JP2007083484A - Droplet ejection head and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液滴を吐出するノズルと、ノズルと連通するとともに液体が充填される圧力室と、圧力室の一部を構成する振動板と、圧力室へ液体流路を介して供給する液体をプールする液体プール室と、振動板を変位させる圧電素子と、を有する液滴吐出ヘッドと、この液滴吐出ヘッドを製造する液滴吐出ヘッド製造方法に関する。 The present invention relates to a nozzle that discharges droplets, a pressure chamber that communicates with the nozzle and is filled with a liquid, a vibration plate that forms part of the pressure chamber, and a liquid that is supplied to the pressure chamber via a liquid flow path. The present invention relates to a droplet discharge head having a liquid pool chamber for pooling a liquid crystal and a piezoelectric element for displacing a diaphragm, and a droplet discharge head manufacturing method for manufacturing the droplet discharge head.
従来から、主走査方向に往復移動するインクジェット記録ヘッド（以下、単に「記録ヘッド」という場合がある）の複数のノズルから選択的にインク滴を吐出し、副走査方向に搬送されて来る記録用紙等の記録媒体に文字や画像等を印刷するインクジェット記録装置は知られている。
Conventionally, recording paper that is ejected selectively from a plurality of nozzles of an ink jet recording head that reciprocates in the main scanning direction (hereinafter sometimes simply referred to as “recording head”) and is conveyed in the
このようなインクジェット記録装置において、その記録ヘッドには圧電方式やサーマル方式等がある。例えば圧電方式の場合には、図３２、図３３に示すように、インクタンクからインクプール室４０２を経てインク４００が供給される圧力室４０４に、圧電素子（電気エネルギーを機械エネルギーに変換するアクチュエーター）４０６が設けられ、その圧電素子４０６が圧力室４０４の体積を減少させるように凹状に撓み変形して中のインク４００を加圧し、圧力室４０４に連通するノズル４０８からインク滴４００Ａとして吐出させるように構成されている。
In such an ink jet recording apparatus, the recording head includes a piezoelectric method and a thermal method. For example, in the case of the piezoelectric method, as shown in FIGS. 32 and 33, a piezoelectric element (an actuator that converts electrical energy into mechanical energy) is supplied to a
このような構成のインクジェット記録ヘッドにおいて、近年では、低コストで小型でありながら、高解像度な印刷が可能とされることが求められている。この要求に応えるためには、ノズルを高密度に配設することが必要となるが、現状の記録ヘッドでは、図示するように、ノズル４０８の隣に（ノズル４０８とノズル４０８の間に）インクプール室４０２が設けられているため、ノズル２０８を高密度に配設することにも限界があった。
In recent years, the inkjet recording head having such a configuration is required to be capable of high-resolution printing while being low-cost and small. In order to meet this requirement, it is necessary to arrange the nozzles with high density. However, in the current recording head, as shown in the drawing, the ink is adjacent to the nozzle 408 (between the
また、インクジェット記録ヘッドには、所定の圧電素子に電圧を印加する駆動ＩＣを設けるが、従来は、図３４に示すように、ＦＰＣ（フレキシブルプリント配線基板）４１０で実装していた。つまり、圧電素子４０６の上面の金属電極表面に、ＦＰＣ４１０に形成したバンプ４１２を接合することによって接続していた。このＦＰＣ４１０には駆動ＩＣ（図示省略）が実装されているため、この段階で圧電素子４０６と駆動ＩＣが電気的に接続されることになる。
Further, the ink jet recording head is provided with a driving IC for applying a voltage to a predetermined piezoelectric element. Conventionally, as shown in FIG. That is, the
また、記録ヘッドの外部表面に設けられた電極端子と、駆動ＩＣが実装された実装基板上の電極端子をワイヤーボンディング法で接続するという方法がある（例えば、特許文献１参照）。更に、記録ヘッドの外部表面に設けられた電極端子に駆動ＩＣを接合して接続した後、その記録ヘッドに設けられた引き出し配線の電極端子にＦＰＣを接合して接続するという方式がある（例えば、特許文献２参照）。 In addition, there is a method in which an electrode terminal provided on the outer surface of the recording head is connected to an electrode terminal on a mounting substrate on which a driving IC is mounted by a wire bonding method (for example, see Patent Document 1). Further, there is a method in which a driving IC is joined and connected to an electrode terminal provided on the external surface of the recording head, and then an FPC is joined and connected to an electrode terminal of a lead wiring provided in the recording head (for example, , See Patent Document 2).
何れの場合も、ピッチが微細（例えば、１０μｍピッチ以下）な配線を形成することができないため、ノズル密度が高くなると、実装基板やＦＰＣのサイズが大きくなり、小型化を阻害したり、コストをアップさせたりする問題がある。ノズルを高密度配置するためには、たとえば、圧電素子等をインクプール室に近接して配置する構成も考えられるが、このような構成では、圧電素子をインクから保護する必要が生じてしまう。
本発明は上記事実を考慮し、ノズルの高密度化と、それに伴う微細ピッチ配線の形成を実現可能にして高解像度化が図れるようにするとともに、より高精度に構成された液体流路を有する液滴吐出ヘッドと、この液滴吐出ヘッドを製造する液滴吐出ヘッド製造方法を得ることを目的とする。 In consideration of the above-mentioned facts, the present invention has a liquid flow path that is configured with higher accuracy while realizing high resolution by enabling high density nozzle formation and formation of fine pitch wiring associated therewith. It is an object to obtain a droplet discharge head and a droplet discharge head manufacturing method for manufacturing the droplet discharge head.
請求項１に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法は、 液滴を吐出するノズルと連通し液体が充填される圧力室の一部を構成する振動板に、前記振動板を変位させる圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、前記振動板の前記圧電素子の形成された側に、前記圧電素子よりも厚い犠牲層を、前記圧力室と連通する液体流路を構成する隔壁部材の配置される位置に隔壁部材配置空間が構成されるように積層する犠牲層形成工程と、前記振動板上の前記隔壁部材配置空間に前記隔壁部材を配置するとともに、前記隔壁部材および前記犠牲層の少なくとも一方の上に、前記圧力室へ供給する液体をプールする液体プール室の一部を構成する天板部材を積層する、積層工程と、前記振動板及び前記天板部材を、圧着処理で接合する接合工程と、前記犠牲層を除去する犠牲層除去工程と、
を備えたものである。
The method of manufacturing a droplet discharge head according to
It is equipped with.
本発明では、犠牲層形成工程において、振動板の圧電素子の形成された側に犠牲層を積層する。この犠牲層は、圧電素子よりも厚く積層され、かつ、隔壁部材の配置される位置に隔壁部材配置空間が構成されるように積層される。隔壁部材配置空間は、隔壁部材配置空間に犠牲層を配置せず、隔壁部材配置空間の周囲に犠牲層を配置することにより構成される。犠牲層は、後の犠牲層除去工程で除去される部分を構成する層なので、最終的に犠牲層の配置されている部分は空洞になる。したがって、犠牲層により、後に空間を構成する部分を埋めておき、他の部材を配置する部分には配置せずに、他の部材を配置するための空間を構成しておくことができる。 In the present invention, in the sacrificial layer forming step, the sacrificial layer is laminated on the side of the diaphragm where the piezoelectric elements are formed. The sacrificial layer is laminated so as to be thicker than the piezoelectric element, and is laminated so that a partition member arrangement space is formed at a position where the partition member is arranged. The partition member arrangement space is configured by arranging a sacrificial layer around the partition member arrangement space without arranging the sacrifice layer in the partition member arrangement space. Since the sacrificial layer is a layer constituting a portion to be removed in a later sacrificial layer removing step, the portion where the sacrificial layer is finally arranged becomes a cavity. Therefore, the sacrificial layer can be used to form a space for disposing other members without filling a portion that configures the space later and not disposing the other member.
積層工程では、隔壁部材が振動板上の隔壁部材配置空間に配置され、天板部材が隔壁部材および犠牲層の少なくとも一方の上に積層される。天板部材の上部には、圧力室へ供給する液体をプールする液体プール室が構成される。 In the stacking step, the partition member is disposed in the partition member arrangement space on the diaphragm, and the top plate member is stacked on at least one of the partition member and the sacrificial layer. A liquid pool chamber for pooling liquid to be supplied to the pressure chamber is formed on the top plate member.
そして、接合工程で、振動板及び天板部材を、圧着処理して接合し、犠牲層除去工程で犠牲層が除去される。 Then, in the joining step, the diaphragm and the top plate member are joined by pressure bonding, and the sacrificial layer is removed in the sacrificial layer removing step.
本発明によれば、犠牲層を形成して、その上に天板部材を積層するので、犠牲層なしの場合と比較して、容易に空間を形成することができる。 According to the present invention, since the sacrificial layer is formed and the top plate member is laminated thereon, the space can be easily formed as compared with the case without the sacrificial layer.
また、犠牲層により隔壁部材配置空間を構成することができるので、隔壁部材を精度よく振動板上に配置することができる。 Moreover, since the partition member arrangement space can be configured by the sacrificial layer, the partition member can be arranged on the diaphragm with high accuracy.
また、犠牲層がある状態で振動板と天板部材とを加圧するので、隔壁部材のみの状態で加圧する場合と比較して、加圧時における振動板、隔壁部材により構成される液体流路などの変形を抑制することができる。これにより、特に液体流路に関しては、口径のバラツキを抑制することができる。 In addition, since the diaphragm and the top plate member are pressurized with the sacrificial layer present, the liquid flow path constituted by the diaphragm and the partition member at the time of pressurization is compared with the case of applying pressure only with the partition member. Such deformation can be suppressed. Thereby, especially regarding a liquid flow path, the variation in aperture can be suppressed.
請求項２に記載の液滴吐出ヘッド製造方法は、前記積層工程が、少なくとも前記隔壁部材を構成する隔壁層を前記振動板及び前記犠牲層の上に積層した後、前記天板部材を積層すること、を特徴とする。
The droplet discharge head manufacturing method according to
上記のように、犠牲層の上に隔壁層を積層することにより、隔壁部材配置空間には隔壁部材が形成され、その他の必要な部分にも、圧電素子と天板部材との間に、隔壁層を配置することができる。 As described above, by partitioning the partition layer on the sacrificial layer, the partition member is formed in the partition member arrangement space, and the partition wall is also provided between the piezoelectric element and the top plate member in other necessary portions. Layers can be placed.
請求項３に記載の液滴吐出ヘッド製造方法は、前記積層工程が、前記隔壁部材を前記天板部材側へ形成した後、前記隔壁部材の形成された前記天板部材を積層すること、を特徴とする。
The method of manufacturing a droplet discharge head according to
上記のように、隔壁部材は、先に天板部材へ形成しておくこともできる。 As described above, the partition member can be formed on the top plate member first.
請求項４に記載の液滴吐出ヘッド製造方法は、前記犠牲層形成工程において、前記犠牲層が少なくとも前記圧電素子上に配置されること、を特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the sacrificial layer forming step, the sacrificial layer is disposed on at least the piezoelectric element.
圧電素子の上部には、圧電素子の変位を許容するための空間が必要となるので、犠牲層を形成することにより、この空間を容易に構成することができる。 Since a space for allowing displacement of the piezoelectric element is required above the piezoelectric element, this space can be easily configured by forming a sacrificial layer.
請求項５に記載の液滴吐出ヘッド製造方法は、前記犠牲層形成工程において、前記犠牲層が少なくとも前記液体流路の構成される空間に配置されること、を特徴とする。
The droplet discharge head manufacturing method according to
犠牲層を形成することにより、液体流路を犠牲層の形状と同一形状に構成することができるので、より高い精度で液体流路の口径などを構成することができる。 By forming the sacrificial layer, the liquid channel can be configured in the same shape as the sacrificial layer, so that the diameter of the liquid channel can be configured with higher accuracy.
請求項６に記載の液滴吐出ヘッド製造方法は、前記天板部材には、前記圧電素子を駆動させるための駆動手段と接続された配線パターン、及び、前記圧電素子と前記配線パターンの端子とを接続するパンプが形成され、前記犠牲層形成工程において、前記犠牲層により前記圧電素子上で前記バンプが配置されるバンプ接続空間が構成され、前記バンプは、前記接合工程における前記圧着処理により前記圧電素子と電気的に接続されること、を特徴とする。 The droplet discharge head manufacturing method according to claim 6, wherein the top plate member includes a wiring pattern connected to a driving unit for driving the piezoelectric element, and the piezoelectric element and a terminal of the wiring pattern. A bump connecting space in which the bump is disposed on the piezoelectric element is formed by the sacrificial layer in the sacrificial layer forming step, and the bump is formed by the pressure-bonding process in the joining step. It is electrically connected to the piezoelectric element.
上記によれば、犠牲層によりバンプ接続空間が構成されているので、バンプを圧電素子と電気接続させる際に、加熱によるバンプの流れが防止され、圧電素子と良好に接続することができる。 According to the above, since the bump connection space is formed by the sacrificial layer, when the bump is electrically connected to the piezoelectric element, the flow of the bump due to heating is prevented, and the bump element can be satisfactorily connected to the piezoelectric element.
請求項７に記載の液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズル、及び、前記ノズルと連通して液体が充填される圧力室、の形成された流路基板と、前記圧力室の一部を構成する振動板、及び、この振動板を変位させる圧電素子、を含んで構成される圧電素子基板と、前記圧電素子基板を間に置いて前記圧力室と反対側に構成され、前記圧力室へ供給する液体をプールする液体プール室と、前記圧電素子基板と前記液体プール室との間に前記圧電素子基板と離間して対向するように設けられ、前記液体プール室から前記圧力室へと液体を供給する貫通口が形成された天板部材と、前記圧電素子基板と前記天板部材との間に配置され、前記貫通口と連通されて前記圧電素子基板へ向かう方向に形成された第１流路と、前記第１流路と連通され前記圧電素子基板に沿った方向に形成された第２流路とで、前記液体プール室から前記圧力室へと液体を供給する液体流路を構成する隔壁部材と、を含んで構成されている。 A droplet discharge head according to claim 7 is a flow path substrate on which a nozzle for discharging droplets, a pressure chamber in communication with the nozzle and filled with a liquid is formed, and a part of the pressure chamber And a piezoelectric element substrate including a piezoelectric element that displaces the diaphragm, and the pressure chamber is disposed on the opposite side of the pressure chamber with the piezoelectric element substrate interposed therebetween. A liquid pool chamber for pooling liquid to be supplied to the piezoelectric element substrate and the liquid pool chamber so as to be spaced apart from the piezoelectric element substrate and from the liquid pool chamber to the pressure chamber A top plate member provided with a through-hole for supplying a liquid; and a first plate member disposed between the piezoelectric element substrate and the top plate member and connected to the through-hole to be directed toward the piezoelectric element substrate. One flow path, and the pressure communicated with the first flow path In a second flow path which is formed in the direction along the element substrate, is configured to include a, a partition wall member constituting a liquid flow path for supplying liquid to said pressure chamber from said liquid pool chamber.
上記構成の液滴吐出ヘッドは、液体プール室が圧電素子基板を間に置いて圧力室と反対側に構成されており、液体流路を経て圧力室への液体供給が行われる。この液体流路は、隔壁部材によって構成される、天板部材の貫通口と連通され圧電素子基板へ向かう方向に形成された第１流路と、第１流路と連通され圧電素子基板に沿った方向に形成された第２流路とで構成されている。 In the droplet discharge head configured as described above, the liquid pool chamber is configured on the side opposite to the pressure chamber with the piezoelectric element substrate interposed therebetween, and liquid is supplied to the pressure chamber via the liquid flow path. The liquid flow path is configured by a partition wall member, communicated with the through hole of the top plate member and formed in a direction toward the piezoelectric element substrate, and communicated with the first flow path along the piezoelectric element substrate. And a second flow path formed in the opposite direction.
この第２流路は、圧電素子基板に沿った方向に形成されているので、第２流路の形状を型抜きした形状の部材を積層することにより、所望の口径や長さの流路を容易に形成することができる。 Since the second flow path is formed in a direction along the piezoelectric element substrate, a flow path having a desired diameter and length can be obtained by stacking members having a shape obtained by cutting the shape of the second flow path. It can be formed easily.
請求項８に記載の液滴吐出ヘッドは、前記第２流路が、前記圧電素子基板上に構成されていること、を特徴とする。
The droplet discharge head according to
このように、第２流路を圧電素子基板上に構成することにより、圧電素子基板上に第２流路の形状を型抜きした形状の部材を積層することにより、所望の口径や長さの流路を容易に形成することができる。 In this way, by configuring the second flow path on the piezoelectric element substrate, by laminating a member having a shape obtained by cutting the shape of the second flow path on the piezoelectric element substrate, a desired aperture and length can be obtained. The flow path can be easily formed.
請求項９に記載の液滴吐出ヘッドは、前記液体流路が、ノズル毎に形成されていることを特徴とする。
The droplet discharge head according to
液体流路をノズル毎に形成することにより、液滴の供給を良好に行うことができる。 By forming the liquid channel for each nozzle, it is possible to supply the droplets satisfactorily.
請求項１０に記載の液滴吐出ヘッドは、隣接する前記ノズルに対応する前記液体流路が、少なくとも１方向で互いに連通されていることを特徴とする。
The droplet discharge head according to
このように、液体流路を互いに連通させることにより、ごみ、異物、気泡などによる液体流路の詰まりを抑制することができる。 In this way, by making the liquid flow paths communicate with each other, clogging of the liquid flow paths due to dust, foreign matter, bubbles, or the like can be suppressed.
請求項１１に記載の液滴吐出ヘッドは、前記液体流路に設けられ、所定径以上の物体の通過を阻止するフィルタ、をさらに備えている。 The droplet discharge head according to an eleventh aspect of the invention further includes a filter that is provided in the liquid flow path and prevents passage of an object having a predetermined diameter or more.
このように、フィルタを設けることにより、ごみ、異物、気泡などが圧力室側へ通過するのを防止することができる。 Thus, by providing the filter, it is possible to prevent dust, foreign matter, bubbles, and the like from passing to the pressure chamber side.
請求項１２に記載の液滴吐出ヘッドは、前記フィルタが、前記第２通路の前記貫通口に近い側に設けられていること、を特徴とする。 A droplet discharge head according to a twelfth aspect of the present invention is characterized in that the filter is provided on the side of the second passage close to the through hole.
このように、フィルタを第２通路の前記貫通口に近い側に設けることにより、液体プール室に近い側でごみ、異物、気泡などの通過を阻止することができ、液体流路内におけるごみ、異物、気泡などの詰まりも抑制することができる。 Thus, by providing the filter on the side close to the through hole of the second passage, it is possible to prevent passage of dust, foreign matter, bubbles, etc. on the side close to the liquid pool chamber, It is also possible to suppress clogging with foreign matters and bubbles.
請求項１３に記載の液滴吐出ヘッドは、前記フィルタが、前記隔壁部材と同一材料で構成されていること、を特徴とする。 The droplet discharge head according to claim 13 is characterized in that the filter is made of the same material as the partition member.
このように、フィルタを隔壁部材と同一材料で構成することにより、フィルタと隔壁部材とを同一工程で製造することができる。 Thus, a filter and a partition member can be manufactured by the same process by comprising a filter with the same material as a partition member.
請求項１４に記載の液滴吐出ヘッド製造方法は、請求項７乃至請求項１３のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法であって、前記振動板の前記圧電素子の形成された側に、前記圧電素子よりも厚い犠牲層を、前記隔壁部材の配置される隔壁部材配置空間を構成するように、かつ、前記液体流路の構成される液体流路構成空間に配置されるように積層する犠牲層形成工程と、前記振動板上に、前記隔壁部材を構成する隔壁層を積層する隔壁層形成工程と、前記隔壁層の上に、前記天板部材を積層する天板部材積層工程と、前記振動板及び前記天板部材を、互いに近づく方向に加圧処理して前記隔壁層と前記振動板とを接合する接合工程と、前記犠牲層を除去する犠牲層除去工程と、を備えている。
A method for manufacturing a droplet discharge head according to
請求項１４の液滴吐出ヘッド製造方法では、犠牲層形成工程において、振動板の圧電素子の形成された側に犠牲層を積層する。この犠牲層は、圧電素子よりも厚く積層され、かつ、隔壁部材の配置される位置に隔壁部材配置空間が構成されるように積層される。また、犠牲層は、液体流路の構成される液体流路構成空間に配置されるように積層される。 In the droplet discharge head manufacturing method according to the fourteenth aspect, in the sacrificial layer forming step, the sacrificial layer is laminated on the side of the diaphragm where the piezoelectric element is formed. The sacrificial layer is laminated so as to be thicker than the piezoelectric element, and is laminated so that a partition member arrangement space is formed at a position where the partition member is arranged. The sacrificial layer is stacked so as to be disposed in the liquid flow path configuration space in which the liquid flow path is configured.
なお、隔壁部材配置空間は、隔壁部材配置空間に犠牲層を配置せず、隔壁部材配置空間の周囲に犠牲層を配置することにより構成される。犠牲層は、後の犠牲層除去工程で除去される部分を構成する層なので、最終的に犠牲層の配置されている部分は空洞になる。したがって、犠牲層により、後に空間を構成する部分を埋めておき、他の部材を配置する部分には配置せずに、他の部材を配置するための空間を構成しておくことができる。 The partition member arrangement space is configured by disposing a sacrificial layer around the partition member arrangement space without arranging the sacrifice layer in the partition member arrangement space. Since the sacrificial layer is a layer constituting a portion to be removed in a later sacrificial layer removing step, the portion where the sacrificial layer is finally arranged becomes a cavity. Therefore, the sacrificial layer can be used to form a space for disposing other members without filling a portion that configures the space later and not disposing the other member.
隔壁層形成工程では、振動板上に、前記隔壁部材を構成する隔壁層が積層される。天板部材積層工程では、隔壁層の上に天板部材が積層される。天板部材の上部には、圧力室へ供給する液体をプールする液体プール室が構成される。 In the partition layer forming step, the partition layer constituting the partition member is laminated on the diaphragm. In the top plate member stacking step, the top plate member is stacked on the partition layer. A liquid pool chamber for pooling liquid to be supplied to the pressure chamber is formed on the top plate member.
そして、接合工程で、振動板及び天板部材を、圧着処理して接合し、犠牲層除去工程で犠牲層が除去される。 Then, in the joining step, the diaphragm and the top plate member are joined by pressure bonding, and the sacrificial layer is removed in the sacrificial layer removing step.
上記の液滴吐出ヘッド製造方法によれば、液体流路構成空間に犠牲層を形成し、接合工程の後に犠牲層を除去して液体流路を構成するので、容易に液体流路を形成することができる。 According to the above-described method for manufacturing a droplet discharge head, a sacrificial layer is formed in the liquid channel configuration space, and the sacrificial layer is removed after the joining step to configure the liquid channel. Therefore, the liquid channel is easily formed. be able to.
請求項１５に記載の液滴吐出ヘッド製造方法は、請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法である場合に、前記犠牲層形成工程において、前記犠牲層を前記フィルタの配置されるフィルタ配置空間が構成されるように積層すること、を特徴とする。 The method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 15 is the method for manufacturing a droplet discharge head according to any one of claims 11 to 13, wherein the sacrifice is performed in the sacrifice layer forming step. The layers are stacked so as to constitute a filter arrangement space in which the filter is arranged.
フィルタ配置空間は、フィルタ配置空間に犠牲層を配置せず、フィルタ配置空間の周囲に犠牲層を配置することにより構成される。 The filter arrangement space is configured by arranging a sacrificial layer around the filter arrangement space without arranging the sacrifice layer in the filter arrangement space.
このように、犠牲層を用いて、液体流路内に容易にフィルタを形成することができる。 In this way, the filter can be easily formed in the liquid flow path using the sacrificial layer.
本発明は上記構成としたので、ノズルの高密度化と、それに伴う微細ピッチ配線の形成を実現可能にして高解像度化が図れるとともに、より高精度に液体流路を構成することができる。 Since the present invention has the above-described configuration, it is possible to increase the resolution of the nozzle by increasing the density of the nozzles and forming the fine pitch wiring associated therewith, and to configure the liquid flow path with higher accuracy.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。なお、記録媒体は記録用紙Ｐとして説明をする。また、記録用紙Ｐのインクジェット記録装置１０における搬送方向を矢印ＰＦで表す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The recording medium will be described as recording paper P. Further, the conveyance direction of the recording paper P in the ink
インクジェット記録装置１０は、図１に示すように、記録用紙を送り出す用紙供給部１２と、記録用紙の姿勢を制御するレジ調整部１４と、インク滴を吐出して記録用紙に画像形成する記録ヘッド部１６と、記録ヘッド部１６のメンテナンスを行なうメンテナンス部１８とを備える記録部２０と、記録部２０で画像形成された記録用紙を排出する排出部２２とから基本的に構成される。
As shown in FIG. 1, the
用紙供給部１２は、記録用紙が積層されてストックされているストッカ２４と、ストッカ２４から１枚ずつ取り出してレジ調整部１４に搬送する搬送装置２６とから構成されている。
The
レジ調整部１４には、ループ形成部２８と記録用紙の姿勢を制御するガイド部材２９が備えられており、この部分を通過することによって記録用紙のコシを利用してスキューが矯正されると共に搬送タイミングが制御されて記録部２０に進入する。
The
排出部２２は、記録部２０で画像が形成された記録用紙を排紙ベルト２３を介してトレイ２５に収納するものである。
The
記録ヘッド部１６とメンテナンス部１８の間には、記録用紙Ｐが搬送される用紙搬送路が構成されている。スターホイール１７と搬送ロール１９とで記録用紙を挟持しつつ連続的に（停止することなく）搬送する。そして、この記録用紙Ｐに対して、記録ヘッド部１６からインク滴が吐出され、記録用紙Ｐに画像が形成される。
Between the
メンテナンス部１８は、インクジェット記録ユニット３０に対して対向配置されるメンテナンス装置２１で構成されており、インクジェット記録ヘッド３２に対するキャッピングや、ワイピング、さらにダミージェットやバキューム等の処理を行うことができる。
The
図２−１に示すように、インクジェット記録ユニット３０のそれぞれは、用紙搬送方向と直交する方向に配置された、支持部材３１を備えており、この支持部材３１に複数のインクジェット記録ヘッド３２が取り付けられている。インクジェット記録ヘッド３２には、マトリックス状に複数のノズル５６が形成されており、記録用紙Ｐの幅方向には、インクジェット記録ユニット３０全体として一定のピッチでノズル５６が並んでいる。そして、用紙搬送路２７を連続的に搬送される記録用紙Ｐに対し、ノズル５６からインク滴を吐出することで、記録用紙Ｐ上に画像が記録される。なお、インクジェット記録ユニット３０は、たとえば、いわゆるフルカラーの画像を記録するために、ＹＭＣＫの各色に対応して、少なくとも４つ配置されている。
As shown in FIG. 2A, each of the
図２−２に示すように、それぞれのインクジェット記録ユニット３０のノズル５６による印字領域幅は、このインクジェット記録装置１０での画像記録が想定される記録用紙Ｐの用紙最大幅ＰＷよりも長くされており、インクジェット記録ユニット３０を紙幅方向に移動させることなく記録用紙Ｐの全幅にわたる画像記録が可能とされている。ここで、印字領域とは、記録用紙Ｐの両端から印字しないマージンを引いた記録領域のうち最大のものが基本となるが、一般的には印字対象となる用紙最大幅ＰＷよりも大きくとっている。これは、記録用紙が搬送方向に対して所定角度傾斜して（スキューして）搬送されるおそれがあること、また縁無し印字の要請が高いためである。
As shown in FIG. 2B, the print area width by the
以上のような構成のインクジェット記録装置１０において、次にインクジェット記録ヘッド３２について詳細に説明する。図３は第１実施形態のインクジェット記録ヘッド３２の構成を示す概略平面図であり、図４はインクジェット記録ヘッド３２を部分的に取り出して主要部分が明確になるように示す概略縦断面図である。
Next, the
このインクジェット記録ヘッド３２には、天板部材４０が配置されている。本実施形態では、天板部材４０を構成するガラス板製の天板４１はインクジェット記録ヘッド３２全体の天板となっている。なお、天板部材４０には、後述する駆動ＩＣ６０と、駆動ＩＣ６０に通電するための金属配線９０が設けられている。金属配線９０は、樹脂保護層９２で被覆保護されている。
A
天板部材４０には、耐インク性を有する材料で構成されたプール室部材３９が貼着されており、天板４１との間に、所定の形状及び容積を有するインクプール室３８が構成されている。プール室部材３９には、インクタンクと連通するインク供給ポート（いずれも図示省略）が所定箇所に穿設されており、図示しないインク供給ポートから注入されたインク１１０は、インクプール室３８に貯留される。
A
天板４１には、後述する圧力室５０と一対一で対応する貫通口１１２が形成されている。また、貫通口１１２のそれぞれに対応して、少なくともその周囲から立設されるように、リブ隔壁９８が形成されている。リブ隔壁９８は、天板４１と後述する圧電素子基板７０の基板本体との間の空間を矩形状に仕切るとともに、貫通口１１２と連通したインク供給路１１４Ａを構成している。
The
このように、リブ隔壁９８を設け、その内部をインク供給路１１４Ａとしたことで、インクの供給途中でのインク漏れが防止されている。
As described above, the
流路基板７２には、インクプール室３８から供給されたインクが充填される圧力室５０が形成され、圧力室５０と連通するノズル５６からインク滴が吐出されるようになっている。そして、インクプール室３８と圧力室５０とが同一水平面上に存在しないように構成されている。したがって、圧力室５０を互いに接近させた状態に配置することが可能であり、ノズル５６をマトリックス状に高密度に配設することが可能となっている。
A
流路基板７２の、ノズル５６が形成された側と反対の面には、圧電素子基板７０が貼着されており、圧電素子基板７０は、圧力室５０の１つの面を構成すると共に、天板部材４０との間に、所定の空間と構成している。圧電素子基板７０は振動板４８を有しており、振動板４８の振動によって圧力室５０の容積を増減させて圧力波を発生させることで、ノズル５６からのインク滴の吐出が可能になる。
A
圧電素子４６は、圧力室５０毎に振動板４８の上面に形成されている。振動板４８は、ＳＵＳ等の金属で成形され、少なくとも上下方向に弾性を有し、圧電素子４６に通電されると（電圧が印加されると）、上下方向に撓み変形する（変位する）構成になっている。なお、振動板４８は、ガラス等の絶縁性材料であっても差し支えはない。圧電素子４６の下面には一方の極性となる下部電極５２が配置され、圧電素子４６の上面には他方の極性となる上部電極５４が配置されている。
The
また、圧電素子４６は、低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０で被覆保護されている。圧電素子４６を被覆保護している低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０は、水分透過性が低くなる条件で着膜するため、水分が圧電素子４６の内部に侵入して信頼性不良となること（ＰＺＴ膜内の酸素を還元することにより生ずる圧電特性の劣化）を防止できる。なお、下部電極５２と接触する金属（ＳＵＳ等）製の振動板４８は、低抵抗なＧＮＤ配線としても機能するようになっている。
The
さらに、下部電極５２及び振動板４８には、インク供給路１１４Ａと連通したインク供給路１１４Ｂとなる開口が形成されている。インクプール室３８のインクは、インク供給路１１４Ａからインク供給路１１４Ｂを経て、圧力室５０に充填される。
Further, the
このように、インク供給路１１４Ａ及びインク供給路１１４Ｂによって、圧力室５０と一対一で対応するインク供給路１１４が構成される。圧力室５０とインク供給路１１４とを一対一で対応させることで、各圧力室５０への確実なインク供給が可能となっている。
As described above, the
駆動ＩＣ６０は、天板４１の圧電素子基板７０と対向する面（図４では下面）で、且つ平面視にてインクプール室３８の外側に位置するように、天板４１に実装されている。駆動ＩＣ６０の周囲は樹脂材５８で封止されている。
The
この駆動ＩＣ６０の下面には、図５に示すように、複数のバンプ６４がマトリックス状に所定高さ突設されており、天板４１の金属配線９０にフリップチップ実装されるようになっている。したがって、圧電素子４６に対する高密度配線と低抵抗化が容易に実現可能であり、これによって、インクジェット記録ヘッド３２の小型化が実現可能となっている。
As shown in FIG. 5, a plurality of
また、天板４１の金属配線９０と上部電極５４の間にはバンプ６４がマトリックス状に所定高さで配設され、金属配線９０と上部電極５４とが電気的に接続されている。このため、圧電素子基板７０の個別配線が不要になっている。
したがって、そこから駆動ＩＣ６０からの信号が、天板部材４０の金属配線９０に通電され、さらに金属配線９０からバンプ６４を経て上部電極５４に通電される。そして、所定のタイミングで圧電素子４６に電圧が印加され、振動板４８が上下方向に撓み変形することにより、圧力室５０内に充填されたインク１１０が加圧されて、ノズル５６からインク滴が吐出する。
Accordingly, a signal from the driving
以上のような構成のインクジェット記録ヘッド３２において、次に、その製造工程について、図６〜図１１を基に説明する。
Next, the manufacturing process of the ink
図６に示すように、このインクジェット記録ヘッド３２は、圧電素子基板７０と流路基板７２とを別々に作成し、両者を結合（接合）することによって製造される。そこで、まず、圧電素子基板７０の製造工程について説明するが、圧電素子基板７０には、流路基板７２よりも先に天板部材４０が結合（接合）される。
As shown in FIG. 6, the ink
まず、圧電素子基板７０の製造方法について説明する。
First, a method for manufacturing the
圧電素子基板７０の製造では、図７−１（Ａ）に示すように、まず、貫通孔７６Ａが複数穿設されたガラス製の第１支持基板７６を用意する。第１支持基板７６は撓まないものであれば何でもよく、ガラス製に限定されるものではないが、ガラスは硬い上に安価なので好ましい。この第１支持基板７６の作製方法としては、ガラス基板のブラスト加工及びフェムト秒レーザー加工や、感光性ガラス基板（例えば、ＨＯＹＡ株式会社製ＰＥＧ３Ｃ）を露光・現像する等が知られている。
In the manufacture of the
そして、図７−１（Ｂ）に示すように、その第１支持基板７６の上面（表面）に接着剤７８を塗布し、図７−１（Ｃ）に示すように、その上面に金属（ＳＵＳ等）製の振動板４８を接着する。なお、振動板４８の材料として、ガラス等の絶縁性基板を用いても差し支えない。
Then, as shown in FIG. 7B, an adhesive 78 is applied to the upper surface (front surface) of the
次に、図７−１（Ｄ）に示すように、振動板４８の上面に積層された下部電極５２をパターニングする。具体的には、金属膜スパッタ（膜厚５００Å〜３０００Å）、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング（エッチング）、酸素プラズマによるレジスト剥離である。この下部電極５２が接地電位となる。
Next, as shown in FIG. 7D, the
次に、図７−１（Ｅ）に示すように、下部電極５２の上面に、圧電素子４６の材料であるＰＺＴ膜と上部電極５４を順にスパッタ法で積層し、図７−１（Ｆ）に示すように、圧電素子４６（ＰＺＴ膜）及び上部電極５４をパターニングする。
Next, as shown in FIG. 7-1 (E), a PZT film, which is a material of the
具体的には、ＰＺＴ膜スパッタ（膜厚３μｍ〜１５μｍ）、金属膜スパッタ（膜厚５００Å〜３０００Å）、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング（エッチング）、酸素プラズマによるレジスト剥離である。下部および上部の電極材料としては、例えば圧電素子であるＰＺＴ材料との親和性が高く、耐熱性がある、Ａｕ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｔ等が挙げられる。
Specifically, PZT film sputtering (
その後、図７−２（Ｇ）に示すように、上面に露出している下部電極５２と上部電極５４の上面に低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０を積層し、上部電極５４とバンプ６４を接続するための開口８４（コンタクト孔）を形成する。
After that, as shown in FIG. 7-2 (G), a low water permeable insulating film (SiOx film) 80 is laminated on the upper surfaces of the
具体的には、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）法にてダングリングボンド密度が高い低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０を着膜し、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング（ＨＦエッチング）、酸素プラズマによるレジスト剥離を行う。なお、ここでは低透水性絶縁膜としてＳｉＯｘ膜を用いたが、ＳｉＮｘ膜、ＳｉＯｘＮｙ膜等であってもよい。 Specifically, a low water-permeable insulating film (SiOx film) 80 having a high dangling bond density is deposited by a chemical vapor deposition (CVD) method, resist formation by photolithography, patterning (HF etching), oxygen plasma Strip resist. Although the SiOx film is used here as the low water permeable insulating film, it may be a SiNx film, a SiOxNy film, or the like.
次いで、図７−２（Ｈ）に示すように、上部電極５４と低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０の上面に犠牲層１１８を積層する。犠牲層１１８は、上部電極５４の上部に、圧電素子４６の変位を許容するための空間が構成され、天板部材４０のリブ隔壁９８が下部電極５２に当接可能となる高さ分の厚みで積層する。ここでの積層は、犠牲層１１８を構成する樹脂の塗布、印刷などによることができる。
Next, as shown in FIG. 7-2 (H), a
次いで、図７−２（Ｉ）に示すように、犠牲層１１８をパターニングする。パターニングは、リブ隔壁９８が配置される隔壁配置空間Ｒ１、及び、バンプ６４が配置されるバンプ接続空間Ｒ２には、犠牲層１１８が形成されず、圧電素子４６及び上部電極５４の上部には犠牲層１１８が形成されるように積層する。隔壁配置空間Ｒ１、及び、バンプ接続空間Ｒ２は周囲を犠牲層１１８で囲まれた空間として構成される。犠牲層１１８のパターニングは、具体的には、ドライエッチング、露光などにより行うことができる。
Next, as shown in FIG. 7-2 (I), the
上記のようにして、圧電素子基板７０が製造される。この圧電素子基板７０に、例えばガラス板を支持体とする天板部材４０が結合（接合）される。
The
次に、図８を参照して、天板部材４０の製造方法について説明する。なお、以下の図８−１及び図８−２では、説明の便宜上、配線形成面を下面として説明するが、実際の工程では上面になる。
Next, with reference to FIG. 8, the manufacturing method of the
天板部材４０の製造においては、図８−１（Ａ）に示すように、天板４１を用意する。天板４１は、天板部材４０自体が支持体となる程度の強度を確保できる厚み（０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ）を有しているので、別途支持体を設ける必要がない。まず、図９−１（Ｂ）に示すように、天板４１の下面に金属配線９０を積層してパターニングする。具体的には、スパッタ法にてＡｌ膜（厚さ１μｍ）を着膜する、ホトリソグラフィー法でレジストを形成する、塩素系のガスを用いたＲＩＥ法にてＡｌ膜をエッチングする、酸素プラズマにてレジスト膜を剥離する、という加工である。
In manufacturing the
そして、図８−１（Ｃ）に示すように、金属配線９０が形成された面に樹脂保護層９２（例えば、富士フイルムアーチ社製の感光性ポリイミド Ｄｕｒｉｍｉｄｅ７３２０）を積層してパターニングする。なお、このとき、一部の金属配線９０には、バンプ６４を接合するため、樹脂保護層９２を積層しないようにする。
Then, as shown in FIG. 8-1 (C), a resin protective layer 92 (for example, photosensitive polyimide Durimide 7320 manufactured by Fuji Film Arch Co., Ltd.) is laminated and patterned on the surface on which the
そして、図８−１（Ｄ）に示すように、金属配線９０にバンプ６４をメッキ法等で形成する。このバンプ６４は上部電極５４と電気的に接続するために必要な高さを有するように形成されている。
Then, as shown in FIG. 8D, bumps 64 are formed on the
さらに、図８−１（Ｅ）に示すように、金属配線９０に駆動ＩＣ６０をフリップチップ実装する。このとき、駆動ＩＣ６０は、予め半導体ウエハプロセスの終りに実施されるグラインド工程にて、所定の厚さ（７０μｍ〜３００μｍ）に加工されている。
Further, as shown in FIG. 8E, the
そして、図８−２（Ｆ）に示すように、駆動ＩＣ６０の周囲を樹脂材５８で封止し、駆動ＩＣ６０を水分等の外部環境から保護できるようにする。更には、後工程でのダメージ、例えば、できあがった圧電素子基板７０をダイシングによってインクジェット記録ヘッド３２に分割する際の水や研削片によるダメージを回避することができる。
Then, as shown in FIG. 8-2 (F), the periphery of the
次に、図８−２（Ｇ）に示すように、天板４１の金属配線９０が形成されていない面に、ホトリソグラフィー法でレジストをパターニングする。パターニングは、貫通口１１２、及び、犠牲層１１８を溶解するための溶解液注入口Ｍを形成する位置にレジストが配置されないように行われる。
Next, as shown in FIG. 8-2 (G), a resist is patterned by a photolithography method on the surface of the
次いで、図８−２（Ｈ）に示すように、天板４１にサンドブラスト処理を行って開口（貫通口１１２、溶解液注入口Ｍ）を形成した後、保護用レジスト９４を酸素プラズマにて剥離する。
Next, as shown in FIG. 8-2 (H), the
こうして、天板部材４０の製造が終了したら、次に、天板部材４０と圧電素子基板７０とを接合する。接合は、図９−１（Ａ）に示すように、天板部材４０を圧電素子基板７０に被せ、リブ隔壁９８が隔壁配置空間Ｒ１に、バンプ６４がバンプ接続空間Ｒ２に配置されるようにする。リブ隔壁９８の内側には、インク供給路１１４Ａが構成される。
After the
このとき、天板部材４０の金属配線９０を覆う樹脂保護層９２が犠牲層１１８に当接され、リブ隔壁９８が下部電極５２に当接され、バンプ６４が上部電極５４に当接される。各々の高さ、厚みは上記の当接が可能なように確保されている。
At this time, the resin
接合は、天板部材４０と圧電素子基板７０とを熱圧着処理して接合する。これにより、リブ隔壁９８が振動板４８上の下部電極５２に接合され、バンプ６４が上部電極５４に接合される。
In the joining, the
上記のように、犠牲層１１８を樹脂保護層９２に当接させた状態で圧着処理することにより、犠牲層１１８がない場合と比較して、リブ隔壁９８に加えられる力が分散され、リブ隔壁９８、振動板４８などの変形を防止することができる。
As described above, the pressure applied in the state where the
また、犠牲層１１８によりバンプ接続空間Ｒ２が構成されているので、熱によりバンプ６４が溶解しても、バンプ６４が広がってしまうことを防止することができる。
Further, since the bump connection space R2 is configured by the
次に、図９−１（Ｂ）に示すように、溶解液注入口Ｍから犠牲層１１８を溶解するための溶解液を注入し、犠牲層１１８を溶解させて除去する。このように、犠牲層１１８を溶解することにより、圧電素子４６の上部に、圧電素子４６の変位を許容する空間を容易に構成することができる。
Next, as shown in FIG. 9B, a solution for dissolving the
なお、溶解液注入口Ｍは、前述の熱圧着処理の際に発生するおそれのあるガス抜きの孔としても機能する。 The solution injection port M also functions as a vent hole that may be generated during the above-described thermocompression bonding process.
次に、図９−１（Ｃ）に示すように、溶解液注入口Ｍを塞ぐためのフィルム１１９を、天板４１の上部に積層する。フィルム１１９には、樹脂フィルムなどを用いることができる。
Next, as shown in FIG. 9A, a
次に、図９−２（Ｄ）に示すように、第１支持基板７６の貫通孔７６Ａから接着剤剥離溶液を注入して接着剤７８を選択的に溶解させることで、その第１支持基板７６を圧電素子基板７０から剥離処理する（図９−２（Ｅ））。この状態から、天板部材４０の天板４１が圧電素子基板７０の支持体となる
そして、９−２（Ｆ）に示すように、振動板４８及び下部電極５２のリブ隔壁９８が配置された内側に、インク供給路１１４Ｂを穿孔して、天板部材４０が接合された圧電素子基板７０が完成する。
Next, as shown in FIG. 9-2 (D), the adhesive stripping solution is injected from the through-
次に流路基板７２の製造方法について説明する。流路基板７２は、図１０（Ａ）に示すように、まず、貫通孔１００Ａが複数穿設されたガラス製の第２支持基板１００を用意する。第２支持基板１００は第１支持基板７６と同様、撓まないものであれば何でもよく、ガラス製に限定されるものではないが、ガラスは硬い上に安価なので好ましい。この第２支持基板１００の作製方法としては、ガラス基板のブラスト加工およびフェムト秒レーザー加工や、感光性ガラス基板（例えば、ＨＯＹＡ株式会社製ＰＥＧ３Ｃ）を露光・現像する等が知られている。
Next, a method for manufacturing the
そして、図１０（Ｂ）に示すように、その第２支持基板１００の上面（表面）に接着剤１０４を塗布し、図１０（Ｃ）に示すように、その上面（表面）に樹脂基板１０２（例えば、厚さ０．１ｍｍ〜０．５ｍｍのアミドイミド基板）を接着する。そして次に、図１０（Ｄ）に示すように、その樹脂基板１０２の上面を金型１０６に押し付け、加熱・加圧処理する。その後、図１０（Ｅ）に示すように、金型１０６を樹脂基板１０２から離型処理することにより、圧力室５０やノズル５６等が形成される流路基板７２が完成する。
Then, as shown in FIG. 10B, the adhesive 104 is applied to the upper surface (front surface) of the
こうして、流路基板７２が完成したら、図１１−１（Ａ）に示すように、圧電素子基板７０と流路基板７２とを熱圧着処理により接合する。そして次に、図１１−１（Ｂ）に示すように、第２支持基板１００の貫通孔１００Ａから有機エタノールアミン処理により接着剤剥離溶液を注入して接着剤１０４を選択的に溶解させることで、その第２支持基板１００を流路基板７２から剥離処理する。
Thus, when the
その後、図１１−２（Ｃ）に示すように、第２支持基板１００が剥離された面を、アルミナを主成分とする研磨材を使用した研磨処理又は酸素プラズマを用いたＲＩＥ処理することにより、表面層が取り除かれ、ノズル５６が開口される。そして、図１１−２（Ｄ）に示すように、そのノズル５６が開口された下面に撥水剤としてのフッ素材１０８（例えば、旭ガラス社製のＣｙｔｏｐ）を塗布する。
Thereafter, as shown in FIG. 11-2 (C), the surface from which the
そして、図１１−３（Ｅ）に示すように、天板部材４０（天板４１）の上面にプール室部材３９を装着して、これらの間にインクプール室３８を構成することにより、インクジェット記録ヘッド３２が完成し、図１１−３（Ｆ）に示すように、インクプール室３８や圧力室５０内にインク１１０が充填可能とされる。
Then, as shown in FIG. 11-3 (E), a
以上のようにして製造されるインクジェット記録ヘッド３２を備えたインクジェット記録装置１０において、次に、その作用を説明する。まず、インクジェット記録装置１０に印刷を指令する電気信号が送られると、ストッカ２４から記録用紙Ｐが１枚ピックアップされ、搬送装置２６により搬送される。
Next, the operation of the
一方、インクジェット記録ユニット３０では、すでにインクタンクからインク供給ポートを介してインクジェット記録ヘッド３２のインクプール室３８にインク１１０が注入（充填）され、インクプール室３８に充填されたインク１１０は、インク流路１１４を経て圧力室５０へ供給（充填）されている。そして、このとき、ノズル５６の先端（吐出口）では、インク１１０の表面が圧力室５０側に僅かに凹んだメニスカスが形成されている。
On the other hand, in the ink
そして、記録用紙Ｐを搬送しながら、複数のノズル５６から選択的にインク滴を吐出することにより、記録用紙Ｐに、画像データに基づく画像の一部を記録する。すなわち、駆動ＩＣ６０により、所定のタイミングで、所定の圧電素子４６に電圧を印加し、振動板４８を上下方向に撓み変形させて（面外振動させて）、圧力室５０内のインク１１０を加圧し、所定のノズル５６からインク滴として吐出させる。
A part of the image based on the image data is recorded on the recording paper P by selectively ejecting ink droplets from the plurality of
こうして、記録用紙Ｐに、画像データに基づく画像が完全に記録されたら、排紙ベルト２３により記録用紙Ｐをトレイ２５に排出する。これにより、記録用紙Ｐへの印刷処理（画像記録）が完了する。
Thus, when the image based on the image data is completely recorded on the recording paper P, the recording paper P is discharged onto the
ここで、このインクジェット記録ヘッド３２は、インクプール室３８と圧力室５０の間に振動板４８（圧電素子４６）が配置され、インクプール室３８と圧力室５０が同一水平面上に存在しないように構成されている。したがって、圧力室５０が互いに近接配置され、ノズル５６が高密度に配設されている。
Here, in the ink
また、圧電素子４６に電圧を印加する駆動ＩＣ６０は、振動板４８と天板４１との間に配設され、振動板４８や天板部材４０より外部へ露出しない（突出しない）構成とされている（インクジェット記録ヘッド３２内に内蔵されている）。したがって、インクジェット記録ヘッド３２の外部に駆動ＩＣ６０を実装する場合に比べて、圧電素子４６と駆動ＩＣ６０の間を接続する金属配線８６やバンプ６４の長さが短くて済み、これによって、駆動ＩＣ６０から圧電素子４６までの低抵抗化が実現されている。
The
つまり、実用的な配線抵抗値で、ノズル５６の高密度化、即ちノズル５６の高密度なマトリックス状配設が実現されており、これによって、高解像度化が実現可能になっている。しかも、その駆動ＩＣ６０は、天板４１にフリップチップ実装されているので、高密度の配線接続が容易にでき、更には駆動ＩＣ６０の高さの低減も図れる（薄くできる）。したがって、インクジェット記録ヘッド３２の小型化も実現される。
That is, with a practical wiring resistance value, the
具体的には、従来のＦＰＣ方式による電気接続では、ノズル解像度は６００ｎｐｉ（ｎｏｚｚｌｅ ｐｅｒ ｐｉｔｃｈ）が限界であったが、本発明の方式では、容易に１２００ｎｐｉ配列が可能となった。また、サイズについては、６００ｎｐｉのノズル配列を例にとって比較した場合、ＦＰＣを用いなくて済むため、１／２以下にすることが可能となった。 Specifically, with the conventional FPC system electrical connection, the nozzle resolution is limited to 600 npi (nozzle per pitch), but with the system of the present invention, it is possible to easily arrange 1200 npi. In addition, the size can be reduced to 1/2 or less because the FPC is not used when the 600 npi nozzle arrangement is compared as an example.
また、この駆動ＩＣ６０の周囲は、樹脂材５８で埋められて封止されているので、水分等の外部環境から駆動ＩＣ６０を保護することができる。
Further, since the periphery of the
また、インクプール室３８のインク１１０は、インク供給路１１４（インク供給路１１４Ａ及びインク供給路１１４Ｂ）を経て圧力室５０に供給されるが、インク供給路１１４Ａによって、圧電素子４６が供給途中のインクから確実に隔離されている。これにより、圧電素子４６をインク１１０から保護することができる。
The
また、天板４１の金属配線９０が、樹脂保護膜９２によって被覆されているので、インク１１０による金属配線８６の腐食を防止することができる。
Moreover, since the
また、本実施形態では、天板部材４０と圧電素子基板７０との間に犠牲層１１８を形成して、両者を接合後に犠牲層１１８を除去するという製造方法を用いているので、天板部材４０と圧電素子基板７０との間の空間を容易に構成することができる。
In the present embodiment, since the
また、犠牲層１１８により、バンプ６４やリブ隔壁９８の配置位置を構成することにより（隔壁配置空間Ｒ１、バンプ接続空間Ｒ２）、精度よく配置して接合することができる。
Further, by arranging the arrangement positions of the
次に、本発明の第２実施形態のインクジェット記録ヘッドを説明する。本実施形態のインクジェット記録ヘッドにおいて、第１実施形態と同一の構成要素、部材等は同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。 Next, an ink jet recording head according to a second embodiment of the present invention will be described. In the ink jet recording head of this embodiment, the same components, members and the like as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図１２には、本発明の第２実施形態のインクジェット記録ヘッド１３２が示されている。第２実施形態のインクジェット記録ヘッド１３２では、第１実施形態のリブ隔壁９８に代えて、隔壁層１４０が設けられている。
FIG. 12 shows an inkjet recording head 132 according to the second embodiment of the present invention. In the inkjet recording head 132 of the second embodiment, a
隔壁層１４０は、天板部材４０と圧電素子基板７０との間に形成されており、インク供給路１１４Ａを構成するインク隔壁部１４０Ａ、金属配線を保護する保護層部１４０Ｂ、及び、駆動ＩＣ６０近傍に配置されている支持部１４０Ｃ、で構成されている。インク隔壁部１４０Ａ、及び、支持部１４０Ｃは、振動板４８上の下部電極５２と天板４１とに当接され、天板部材４０と圧電素子基板７０との間に空間を構成している。
The
以上のような構成のインクジェット記録ヘッド１３２において、次に、その製造工程について、図１３〜図１６を基に説明する。 Next, the manufacturing process of the ink jet recording head 132 configured as described above will be described with reference to FIGS.
まず、圧電素子基板７０の製造方法について説明する。
First, a method for manufacturing the
圧電素子基板７０の製造は、図７−１（Ａ）〜（Ｇ）に示す工程は、第１実施形態と同様である。図１３（Ｇ）に示す、下部電極５２と上部電極５４の上面に低透水性絶縁膜（ＳｉＯｘ膜）８０が積層された状態のものの上面に、図１３（Ｈ）に示すように、犠牲層１１８を積層する。犠牲層１１８は、上部電極５４の上部に、圧電素子４６の変位を許容するための空間が構成される厚みで積層する。ここでの積層は、犠牲層１１８を構成する樹脂の塗布、印刷などによることができる。そして、犠牲層１１８をパターニングして、隔壁層１４０のインク隔壁部１４０Ａが配置される隔壁配置空間Ｒ１、及び、バンプ６４が配置されるバンプ接続空間Ｒ２を構成する。また、インク供給路１１４が構成される供給路空間Ｒ３にインク供給路１１４と同一形状で犠牲層１１８を積層する。犠牲層１１８のパターニングは、具体的には、ドライエッチング、露光など により行うことができる。
The manufacture of the
次に、図１３（Ｉ）に示すように、隔壁層１４０を積層する。隔壁層１４０は、圧電素子基板７０の全体を覆い、一定の厚みになるように積層する。犠牲層１１８によって構成された隔壁配置空間Ｒ１、及び、バンプ接続空間Ｒ２は隔壁層１４０によって埋められる。
Next, as shown in FIG. 13I, a
次に、隔壁層１４０をパターニングして、インク隔壁部１４０Ａ、保護層部１４０Ｂ、及び、支持部１４０Ｃを形成する。インク隔壁部１４０Ａは、供給路空間Ｒ３に配置されている犠牲層１１８周りに形成され、保護層部１４０Ｂは、圧電素子４６の上部に配置された犠牲層１１８の上に形成され、支持部１４０Ｃは、駆動ＩＣ６０の実装されるインクジェット記録１３２の端部付近に形成される。支持部１４０Ｃには、駆動ＩＣ６０を収納可能な凹部Ｕが構成されている。また、バンプ接続空間Ｒ２に対応する部分の隔壁層１４０は除去する。
Next, the
上記のようにして、圧電素子基板７０が製造される。この圧電素子基板７０に、例えばガラス板を支持体とする天板部材４０が接合される。天板部材４０の製造方法は、図１４−１（Ａ）〜図１４−２（Ｇ）に示す工程は、第１実施形態の図８−１（Ａ）〜図８−２（Ｇ）の工程と同様である。図１４（Ｈ）では、リブ隔壁９８の形成は行わず、天板４１にサンドブラスト処理を行って開口（貫通口１１２、溶解液注入口Ｍ）を形成した後、保護用レジスト９４を酸素プラズマにて剥離する。なお、溶解液注入口Ｍは、圧電素子４６に対応する部分だけでなく、インク供給路１１４に対応する位置にも形成する。
The
こうして、天板部材４０の製造が終了したら、次に、天板部材４０と圧電素子基板７０とを接合する。天板部材４０と圧電素子基板７０との接合は、図１５−１（Ａ）に示すように、天板部材４０を圧電素子基板７０に被せ、貫通口１１２が供給路空間Ｒ３に配置された犠牲層１１８上に配置され、バンプ６４がバンプ接続空間Ｒ２に配置されるようにする。
After the
このとき、天板部材４０の金属配線９０を覆う樹脂保護層９２が保護層部１４０Ｂに当接され、天板４１の貫通口１１２の周りがインク隔壁部１４０Ａに当接され、バンプ６４が上部電極５４に当接される。各々の高さ、厚みは上記の当接が可能なように確保されている。
At this time, the resin
接合は、天板部材４０と圧電素子基板７０とを熱圧着処理して接合する。これにより、インク隔壁部１４０Ａが天板４１に接合され、バンプ６４が上部電極５４に接合される。インク隔壁部１４０Ａのキュアも同時に行う。
In the joining, the
上記のように、犠牲層１１８を挟んで隔壁層１４０と天板部材４０とを圧着処理することにより、犠牲層１１８がない場合と比較して、隔壁層１４０と天板部材４０とを良好に接合することができる。
As described above, the
また、犠牲層１１８によりバンプ接続空間Ｒ２が構成されているので、熱によりバンプ６４が溶解しても、バンプ６４が広がってしまうことを防止することができる。
Further, since the bump connection space R2 is configured by the
次に、図１５−１（Ｂ）に示すように、溶解液注入口Ｍから犠牲層１１８を溶解するための溶解液を注入し、犠牲層１１８を溶解させて除去する。このように、犠牲層１１８を溶解することにより、圧電素子４６の上部に、圧電素子４６の変位を許容する空間を容易に構成することができ、インク供給路１１４を構成することができる。また、インク供給路１１４Ａに対応する形状で形成されていた犠牲層１１８の部分でインク供給路１１４Ａが構成されるので、インク供給路１１４Ａの形状を正確に構成することができる。
Next, as shown in FIG. 15B, a solution for dissolving the
なお、溶解液注入口Ｍは、前述の熱圧着処理の際に発生するおそれのあるガス抜きの孔としても機能する。 The solution injection port M also functions as a vent hole that may be generated during the above-described thermocompression bonding process.
次に、図１５−１（Ｃ）に示すように、溶解液注入口Ｍを塞ぐためのフィルム１１９を、天板４１の上部に積層する。フィルム１１９には、樹脂フィルムなどを用いることができる。
Next, as shown in FIG. 15-1 (C), a
次に、図１５−２（Ｄ）に示すように、第１支持基板７６の貫通孔７６Ａから接着剤剥離溶液を注入して接着剤７８を選択的に溶解させることで、その第１支持基板７６を圧電素子基板７０から剥離処理する（図１５−２（Ｅ））。この状態から、天板部材４０の天板４１が圧電素子基板７０の支持体となる
そして、１５−２（Ｆ）に示すように、振動板４８及び下部電極５２のインク隔壁部１４０Ａが配置された内側に、インク供給路１１４Ｂを穿孔して、天板部材４０が接合された圧電素子基板７０が完成する。
Next, as shown in FIG. 15-2 (D), an adhesive stripping solution is injected from the through-
次に、流路基板７２を接合する。流路基板７２の製造方法は、第１実施形態と同様である（図１０参照）。流路基板７２の接合は、図１６−１（Ａ）に示すように、圧電素子基板７０と流路基板７２とを熱圧着処理により接合する。そして次に、図１６−１（Ｂ）に示すように、第２支持基板１００の貫通孔１００Ａから有機エタノールアミン処理により接着剤剥離溶液を注入して接着剤１０４を選択的に溶解させることで、その第２支持基板１００を流路基板７２から剥離処理する。
Next, the
その後、図１６−２（Ｃ）に示すように、第２支持基板１００が剥離された面を、アルミナを主成分とする研磨材を使用した研磨処理又は酸素プラズマを用いたＲＩＥ処理することにより、表面層が取り除かれ、ノズル５６が開口される。そして、図１６−２（Ｄ）に示すように、そのノズル５６が開口された下面に撥水剤としてのフッ素材１０８（例えば、旭ガラス社製のＣｙｔｏｐ）を塗布する。
Thereafter, as shown in FIG. 16-2 (C), the surface from which the
そして、図１６−３（Ｅ）に示すように、天板部材４０（天板４１）の上面にプール室部材３９を装着して、これらの間にインクプール室３８を構成することにより、インクジェット記録ヘッド３２が完成し、図１６−３（Ｆ）に示すように、インクプール室３８や圧力室５０内にインク１１０が充填可能とされる。
Then, as shown in FIG. 16-3 (E), a
本実施形態のインクジェット記録ヘッド１３２によれば、隔壁層１４０を有しているので、圧電素子基板７０と天板部材４０との間の不要な空間が埋められて、耐久性を高くすることができる。
According to the ink jet recording head 132 of the present embodiment, since the
また、インク供給路１１４Ａを犠牲層１１８を型抜きして形成するので、寸法精度をより高くすることができる。
Further, since the
次に、本発明の第３実施形態のインクジェット記録ヘッドを説明する。本実施形態のインクジェット記録ヘッドにおいて、第１、実施形態と同一の構成要素、部材等は同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。 Next, an ink jet recording head according to a third embodiment of the present invention will be described. In the ink jet recording head of the present embodiment, the same components, members and the like as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図１７には、本発明の第３実施形態のインクジェット記録ヘッド１５０が示されている。第３実施形態のインクジェット記録ヘッド１５０では、天板部材４０が第１、第２実施形態と異なる。圧電素子基板７０は、第２実施形態のインクジェット記録ヘッド１３２のものと同一であり、流路基板７２については、第１、第２実施形態と同一である。
FIG. 17 shows an
天板部材４０は、インクプール室３８側に金属配線９１が形成されている。また、貫通口１１２は、インクプール室３８側から下側に向かって、径が小さくなるテーパー状とされている。天板４１の圧電素子４６との接続部分に対応する位置には、スルーホール４２が穿孔されている。スルーホール４２を構成する壁面には、金属配線９１が形成されている。スルーホール４２は、バンプ６４で埋められており、各圧電素子４６の上部電極５４と金属配線９１とは、バンプ６４で接続されている。
The
駆動ＩＣ６０は、天板部材４０のインクプール室３８側の面へ、インクプール室３８の外側に位置するように実装されている。駆動ＩＣ６０の周囲は樹脂材５８で封止されている。
The
以上のような構成のインクジェット記録ヘッド１３２において、次に、その製造工程について、図１８〜図２０を基に説明する。 Next, the manufacturing process of the ink jet recording head 132 configured as described above will be described with reference to FIGS.
天板部材４０の製造は、図１８（Ａ）に示すように、天板４１を用意する。天板４１は、天板部材４０自体が支持体となる程度の強度を確保できる厚み（０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ）を有しているので、別途支持体を設ける必要がない。まず、図１８（Ｂ）に示すように、貫通口１１２、及び、スルーホール４２を形成する。具体的には、ホトリソグラフィー法で感光性ドライフィルムのレジストをパターニングし、このレジストをマスクとしてサンドブラスト処理を行って開口を形成した後、レジストを酸素プラズマにて剥離することにより形成することができる。
In the manufacture of the
なお、貫通口１１２及びスルーホール４２はいずれも、断面で見たとき内面が下方に向かって次第に接近するようにテーパー状（漏斗状）に形成されている。
Note that each of the through-
このようにしてインク供給用貫通口１１２及び電気接続用貫通口４２が形成された天板４１の上面に、図１８（Ｃ）に示すように、金属配線９１を成膜してパターニングする。具体的には、スパッタ法によるＡｌ膜（厚さ１μｍ）の着膜、ホトリソグラフィー法によるレジストの形成、Ｈ3ＰＯ4薬液を用いたＡｌ膜のウェットエッチング、酸素プラズマによるレジスト剥離である。貫通口の段差は非常に大きいので、ホトリソグラフィー工程ではレジストのスプレー塗布法と長焦点深度露光法を用いている。このとき、金属配線９０の一部が、電気接続用貫通口４２の内面から、上部電極５４へと達するようにパターニングしておく。これにより、電気接続用貫通口４２の底部４２Ｂが金属配線９０で閉塞され、電気接続用貫通口４２は、上方にのみ開放された以外は閉じた空間となる。また、金属薄膜を貫通口深部まで厚く成膜したい場合には、スパッタ法よりも段差被覆性の良好なＣＶＤ法を採用すればよい。
As shown in FIG. 18C, a
次に、上記のようにして製造された天板部材４０と圧電素子基板７０とを接合する。接合は、天板部材４０と圧電素子基板７０とを熱圧着処理して接合する。これにより、インク隔壁部１４０Ａが天板４１に接合される。インク隔壁部１４０Ａのキュアも同時に行う。
Next, the
上記のように、犠牲層１１８を挟んで隔壁層１４０と天板部材４０とを圧着処理することにより、犠牲層１１８がない場合と比較して、隔壁層１４０と天板部材４０とを良好に接合することができる。
As described above, the
次に、図１９−１（Ｂ）に示すように、スルーホール４２の上部から半田ボールを落として、バンプ６４を形成する。バンプ６４により、上部電極５４と金属配線９１とが接続される。
Next, as shown in FIG. 19B, the solder balls are dropped from the upper part of the through
次に、図１９−１（Ｃ）に示すように、金属配線９１を保護するための保護膜９３を形成する。保護膜９３は、ＳｉＯ２（ＣＶＤ，スパッタなど）などの、無機質、樹脂などのインク耐性のあるものであればよい。例えば、ポリイミドを塗布、露光、現像、熱処理などにより形成することができる。
Next, as shown in FIG. 19C, a
次に、図１９−２（Ｄ）に示すように、天板部材４０の上部に金属配線９１を介して駆動ＩＣ６０を実装し、駆動ＩＣ６０の周りを樹脂材５８で覆って保護する。
Next, as shown in FIG. 19-2 (D), the
次に、図１９−２（Ｅ）に示すように、溶解液注入口Ｍから犠牲層１１８を溶解するための溶解液を注入し、犠牲層１１８を溶解させて除去する。このように、犠牲層１１８を溶解することにより、圧電素子４６の上部に、圧電素子４６の変位を許容する空間を容易に構成することができ、インク供給路１１４を構成することができる。また、インク供給路１１４Ａに対応する形状で形成されていた犠牲層１１８の部分でインク供給路１１４Ａが構成されるので、インク供給路１１４Ａの形状を正確に構成することができる。
Next, as shown in FIG. 19-2 (E), a solution for dissolving the
なお、溶解液注入口Ｍは、前述の熱圧着処理の際に発生するおそれのあるガス抜きの孔としても機能する。 The solution injection port M also functions as a vent hole that may be generated during the above-described thermocompression bonding process.
次に、図１９−２（Ｆ）に示すように、第１支持基板７６の貫通孔７６Ａから接着剤剥離溶液を注入して接着剤７８を選択的に溶解させることで、その第１支持基板７６を圧電素子基板７０から剥離処理する（図１９−３（Ｇ））。この状態から、天板部材４０の天板４１が圧電素子基板７０の支持体となる
そして、１９−３（Ｈ）に示すように、振動板４８及び下部電極５２のインク隔壁部１４０Ａの配置される内側に、インク供給路１１４Ｂを穿孔して、天板部材４０が接合された圧電素子基板７０が完成する。
Next, as shown in FIG. 19-2 (F), an adhesive stripping solution is injected from the through-
次に、流路基板７２を接合する。流路基板７２の製造方法は、第１実施形態と同様である（図１０参照）。流路基板７２の接合は、図２０−１（Ａ）に示すように、圧電素子基板７０と流路基板７２とを熱圧着処理により接合する。そして次に、図２０−１（Ｂ）に示すように、第２支持基板１００の貫通孔１００Ａから有機エタノールアミン処理により接着剤剥離溶液を注入して接着剤１０４を選択的に溶解させることで、その第２支持基板１００を流路基板７２から剥離処理する。
Next, the
その後、図２０−２（Ｃ）に示すように、第２支持基板１００が剥離された面を、アルミナを主成分とする研磨材を使用した研磨処理又は酸素プラズマを用いたＲＩＥ処理することにより、表面層が取り除かれ、ノズル５６が開口される。そして、図２０−２（Ｄ）に示すように、そのノズル５６が開口された下面に撥水剤としてのフッ素材１０８（例えば、旭ガラス社製のＣｙｔｏｐ）を塗布する。
Thereafter, as shown in FIG. 20-2 (C), the surface from which the
そして、図２０−３（Ｅ）に示すように、天板部材４０（天板４１）の上面にプール室部材３９を装着して、これらの間にインクプール室３８を構成することにより、インクジェット記録ヘッド３２が完成し、図２０−３（Ｆ）に示すように、インクプール室３８や圧力室５０内にインク１１０が充填可能とされる。
Then, as shown in FIG. 20-3 (E), a
本実施形態のインクジェット記録ヘッド１３２によれば、隔壁層１４０を有しているので、圧電素子基板７０と天板部材４０との間の不要な空間が埋められて、耐久性を高くすることができる。
According to the ink jet recording head 132 of the present embodiment, since the
また、インク供給路１１４Ａを犠牲層１１８を型抜きして形成するので、寸法精度をより高くすることができる。
Further, since the
また、駆動ＩＣ６０が天板部材４０の上側に実装されているので、圧電素子基板７０側に配置した場合と比較して、発熱による圧電素子基板７０への影響を小さくすることができる。
In addition, since the driving
また、天板４１の貫通口１１２が、圧電素子基板７０へ向かって径が小さくなるテーパー状とされているので、インク供給路内に気泡が発生した場合でも、上方へ気泡がスムーズに移動し、泡抜けが良好になる。
Further, since the through-
次に、第４実施形態について説明する。第４実施形態についても、第１〜第３実施形態と同様の部分については同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。 Next, a fourth embodiment will be described. Also in the fourth embodiment, the same parts as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図２１に示すように、第４実施形態のインクジェット記録ヘッド１６０は、第２実施形態のインクジェット記録ヘッド１５０のインク隔壁部１４０Ａに、インクの流路抵抗を調整するための調整流路１６２が構成されている。また、図２２（Ａ）に示すように、インク供給路１１４Ａとインク供給路１１４Ｂとは、インクジェット記録ヘッド１６０を平面視したときに、異なる位置に配置されている。その他の部分については、第２実施形態のインクジェット記録ヘッド１５０と同一である。
As shown in FIG. 21, in the ink
調整流路１６２は、図２３（Ｂ）、図２２（Ｂ）−４に示すように、振動板４８に沿って構成されており、インク供給路１１４Ａとインク供給路１１４Ｂとを繋いでいる。また、図２３（Ａ）にも示すように、一部に幅が狭くなった狭幅部１６４が構成されている。狭幅部１６４の径、長さによって、インクの流路抵抗が調整されている。調整流路１６２の内部のインク供給路１１４Ａ側には、フィルタ１６６が設けられている。フィルタ１６６は、断面が長方形の棒状とされ、所定の大きさ以上の異物が調整流路１６２の下流側へ通過しないように調整流路１６２の幅方向中央部に配置されている。
As shown in FIG. 23B and FIG. 22B-4, the
また、フィルタ１６６は、インク隔壁部１４０Ａと同一の材料で、同一工程により形成される。
The
次に、本実施形態のインクジェット記録ヘッド１６０の製造方法について、説明する。ここでは、調整流路１６２の形成、及び、フィルタの形成に係る部分についてのみ説明する。
Next, a method for manufacturing the ink
図２４、２５、２６（Ａ）に示すように、振動板４８上に下部電極５２、圧電素子４６、上部電極５４が形成されたものの上に、犠牲層１１８をパターニングする。パターニングにより、インク隔壁部１４０Ａの配置される隔壁配置空間Ｒ１を構成するとともに、隔壁配置空間Ｒ１内の調整流路１６２が構成される調整流路空間Ｒ４部分に調整流路１６２と同一形状で犠牲層１１８を形成する。そして、調整流路１６２と同一形状の犠牲層１１８に、フィルタ１６６と同一形状のフィルタ配置空間Ｒ５をパターニングする。供給路空間Ｒ３、バンプ接続空間Ｒ２については、第２実施形態と同様にして形成する。犠牲層１１８のパターニングは、具体的には、ドライエッチング、露光など により行うことができる。
As shown in FIGS. 24, 25, and 26 (A), the
次に、図２４、２５、２６（Ｂ）に示すように、隔壁層１４０を積層する。隔壁層１４０は、圧電素子基板７０の全体を覆い、一定の厚みになるように積層する。犠牲層１１８によって構成された隔壁配置空間Ｒ１、バンプ接続空間Ｒ２、及び、フィルタ配置空間Ｒ５は、隔壁層１４０によって埋められる。そして、隔壁層１４０をパターニングして、インク隔壁部１４０Ａ、保護層部１４０Ｂ、及び、支持部１４０Ｃを形成する。インク隔壁部１４０Ａは、供給路空間Ｒ３及び調整流路空間Ｒ４に配置されている犠牲層１１８周りに形成され、保護層部１４０Ｂは、圧電素子４６の上部に配置された犠牲層１１８の上に形成され、支持部１４０Ｃは、駆動ＩＣ６０の実装されるインクジェット記録１３２の端部付近に形成される。支持部１４０Ｃには、駆動ＩＣ６０を収納可能な凹部Ｕが構成されている。また、バンプ接続空間Ｒ２に対応する部分の隔壁層１４０は除去する。
Next, as shown in FIGS. 24, 25, and 26 (B), the
次に、図２４、２５、２６（Ｃ）に示すように、犠牲層１１８を溶解して、調整流路１６２、インク供給路１１４Ａを構成する。
Next, as shown in FIGS. 24, 25, and 26 (C), the
上記のようにして、犠牲層１１８を用いることにより、容易に、流路抵抗を調整するための所望の形状の調整流路１６２、及び、フィルタ１６６を構成することができる。
By using the
なお、上記では、第２実施形態のインクジェット記録ヘッド１５０に調整流路１６２を構成した例について説明したが、調整流路１６２は、第３実施形態のインクジェット記録ヘッドに構成することもできる。また、フィルタ１６６は、必ずしも必要ではない。
In the above, the example in which the
また、本実施形態では、インク供給路１１４Ａ、１１４Ｂの断面形状が円形の例について説明したが、インク供給路１１４Ａ、１１４Ｂの断面形状は、図２７に示すように、長方形状にして、断面積を大きくすることもできる。このように、断面積を大きくすることにより、天板部材４０や流路基板７２との接合の際のアライメントのずれに対応することができる。
In the present embodiment, an example in which the cross-sectional shapes of the
また、調整流路１６２は、図２８（Ａ）に示すように、隣接する１方向の調整流路１６２同士を接続したり、図２８（Ｂ）に示すように、隣接する２方向の調整流路１６２と接続したりしてもよい。このように、調整流路１６２を接続することにより、ごみ、異物、気泡によるインク詰まりを抑制することができる。
In addition, as shown in FIG. 28A, the
また、本実施形態では、各調整流路１６２に１本のフィルタ１６６を設けたが、フィルタは、図２９（Ａ）に示すように調整流路１６２の狭幅部１６４の上流側に複数本設けてもよく、図２９（Ｂ）に示すように、調整流路１６２の壁面に互い違いに設置してもよい。
Further, in this embodiment, one
また、フィルタ１６６は、図３０に示すように、インク供給路１１４Ａの径を２分するような板状のものを配置して構成することもできる。
Further, as shown in FIG. 30, the
なお、隣接する調整流路１６２を接続する場合には、フィルタ１６６は、図３１（Ａ）（Ｂ）に示すように、他の接続されるインク供給路１１４Ａ側にも設置するのが好ましい。
In the case where adjacent
なお、上記では、本発明の液滴吐出ヘッドとして、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドを挙げ、液滴吐出装置としても、インクジェット記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置を挙げたが、本発明の液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置は、記録用紙Ｐ上へ画像（文字を含む）を記録するものに限定されない。すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したりする等、工業用に用いられる液滴吐出装置全般が広く含まれる。 In the above description, an inkjet recording head that ejects ink droplets of black, yellow, magenta, and cyan is exemplified as the droplet ejection head of the present invention, and the inkjet recording head including the inkjet recording head is also used as the droplet ejection apparatus. Although the apparatus is mentioned, the droplet discharge head and the droplet discharge apparatus of the present invention are not limited to those that record images (including characters) on the recording paper P. That is, the recording medium is not limited to paper, and the liquid to be ejected is not limited to ink. For example, it is used for industrial purposes, such as creating color filters for displays by discharging ink onto polymer films or glass, or forming bumps for component mounting by discharging solder in a welded state onto a substrate. In general, the liquid droplet ejection apparatus is widely included.
また、液滴吐出装置としては、ＦＷＡに限らず、主走査機構と副走査機構を有するＰａｒｔｉａｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ（ＰＷＡ）に本発明を適用してもよい。 Further, the droplet discharge device is not limited to the FWA, and the present invention may be applied to a partial width array (PWA) having a main scanning mechanism and a sub-scanning mechanism.
１０ インクジェット記録装置
３２ インクジェット記録ヘッド
３８ インクプール室
３９ プール室部材
４０ 天板部材
４１ 天板
４６ 圧電素子
４８ 振動板
５０ 圧力室
５２ 下部電極
５４ 上部電極
５６ ノズル
６４ バンプ
７０ 圧電素子基板
７２ 流路基板
９８ リブ隔壁
１１４Ａ インク供給路
１１４Ｂ インク供給路
１１８ 犠牲層
１４０ 隔壁層
１４０Ａ インク隔壁部
１４０Ｃ 支持部
１４０Ｂ 保護層部
１５０ インクジェット記録ヘッド
１６０ インクジェット記録ヘッド
１６２ 調整流路
１６４ 狭幅部
１６６ フィルタ
Ｒ１ 隔壁配置空間
Ｒ２ バンプ接続空間
Ｒ３ 供給路空間
Ｒ４ 調整流路空間
Ｒ５ フィルタ配置空間
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記振動板の前記圧電素子の形成された側に、前記圧電素子よりも厚い犠牲層を、前記圧力室と連通する液体流路を構成する隔壁部材の配置される位置に隔壁部材配置空間が構成されるように積層する犠牲層形成工程と、
前記振動板上の前記隔壁部材配置空間に前記隔壁部材を配置するとともに、前記隔壁部材および前記犠牲層の少なくとも一方の上に、前記圧力室へ供給する液体をプールする液体プール室の一部を構成する天板部材を積層する、積層工程と、
前記振動板及び前記天板部材を、圧着処理で接合する接合工程と、
前記犠牲層を除去する犠牲層除去工程と、
を備えた、液滴吐出ヘッド製造方法。 A piezoelectric element forming step of forming a piezoelectric element that displaces the vibration plate on a vibration plate that constitutes a part of a pressure chamber that is in communication with a nozzle that discharges droplets and is filled with liquid;
A sacrificial layer thicker than the piezoelectric element is formed on the side of the diaphragm on which the piezoelectric element is formed, and a partition member arrangement space is formed at a position where the partition member constituting the liquid flow path communicating with the pressure chamber is disposed. A sacrificial layer forming step of stacking as described,
The partition member is disposed in the partition member disposition space on the diaphragm, and a part of a liquid pool chamber for pooling liquid to be supplied to the pressure chamber is disposed on at least one of the partition member and the sacrificial layer. Laminating a top plate member to be laminated,
A joining step of joining the diaphragm and the top plate member by a crimping process;
A sacrificial layer removing step of removing the sacrificial layer;
A method for manufacturing a droplet discharge head, comprising:
を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド製造方法。 In the sacrificial layer forming step, the sacrificial layer is disposed on at least the piezoelectric element;
The method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 1, wherein:
を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド製造方法。 In the sacrificial layer forming step, the sacrificial layer is disposed at least in a space formed by the liquid channel;
The method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 1, wherein:
前記犠牲層形成工程において、前記犠牲層により前記圧電素子上で前記バンプが配置されるバンプ接続空間が構成され、
前記バンプは、前記接合工程における前記圧着処理により前記圧電素子と電気的に接続されること、
を特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド製造方法。 The top plate member is formed with a wiring pattern connected to a driving means for driving the piezoelectric element, and a pump for connecting the piezoelectric element and a terminal of the wiring pattern,
In the sacrificial layer forming step, a bump connection space in which the bumps are arranged on the piezoelectric element is configured by the sacrificial layer,
The bump is electrically connected to the piezoelectric element by the pressure-bonding process in the bonding step;
The method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 1, wherein:
前記圧力室の一部を構成する振動板、及び、この振動板を変位させる圧電素子、を含んで構成される圧電素子基板と、
前記圧電素子基板を間に置いて前記圧力室と反対側に構成され、前記圧力室へ供給する液体をプールする液体プール室と、
前記圧電素子基板と前記液体プール室との間に前記圧電素子基板と離間して対向するように設けられ、前記液体プール室から前記圧力室へと液体を供給する貫通口が形成された天板部材と、
前記圧電素子基板と前記天板部材との間に配置され、前記貫通口と連通されて前記圧電素子基板へ向かう方向に形成された第１流路と、前記第１流路と連通され前記圧電素子基板に沿った方向に形成された第２流路とで、前記液体プール室から前記圧力室へと液体を供給する液体流路を構成する隔壁部材と、
を備えた液滴吐出ヘッド。 A flow path substrate formed with a nozzle for discharging droplets, and a pressure chamber in communication with the nozzle and filled with liquid;
A piezoelectric element substrate including a diaphragm constituting a part of the pressure chamber, and a piezoelectric element for displacing the diaphragm;
A liquid pool chamber configured to be opposite to the pressure chamber with the piezoelectric element substrate interposed therebetween, and to pool liquid supplied to the pressure chamber;
A top plate provided between the piezoelectric element substrate and the liquid pool chamber so as to be spaced apart from the piezoelectric element substrate and supplying a liquid through the liquid pool chamber to the pressure chamber. Members,
A first flow path disposed between the piezoelectric element substrate and the top plate member, communicated with the through-hole and formed in a direction toward the piezoelectric element substrate, and communicated with the first flow path. A partition member forming a liquid channel for supplying a liquid from the liquid pool chamber to the pressure chamber with a second channel formed in a direction along the element substrate;
A droplet discharge head comprising:
前記振動板の前記圧電素子の形成された側に、前記圧電素子よりも厚い犠牲層を、前記隔壁部材の配置される隔壁部材配置空間を構成するように、かつ、前記液体流路の構成される液体流路構成空間に配置されるように積層する犠牲層形成工程と、
前記振動板上に、前記隔壁部材を構成する隔壁層を積層する隔壁層形成工程と、
前記隔壁層の上に、前記天板部材を積層する天板部材積層工程と、
前記振動板及び前記天板部材を、圧着処理で接合する接合工程と、
前記犠牲層を除去する犠牲層除去工程と、
を備えた、液滴吐出ヘッド製造方法。 A method for manufacturing a droplet discharge head according to any one of claims 7 to 13,
A sacrificial layer thicker than the piezoelectric element is formed on a side of the diaphragm on which the piezoelectric element is formed so as to form a partition member arrangement space in which the partition member is arranged, and the liquid channel is configured. A sacrificial layer forming step of stacking so as to be disposed in the liquid flow path configuration space;
On the diaphragm, a partition layer forming step of stacking a partition layer constituting the partition member;
A top plate member laminating step for laminating the top plate member on the partition layer;
A joining step of joining the diaphragm and the top plate member by a crimping process;
A sacrificial layer removing step of removing the sacrificial layer;
A method for manufacturing a droplet discharge head, comprising:
を特徴とする請求項１４に記載の液滴吐出ヘッド製造方法。 14. The method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 11, wherein in the sacrifice layer forming step, a filter arrangement space in which the filter is arranged for the sacrifice layer is configured. Laminating so that
The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 14.
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