上（流路形成基板１０上）に設け、当該圧電素子３００を駆動させた装置をアクチュエータ装置と称する。
【００２１】
なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５、及び下電極膜６０が振動板３４として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。
【００２２】
なお、圧電体層７０は、下電極膜６０上に形成される電気機械変換作用を示す強誘電性セラミックス材料からなるペロブスカイト構造の結晶膜である。圧電体層７０の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性圧電材料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等が好適である。具体的には、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）、ジルコニウム酸鉛（ＰｂＺｒＯ3）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ），ＴｉＯ3）ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）又は、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3）等を用いることができる。圧電体層７０の厚さについては、製造工程でクラックが発生しない程度に厚さを抑え、且つ十分な変位特性を呈する程度に厚く形成する。例えば、本実施形態では、圧電体層７０を１〜２μｍ前後の厚さで形成した。
【００２３】
さらに、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜８０には、インク供給路１４側の端部近傍から引き出され、絶縁体膜５５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。
【００２４】
このような圧電素子３００が配置された流路形成基板１０上の振動板３４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３０が接着剤３９を介して接合されている。本実施形態においては、接合基板３０は、リード電極９０の一部と接触するように、振動板３４（絶縁体膜５５）と接合される。
【００２５】
このリザーバ部３１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。
【００２６】
また、接合基板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封止空間ＳＰを有する圧電素子保持部３２が設けられている。圧電素子保持部３２は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の封止空間ＳＰを有していればよい。なお、封止空間ＳＰは、密封されているが、密封されていなくてもよい。
【００２７】
また、接合基板３０には、接合基板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から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、貫通孔３３内に露出するように設けられている。すなわち、リード電極９０の一部は、封止空間ＳＰ外に配置される。
【００２８】
また、接合基板３０上には、並設された圧電素子３００を駆動するための駆動回路１２０が固定されている。具体的には、接合基板３０上には、図３に示す接続配線１２１と接続される配線１２２が形成されており、この配線１２２上に駆動回路１２０が実装されている。この駆動回路１２０としては、例えば、回路基板や半導体集積回路（ＩＣ）等を用いることができる。そして、配線１２２とリード電極９０とは、貫通孔３３を挿通させた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を介して電気的に接続されている。リード電極９０と接続配線１２１とは、例えば導電性接着剤からなるモールド剤３５によって電気的に接続される。
【００２９】
このような接合基板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、すなわち、表面の結晶面方位が（１１０）面のシリコン単結晶基板を用いて形成した。なお、接合基板３０は、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料を用いることで、熱による変形を防止することができる。また、接合基板３０として、結晶基板を用いることで、リザーバ部３１及び圧電素子保持部３２及び貫通孔３３を異方性エッチングにより高精度に形成することができる。
【００３０】
ここで、接合基板３０にリザーバ部３１、圧電素子保持部３２及び貫通孔３３を形成する異方性エッチングは、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。本実施形態では、接合基板３０が面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなるため、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７０．５度の角度をなし且つ上記（１１０）面に垂直な第２の（１１１）面とが出現する。かかる異方性エッチングにより二つの平行する面である第１の（１１１）面と二つの平行する面である第２の（１１１）面とで形成される平行四辺形状を基本として精密加工を行うことができ、リザーバ部３１、圧電素子保持部３２及び貫通孔３３を高精度に形成することができる。
【００３１】
また、このような接合基板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。なお、コンプライアンス基板４０は、接着剤を用いて接合基板３０に接合することも、封止膜４１を加熱することで、接合基板３０と固定板４２とを封止膜４１を介して接合することもできる。
【００３２】
図４は、本実施形態に係る液体噴射ヘッドＩＪを模式的に示す側断面図、図５は、平面図である。
【００３３】
図４及び図５に示すように、液体噴射ヘッドＩＪは、圧力発生室１２に対応するように振動板３４上に配置された圧電素子３００と、圧電素子３００と接続され、圧電素子３００から引き出されたリード電極９０と、振動板３４の少なくとも一部と接着剤３９を介して接合され、振動板３４との間で圧電素子３００が配置される封止空間ＳＰを形成する接合基板３０とを備えている。
【００３４】
リード電極９０は、第１部分９０Ａと、第１部分９０Ａと結ばれる第２部分９０Ｂと、第２部分９０Ｂと結ばれる第３部分９０Ｃと、第３部分９０Ｃと結ばれる第４部分９０Ｄとを有する。
【００３５】
第１部分９０Ａは、リード電極９０の一端部を含み、封止空間ＳＰ内において圧電素子３００に接続される。第２部分９０Ｂは、少なくとも一部が接合基板３０と振動板３４との間に配置される。第３部分９０Ｃは、少なくとも一部が接合基板３０と振動板３４との間に配置される。第４部分９０Ｄは、リード電極９０の他端部を含み、封止空間ＳＰ外に配置される。本実施形態において、第４部分９０Ｄは、貫通孔３３内に露出するように配置される。
【００３６】
本実施形態において、第２部分９０Ｂの幅Ｗ２は、第１部分９０Ａの幅Ｗ１よりも小さい。また、第２部分９０Ｂの幅Ｗ２は、第３部分９０Ｃの幅Ｗ３よりも小さい。すなわち、第２部分９０Ｂにおいて、リード電極９０の凹部９０Ｕが形成されている。
【００３７】
また、本実施形態においては、第３部分９０Ｃの幅Ｗ３は、第１部分９０Ａの幅Ｗ１よりも大きい。また、第３部分９０Ｃの幅Ｗ３は、第４部分９０Ｄの幅Ｗ４とほぼ等しい。
【００３８】
また、液体噴射ヘッドＩＪは、封止空間ＳＰ外に配置される駆動回路１２０と、一端が駆動回路１２０と接続され、他端が第４部分９０Ｄと接続される接続配線１２１とを備える。第４部分９０Ｄと接続配線１２１とは、例えば導電性接着剤からなるモールド剤３５によって固定され、電気的に接続される。
【００３９】
次に、液体噴射ヘッドＩＪの製造方法の一例について説明する。流路形成基板１０上の振動板３４上に圧電素子３００が配置される。次いで、リード電極９０の第１部分９０Ａと圧電素子３００とが接続される。次いで、振動板３４との間で圧電素子３００及び第１部分９０Ａが配置される封止空間ＳＰが形成されるように、振動板３４の少なくとも一部と接着剤３９を介して接合基板３０が接合される。接合する工程では、第２部分９０Ｂの少なくとも一部及び第３部分９０Ｃの少なくとも一部が接合基板３０と振動板３４との間に配置され、第４部分９０Ｄが封止空間ＳＰ外に配置されるように、振動板３４と接合基板３０とが接合される。
【００４０】
本実施形態においては、接合基板３０の下面の内端部Ｅ１と外端部Ｅ２との間に、第２部分９０Ｂ及び第３部分９０Ｃの少なくとも一部が配置される。本実施形態においては、内端部Ｅ１と振動板３４との間に第２部分９０Ｂが配置され、外端部Ｅ２と振動板３４との間に第３部分９０Ｃが配置される。
【００４１】
また、駆動回路１２０が接合基板３０上に配置され、駆動回路１２０と第４部分９０Ｄとが接続配線１２１を介して電気的に接続される。第４部分９０Ｄと接続配線１２１とは、モールド剤３５によって固定される。
【００４２】
本実施形態によれば、振動板３４と接合基板３０とを接着剤３９を介して接合する工程において、その接着剤３９の一部がリード電極９０に沿って流れる可能性がある。本実施形態によれば、第２部分９０Ｂの幅Ｗ２が、第１部分９０Ａの幅Ｗ１及び第３部分９０Ｃの幅Ｗ３よりも小さく、第２部分９０Ｂにおいて凹部９０Ｕが形成されているため、図５に示すように、リード電極９０に沿って流れた接着剤３９は、隣接するリード電極９０の第２部分９０Ｂどうしの間にためられる。したがって、接着剤３９が封止空間ＳＰ内に流入したり、圧力発生室１２を形成する振動板３４の一部の領域に付着したりすることが抑制される。これにより、液体噴射ヘッドＩＪは、液体噴射を安定的に実行でき、性能の低下が抑制される。
【００４３】
また、本実施形態においては、第３部分９０Ｃの幅Ｗ３は、第１部分９０Ａの幅Ｗ１よりも大きく、第４部分９０Ｄの幅Ｗ４とほぼ等しい。これにより、図５に示すように、例えば毛管現象により、接着剤３９の一部は、接合基板３０の外端部Ｅ２と振動板３４との間において拡がるように流れる。これにより、例えば接着剤３９が第４部分９０Ｄに付着したり、貫通孔３３に流れたりすることを抑制できる。
【００４４】
また、本実施形態によれば、液体噴射ヘッドＩＪは、封止空間ＳＰ外に配置される駆動回路１２０と、一端が駆動回路１２０と接続され、他端が第４部分９０Ｄと接続される接続配線１２１と、第４部分９０Ｄと接続配線１２１とを固定するモールド剤３５とを備えるので、第４部分９０Ｄと接続配線１２１とは良好に接続される。また、第３部分９０Ｃの幅Ｗ３は、第４部分９０Ｄの幅Ｗ４とほぼ等しく、毛管現象により、モールド剤３５が封止空間ＳＰ内に浸入することが抑制される。したがって、液体噴射ヘッドＩＪの性能の低下が抑制される。
【００４５】
このような本実施形態の液体噴射ヘッド（インクジェット式記録ヘッド）ＩＪ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、駆動回路１２０からの記録信号に従い、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から液体（インク）が吐出する。
【００４６】
また、上述した実施形態では、圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、薄膜型の圧電素子３００を有するアクチュエータ装置を用いて説明したが、特にこれに限定されず、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厚膜型のアクチュエータ装置や、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型のアクチュエータ装置などを使用することができる。また、圧力発生手段として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエータなどを使用することができる。
【００４７】
なお、このような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６は、そのインクジェット式記録装置（液体噴射装置）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。
【００４８】
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。
【００４９】
なお、上述した実施形態では、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挙げて説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッド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液体噴射ヘッドの製造方法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（電界放出ディスプレー）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。
【符号の説明】
【００５０】
１０…流路形成基板、１２…圧力発生室、２１…ノズル開口、３０…接合基板、３４…振動板、３５…モールド剤、３９…接着剤、９０…リード電極、９０Ａ…第１部分、９０Ｂ…第２部分、９０Ｃ…第３部分、９０Ｄ…第４部分、１２０…駆動回路、１２１…接続配線、３００…圧電素子、ＩＪ…液体噴射ヘッド、ＳＰ…封止空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が噴射されるノズル開口に連通する複数の圧力発生室が並設された流路形成基板と、
前記流路形成基板上に配置された振動板と、
前記圧力発生室に対応するように前記振動板上に配置された圧電素子と、
前記圧電素子と接続され、前記圧電素子から引き出されたリード電極と、
前記振動板の少なくとも一部と接着剤を介して接合され、前記振動板との間で前記圧電素子が配置される封止空間を形成する接合基板と、を備え、
前記リード電極は、前記リード電極の一端部を含み、前記封止空間内において前記圧電素子に接続される第１部分と、少なくとも一部が前記接合基板と前記振動板との間に配置され、前記第１部分と結ばれる第２部分と、少なくとも一部が前記接合基板と前記振動板との間に配置され、前記第２部分と結ばれる第３部分と、前記リード電極の他端部を含み、前記封止空間外に配置され、前記第３部分と結ばれる第４部分と、を有し、
前記第２部分の幅は、前記第１部分の幅及び前記第３部分の幅よりも小さい液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記第３部分の幅は、前記第１部分の幅よりも大きく、前記第４部分の幅とほぼ等しい請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記封止空間外に配置される駆動回路と、
一端が前記駆動回路と接続され、他端が前記第４部分と接続される接続配線と、
前記第４部分と前記接続配線とを固定するモールド剤と、を備える請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
液体が噴射されるノズル開口に連通する複数の圧力発生室が並設された流路形成基板と、前記流路形成基板上に配置された振動板と、前記圧力発生室に対応するように前記振動板上に配置された圧電素子と、を備える液体噴射ヘッドの製造方法であって、
一端部を含む第１部分、前記第１部分と結ばれる第２部分、前記第２部分と結ばれる第３部分、及び他端部を含み、前記第３部分と結ばれる第４部分を有するリード電極の前記第１部分と前記圧電素子とを接続する工程と、
前記振動板との間で前記圧電素子及び前記第１部分が配置される封止空間が形成されるように、前記振動板の少なくとも一部と接着剤を介して接合基板を接合する工程と、を有し、
前記接合する工程では、前記第２部分の少なくとも一部及び前記第３部分の少なくとも一部が前記接合基板と前記振動板との間に配置され、前記第４部分が前記封止空間外に配置されるように、前記振動板と前記接合基板とが接合され、
前記第２部分の幅は、前記第１部分の幅及び前記第３部分の幅よりも小さい液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１】
液体が噴射されるノズル開口に連通する複数の圧力発生室が並設された流路形成基板と、
前記流路形成基板上に配置された振動板と、
前記圧力発生室に対応するように前記振動板上に配置された圧電素子と、
前記圧電素子と接続され、前記圧電素子から引き出されたリード電極と、
前記振動板の少なくとも一部と接着剤を介して接合され、前記振動板との間で前記圧電素子が配置される封止空間を形成する接合基板と、を備え、
前記リード電極は、前記リード電極の一端部を含み、前記封止空間内において前記圧電素子に接続される第１部分と、少なくとも一部が前記接合基板と前記振動板との間に配置され、前記第１部分と結ばれる第２部分と、少なくとも一部が前記接合基板と前記振動板との間に配置され、前記第２部分と結ばれる第３部分と、前記リード電極の他端部を含み、前記封止空間外に配置され、前記第３部分と結ばれる第４部分と、を有し、
前記第２部分の幅は、前記第１部分の幅及び前記第３部分の幅よりも小さい液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記第３部分の幅は、前記第１部分の幅よりも大きく、前記第４部分の幅とほぼ等しい請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記封止空間外に配置される駆動回路と、
一端が前記駆動回路と接続され、他端が前記第４部分と接続される接続配線と、
前記第４部分と前記接続配線とを固定するモールド剤と、を備える請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
液体が噴射されるノズル開口に連通する複数の圧力発生室が並設された流路形成基板と、前記流路形成基板上に配置された振動板と、前記圧力発生室に対応するように前記振動板上に配置された圧電素子と、を備える液体噴射ヘッドの製造方法であって、
一端部を含む第１部分、前記第１部分と結ばれる第２部分、前記第２部分と結ばれる第３部分、及び他端部を含み、前記第３部分と結ばれる第４部分を有するリード電極の前記第１部分と前記圧電素子とを接続する工程と、
前記振動板との間で前記圧電素子及び前記第１部分が配置される封止空間が形成されるように、前記振動板の少なくとも一部と接着剤を介して接合基板を接合する工程と、を有し、
前記接合する工程では、前記第２部分の少なくとも一部及び前記第３部分の少なくとも一部が前記接合基板と前記振動板との間に配置され、前記第４部分が前記封止空間外に配置されるように、前記振動板と前記接合基板とが接合され、
前記第２部分の幅は、前記第１部分の幅及び前記第３部分の幅よりも小さい液体噴射ヘッドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２１３９５７（Ｐ２０１２−２１３９５７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８１６６２（Ｐ２０１１−８１６６２）
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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