專利名稱：液體噴頭及液體噴射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由振動板構(gòu)成的與噴出液滴的噴嘴開口連通的壓力發(fā)生室的一部分，在此振動板的表面形成壓電元件，通過壓電元件的位移來噴出液滴的液體噴頭及液體噴射裝置。
背景技術(shù)：
作為液體噴射裝置，例如有向與對應(yīng)打印信號的噴嘴連通的壓力發(fā)生室內(nèi)的墨水施加噴出能量并從噴嘴開口噴出墨水滴的噴墨式記錄裝置。作為搭載在此噴墨式記錄裝置上的噴墨式記錄頭大致有兩種，即一種是在壓力發(fā)生室內(nèi)設(shè)置由驅(qū)動信號產(chǎn)生焦耳熱的電阻線等的發(fā)熱元件，并利用此發(fā)熱元件產(chǎn)生的泡沫從噴嘴開口噴出墨水滴的記錄頭，另一種是由振動板構(gòu)成壓力發(fā)生室的一部分，利用壓電元件使此振動板變形，并從噴嘴開口噴出墨水滴的壓電振動式的記錄頭。
此外，壓電振動式的噴墨式記錄頭有兩種，一種是使用了將壓電元件在軸方向伸長、收縮的縱振動模式的壓電式激勵器的記錄頭，另一種是使用了彎曲振動模式的壓電式激勵器的記錄頭。
前者通過將壓電元件的端面與振動板接觸，可以改變壓力發(fā)生室的容積，從而可以制造適合于高密度印刷的頭，但另一方面，存在這樣的問題，需要使壓電元件與噴嘴開口的排列間距一致，并呈梳齒狀分開的較難的工藝，或需要將分開的壓電元件在壓力發(fā)生室中定位并固定的作業(yè)，其制造工藝復(fù)雜。
與此不同，后者也有下面的問題，它是采用配合壓力發(fā)生室的形狀而粘貼壓電材料的生胚薄片(green sheet)，可通過燒制這一比較簡單的工序在振動板上貼裝壓電元件，但是，因為利用了彎曲振動，所以需要一定程度的面積，對于高密度排列較難。
另一方面，為了解決后者的記錄頭的不便，如由日本專利特開平5-286131號公報可知，提出了在振動板的整個表面利用成膜技術(shù)形成均勻的壓電材料層，將此壓電材料層利用光刻法(lithography)切成對應(yīng)壓力發(fā)生室的形狀，在各壓力發(fā)生室獨立地形成壓電元件。由此，就不需要將壓電元件粘貼到振動板，利用光刻法這種精密、簡便的方法不僅可以貼裝壓電元件，還可以使壓電元件的厚度較薄，從而能進(jìn)行高速驅(qū)動。
然后，通過采用由這種薄膜形成的壓電元件，就可以提高印刷質(zhì)量和印刷速度，但近年來，希望進(jìn)一步提高印刷質(zhì)量和印刷速度。
此外，這樣的壓電元件一般由驅(qū)動IC來驅(qū)動，此驅(qū)動IC被搭載在噴墨式記錄頭上。例如，在形成了壓力發(fā)生室的通路形成基板的壓電元件側(cè)的面上，連接有連接基板，其上設(shè)置有隔開不阻礙壓電元件的運動空間的壓電元件保持部分，在此連接基板的上部設(shè)置有連接FPC等外部接線的配線圖形，同時固定有驅(qū)動IC。
這種現(xiàn)有的噴墨式記錄頭中，由于驅(qū)動IC和連接基板上的配線圖形在驅(qū)動IC的寬度方向一側(cè)，通過接線在多處電連接，所以需要用于在將接線連接在連接基板的較大空間，這將導(dǎo)致噴頭大型化。
另一方面，可以通過增加噴嘴開口的排列數(shù)來實現(xiàn)印刷質(zhì)量和印刷速度的提高，但隨著噴嘴開口的排列數(shù)的增加，就存在使用于驅(qū)動壓電元件的驅(qū)動IC必須大型化這樣的問題。而且，若將驅(qū)動IC形成得較大，則成本明顯增加。此外，若使驅(qū)動IC大型化，則有時會導(dǎo)致電壓下降等，為了防止電壓下降，必須確保配線面積較大。因而會有驅(qū)動IC不必要大型化的問題。此外，難以形成一定長度以上大小的驅(qū)動IC，有時也不能對應(yīng)噴嘴的排列數(shù)的增加。
還有，這樣的問題不僅在噴出墨水的噴墨式記錄頭中存在，當(dāng)然，在噴出墨水以外的其它液體的噴頭中也同樣存在。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問題，其目的在于提供一種可對驅(qū)動IC提供可靠驅(qū)動電壓、并可增加噴嘴開口的排列數(shù)、且可小型化的液體噴頭及液體噴射裝置。
解決上述問題的本發(fā)明的第一方式是一種液體噴頭，具有通路形成基板，隔開連通噴嘴開口的壓力發(fā)生室；以及壓電元件，通過振動板設(shè)置在該通路形成基板上，其特征在于，在所述通路形成基板的所述壓電元件側(cè)連接有連接基板，所述連接基板設(shè)有外部接線連接上部的配線圖形和驅(qū)動IC，對所述驅(qū)動IC，在提供分配給各壓電元件的驅(qū)動電壓的長度方向設(shè)置有多個被配置的驅(qū)動電壓供給墊片(pad)，鄰接的所述驅(qū)動電壓供給墊片之間、長度方向端部的驅(qū)動電壓供給墊片、以及所述配線圖形通過導(dǎo)線構(gòu)成的連接線進(jìn)行電連接。
在此第一方式中，通過用連接線連接這些驅(qū)動電壓供給墊片、長度方向端部的驅(qū)動電壓供給墊片以及配線圖形，就不需要在驅(qū)動IC的寬度方向外側(cè)確保用于配線圖形與連接線的空間，能使噴頭小型化。
本發(fā)明的第二方式是第一方式中的液體噴頭，其特征在于，所述配線圖形在所述驅(qū)動IC的長度方向的兩端部形成，同時與該配線圖形并列設(shè)置的兩端的驅(qū)動電壓供給墊片通過所述連接線進(jìn)行電連接，所述配線圖形在所述連接基板的所述驅(qū)動IC的長度方向的端部附近與所述外部接線連接。
在此第二方式中，通過分別連接長度方向兩端的驅(qū)動電壓供給墊片和配線圖形，使驅(qū)動電壓供給墊片和配線圖形的距離變短，抑制電壓下降，因此，各驅(qū)動電壓供給墊片就被提供同一大小的驅(qū)動電壓。
本發(fā)明的第三方式是第一或第二方式中的液體噴頭，其特征在于，當(dāng)將一個壓電元件的靜電容量設(shè)為c，由一個驅(qū)動IC驅(qū)動的所述壓電元件的個數(shù)設(shè)為n，驅(qū)動電壓的最大電壓設(shè)為V，驅(qū)動電壓的最小時間常數(shù)設(shè)為t，一個連接線的熔斷電流設(shè)為i時，則連接在所述驅(qū)動電壓供給墊片上的連接線的根數(shù)j則滿足下式(1)。
〔式1〕ncVt<ij..........(1)]]>在此第三方式中，通過采用滿足上式(1)的根數(shù)的連接線，即使驅(qū)動所有壓電元件，連接線也不會熔斷，可以將驅(qū)動電壓良好地提供給驅(qū)動電壓供給墊片。
本發(fā)明的第四方式是第一～第三任一方式中的液體噴頭，其特征在于，在所述驅(qū)動IC的長度方向端部設(shè)置有輸入驅(qū)動該驅(qū)動IC驅(qū)動信號的多個信號輸入墊片。
在此第四方式中，通過在驅(qū)動IC的長度方向端部設(shè)置信號輸入墊片，就可以將信號輸入墊片和配線圖形通過沿著驅(qū)動IC的長度方向延長設(shè)置的接線來連接。由此，就不需要在驅(qū)動IC的寬度方向外側(cè)確保用于配線圖形和連接線的空間，可使噴頭小型化。
本發(fā)明的第五方式是第一～第四任一方式中的液體噴頭，其特征在于，在所述通路形成基板上設(shè)置兩列由多個隔板隔開的、并列設(shè)置的所述壓力發(fā)生室，對應(yīng)所述壓力發(fā)生室的列而設(shè)置兩個所述驅(qū)動IC。
在此第五方式中，由于不需要在兩個驅(qū)動IC的各寬度方向外側(cè)確保用于配線圖形和連接線的空間，所以可使噴頭小型化。
本發(fā)明的第六方式是一種液體噴頭，具有通路形成基板，隔開與噴嘴開口連通的壓力發(fā)生室；以及壓電元件，由通過振動板而設(shè)置在該通路形成基板上的下電極、壓電體層以及上電極構(gòu)成，其特征在于，具有與所述通路形成基板的所述壓電元件側(cè)連接的連接基板，在該連接基板上設(shè)置連接外部接線的配線圖形，同時，沿著所述壓力發(fā)生室的并列設(shè)置方向以規(guī)定間隔搭載用于驅(qū)動所述壓電元件的至少兩個驅(qū)動IC，并且在這些驅(qū)動IC上設(shè)有提供分配給所述壓電元件驅(qū)動電壓的驅(qū)動電壓供給墊片，同時設(shè)置連接從所述配線圖形延伸設(shè)置的連接線、并輸入規(guī)定驅(qū)動信號的信號輸入墊片，和將輸入的驅(qū)動信號的一部分輸出的信號輸出墊片，通過連接線連接鄰接一方的驅(qū)動IC的信號輸出墊片和另一驅(qū)動IC的信號輸入墊片。
在此第六方式中，通過并列設(shè)置多個驅(qū)動IC，可以比較容易地實現(xiàn)增加了噴嘴開口的排列數(shù)的液體噴頭這種情況。此外，由于將形成向驅(qū)動IC提供的供給驅(qū)動信號的接線的空間抑制得較小，所以可以使噴頭小型化。
本發(fā)明的第七方式是第六方式中的液體噴頭，其特征在于，沿其長度方向以規(guī)定間隔并列設(shè)置所述驅(qū)動IC，在所述驅(qū)動IC的長度方向的一端附近配置所述信號輸入墊片，同時在所述驅(qū)動IC的長度方向的另一端附近配置所述信號輸出墊片。
在此第七方式中，由于驅(qū)動IC和連接圖形在驅(qū)動IC的長度方向的端部連接，所以可以縮小噴頭的寬度。
本發(fā)明的第八方式是第七方式中的液體噴頭，其特征在于，在所述驅(qū)動IC的長度方向的另一端部附近還設(shè)有對應(yīng)于除了通過所述信號輸出墊片輸出的信號的、至少一部分驅(qū)動信號的信號輸入墊片。
在此第八方式中，例如，可以從驅(qū)動IC的長度方向兩側(cè)輸入用于驅(qū)動此驅(qū)動IC的電源信號等的規(guī)定的驅(qū)動信號，可以防止電壓下降等，從而可以良好地噴出液滴。
本發(fā)明的第九方式是第六～第八任一方式中的液體噴頭，其特征在于，所述連接線在所述驅(qū)動IC的寬度的內(nèi)側(cè)與所述配線圖形連接。
在此第九方式中，由于在驅(qū)動IC的寬度方向外側(cè)不需要確保配線圖形和連接線的空間，所以能使噴頭的大小，尤其能縮小寬度。
本發(fā)明的第十方式是第六～第九任一方式中的液體噴頭，其特征在于，所述驅(qū)動IC為串并變換型驅(qū)動器IC，通過所述信號輸出墊片輸出的驅(qū)動信號至少包含時鐘信號和鎖存信號。
在此第十方式中，可以防止電壓下降等，并且可以使噴頭小型化。
本發(fā)明的第十一方式是第六～第十任一方式中的液體噴頭，其特征在于，通過所述連接線從所述信號輸入墊片輸入的驅(qū)動信號至少包含接地信號和驅(qū)動用的電源信號。
在此第十一方式中，可以不發(fā)生電壓下降等，并且可使噴頭小型化。
本發(fā)明的第十二方式是第一～第十一任一方式中的液體噴頭，其特征在于，所述壓力發(fā)生室通過各向異性蝕刻單晶硅基板來形成，所述壓電元件的各層通過成膜和光刻法形成。
在此第十二方式中，可以大量且較容易地制造具有高密度的噴嘴開口的液體噴頭。
本發(fā)明的第十三方式是一種液體噴射裝置，其特征在于，具有第一～第十二的任一方式的液體噴頭。
在此第十三方式中，可以在提高印刷質(zhì)量的同時，實現(xiàn)液體噴射裝置的小型化。


圖1是第一實施例的記錄頭的分解立體圖。
圖2是第一實施例的記錄頭的平面示意圖。
圖3A及圖3B是第一實施例的記錄頭的剖面圖，其中圖3A是壓力發(fā)生室的長度方向的剖面圖，圖3B是圖3A中A-A′處的剖面圖。
圖4是表示第二實施例的記錄頭的分解立體示意圖。
圖5是表示第二實施例的記錄頭的平面圖及剖面圖。
圖6是表示第二實施例中驅(qū)動IC和接線間的連接狀態(tài)平面圖。
圖7是表示第二實施例的記錄頭主要部分的剖面示意圖。
圖8是本發(fā)明一個實施例的記錄裝置的示意圖。
具體實施例方式
以下，根據(jù)各實施例具體說明本發(fā)明。
(第一實施例)圖1是第一實施例的噴墨式記錄頭的分解立體圖，圖2是圖1的平面示意圖，圖3A及圖3B是噴墨式記錄頭的剖面圖，其中圖3A是壓力發(fā)生室的剖面圖，圖3B是圖3A中A-A′處的剖面圖。
如圖所示，在本實施例中，通路形成基板10由面取向(110)的單晶硅基板構(gòu)成，在其一面形成由預(yù)熱氧化形成的二氧化硅構(gòu)成的厚度為1～2μm的彈性膜50。
在此通路形成基板10上，通過從其另一面各向異性蝕刻，在寬度方向并列設(shè)置兩列由多個隔板隔開的壓力發(fā)生室12，在其長度方向外側(cè)形成構(gòu)成作為各壓力發(fā)生室12的公共墨水室的、貯存器100的一部分的連通部分13，并通過墨水供給路徑14與各壓力發(fā)生室12的長度方向的一端分別連通。
在此，各向異性蝕刻是利用單晶硅基板的蝕刻率的不同來進(jìn)行的。例如，本實施方式中，若將單晶硅基板浸泡在KOH等堿性溶液中，被漸漸侵蝕，出現(xiàn)垂直于(110)面的第一(111)面，和與此第一(111)面成約70度角、且與上述(110)面成約35度角的第二(111)面，利用(111)面的蝕刻率約為(110)面的蝕刻率的1/180的性質(zhì)來進(jìn)行。通過這樣的各向異性蝕刻，就可以用兩個第一(111)面和傾斜的兩個第二(111)面形成的平行四邊形狀的深度加工為基礎(chǔ)，進(jìn)行精密加工，可高密度地排列壓力發(fā)生室12。
本實施例中，在第一(111)面形成各壓力發(fā)生室12的長邊，在第二(111)面形成短邊。此壓力發(fā)生室12通過將通路形成基板10蝕刻成幾乎貫通并到達(dá)彈性膜50來形成。在此，彈性膜50被蝕刻單晶硅基板的堿性溶液侵蝕的量極少。此外，與各壓力發(fā)生室12的一端連通的各墨水供給路徑14形成得比壓力發(fā)生室12淺，將流入壓力發(fā)生室12的墨水的通路阻抗保持為一定。即，墨水供給路徑14通過將單晶硅基板在厚度方向蝕刻至中途(半蝕刻)來形成。還有，半蝕刻通過調(diào)整蝕刻時間來進(jìn)行。
這種通路形成基板10的厚度，可以配合壓力發(fā)生室12的排列密度來選擇最佳厚度，壓力發(fā)生室12的排列密度例如為每1個英寸180個(180dpi)左右時，通路形成基板10的厚度可以為220μm左右，但例如在200dpi以上的較高密度排列時，通路形成基板10的厚度最好是小于100μm的較薄厚度。這是因為可以保持鄰接的壓力發(fā)生室12間的隔板的剛性，并可以提高排列密度。
此外，在通路形成基板10的開口面?zhèn)?，利用黏結(jié)劑或熱熔化薄膜等將噴嘴板20固定，與各壓力發(fā)生室12的墨水供給路徑14的相反側(cè)連通的噴嘴開口21穿透設(shè)置在該噴嘴板20上。還有，噴嘴板20由厚度例如為0.1～1mm、線膨脹系數(shù)為在300℃以下、例如為2.5～4.5[×10-6/℃]的玻璃陶瓷或不銹鋼等構(gòu)成。噴嘴板20在一面覆蓋通路形成基板10的一個整面，起加強(qiáng)板的作用，保護(hù)作為單晶硅基板的通路形成基板10不受沖擊和外力。此外，噴嘴板20也可以由熱膨脹系數(shù)與通路形成基板10大致相同的材料制成。此時，由于通路形成基板10和噴嘴板20的熱變形大致相同，所以采用熱固性的黏合劑等可容易連接。
在此，向墨水施加墨水滴噴出壓力的壓力發(fā)生室12的大小、和噴出墨水滴的噴嘴開口21的大小，按照噴出的墨水滴的量、噴出速度、噴出頻率來優(yōu)化。例如，每1英寸記錄360個墨水滴時，噴嘴開口21需要以直徑幾十μm高精度形成。
另一方面，在與通路形成基板10的開口面相反一側(cè)的彈性膜50上用后述的處理層積形成厚度例如為約0.2μm的下電極膜60、厚度例如為0.5～5μm的壓電體層70、以及厚度例如為0.1μm的上電極膜80，構(gòu)成壓電元件300。在此，壓電元件300是指包含下電極膜60、壓電體層70、以及上電極膜80的部分。一般地，將壓電元件300某一電極作為公共電極，在各壓力發(fā)生室12將另一電極和壓電體層70分別圖形化。然后，在此將由圖形化的某一電極和壓電體層70構(gòu)成、并通過對兩電極施加電壓產(chǎn)生電壓失真的部分稱為壓電體有源部分。本實施例中，將下電極膜60作為壓電元件300的公共電極，將上電極膜80作為壓電元件300的分立電極，但根據(jù)驅(qū)動電路和配線的情況，即使相反設(shè)置也可以。在任一情況下，各壓力發(fā)生室12形成壓電體有源部分。此外，這里將通過壓電元件300以及由驅(qū)動該壓電元件300而產(chǎn)生位移的振動板一起稱為壓電式激勵器。還有，在上述例子中，彈性膜50和下電極膜60作為振動板而起作用。
再者，在作為壓電元件300的分立電極的各上電極膜80上連接著由例如金(Au)等構(gòu)成的引線電極90，此引線電極90從與壓力發(fā)生室的墨水供給路徑14相反一側(cè)的端部附近引出，并延伸設(shè)置在對著壓力發(fā)生室12的列間隙的區(qū)域處的彈性膜50上。
在這樣的壓電元件300形成的通路形成基板10上，即，在下電極60上、彈性膜50上以及引線電極90上，與壓電元件300相對的區(qū)域連接密封基板30，該密封基板30具有不阻礙壓電元件300的運動的空間，并具有可密封該空間的壓電元件保持部分31。此外，在此密封基板30設(shè)有構(gòu)成貯存器100的至少一部分的貯存器部分32。本實施方式中，貯存器部分32在厚度方向貫通密封基板30、在壓力發(fā)生室12的寬度方向形成，如上所述，并與通路形成基板10的連通部分13連通，構(gòu)成作為各壓力發(fā)生室12的公共墨水室的貯存器100。
作為這樣的密封基板30，最好采用熱膨脹率與通路形成基板10大致相同的材料，例如玻璃、陶瓷材料等，本實施例中，采用與通路形成基板10的材料相同的單晶硅基板來形成。
此外，在密封基板30的大致中心部，即，在與壓力發(fā)生室12的各列的間隙相對的區(qū)域設(shè)置有在厚度方向貫通密封基板30的貫通孔33。然后，在從各壓電元件300引出的引線電極90的端部在貫通孔33內(nèi)露出，由后述的驅(qū)動IC110和接線構(gòu)成的輸出用連接線111來連接。
在與這樣的密封基板30上的壓力發(fā)生室12的各列對應(yīng)的各個區(qū)域，將分別選擇性地驅(qū)動各列的壓電元件300的兩個驅(qū)動IC110通過配線圖形(wiring pattern)120固定。對應(yīng)壓力發(fā)生室12的列的區(qū)域的配線圖形120，在驅(qū)動IC110的長度方向一端的外側(cè)區(qū)域與FPC等圖中未示出的外部接線連接，且在驅(qū)動IC110的長度方向另一端的外側(cè)區(qū)域為連續(xù)的，以使其導(dǎo)通。這樣，從外部接線提供的驅(qū)動信號和驅(qū)動電壓通過此配線圖形120來輸入給各驅(qū)動IC110。還有，配線圖形120可以例如在密封基板30的整個面上形成金屬等的導(dǎo)電性膜之后，通過制作布線圖來容易地形成。
此外，在驅(qū)動IC110上，在其寬度方向一端附近，即，在密封基板30的貫通孔33側(cè)的端部附近，輸出具有驅(qū)動各壓電元件300的、具有規(guī)定波形的驅(qū)動電壓的多個輸出墊片112設(shè)置在驅(qū)動IC110的長度方向上。此輸出墊片112通過由連接線等導(dǎo)線構(gòu)成的輸出用連接線111，與從各壓電元件300的上電極膜80延續(xù)設(shè)置并在貫通孔33露出的引線電極90進(jìn)行電連接。
此外，在驅(qū)動IC110上，在其寬度方向的另一端，沿著驅(qū)動IC110的長度方向設(shè)有多個驅(qū)動電壓供給墊片113，此驅(qū)動電壓供給墊片113是從外部接線通過配線圖形120提供、同時輸入驅(qū)動各壓電元件300的具有規(guī)定波形的驅(qū)動電壓。驅(qū)動電壓供給墊片113對應(yīng)規(guī)定數(shù)的輸出墊片112而設(shè)置1個。例如，本實施例中，對應(yīng)12個輸出墊片112而設(shè)置1個驅(qū)動電壓供給墊片113。
此外，驅(qū)動電壓供給墊片113中，這些鄰接的驅(qū)動電壓供給墊片113通過至少一根以上的導(dǎo)線，例如，由接線構(gòu)成的連接線114相互電連接。進(jìn)而，并列設(shè)置的兩端的各驅(qū)動電壓供給墊片113通過沿著驅(qū)動IC110的長度方向設(shè)置的至少一根以上的連接線114，與沿著驅(qū)動IC110的長度方向而設(shè)置在驅(qū)動IC110的下側(cè)的配線圖形120電連接。即，從外部接線輸入的驅(qū)動電壓通過沿著驅(qū)動IC110的長度方向設(shè)置的配線圖形120，從并列設(shè)置在驅(qū)動IC110上的兩端的驅(qū)動電壓供給墊片113輸入給所有驅(qū)動電壓供給墊片113。
通過這樣從并列設(shè)置的兩端的驅(qū)動電壓供給墊片113向所有驅(qū)動電壓供給墊片113輸入驅(qū)動電壓，就可以縮短配線圖形120至各驅(qū)動電壓供給墊片113的配線距離，可以抑制驅(qū)動電壓的電壓下降，因此對各驅(qū)動電壓供給墊片113輸入大小相同的驅(qū)動電壓。
再者，如圖2所示，在驅(qū)動IC110的上面的長度方向兩端附近設(shè)置有多個信號輸入墊片115。此外，這些各信號輸入墊片115在驅(qū)動IC110的長度方向的兩端側(cè)的區(qū)域，通過沿著驅(qū)動IC110的長度方向而設(shè)置的接線等的導(dǎo)線構(gòu)成的輸入用連接線116，與沿驅(qū)動IC110的長度方向設(shè)置的配線圖形120電連接。然后，將例如驅(qū)動IC的電源(VDD)、驅(qū)動IC的接地(GND)、驅(qū)動IC的控制信號、時鐘信號以及鎖存信號等驅(qū)動信號從外部接線通過布線圖形120和輸入用連接線116輸入給這些多個信號墊片115。還有，圖2是示意圖，與實際的端子數(shù)不一樣。
在如上所述的本實施例中，將與驅(qū)動IC110的驅(qū)動電壓供給墊片113連接的配線圖形120在驅(qū)動IC110的下側(cè)沿驅(qū)動IC110的長度方向設(shè)置，將并列設(shè)置的兩端的驅(qū)動電壓供給墊片113和配線圖形120通過沿著驅(qū)動IC110的長度方向設(shè)置的連接線114來連接。由此，如現(xiàn)有技術(shù)那樣，在密封基板30上的驅(qū)動IC110的寬度方向，在外側(cè)設(shè)置配線圖形120，而不需要配線圖形120和各驅(qū)動電壓供給墊片113，可以縮小形成密封基板30上的配線圖形120的空間。
此外，同樣地通過在驅(qū)動IC110的長度方向端部設(shè)置信號輸入墊片115、并由沿著驅(qū)動IC110的長度方向設(shè)置的輸入用連接線116來連接信號輸入墊片115和接線120，就可以縮小形成密封基板30上的配線圖形120的空間。因而，可以使密封基板30小型化，從而實現(xiàn)噴頭的小型化。
還有，當(dāng)將一個壓電體層70的靜電容量設(shè)為c，用一個驅(qū)動IC110驅(qū)動的壓電元件300的個數(shù)設(shè)為n，驅(qū)動電壓的最大電壓設(shè)為V，驅(qū)動電壓的最小時間常數(shù)設(shè)為t，一個連接線114的熔斷電流設(shè)為i時，則連接這些鄰接的驅(qū)動電壓供給墊片113的連接線114的根數(shù)j最好滿足下式(1)。
〔式2〕ncVt<ij...........(1)]]>由此，即使同時驅(qū)動多個壓電元件300，連接線114也不會熔斷，總是良好地提供驅(qū)動電壓。還有，本實施例中，一個壓電體層70的靜電容量c為500(pF)，一個驅(qū)動IC110驅(qū)動的壓電元件300的個數(shù)n為180，驅(qū)動電壓的最大電壓V為35(V)，驅(qū)動電壓的最小時間常數(shù)t為2(μs)，一根連接線114的熔斷電流i為1.5(A)。因此，連接線114的根數(shù)j最好比1根多，本實施例中為2根。
還有，在這樣搭載驅(qū)動IC110的密封基板30上，還連接著由密封膜41和固定板42構(gòu)成的柔性基板40。其中，密封膜41由剛性低的、可以撓曲的材料(例如，厚度為6μm的聚苯硫化物(PPS)薄膜)構(gòu)成，貯存器部分32的一個面由此密封膜41來密封。此外，固定板42由金屬等硬質(zhì)材料(例如，厚度為30μm的不銹鋼(SUS)等)形成。由于與該固定板42的貯存器100相對的區(qū)域為在厚度方向完全被去除的開口部分43，所以貯存器100的一個面只用具有撓性的密封膜41來密封。
此外，在柔性基板40上形成用于向貯存器100提供墨水的墨水導(dǎo)入口44。還有，在密封基板30上設(shè)有連通墨水導(dǎo)入口44和貯存器100的側(cè)壁的墨水導(dǎo)入路徑35。
于是，在這樣的本實施例的噴墨式記錄頭中，從與圖中未示出的外部墨水供給部件連接的墨水導(dǎo)入口44經(jīng)墨水導(dǎo)入路徑33取得墨水，將從貯存器100至噴嘴開口21在內(nèi)部灌滿墨水之后，按照來自驅(qū)動IC110的驅(qū)動信號，在對應(yīng)壓力發(fā)生室12的各下電極膜60和上電極膜80之間施加驅(qū)動電壓，通過使彈性膜50、下電極膜60、以及壓電體層70產(chǎn)生彎曲變形，來提高各壓力發(fā)生室12的壓力，從而由噴嘴開口21噴出墨水滴。
(第二實施例)本實施例是密封基板上的布線結(jié)構(gòu)的另一例，布線結(jié)構(gòu)以外的構(gòu)成與第一實施例相同。以下，參考圖4～7說明本實施例的布線結(jié)構(gòu)。再者，圖4是表示第二實施例的噴墨式記錄頭的分解立體示意圖，圖5是圖4的平面示意圖和剖面圖，圖6是表示驅(qū)動IC和接線的連接狀態(tài)圖，圖7是表示噴墨式記錄頭的主要部分的剖面圖。
如圖所示，在密封基板30上，多個驅(qū)動IC110(第一驅(qū)動IC110A、第二驅(qū)動IC110B)在對應(yīng)各壓力發(fā)生室12的列的各區(qū)域，沿著壓力發(fā)生室12的并列設(shè)置方向來配置。例如，本實施例中，在與密封基板30的各壓力發(fā)生室12的列相對的區(qū)域，第一驅(qū)動IC110A和第二驅(qū)動IC110B沿其長度方向以規(guī)定間隔固定。
這些驅(qū)動IC110通過由接線構(gòu)成的輸入用連接線116與設(shè)置在密封基板30上的配線圖形120連接，此配線圖形120在密封基板30的端部附近與FPC等外部接線130連接。然后，從外部接線130提供的信號經(jīng)配線圖形120分別提供給各驅(qū)動IC110。
具體說來，如圖6和圖7所示，第一驅(qū)動IC110A和第二驅(qū)動IC110B從外部接線130側(cè)沿著其長度方向并列設(shè)置在密封基板30上。然后，在這些第一和第二驅(qū)動IC110A和110B上，在長度方向斷續(xù)地設(shè)置有輸入用于驅(qū)動各壓電元件300的驅(qū)動電壓的多個驅(qū)動電壓供給墊片113。此外對于各驅(qū)動電壓供給墊片113，這些鄰接的驅(qū)動電壓供給墊片113通過由接線等的導(dǎo)線構(gòu)成的連接線114來連接。然后，并列設(shè)置的兩端的各驅(qū)動電壓供給墊片113通過連接線114與配線圖形120連接。從而，從外部接線130輸入的驅(qū)動電壓通過沿各驅(qū)動IC110的長度方向設(shè)置的配線圖形120來從其長度方向兩端側(cè)提供。
此外，在各驅(qū)動IC110的長度方向一端，本實施例中，在外部接線130側(cè)的端部附近分別設(shè)置主要將作為控制系統(tǒng)的信號的驅(qū)動信號輸入的多個信號輸入墊片115。此外，在各驅(qū)動IC110的長度方向另一端附近分別設(shè)置將通過信號輸入墊片115輸入的驅(qū)動信號的一部分輸出的多個信號輸出墊片117。然后，從對應(yīng)各驅(qū)動信號的配線圖形120延伸設(shè)置的輸入用連接線116分別連接第一驅(qū)動IC110A的各信號輸入墊片115。
還有，本實施例中，在各驅(qū)動IC110的長度方向另一端也設(shè)置輸入驅(qū)動信號的一部分的信號輸入墊片118，這些信號輸入墊片118在第一驅(qū)動IC110A和第二驅(qū)動IC110B的間隙部分通過輸入用連接線116而與配線圖形120連接。即從各驅(qū)動IC110的長度方向兩端側(cè)輸入規(guī)定的驅(qū)動信號。
另一方面，對于第二驅(qū)動IC110B的信號輸入墊片115的一部分，與第一驅(qū)動IC110A的信號輸入墊片118同樣，連接輸入用連接線116，該輸入用連接線116是從第一驅(qū)動IC110A和第二驅(qū)動IC110B的間隙部分的配線圖形120引出的。但是，對應(yīng)規(guī)定的驅(qū)動信號的輸入信號墊片115，例如對于對應(yīng)第一驅(qū)動IC110A上設(shè)置的信號輸出墊片117的信號輸入墊片115(115A)連接由從該信號輸出墊片117延伸設(shè)置的接線等的導(dǎo)線構(gòu)成的接線119。即，驅(qū)動信號的一部分通過第一驅(qū)動IC110A輸入給第二驅(qū)動IC110B。
在此，所謂驅(qū)動信號，例如包括用于驅(qū)動IC的電源信號和接地信號、串行信號、或時鐘信號、鎖存信號等各種控制系統(tǒng)信號。于是，提供給第一和第二驅(qū)動IC110A、110B的驅(qū)動信號中，容易受到電壓下降影響的驅(qū)動信號，例如電源信號和接地信號等最好通過連接線114提供給各驅(qū)動IC110。因此，本實施例中，將對應(yīng)電源信號(VDD)、接地信號(GND)等的信號輸入墊片115就設(shè)置在第一和第二驅(qū)動IC110A、110B的長度方向兩側(cè)。
與此不同，作為控制系統(tǒng)的驅(qū)動信號的時鐘信號、鎖存信號等由于受電壓下降的影響小，所以即使經(jīng)第一驅(qū)動IC110A輸入給第二驅(qū)動IC110B，即，即使用接線119連接第一驅(qū)動IC110A的規(guī)定的信號輸出墊片117和第二驅(qū)動IC110B的信號輸入墊片115，也不會使印刷質(zhì)量下降。
因此，本實施例中，作為控制系統(tǒng)的驅(qū)動信號的鎖存信號(LAT)、時鐘信號(SCLK)等通過接線119就從第一驅(qū)動IC110A的信號輸出墊片117被輸入到第二驅(qū)動IC110B的信號輸入墊片115(115A)。還有，圖6中，由于將信號輸入墊片115的個數(shù)等省略了一些，所以與實際不同。
還有，串行信號也可以通過第一驅(qū)動IC110A提供給第二驅(qū)動IC110B，但需要提高時鐘信號，若使頻率大于需要以上，則根據(jù)EMC對策等會導(dǎo)致成本上升，不太理想。
如上所述，本實施例中，在密封基板上至少并列設(shè)置兩個驅(qū)動IC，將一個驅(qū)動IC的信號輸出墊片和另一驅(qū)動IC的信號輸入墊片直接連接，并使驅(qū)動信號的一部分通過一個驅(qū)動IC輸入到另一驅(qū)動IC，所以就可以將用于從配線圖形引出輸入接線的空間抑制縮小，從而能比較容易地實現(xiàn)噴頭的小型化。此外，通過并列設(shè)置多個IC就可以作成實質(zhì)尺寸長的驅(qū)動IC，這樣可以大幅度增加一列的噴嘴開口數(shù)，例如可以比較容易實現(xiàn)一列的噴嘴開口數(shù)為360個左右的噴墨式記錄頭，并能大幅度降低成本。
還有，本實施例中，與第一實施例同樣，將各信號輸入墊片115、118設(shè)置在第一和第二驅(qū)動IC110A、110B的長度方向端部附近，將輸入用連接線116沿著其長度方向延伸設(shè)置。即，輸入用連接線116在驅(qū)動IC110的寬度的內(nèi)側(cè)與配線圖形120連接。由此，在各驅(qū)動IC110的寬度方向外側(cè)就不需要確保用于引出輸入用連接線116的空間，并可以大幅度縮小噴頭的寬度。即，可以使密封基板30小型化，以及可實現(xiàn)噴頭的小型化。
(其他實施例)以上，說明了本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明并不限于上述實施例。
例如，在上述各實施例中，將驅(qū)動IC110的輸出墊片112、以及從壓電元件300的上電極膜80延伸設(shè)置的引線電極90通過由導(dǎo)線構(gòu)成的輸出用連接線111連接，但并不限于此，例如，也可以在密封基板30的表面形成導(dǎo)電性膜，通過此導(dǎo)電性膜來連接驅(qū)動IC110的輸出墊片112和引線電極90。
此外，例如，在上述的各實施例中，從各驅(qū)動IC110的長度方向兩端側(cè)輸入用于驅(qū)動壓電元件300的驅(qū)動電壓，但當(dāng)然也可以只從驅(qū)動IC110的長度方向的某一端來輸入。
此外，例如在上述第二實施例中，在與各壓力發(fā)生室的列對應(yīng)的區(qū)域分別并列設(shè)置了兩個驅(qū)動IC110A、110B，但當(dāng)然也可以并列設(shè)置3個以上的驅(qū)動IC。
此外，例如在上述的各實施例中，是將應(yīng)用成膜和光刻法而制造的薄膜型的噴墨式記錄頭作為例子，但是，當(dāng)然這并不限于此，例如也可以對貼附生胚薄片等的方法而形成的壓膜型噴墨式記錄頭采用本發(fā)明。
此外，這些各實施例的噴墨式記錄頭構(gòu)成具有與墨水盒等連通的墨水通路的記錄頭單元的一部分，并搭載在噴墨式記錄裝置上。圖8是表示此噴墨式記錄裝置一例的示意圖。
如圖8所示，具有噴墨式記錄頭的記錄頭單元1A和1B設(shè)置可自由拆卸的、構(gòu)成墨水供給部件的墨水盒2A及2B，搭載此記錄頭單元1A和1B的載體3設(shè)置在安裝在裝置主體4上的載體軸5上，并可沿軸方向自由移動。此記錄頭單元1A和1B，例如使其分別噴出黑墨水成分以及彩色墨水成分。
這樣，通過將驅(qū)動電機(jī)6的驅(qū)動力經(jīng)圖中未示出的多個齒輪和同步帶7傳遞給載體3，搭載記錄頭單元1A和1B的載體3就沿著載體軸5移動。另一方面，在裝置主體4上沿載體軸5設(shè)置有壓紙滾筒8，作為由圖中未示出的供紙輥等來供給的、紙等的記錄媒體的記錄片材S就在壓紙滾筒8上被搬送。
此外，在上述的各實施例中，作為液體噴頭，是將在印刷媒體上印刷規(guī)定的圖像或文字的噴墨式記錄頭作為一例來進(jìn)行了說明，但是，當(dāng)然本發(fā)明并不限于此，擴(kuò)展開來也將液體噴頭整體作為對象。作為液體噴頭，可以舉出例如用于液晶顯示器等的彩色過濾器的制造的彩色材料噴頭、用于有機(jī)EL顯示器、FED(面發(fā)光顯示器)等的電極形成的電極材料噴頭、用于生物chip制造的生物有機(jī)物噴頭等。
權(quán)利要求
1.一種液體噴頭，具有通路形成基板，隔開連通噴嘴開口的壓力發(fā)生室；以及壓電元件，通過振動板而設(shè)置在通路形成基板上，其特征在于，在所述通路形成基板的所述壓電元件側(cè)連接有設(shè)置在上部的連接外部接線的配線圖形及驅(qū)動IC的連接基板，在所述驅(qū)動IC上設(shè)置有提供分配給各壓電元件的驅(qū)動電壓、并在長度方向配置的多個驅(qū)動電壓供給墊片，這些鄰接的所述驅(qū)動電壓供給墊片、長度方向端部的驅(qū)動電壓供給墊片、以及所述配線圖形通過由導(dǎo)線構(gòu)成的連接線進(jìn)行電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的液體噴頭，其特征在于，所述配線圖形在所述驅(qū)動IC的長度方向兩端側(cè)形成，同時與該配線圖形并列設(shè)置的兩端的驅(qū)動電壓供給墊片通過所述連接線進(jìn)行電連接，所述配線圖形在所述連接基板的所述驅(qū)動IC的長度方向的端部附近連接所述外部接線。
3.如權(quán)利要求1所述的液體噴頭，其特征在于，當(dāng)將一個壓電元件的靜電容量設(shè)為c，由一個驅(qū)動IC驅(qū)動的所述壓電元件的個數(shù)設(shè)為n，驅(qū)動電壓的最大電壓設(shè)為V，驅(qū)動電壓的最小時間常數(shù)設(shè)為t，一個連接線的熔斷電流設(shè)為i時，則連接在所述驅(qū)動電壓供給墊片上的連接線的根數(shù)j則滿足下式(1)?！彩?〕ncVt<ij.........(1)]]>
4.如權(quán)利要求1所述的液體噴頭，其特征在于，在所述驅(qū)動IC的長度方向端部設(shè)置有輸入驅(qū)動該驅(qū)動IC驅(qū)動信號的多個信號輸入墊片。
5.如權(quán)利要求1所述的液體噴頭，其特征在于，在所述通路形成基板上設(shè)置兩列由多個隔板隔開的、并列設(shè)置的所述壓力發(fā)生室，對應(yīng)所述壓力發(fā)生室的列而設(shè)置兩個所述驅(qū)動IC。
6.一種液體噴頭，具有通路形成基板，隔開與噴嘴開口連通的壓力發(fā)生室；以及壓電元件，由通過振動板而設(shè)置在該通路形成基板上的下電極、壓電體層以及上電極構(gòu)成，其特征在于，具有與所述通路形成基板的所述壓電元件側(cè)連接的連接基板，在該連接基板上設(shè)置連接外部接線的配線圖形，同時，沿著所述壓力發(fā)生室的并列設(shè)置方向以規(guī)定間隔搭載用于驅(qū)動所述壓電元件的至少兩個驅(qū)動IC，并且在這些驅(qū)動IC上設(shè)有提供分配給所述壓電元件驅(qū)動電壓的驅(qū)動電壓供給墊片，同時設(shè)置連接從所述配線圖形延伸設(shè)置的連接線、并輸入規(guī)定驅(qū)動信號的信號輸入墊片，和將輸入的驅(qū)動信號的一部分輸出的信號輸出墊片，通過連接線連接鄰接一方的驅(qū)動IC的信號輸出墊片和另一驅(qū)動IC的信號輸入墊片。
7.如權(quán)利要求6所述的液體噴頭，其特征在于，沿其長度方向以規(guī)定間隔并列設(shè)置所述驅(qū)動IC，在所述驅(qū)動IC的長度方向的一端附近配置所述信號輸入墊片，同時在所述驅(qū)動IC的長度方向的另一端附近配置所述信號輸出墊片。
8.如權(quán)利要求7所述的液體噴頭，其特征在于，在所述驅(qū)動IC的長度方向的另一端部附近還設(shè)有對應(yīng)于除了通過所述信號輸出墊片輸出的信號的、至少一部分驅(qū)動信號的信號輸入墊片。
9.如權(quán)利要求6所述的液體噴頭，其特征在于，所述連接線在所述驅(qū)動IC的寬度的內(nèi)側(cè)與所述配線圖形連接。
10.如權(quán)利要求6所述的液體噴頭，其特征在于，所述驅(qū)動IC為串并變換型驅(qū)動器IC，通過所述信號輸出墊片輸出的驅(qū)動信號至少包含時鐘信號和鎖存信號。
11.如權(quán)利要求6所述的液體噴頭，其特征在于，通過所述連接線從所述信號輸入墊片輸入的驅(qū)動信號至少包含接地信號和驅(qū)動用的電源信號。
12.如權(quán)利要求1所述的液體噴頭，其特征在于，所述壓力發(fā)生室通過各向異性蝕刻單晶硅基板來形成，所述壓電元件的各層通過成膜和光刻法形成。
13.一種液體噴射裝置，其特征在于，具有權(quán)利要求1～12的任一項的液體噴頭。
全文摘要
提供一種能可靠地向驅(qū)動IC供給驅(qū)動電壓，此外可增加噴嘴開口的排列數(shù)，并可小型化的液體噴頭和液體噴射裝置。具有隔開連通噴嘴開口的壓力發(fā)生室的通路形成基板、以及通過振動板而設(shè)置在通路形成基板上的壓電元件的液體噴頭，其中，在通路形成基板的壓電元件側(cè)連接有設(shè)置在上部的連接外部接線的配線圖形(120)及驅(qū)動IC(110)的接合基板(30)，在所述驅(qū)動IC(110)上設(shè)置有提供分配給各壓電元件的驅(qū)動電壓、并在長度方向配置的多個驅(qū)動電壓供給墊片(113)，這些鄰接的驅(qū)動電壓供給墊片(113)、長度方向端部的驅(qū)動電壓供給墊片(113)、以及所述配線圖形(120)通過由導(dǎo)線構(gòu)成的連接線(114)進(jìn)行電連接。
文檔編號B41J2/14GK1486845SQ0314389
公開日2004年4月7日 申請日期2003年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月19日
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