JP2007237556A - 液滴吐出ヘッド、その製造方法及び液滴吐出装置 - Google Patents

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

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。

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。

（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。

（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。

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。

（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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの平面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１に示す液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。 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。 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。 （ａ）,（ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を示す断面図である。 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ヘッドユニットの構成図である。

符号の説明

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

Claims (16)

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。
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請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
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請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
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請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
5. 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。
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請求項５に記載の液滴吐出ヘッド。
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請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
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。
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請求項８に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
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請求項８に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
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請求項８に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
12. 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。
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請求項１２に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
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請求項８に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
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。
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。

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