JP2007237556A - 液滴吐出ヘッド、その製造方法及び液滴吐出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】圧電素子との電気的な接続に用いられる配線基板の、圧電素子に対する接続信頼性に優れた液滴吐出ヘッド、その製造方法及び液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】FPC12の電極バンプ12bが配設された側の表面と、振動板7の圧電素子8が配設された側の表面との間で、電極バンプ12bが配設された所定の領域E(電極バンプ12bが配設された領域)以外の領域であって所定の領域Eよりも駆動信号の入力側の領域X(入力側領域X)に、FPC12と振動板7とを固定する固定部材9を配設する。
【選択図】図1
【解決手段】FPC12の電極バンプ12bが配設された側の表面と、振動板7の圧電素子8が配設された側の表面との間で、電極バンプ12bが配設された所定の領域E(電極バンプ12bが配設された領域)以外の領域であって所定の領域Eよりも駆動信号の入力側の領域X(入力側領域X)に、FPC12と振動板7とを固定する固定部材9を配設する。
【選択図】図1
Description
本発明は、インクジェットヘッド等の液滴吐出ヘッド、その製造方法及び液滴吐出装置に関する。
電極に供給した駆動信号によって圧電素子を変形させ、ノズルから液体を微細な液滴状にして吐出させることによって情報の記録を行う記録ヘッド(液滴吐出ヘッド)では、ヘッドの高密度化を図るため、複数のノズル及び圧電素子をマトリックス状に配列した構造を採用している。この場合、圧電素子の電極に駆動信号を供給するための電気接続手段としては、フレキシブル基板(FPC)を用い、圧電素子の電極の所定の位置にフレキシブル基板(FPC)の電極バンプをはんだ付け等によって接続することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
上述の特許文献1に記載された記録ヘッド(格子状配列構造の圧電/電歪アクチュエータ)は、圧電素子の電極とフレキシブル基板(FPC)の対応する信号ライン又は導電層(導電パターン)とが、1つの電極バンプを介して、所望の間隙を有する態様で、電気的に接続されており、圧電素子の変位量を増させることができ、かつ高密度、高信頼性が確保された電気的接続を容易に精度よく行うことができるものである。
特開2003−69103号公報
しかしながら、特許文献1に記載された発明に用いられるような、圧電素子の電極とフレキシブル基板(FPC)の対応する信号ライン又は導電層(導電パターン)とを電気接続するために、1個の圧電素子ごと用いられる電極バンプは、一般に、直径が1mm以下(通常は0.2mm以下)と極めて小さいものであるため、強度が小さく(引っ張り強度の実測で0.2〜0.3N)、例えば、作業者や外部の物との接触によってはんだ付け部分が剥離してしまうという問題がある。
また、製造工程において、カバー部材で保護する前は、フレキシブル基板(FPC)は剥き出しの状態であり、作業者等の接触によってフレキシブル基板(FPC)が剥離するという問題がある。特にフレキシブル基板(FPC)の電気信号の入力側はヘッドの外部に配置されるため、外部の物と接触して剥離し易いという問題がある。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであって、圧電素子との電気的な接続に用いられる配線基板の、圧電素子に対する接続信頼性に優れた液滴吐出ヘッド、その製造方法及び液滴吐出装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、以下の液滴吐出ヘッド、その製造方法及び液滴吐出装置が提供される。
[1]流路構造によって互いに連通した複数のノズル及び圧力発生室を有する流路部材と、前記流路部材の前記ノズルとは反対側に配設された振動板と、前記振動板上に配設され、電極を有し、前記電極に駆動信号が供給されることにより変形し、前記圧力発生室内の容積を変化させ、前記圧力発生室に貯留している液体を前記ノズルから液滴として吐出させる複数の圧電素子と、前記駆動信号を前記複数の電極に供給し、前記駆動信号の入力側に引き出された導電パターン、及び前記圧電素子の前記電極と前記導電パターンとを、所定の領域内に配設されて電気的に接続する複数の電極バンプを有する配線基板とを備えた液滴吐出ヘッドであって、前記配線基板の前記電極バンプが配設された側の表面と、前記振動板の前記圧電素子が配設された側の表面との間で、前記電極バンプが配設された前記所定の領域以外の領域であって少なくとも前記所定の領域よりも前記駆動信号の入力側の領域に、前記配線基板と前記振動板とを固定する固定部材が配設されてなることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
このように、配線基板の表面と、振動板の表面との間で、電極バンプが配設された所定の領域以外の領域であって少なくとも所定の領域よりも駆動信号の入力側の領域に、固定部材が配設されることから、配線基板と振動板とが強固に接合され、このため、配線基板が振動板の上に配設された圧電素子から剥離し難くなり、配線基板の圧電素子に対する接続信頼性に優れたものとすることができる。
[2]前記固定部材は、前記電極バンプが配設された前記所定の領域以外の領域であって少なくとも前記所定の領域よりも前記駆動信号の入力側の領域に、線状に配設されてなることを特徴とする前記[1]に記載の液滴吐出ヘッド。このように構成することによって、配線基板の圧電素子に対する接続信頼性を十分に優れたものとすることができる。
[3]前記固定部材は、前記電極バンプが配設された前記所定の領域以外の領域であって少なくとも前記所定の領域よりも前記駆動信号の入力側の領域に、複数の点状に配設されてなることを特徴とする前記[1]に記載の液滴吐出ヘッド。このように構成することによっても、配線基板の圧電素子に対する接続信頼性を十分に優れたものとすることができる。
[4]前記固定部材は、前記電極バンプが配設された前記所定の領域以外の領域であって少なくとも前記所定の領域よりも前記駆動信号の入力側の領域及び前記所定の領域の外周縁に配設されてなることを特徴とする前記[1]に記載の液滴吐出ヘッド。このように構成することによって、配線基板と振動板との接合面積を増大させ、より強固に接合させることができ、配線基板の圧電素子に対する接続信頼性をより優れたものとすることができる。
[5]前記固定部材は、熱硬化性接着剤層である前記[1]に記載の液滴吐出ヘッド。このように構成することによって、簡易かつ確実に、配線基板と振動板とが強固に接合したものとすることができる。
[6]前記熱硬化性接着剤層は、熱硬化性接着剤フィルムである前記[5]に記載の液滴吐出ヘッド。このように構成することによって、簡易かつ確実に、配線基板と振動板とが強固に接合したものとすることができる。
[7]前記固定部材は、その厚さが、接続前の前記電極バンプの高さと前記圧電素子の厚さとの合計以下である前記[1]に記載の液滴吐出ヘッド。このように構成することによって、配線基板の電極バンプと圧電素子の電極とを確実に電気的に接続することができる。
[8]流路構造によって互いに連通した複数のノズル及び圧力発生室を有する流路部材と、前記流路部材の前記ノズルとは反対側に配設された振動板と、前記振動板上に配設され、電極を有し、前記電極に駆動信号が供給されることにより変形し、前記圧力発生室内の容積を変化させ、前記圧力発生室に貯留している液体を前記ノズルから液滴として吐出させる複数の圧電素子と、前記駆動信号を前記複数の電極に供給し、前記駆動信号の入力側に引き出された導電パターン、及び前記圧電素子の前記電極と前記導電パターンとを、所定の領域内に配設されて電気的に接続する複数の電極バンプを有する配線基板とを備えた液滴吐出ヘッドを製造する方法であって、前記配線基板の前記電極バンプが配設された側の表面と、前記振動板の前記圧電素子が配設された側の表面とを対向させた状態で、位置決めする工程と、位置決めされた前記配線基板の表面と前記振動板の表面との間で、前記電極バンプが配設された前記所定の領域以外の領域であって少なくとも前記所定の領域よりも前記駆動信号の入力側の領域に、前記配線基板と前記振動板とを固定する固定部材を配設する工程とを含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。このように構成することによって、配線基板が剥離し難く、配線基板の圧電素子に対する接続信頼性に優れた液滴吐出ヘッドを簡易かつ低コストで製造することができる。
[9]前記固定部材は、前記電極バンプが配設された前記所定の領域以外の領域であって少なくとも前記所定の領域よりも前記駆動信号の入力側の領域に、線状に配設されることを特徴とする前記[8]に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。このように構成することによって、配線基板が十分に剥離し難く、配線基板の圧電素子に対する接続信頼性に十分に優れた液滴吐出ヘッドを簡易かつ低コストで製造することができる。
[10]前記固定部材は、前記電極バンプが配設された前記所定の領域以外の領域であって少なくとも前記所定の領域よりも前記駆動信号の入力側の領域に、複数の点状に配設されることを特徴とする前記[8]に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。このように構成することによっても、配線基板が十分に剥離し難く、配線基板の圧電素子に対する接続信頼性に十分に優れた液滴吐出ヘッドを簡易かつ低コストで製造することができる。
[11]前記固定部材は、前記電極バンプが配設された前記所定の領域以外の領域であって少なくとも前記所定の領域よりも前記駆動信号の入力側の領域及び前記所定の領域の外周縁に配設されることを特徴とする前記[8]に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。このように構成することによって、配線基板と振動板との接合面積が大きく、より強固に接合した、接続信頼性により優れた液滴吐出ヘッドを簡易かつ低コストで製造することができる。
[12]前記固定部材として、熱硬化性接着剤層を用いる前記[8]に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。このように構成することによって、配線基板と振動板とを強固に接合することができる。
[13]前記熱硬化性接着剤層として、熱硬化性接着剤フィルムを用いる前記[12]に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。このように構成することによって、簡易かつ確実に配線基板と振動板とを強固に接合することができる。
[14]前記固定部材として、その厚さが、接続前の前記電極バンプの高さと前記圧電素子の厚さとの合計以下であるものを用いる前記[8]に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。このように構成することによって、配線基板の電極バンプと圧電素子の電極との間に隙間ができることがないため、配線基板の電極バンプと圧電素子の電極とが確実に電気的に接続した液滴吐出ヘッドを簡易かつ低コストで製造することができる。
[15]前記配線基板を、前記電極バンプが配設された側とは反対の表面側から加熱して、前記電極バンプの融解によって前記圧電素子の前記電極と前記導電パターンとを電気的に接続すると同時に、前記熱硬化性接着剤層を硬化させて前記配線基板と前記振動板とを固定する工程を含む請求項8に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。このように、電極バンプが配設された側とは反対の表面側から加熱することによって、配線基板の電極バンプの融解と、熱硬化性接着剤層の硬化とを同時に行うことができ、加熱作業を1回で済ませることができることから、配線基板が剥離し難く、配線基板の圧電素子に対する接続信頼性に優れた液滴吐出ヘッドを効率的かつ低コストで製造することができる。
[16]複数の圧電素子を駆動することによって、液体を複数のノズルから被吐出面に向けて液滴として吐出する複数の液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置において、前記液滴吐出ヘッドは、流路構造によって互いに連通した複数のノズル及び圧力発生室を有するとともに、前記ノズルとは反対側に配設された振動板を有する積層体と、前記振動板上に配設された、電極を有し、前記電極に駆動信号が供給されることにより変形し、前記振動板を介して前記圧力発生室内の容積を変化させ、前記圧力発生室に貯留している液体を前記ノズルから液滴として吐出させる複数の圧電素子と、前記駆動信号を前記複数の電極に供給し、前記駆動信号の入力側に引き出された導電パターン、及び前記圧電素子の前記電極と前記導電パターンとを、所定の領域内に配設されて電気的に接続する複数の電極バンプを有する配線基板とを備えた液滴吐出ヘッドであって、前記配線基板の前記電極バンプが配設された側の表面と、前記振動板の前記圧電素子が配設された側の表面との間で、前記電極バンプが配設された前記所定の領域以外の領域であって少なくとも前記所定の領域よりも前記駆動信号の入力側の領域に、前記配線基板と前記振動板とを固定する固定部材が配設されてなる液滴吐出ヘッドであることを特徴とする液滴吐出装置。このように、配線基板の電極バンプと圧電素子の電極とが確実に電気的に接続した液滴吐出ヘッドを備えているため、吐出精度及び吐出特性に優れた液滴吐出装置とすることができる。
本発明によって、圧電素子との電気的な接続に用いられる配線基板の、圧電素子に対する接続信頼性を優れたものとすることができる。
[第1の実施の形態]
(液滴吐出ヘッドの構成)
図1〜図3は、本発明の第1の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドを示し、図1は平面図、図2は図1のA−A線断面図、図3は液滴吐出ヘッドの分解斜視図、図4は、フレキシブルプリント配線基板の一部を拡大した平面図である。
(液滴吐出ヘッドの構成)
図1〜図3は、本発明の第1の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドを示し、図1は平面図、図2は図1のA−A線断面図、図3は液滴吐出ヘッドの分解斜視図、図4は、フレキシブルプリント配線基板の一部を拡大した平面図である。
この液滴吐出ヘッド1は、図1〜図3に示すように、複数のノズル2aが形成されたノズルプレート2、及び圧力発生室3aが形成された積層プレート3を有し、所定の流路が形成された流路部材としての流路積層体Sと、流路積層体Sのノズル2aとは反対側に配設された、略平行四辺形の振動板7と、振動板7上に配設された、電極(個別電極8a及び共通電極8b)を有し、個別電極8aに駆動信号が供給されることにより変形し、振動板7を介して圧力発生室3a内の容積を変化させ、圧力発生室3aに貯留している液体をノズル2aから液滴として吐出させる複数の圧電素子8と、駆動信号を複数の個別電極8aに供給し、駆動信号の入力側に引き出された導電パターン12a、及び圧電素子8の個別電極8aと導電パターン12aとを、所定の領域E内に配設されて電気的に接続する複数の電極バンプ12bを有するフレキシブルプリント配線基板(以下「FPC」という。)12とを備えている。
そして、FPC12の電極バンプ12bが配設された側の表面と、振動板7の圧電素子8が配設された側の表面との間で、電極バンプ12bが配設された所定の領域E(電極バンプ12bが配設された領域)以外の領域であって所定の領域Eよりも駆動信号の入力側の領域X(以下、「入力側領域X」という。)に、FPC12と振動板7とを固定する線状の固定部材9が配設された構成を有している。図3等に示すように、FPC12の入力側領域Xに対応する部分は作業者や外部の物に接触し易いため、この部分におけるFPC12と振動板7とを強固に固定することが重要となる。なお、図2において、符号12cは、FPC12の導電パターン12aの絶縁被覆するためのカバーフィルムを示し、図2、4において、符号12dは、ビアホールを示す。
次に、各部の構成について説明する。
(振動板)
振動板7は、図1に示すように、略平行四辺形の形状を有している。また、振動板7は、導電性および弾性を有する、例えば、SUS等の金属材、異種金属の複合材、金属と樹脂との複合材、樹脂の表面にスパッタリングや蒸着により金属膜を形成した表面処理材等を用いることができる。
振動板7は、図1に示すように、略平行四辺形の形状を有している。また、振動板7は、導電性および弾性を有する、例えば、SUS等の金属材、異種金属の複合材、金属と樹脂との複合材、樹脂の表面にスパッタリングや蒸着により金属膜を形成した表面処理材等を用いることができる。
(圧電素子)
圧電素子8は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等から構成され、電極(個別電極8a及び共通電極8b)を有している。電極(個別電極8a及び共通電極8b)は、スパッタリング等により形成されており、上面側に形成された個別電極8aは、電極バンプ12bを介して導電パターン12aから駆動信号を供給されるように導電パターン12aのパッド121の部分において電気的に接続されており、また、下面側に形成された共通電極8bは、導電性接着剤により振動板7に電気的に接続され、振動板7を介して接地されている。また、圧電素子8は、圧力発生室3aに対応する振動板7の位置に個別化されて接合されている。
圧電素子8は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等から構成され、電極(個別電極8a及び共通電極8b)を有している。電極(個別電極8a及び共通電極8b)は、スパッタリング等により形成されており、上面側に形成された個別電極8aは、電極バンプ12bを介して導電パターン12aから駆動信号を供給されるように導電パターン12aのパッド121の部分において電気的に接続されており、また、下面側に形成された共通電極8bは、導電性接着剤により振動板7に電気的に接続され、振動板7を介して接地されている。また、圧電素子8は、圧力発生室3aに対応する振動板7の位置に個別化されて接合されている。
(フレキシブルプリント配線基板)
FPC12は、駆動信号を圧電素子8の複数の個別電極8aに供給し、駆動信号の入力側に引き出された導電パターン12a、及び圧電素子8の個別電極8aと導電パターン12aとを所定の領域E内に配設されて電気的に接続する複数の電極バンプ12bを有している。
FPC12は、駆動信号を圧電素子8の複数の個別電極8aに供給し、駆動信号の入力側に引き出された導電パターン12a、及び圧電素子8の個別電極8aと導電パターン12aとを所定の領域E内に配設されて電気的に接続する複数の電極バンプ12bを有している。
導電パターン12aは、配線密度を高めるため、樹脂基板120の両面に樹脂基板120を挟持するように配設されてビアホール12dを経由して接続された状態の2層構造を有しており、カバーフィルム12cによって被覆されている。また、導電パターン12aは、パッド121の部分において電極バンプ12bを介して圧電素子8の個別電極8aと電気的に接続されている。導電パターン12aとしては、銅等の金属から構成されたものを好適に用いることができる。また、樹脂基板120としては、耐熱性に優れたポリイミド樹脂等から構成されたものを好適に用いることができる。また、カバーフィルム12cとしては、フィルム材料として汎用されているポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂等のポリエステル樹脂、耐熱性を必要とする場合にはポリイミド樹脂等から構成されたものを好適に用いることができる。なお、導電パターン12aは単層構造のものであってもよい。また、配線基板はFPCに限定されるものではなく、ガラスエポキシ基材に代表されるリジットなプリント配線基板(PWB)やガラス基板、セラミック基板でも良い。
固定部材9は、熱硬化性接着剤層であることが好ましく、熱硬化性接着剤フィルムであることがさらに好ましい。このような熱硬化性接着剤フィルムとしては、固定する2つの対象である、SUS等の金属からなる振動板7の表面及びFPC12の最外表面を構成するポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂等からなるカバーフィルム12cの表面との接着性に優れたものが好ましいとの観点から、例えば、厚さが180〜230μmのエポキシ系接着剤フィルムを好適例として挙げることができる。
図5は、固定部材の厚さと、接続前の電極バンプの高さ及び圧電素子の厚さの合計との関係を示す断面図である。固定部材(熱硬化性接着剤フィルム)9の厚さ(t3)は、接続前の電極バンプ12bの高さ(t1)、例えば、加熱しても溶融しない部分であるコア部の高さとして150μm程度と、圧電素子8の厚さ(t2)、例えば、30μm程度との合計、例えば、180μm程度以下であることが好ましい。なお、電極バンプ12bの高さ(t1)とは、電極バンプ12bがFPC12のカバーフィルム12c(この表面と固定部材9は固定される)を基準に外部に突き出した高さを意味する。
(他の構成)
ノズルプレート2は、耐インク性、耐熱性等の観点から、例えば、自己融着型のポリイミド樹脂からなり、積層プレート3は、耐インク性の観点からSUS等の金属からなっている。
ノズルプレート2は、耐インク性、耐熱性等の観点から、例えば、自己融着型のポリイミド樹脂からなり、積層プレート3は、耐インク性の観点からSUS等の金属からなっている。
(液体の流れ)
液体の流れについて、図2を参照して説明する。振動板7上に配設された圧電素子8の個別電極8aに駆動信号が供給されると、圧電素子8が変形し、振動板7を介して積層プレート3の圧力発生室3a内の容積を変化させ、振動板7の供給孔(図示せず)に供給された液体は、積層プレート3の圧力発生室3a等に貯留している液体をノズルプレート2のノズル2aから液滴として吐出させる。
液体の流れについて、図2を参照して説明する。振動板7上に配設された圧電素子8の個別電極8aに駆動信号が供給されると、圧電素子8が変形し、振動板7を介して積層プレート3の圧力発生室3a内の容積を変化させ、振動板7の供給孔(図示せず)に供給された液体は、積層プレート3の圧力発生室3a等に貯留している液体をノズルプレート2のノズル2aから液滴として吐出させる。
(液滴吐出ヘッドの製造方法)
以下、図6を参照しつつ、液滴吐出ヘッド1の製造方法を説明する。
以下、図6を参照しつつ、液滴吐出ヘッド1の製造方法を説明する。
図6(a)に示すように、まず、FPC12の電極バンプ12bが配設された側の表面と、振動板7の圧電素子8が配設された側の表面とを対向させた状態で、位置決めする。この場合、図5に示すように、固定部材(熱硬化性接着剤フィルム)9の厚さ(t3)は、接続前の圧電素子8の厚さ(t2)との合計以下となるように構成して、位置決めすることが好ましい。なお、電極バンプ12bはFPC12の導電パターン12aとパッド121の部分において接続されることになる。位置決め方法としては特に制限はなく、例えば、基準孔及び位置決めピンを用いる方法等を挙げることができる。
次いで、図6(b)に示すように、位置決めされたFPC12の表面と振動板7の表面との間で、入力側領域Xに、FPC12と振動板7とを固定する固定部材9を配設する。なお、位置決めする前に、予め固定部材9を配設しておいてもよい。
本実施の形態の場合、固定部材9としては、上述のように、熱硬化性接着剤層を用いることが好ましく、熱硬化性接着剤フィルムを用いることがさらに好ましく、また、その厚さが、接続前の電極バンプ12bの高さと圧電素子8の厚さとの合計以下であるものを用いることが好ましい。
また、本実施の形態においては、FPC12を、電極バンプ12bが配設された側とは反対の表面側から230℃で2秒程度、ヒーター等によって加熱して、電極バンプ12bの融解によって圧電素子8の電極と導電パターン12aとを電気的に接続すると同時に、固定部材(熱硬化性接着剤層)9を硬化させてFPC12と振動板7とを固定することが好ましい。この場合、加熱によってはんだ等からなる電極バンプ12bが溶融するとFPC12は圧電素子8側に沈み固定部材(熱硬化性接着剤層)9が振動板7と密着する。さらに加熱が継続され固定部材(熱硬化性接着剤層)9が硬化し、FPC12と振動板7とが接着、固定される。なお、加熱開始時は、電極バンプ12bはまだ融解していないため、寸法的に、固定部材(熱硬化性接着剤層)9は振動板に接触するかしないかの状態であるが、加熱終了時には電極バンプ12bは融解するため、固定部材(熱硬化性接着剤層)9は十分に変形して(圧縮されて)、振動板に完全に接触し、強固に固定されることになる。
(第1の実施の形態の効果)
上述した第1の実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
(イ)電極バンプ12bが配設された所定の領域Eよりも入力側領域XでFPC12と振動板7とを線状の固定部材9で固定しているので、FPC12への張力を主として固定部材9で受けることができるため、FPC12の接続作業、組立作業等においてはんだ付け部分が剥離するのを防止することができる。
(ロ)配線部材として、FPC12を用いているため、取り扱い易さ及び設計の自由度が増大し、圧電素子に対する接続信頼性に優れた液滴吐出ヘッドを効率的かつ低コストで製造することができる。
(ハ)固定部材9として、熱硬化性接着剤フィルムを用いているため、簡易かつ確実に、FPC12と振動板7とが強固に接合したものとすることができるとともに、FPC12の電極バンプ12bの融解と、熱硬化性接着剤フィルムの硬化とを同時に行うことができ、加熱作業を1回で済ませることができることから、FPC12が剥離し難く、FPC12の圧電素子8に対する接続信頼性に優れた液滴吐出ヘッド1を効率的かつ低コストで製造することができる。
(ニ)位置決めした後に、固定部材9を配設するため、位置決め精度を向上させることができる。
(ホ)導電パターン12aとして2層構造に構成されたものを用いているため、配線密度を高密度化することができる。
上述した第1の実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
(イ)電極バンプ12bが配設された所定の領域Eよりも入力側領域XでFPC12と振動板7とを線状の固定部材9で固定しているので、FPC12への張力を主として固定部材9で受けることができるため、FPC12の接続作業、組立作業等においてはんだ付け部分が剥離するのを防止することができる。
(ロ)配線部材として、FPC12を用いているため、取り扱い易さ及び設計の自由度が増大し、圧電素子に対する接続信頼性に優れた液滴吐出ヘッドを効率的かつ低コストで製造することができる。
(ハ)固定部材9として、熱硬化性接着剤フィルムを用いているため、簡易かつ確実に、FPC12と振動板7とが強固に接合したものとすることができるとともに、FPC12の電極バンプ12bの融解と、熱硬化性接着剤フィルムの硬化とを同時に行うことができ、加熱作業を1回で済ませることができることから、FPC12が剥離し難く、FPC12の圧電素子8に対する接続信頼性に優れた液滴吐出ヘッド1を効率的かつ低コストで製造することができる。
(ニ)位置決めした後に、固定部材9を配設するため、位置決め精度を向上させることができる。
(ホ)導電パターン12aとして2層構造に構成されたものを用いているため、配線密度を高密度化することができる。
[第2の実施の形態]
図7は、本発明の第2の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの平面図である。本実施の形態は、固定部材9を、所定の領域Eの周囲(入力側領域X及び外周縁Y)に配設したものであり、その他の構成は第1の実施の形態の場合と同様である。
図7は、本発明の第2の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの平面図である。本実施の形態は、固定部材9を、所定の領域Eの周囲(入力側領域X及び外周縁Y)に配設したものであり、その他の構成は第1の実施の形態の場合と同様である。
上述のように構成することによって、FPC12と振動板7との接合面積を増大させ、より強固に接合させることができ、FPC12の圧電素子8に対する接続信頼性をより優れたものとすることができる。
[第3の実施の形態]
図8は、本発明の第3の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの平面図である。本実施の形態は、固定部材9を、入力側領域Xに2箇所、点状に配設されてなる構成を有している。その他の構成は第1の実施の形態の場合と同様である。
図8は、本発明の第3の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの平面図である。本実施の形態は、固定部材9を、入力側領域Xに2箇所、点状に配設されてなる構成を有している。その他の構成は第1の実施の形態の場合と同様である。
上述のように構成することによって、FPC12と振動板7との強固な固定を、例えば、位置決め用の基準孔等を利用して簡易に実現することができる。
[第4の実施の形態]
(カラープリンタの構成)
図9は、本発明の第4の実施の形態に係る液滴吐出装置を適用したカラープリンタの構成図である。このカラープリンタ100は、略箱型状の筐体101を有し、筐体101内の下部に、用紙Pを収容する給紙トレイ20、筐体101内の上部に、記録済みの用紙Pが排出される排紙トレイ21を各々配設し、給紙トレイ20から記録位置102を経由して排紙トレイ21に至る主搬送路31a〜31e、及び排紙トレイ21側から記録位置102側に至る反転搬送路32に沿って用紙Pを搬送する搬送機構30を有している。
(カラープリンタの構成)
図9は、本発明の第4の実施の形態に係る液滴吐出装置を適用したカラープリンタの構成図である。このカラープリンタ100は、略箱型状の筐体101を有し、筐体101内の下部に、用紙Pを収容する給紙トレイ20、筐体101内の上部に、記録済みの用紙Pが排出される排紙トレイ21を各々配設し、給紙トレイ20から記録位置102を経由して排紙トレイ21に至る主搬送路31a〜31e、及び排紙トレイ21側から記録位置102側に至る反転搬送路32に沿って用紙Pを搬送する搬送機構30を有している。
記録位置102には、図1に示す液滴吐出ヘッド1の複数個を並列させて液滴吐出ヘッドユニットを構成し、4個の液滴吐出ヘッドユニットをそれぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色のインク滴を吐出する液滴吐出ヘッドユニット41(41Y、41M、41C、41K)として用紙Pの搬送方向に配列して液滴吐出ヘッドアレイを構成している。詳細の配置は、後述する。
また、カラープリンタ100は、用紙Pを吸着する吸着手段としての帯電ロール43と、無端ベルト35を介して液滴吐出ヘッドユニット41Y、41M、41C、41Kに対向して配置されたプラテン44と、液滴吐出ヘッドユニット41Y、41M、41C、41Kの近傍に配置されたメンテナンスユニット45と、本カラープリンタ100の各部を制御するとともに、画像信号に基づいて液滴吐出ヘッドユニット41Y、41M、41C、41Kを構成する液滴吐出ヘッド1の圧電素子8に駆動電圧を印加し、ノズル2aからインク滴を吐出させ、用紙P上のカラー画像を記録する図示しない制御部とを備える。
液滴吐出ヘッドユニット41Y、41M、41C、41Kは、用紙Pの幅以上の有効印字領域を有する。なお、液滴を吐出させる方法として、圧電方式を用いたが、特に制限はなく、例えば、サーマル方式等の汎用されている方式を適宜用いることができる。
液滴吐出ヘッドユニット41Y、41M、41C、41Kの上部には、液滴吐出ヘッドユニット41Y、41M、41C、41Kに対応する色のインクを収容するインクタンク42Y、42M、42C、42Kを配設している。各インクタンク42Y、42M、42C、42Kからは、インクが各液滴吐出ヘッド1に図示しない配管を経由して供給されるように構成されている。
インクタンク42Y、42M、42C、42Kに収容されるインクとしては特に制限はなく、例えば、水性、油性、溶剤系等の汎用されているインクを適宜用いることができる。
搬送機構30は、給紙トレイ20から用紙Pを1枚ずつ取り出して主搬送路31aに供給するピックアップロール33と、主搬送路31a、31b、31d、31e、及び反転搬送路32の各部に配置され、用紙Pを搬送する複数の搬送ロール34と、記録位置102に設けられ、用紙Pを排紙トレイ21方向に搬送する無端ベルト35と、無端ベルト35が張架された駆動ロール36及び従動ロール37と、搬送ロール34及び駆動ロール36を駆動する図示しない駆動モータとを備える。
(カラープリンタの動作)
次に、カラープリンタ100の動作を説明する。搬送機構30は、制御部の制御の下に、ピックアップロール33及び搬送ロール34を駆動し、給紙トレイ20から用紙Pを取り出して主搬送路31a,31bに沿って搬送する。用紙Pが無端ベルト35の近傍に差し掛かると、帯電ロール43の静電吸着力によって用紙Pに電荷が付与され、用紙Pは無端ベルト35に吸着する。
次に、カラープリンタ100の動作を説明する。搬送機構30は、制御部の制御の下に、ピックアップロール33及び搬送ロール34を駆動し、給紙トレイ20から用紙Pを取り出して主搬送路31a,31bに沿って搬送する。用紙Pが無端ベルト35の近傍に差し掛かると、帯電ロール43の静電吸着力によって用紙Pに電荷が付与され、用紙Pは無端ベルト35に吸着する。
無端ベルト35は、駆動ロール36の駆動によって回転移動し、用紙Pが記録位置102に搬送されると、液滴吐出ヘッドユニット41Y、41M、41C、41Kによってカラー画像が記録される。
カラー画像が記録された用紙Pは、搬送機構30によって主搬送路31dを経由して排紙トレイ21に排出される。
なお、両面記録モードが設定されている場合は、排紙トレイ21に一旦排出された用紙Pは、再び主搬送路31eに戻り、反転搬送路32を経由して再び主搬送路31bを経由して記録位置102に搬送され、液滴吐出ヘッドユニット41Y、41M、41C、41Kによって前回記録された用紙Pの面と反対の面にカラー画像が記録される。
(第4の実施の形態の効果)
第4の実施の形態によれば、液滴吐出ヘッドユニット41Y、41M、41C、41Kを小型かつ低コストで、信頼性に優れたものとすることができる。
第4の実施の形態によれば、液滴吐出ヘッドユニット41Y、41M、41C、41Kを小型かつ低コストで、信頼性に優れたものとすることができる。
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その発明の趣旨を逸脱しない範囲内で色々変形実施が可能である。
本発明の液液滴吐出ヘッド、その製造方法及び液滴吐出装置は、液滴を吐出することによって高精細な画像情報のパターンを形成することが要請される各種産業分野、例えば、高分子フィルムやガラス表面上にインクジェット法を用いてインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルタを形成したり、半田ペーストを基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したり、回路基板の配線を形成する等の電気・電子工業分野、ガラス基板等に反応試薬を吐出してサンプルとの反応を検査するバイオチップを製造する医療分野等で有効に利用される。
1 液滴吐出ヘッド
2 ノズルプレート
2a ノズル
3 積層プレート
3a 圧力発生室
7 振動板
8 圧電素子
8a 個別電極
8b 共通電極
9 固定部材
12 フレキシブルプリント配線基板(FPC)
12a 導電パターン
12b 電極バンプ
12c カバーフィルム
12d ビアホール
20 給紙トレイ
21 排紙トレイ
30 搬送機構
31a〜31e 主搬送路
32 反転搬送路
33 ピックアップロール
34 搬送ロール
35 無端ベルト
36 駆動ロール
37 従動ロール
41Y、41M、41C、41K 液滴吐出ヘッドユニット
42Y、42M、42C、42K インクタンク
43 帯電ロール
44 プレテン
45 メンテナンスユニット
50 制御部
100 カラープリンタ
101 筐体
102 記録位置
120 樹脂基材
121 導電パターンのパッド
P 用紙
S 流路積層体
E 所定の領域
X 入力側領域
Y 外周縁領域
2 ノズルプレート
2a ノズル
3 積層プレート
3a 圧力発生室
7 振動板
8 圧電素子
8a 個別電極
8b 共通電極
9 固定部材
12 フレキシブルプリント配線基板(FPC)
12a 導電パターン
12b 電極バンプ
12c カバーフィルム
12d ビアホール
20 給紙トレイ
21 排紙トレイ
30 搬送機構
31a〜31e 主搬送路
32 反転搬送路
33 ピックアップロール
34 搬送ロール
35 無端ベルト
36 駆動ロール
37 従動ロール
41Y、41M、41C、41K 液滴吐出ヘッドユニット
42Y、42M、42C、42K インクタンク
43 帯電ロール
44 プレテン
45 メンテナンスユニット
50 制御部
100 カラープリンタ
101 筐体
102 記録位置
120 樹脂基材
121 導電パターンのパッド
P 用紙
S 流路積層体
E 所定の領域
X 入力側領域
Y 外周縁領域
Claims (16)
- 流路構造によって互いに連通した複数のノズル及び圧力発生室を有する流路部材と、
前記流路部材の前記ノズルとは反対側に配設された振動板と、
前記振動板上に配設され、電極を有し、前記電極に駆動信号が供給されることにより変形し、前記圧力発生室内の容積を変化させ、前記圧力発生室に貯留している液体を前記ノズルから液滴として吐出させる複数の圧電素子と、
前記駆動信号を前記複数の電極に供給し、前記駆動信号の入力側に引き出された導電パターン、及び前記圧電素子の前記電極と前記導電パターンとを、所定の領域内に配設されて電気的に接続する複数の電極バンプを有する配線基板とを備えた液滴吐出ヘッドであって、
前記配線基板の前記電極バンプが配設された側の表面と、前記振動板の前記圧電素子が配設された側の表面との間で、前記電極バンプが配設された前記所定の領域以外の領域であって少なくとも前記所定の領域よりも前記駆動信号の入力側の領域に、前記配線基板と前記振動板とを固定する固定部材が配設されてなることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 前記固定部材は、前記電極バンプが配設された前記所定の領域以外の領域であって少なくとも前記所定の領域よりも前記駆動信号の入力側の領域に、線状に配設されてなることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記固定部材は、前記電極バンプが配設された前記所定の領域以外の領域であって少なくとも前記所定の領域よりも前記駆動信号の入力側の領域に、複数の点状に配設されてなることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記固定部材は、前記電極バンプが配設された前記所定の領域以外の領域であって少なくとも前記所定の領域よりも前記駆動信号の入力側の領域及び前記所定の領域の外周縁に配設されてなることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記固定部材は、熱硬化性接着剤層である請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記熱硬化性接着剤層は、熱硬化性接着剤フィルムである請求項5に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記固定部材は、その厚さが、接続前の前記電極バンプの高さと前記圧電素子の厚さとの合計以下である請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。
- 流路構造によって互いに連通した複数のノズル及び圧力発生室を有する流路部材と、前記流路部材の前記ノズルとは反対側に配設された振動板と、前記振動板上に配設され、電極を有し、前記電極に駆動信号が供給されることにより変形し、前記圧力発生室内の容積を変化させ、前記圧力発生室に貯留している液体を前記ノズルから液滴として吐出させる複数の圧電素子と、前記駆動信号を前記複数の電極に供給し、前記駆動信号の入力側に引き出された導電パターン、及び前記圧電素子の前記電極と前記導電パターンとを、所定の領域内に配設されて電気的に接続する複数の電極バンプを有する配線基板とを備えた液滴吐出ヘッドを製造する方法であって、
前記配線基板の前記電極バンプが配設された側の表面と、前記振動板の前記圧電素子が配設された側の表面とを対向させた状態で、位置決めする工程と、
位置決めされた前記配線基板の表面と前記振動板の表面との間で、前記電極バンプが配設された前記所定の領域以外の領域であって少なくとも前記所定の領域よりも前記駆動信号の入力側の領域に、前記配線基板と前記振動板とを固定する固定部材を配設する工程とを含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 前記固定部材は、前記電極バンプが配設された前記所定の領域以外の領域であって少なくとも前記所定の領域よりも前記駆動信号の入力側の領域に、線状に配設されることを特徴とする請求項8に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
- 前記固定部材は、前記電極バンプが配設された前記所定の領域以外の領域であって少なくとも前記所定の領域よりも前記駆動信号の入力側の領域に、複数の点状に配設されることを特徴とする請求項8に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
- 前記固定部材は、前記電極バンプが配設された前記所定の領域以外の領域であって少なくとも前記所定の領域よりも前記駆動信号の入力側の領域及び前記所定の領域の外周縁に配設されることを特徴とする請求項8に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
- 前記固定部材として、熱硬化性接着剤層を用いる請求項8に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
- 前記熱硬化性接着剤層として、熱硬化性接着剤フィルムを用いる請求項12に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
- 前記固定部材として、その厚さが、接続前の前記電極バンプの高さと前記圧電素子の厚さとの合計以下であるものを用いる請求項8に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
- 前記配線基板を、前記電極バンプが配設された側とは反対の表面側から加熱して、前記電極バンプの融解によって前記圧電素子の前記電極と前記導電パターンとを電気的に接続すると同時に、前記熱硬化性接着剤層を硬化させて前記配線基板と前記振動板とを固定する工程を含む請求項8に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
- 複数の圧電素子を駆動することによって、液体を複数のノズルから被吐出面に向けて液滴として吐出する複数の液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置において、
前記液滴吐出ヘッドは、
流路構造によって互いに連通した複数のノズル及び圧力発生室を有するとともに、前記ノズルとは反対側に配設された振動板を有する積層体と、
前記振動板上に配設された、電極を有し、前記電極に駆動信号が供給されることにより変形し、前記振動板を介して前記圧力発生室内の容積を変化させ、前記圧力発生室に貯留している液体を前記ノズルから液滴として吐出させる複数の圧電素子と、
前記駆動信号を前記複数の電極に供給し、前記駆動信号の入力側に引き出された導電パターン、及び前記圧電素子の前記電極と前記導電パターンとを、所定の領域内に配設されて電気的に接続する複数の電極バンプを有する配線基板とを備えた液滴吐出ヘッドであって、
前記配線基板の前記電極バンプが配設された側の表面と、前記振動板の前記圧電素子が配設された側の表面との間で、前記電極バンプが配設された前記所定の領域以外の領域であって少なくとも前記所定の領域よりも前記駆動信号の入力側の領域に、前記配線基板と前記振動板とを固定する固定部材が配設されてなる液滴吐出ヘッドであることを特徴とする液滴吐出装置。
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JP2006063137A JP2007237556A (ja) | 2006-03-08 | 2006-03-08 | 液滴吐出ヘッド、その製造方法及び液滴吐出装置 |
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-
2006
- 2006-03-08 JP JP2006063137A patent/JP2007237556A/ja active Pending
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