JP2010099871A

JP2010099871A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置

Info

Publication number: JP2010099871A
Application number: JP2008271388A
Authority: JP
Inventors: Hironari Owaki; 寛成大脇
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-10-21
Filing date: 2008-10-21
Publication date: 2010-05-06
Anticipated expiration: 2028-10-21
Also published as: US20100097427A1; JP5201344B2

Abstract

【課題】製造コストの低減を図り得るばかりでなく、高密度化も容易に達成し得る液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】ノズル開口２１に連通する流路が形成された流路形成基板１０と、液体を噴射するための圧力を付与する圧力発生素子３００と、圧力発生素子３００に一方の端部が電気的に接続された第１基板５００と、第１基板５００の他方の端部に接続された第２基板６００と、立設部４０１と基板支持部４０２とを備え第１基板５００を支持する支持ユニット４００とを具備し、基板支持部４０２は、第２基板側に接続支持面４１０を有し、第１基板５００と第２基板６００との接続部が、接続支持面４１０に対向する位置に配されている。
【選択図】図４

Description

本発明は液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドに適用して有用なものである。

液滴を吐出する液体噴射ヘッドの代表例としては、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。このインクジェット式記録ヘッドとしては、例えばノズル開口に連通する圧力発生室を含む流路が形成される流路形成基板と、この流路形成基板の一方面側に形成される圧電素子と、流路形成基板の圧電素子側の面に接合されて圧電素子を保持するための圧電素子保持部を有する保護基板とを具備したものが知られている。ここで、このようなインクジェット式記録ヘッドとしては、圧電素子を駆動するための駆動電圧を印加する駆動回路と圧電素子とが、圧電素子の一方の電極から引き出されたリード電極を介して導電性ワイヤからなる接続配線によりワイヤボンディング法で接続されているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１４８８１３号公報

しかしながら、特許文献１の構成は、ワイヤボンディング法により電気的な接続を行っているので、コストの高騰を招来してしまうとともに、高密度化が困難であるという問題を有していた。

なお、このような問題はインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。

本発明は、このような事情に鑑み、製造コストの低減を図り得るばかりでなく、高密度化も容易に達成し得る液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する流路が形成された流路形成基板と、液体を噴射するための圧力を付与する圧力発生素子と、前記圧力発生素子に一方の端部が電気的に接続された第１基板と、該第１基板の他方の端部に接続された第２基板と、前記第１基板を支持する支持ユニットとを具備し、前記支持ユニットは、前記第１基板の前記一方の端部側に設けられた立設部と、前記立設部の前記第２基板側に前記立設部とは別部材で設けられた基板支持部とを備え、前記基板支持部は、前記第２基板側に接続支持面を有し、前記第１基板と前記第２基板との接続部が、前記接続支持面に対向する位置に配されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。

かかる態様では、第１基板で圧力発生素子に繋がる電気的な接続を行っているので、ワイヤボンディング法に比べ、容易に製造コストの低減を図ることができると共に、高密度化も容易に達成することができる。また、第１基板と第２基板との接続部が接続支持面上に配されている、すなわち接続支持面上に両基板の接続部を位置させているので、両基板の接続を容易且つ良好に行うことができ、製品の信頼性を向上させることができる。

ここで、前記圧力発生素子に電気的に接続されると共に、前記第１基板の一方の端部と接続される接続配線をさらに備え、前記第１基板と前記接続配線との接続部に対向する位置に前記支持ユニットが設けられていることが好ましい。これによれば、接続配線を介することにより、圧力発生素子と第１基板との接続を簡単且つ良好に行うことができ、製品の信頼性をさらに向上させることができる。

また、前記接続支持面の面積が、前記立設部の前記流路形成基板側の面の面積よりも大きいことが好ましい。これによれば、ヘッドの面積を増大することなく接続支持面を大きく確保することができ、第１基板と第２基板との接続をさらに良好に行うことができ、製品の信頼性をさらに向上させることができる。

また、前記接続支持面には、位置決め凸部が設けられ、前記第１基板及び前記第２基板には、位置決め凹部がそれぞれ設けられ、前記第１基板及び前記第２基板は、前記位置決め凸部と前記位置決め凹部とが係合することで前記支持ユニットに対して位置決めされていることが好ましい。これによれば、位置決め凸部と位置決め凹部とによって、第１基板と第２基板とが精密に位置決めされるので、第１基板及び第２基板の接続をさらに良好且つ精密に行うことができる。

また、前記接続支持面には、該接続支持面から突出するボス部が設けられていることが好ましい。これによれば、ボス部を支持ユニットの立設に利用することで、第１基板に触れずに良好に支持ユニットを立設させることができる。

また、前記立設部及び前記基板支持部は、板状の部材であり、前記第１基板は、前記支持ユニットに沿って支持されていることが好ましい。第１基板がヘッドの面積方向へ広がらないので、ヘッド自体の大型化を防止することができるからである。

また、本発明の他の態様は、上記の液体噴射ヘッドを有することを特徴とする液体噴射装置にある。かかる態様では、液体噴射装置として、上述の如き個別の作用・効果を発揮させることができる。

以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図であり、図２（ａ）は図１の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ′断面図である。なお、図１では、後述するフレキシブルプリント基板は省略してある。また、図３〜図５は、本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの要部拡大断面図である。

流路形成基板１０は、本形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、図示するように、その一方の面には二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。

流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２がその幅方向に並設された列が２列設けられている。また、各列の圧力発生室１２の長手方向外側の領域には連通部１３が形成され、連通部１３と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４及び連通路１５を介して連通されている。連通部１３は、後述する保護基板３０のリザーバ部３１と連通して圧力発生室１２の列毎に共通のインク室となるリザーバ１００の一部を構成する。インク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。なお、本形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。さらに、各連通路１５は、圧力発生室１２の幅方向両側の隔壁１１を連通部１３側に延設してインク供給路１４と連通部１３との間の空間を区画することで形成されている。すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２の幅方向の断面積より小さい断面積を有するインク供給路１４と、このインク供給路１４に連通すると共にインク供給路１４の幅方向の断面積よりも大きい断面積を有する連通路１５とが複数の隔壁１１により区画されて設けられている。

また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。本形態では、流路形成基板１０に圧力発生室１２が並設された列を２列設けたため、１つのインクジェット式記録ヘッドＩには、ノズル開口２１の並設されたノズル列が２列設けられている。なお、ノズルプレート２０は、例えばガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などからなる。

一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように、弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、下電極膜６０と、圧電体層７０と、上電極膜８０とが積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本形態では、下電極膜６０を圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。

また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせてアクチュエータ装置と称する。このアクチュエータ装置は、圧力発生室１２に液体を噴射するための圧力を付与するように形成された圧力発生素子を構成している。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び下電極膜６０が振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。本実施形態では、このような圧電素子３００が、各圧力発生室１２に対応して、２列並設されている。

圧電体層７０は、下電極膜６０上に形成される電気機械変換作用を示す圧電材料、特に圧電材料の中でもペロブスカイト構造の強誘電体材料からなる。圧電体層７０は、ペロブスカイト構造の結晶膜を用いるのが好ましく、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電体材料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等が好適である。具体的には、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ₃）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃）、ジルコニウム酸鉛（ＰｂＺｒＯ₃）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ），ＴｉＯ₃）ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃）又は、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ₃）等を用いることができる。圧電体層７０の厚さについては、製造工程でクラックが発生しない程度に厚さを抑え、且つ十分な変位特性を呈する程度に厚く形成する。

また、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜８０には、インク供給路１４とは反対側の端部近傍から引き出され、絶縁体膜５５上にまで延設される、例えば、金（Ａｕ）等からなる接続配線であるリード電極９０が電気的に接続されている。

このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、下電極膜６０、弾性膜５０及びリード電極９０上には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１を有する保護基板３０が接着剤３５を介して接合されている。このリザーバ部３１は、本形態では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００を構成している。また、流路形成基板１０の連通部１３を圧力発生室１２毎に複数に分割して、リザーバ部３１のみをリザーバとしてもよい。さらに、例えば、流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを設け、流路形成基板１０と保護基板３０との間に介在する部材（例えば、弾性膜５０、絶縁体膜５５等）にリザーバと各圧力発生室１２とを連通するインク供給路１４を設けるようにしてもよい。

また、保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。圧電素子保持部３２は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。

また、保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。ここで、本実施形態では、圧電素子３００は、互いに相対向して２列並設されており、貫通孔３３は、圧電素子３００の列の間に圧電素子３００の並設方向に沿って連続的に設けられている。また、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、貫通孔３３内に臨むように設けられている。そして、このような貫通孔３３には、詳しくは後述するが、配線が設けられた第１基板であるＣＯＦ基板５００と、ＣＯＦ基板５００を流路形成基板１０から立ち上がるように支持する支持ユニット４００とが挿入されている。なお、ＣＯＦ基板５００は、図２（ｂ）に示すように、リード電極９０側の端部がリード電極９０に接続されると共に、リード電極９０とは反対側の端部が第２基板であるフレキシブルプリント基板６００に接続されている。このようにリード電極９０を介することにより、圧電素子３００とＣＯＦ基板５００との接続を簡単且つ良好に行うことができ、製品の信頼性をさらに向上させることができる。また、ＣＯＦ基板５００には、圧電素子３００に駆動電圧を印加する駆動回路１２０が実装されている。

保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。

また、保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバ部３１の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバ１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバ１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。

ここで、支持ユニット４００、ＣＯＦ基板５００及びフレキシブルプリント基板６００について説明する。

支持ユニット４００は、ＣＯＦ基板５００を流路形成基板１０から立ち上がるように支持する部材であって、ＣＯＦ基板５００の圧電素子３００に接続されている端部側に設けられた板状の形状を有する立設部４０１と、該立設部４０１とは別部材であって立設部４０１のフレキシブルプリント基板６００側に設けられた板状の形状を有する基板支持部４０２とを具備する。さらに詳述すると、立設部４０１は、流路形成基板１０においてリード電極９０側の面上に設けられた板状の部材であり、基板支持部４０２は、立設部４０１とは別体であって立設部４０１の流路形成基板１０とは反対側に設けられている。また支持ユニット４００は、上述したように、下端部が保護基板３０の貫通孔３３に挿入され、流路形成基板１０上で且つＣＯＦ基板５００とリード電極９０に対向する位置に設けられている。なお、本実施形態の立設部４０１と基板支持部４０２とは、平面形状が同一の板状の部材である。また、立設部４０１の基板支持部４０２側の面と、基板支持部４０２との立設部４０１側の面とは、図示しないが、相対向する凹凸状の部分を備えており、基板支持部４０２を立設部４０１に載置した際に、相対向する凹部と凸部とが嵌合され、ずれないようになっている。また、基板支持部４０２には、フレキシブルプリント基板６００側、すなわち立設部４０１とは反対側に面状の接続支持面４１０を有している。この接続支持面４１０は、詳しくは後述するが、ＣＯＦ基板５００とフレキシブルプリント基板６００とを接続する際に支えとなるので、平滑な面とすることが好ましい。本実施形態の接続支持面４１０は、流路形成基板１０の圧電素子３００が設けられた面の面方向と平行且つ平滑な面になっている。そして、支持ユニット４００の両側面には、それぞれＣＯＦ基板５００が支持されている。

ＣＯＦ基板５００は、配線（図示せず）が設けられた可撓性を有する基板であって、配線が外側に向いた状態で、支持ユニット４００の両側面に一枚ずつ配設されている。

ここで、ＣＯＦ基板５００の流路形成基板１０側の端部（以下、下端部５１０と称する）は、立設部４０１の流路形成基板１０側の面に対向する方向に屈曲されている。本実施形態では、このＣＯＦ基板５００の下端部５１０と立設部４０１の流路形成基板１０側の面との間に、テフロン（登録商標）等で好適に形成し得る緩衝部材４２０が配設されている。そして、このようなＣＯＦ基板５００の下端部５１０は、導電性接着層を介してリード電極９０と電気的及び機械的に接続されている。ここで、導電性接着層は、半田や、異方性導電性膜（ＡＣＦ）及び異方性導電ペースト（ＡＣＰ）等の異方性導電剤などで好適に形成することができる。本実施形態の導電性接着層は、導電性粒子を有する異方性導電ペーストで構成されており、支持ユニット４００を流路形成基板１０側に押しつけることで、支持ユニット４００を流路形成基板１０上に立設させると共に、ＣＯＦ基板５００とリード電極９０との電気的な接続を行っている。この際、緩衝部材４２０は、ＣＯＦ基板５００の下端部５１０及びリード電極９０に対する押圧力を均一化するように機能する。すなわち、本実施形態の構成では、緩衝部材４２０により、リード電極９０とＣＯＦ基板５００の下端部５１０とを均等に押圧し良好な電気的な接続を行うことができる。ここで、立設部４０１の流路形成基板１０側の面とＣＯＦ基板５００の下端部５１０、又は緩衝部材４２０と当接する立設部４０１の流路形成基板１０側の面を、異方性導電剤内の導電性粒子の粒子径の５倍以内の面精度とするのが好ましい。このことにより、緩衝部材４２０の存在とも相俟ってＣＯＦ基板５００の下端部５１０を介して導電性粒子に作用させる押圧力を均一化することができ、導電性粒子を確実に潰して良好な電気的接続が確保されるからである。

一方、ＣＯＦ基板５００の流路形成基板１０とは反対側に配設された他方の端部（以下、上端部５３０と称する）は、基板支持部４０２の接続支持面４１０に対向する方向に屈曲され、且つ接続支持面４１０に当接して支持されている。なお、２枚のＣＯＦ基板５００の上端部５３０は、それぞれ所定距離離間した状態で、接続支持面４１０に支持されている。

また、ＣＯＦ基板５００の下端部５１０と上端部５３０以外の部分である中間部５２０は、支持ユニット４００の側面部分に当接されて支持されている。本実施形態では、中間部５２０の立設部４０１にかかる部分が、立設部４０１の側面に接合されている。このように支持ユニット４００に支持されることで、ＣＯＦ基板５００は、支持ユニット４００に沿って、流路形成基板１０から立ち上がるように設けられる。なお、立設部４０１とＣＯＦ基板５００との接合は、紫外線硬化型接着剤や瞬間接着剤等を用いるのが好ましい。また、ＣＯＦ基板５００の中間部５２０には、圧電素子３００に駆動電圧を印加する駆動回路１２０が、支持ユニット４００とは反対側の面にそれぞれ実装されており、圧電素子３００と駆動回路１２０とが接続されている。

フレキシブルプリント基板６００は、図示しない配線が設けられ、図示しないセンサなどの外部装置に接続された可撓性を有する基板であって、ＣＯＦ基板５００の上端部５３０に接続されている。すなわち、ＣＯＦ基板５００とフレキシブルプリント基板６００との接続部は、接続支持面４１０に対向する位置に配されている。ここで、本実施形態では、ＣＯＦ基板５００の上端部５３０が接続支持面４１０に当接して支持されているが、詳しくは後述するが、接続支持面４１０がＣＯＦ基板５００とフレキシブルプリント基板６００との接続時に両基板の支えとなればよいので、接続支持面４１０に当接されている必要はなく、接続支持面４１０から多少離間していてもよい。

ここで、支持ユニット４００の立設部４０１の材料は、特に限定されるものではないが、例えば、ＣＯＦ基板５００を介して当接されている駆動回路１２０の良好な放熱性を確保する場合には、高い熱伝導率を備える材料、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属材料であると好ましい。すなわち、駆動回路１２０は、ＣＯＦ基板５００の中間部５２０において、支持ユニット４００とは反対側の面、つまり外部空間に臨んでいる面に実装されており、駆動回路１２０に生じる熱は外部空間に放熱されるが、立設部４０１が熱伝導率の高い材料で形成される場合、駆動回路１２０が発生する熱を、流路形成基板１０側にも良好に伝導することができると共にさらにインクに吸収させることができるので、さらに好ましい。また、立設部４０１だけでなく基板支持部４０２も放熱性の高い材料で形成されていると、さらに良好に駆動回路１２０が発生する熱を放熱することができる。

逆に、基板支持部４０２を放熱性の低い材料で作製する場合には、接続支持面４１０の放熱性も低くなるので、ＣＯＦ基板５００とフレキシブルプリント基板６００との接続を、一般的に安価な電気的接続方法として広く行われている半田付けなどで行うことができ、製造コストを低減することができる。特に、金属材料よりも安価で且つ放熱性の低い樹脂材料で基板支持部４０２を作製することで、部品コストの低減も図ることができる。本実施形態では、基板支持部４０２は、放熱性の低い樹脂材料で作製した。これにより、ＣＯＦ基板５００とフレキシブルプリント基板６００との接続を半田付けで容易且つ安価に行うことができ、製造コスト及び部品コストの低減を図ることができる。

ここで、流路形成基板１０上に、支持ユニット４００、ＣＯＦ基板５００及びフレキシブルプリント基板６００を配設する工程の一例を図３〜図５を用いて説明する。

まず、立設部４０１を流路形成基板１０上に立設したときにリード電極９０とＣＯＦ基板５００の配線とが所定位置に位置決めされるように、つまり立設部４０１を流路形成基板１０上に立設したときにリード電極９０とＣＯＦ基板５００とが接続されるように、ＣＯＦ基板５００を位置決めして立設部４０１に固定し、立設部４０１とＣＯＦ基板５００とを一体化させる。このとき、ＣＯＦ基板５００は、中間部５２０の立設部４０１にかかる部分を、立設部４０１の側面に接合して固定する。

次に、導電性接着剤をＣＯＦ基板５００の下端部５１０又は貫通孔３３内のリード電極９０上に塗布し、図３に示すように、一体化された立設部４０１とＣＯＦ基板５００とを流路形成基板１０側に押しつけて流路形成基板１０上に立設させると共に、リード電極９０とＣＯＦ基板５００の下端部５１０とを接続する。ここで、立設部４０１とＣＯＦ基板５００とを流路形成基板１０側に押しつける際には、ＣＯＦ基板５００の下端部５１０とリード電極９０との接続面が同じ圧力で全体的に押圧されるように、立設部４０１の流路形成基板１０とは反対側の面を全体的に押圧するのが好ましい。これにより、図３に示すように、ＣＯＦ基板５００の下端部５１０とリード電極９０とを良好に接続することができる。

次に、図４に示すように、立設部４０１上に、基板支持部４０２を載置する。なお、ＣＯＦ基板５００は、中間部５２０の立設部４０１にかかる部分しか立設部４０１の側面に接合されていないので、基板支持部４０２を載置する場合に特に阻害してしまうことはない。これにより、接続支持面４１０が、ＣＯＦ基板５００の上端部５３０に対向して配される。

そして、図５に示すように、接続支持面４１０上で、ＣＯＦ基板５００とフレキシブルプリント基板６００とを接続する。このとき、ＣＯＦ基板５００の上端部５３０が接続支持面４１０に対向する位置に設けられているので、ＣＯＦ基板５００とフレキシブルプリント基板６００との接続作業を非常に容易且つ良好に行うことができる。すなわち、基板支持部４０２が存在しない場合、ＣＯＦ基板５００及びフレキシブルプリント基板６００との接続部は、立設部４０１上に所定距離離間して浮いた状態となる。このように両基板の接続部が浮いた状態では、両基板を接続しようと押圧力を付与すると、押圧力に伴って両基板が変形してしまい良好に接続作業を行うことが困難である。また、ＣＯＦ基板５００とフレキシブルプリント基板６００との接続作業時に支えとなる治具等を両基板の接続部の裏面に当接させ、この治具を支えとすることで基板支持部４０２を設けずに両基板の接続を行うことも考えられるが、小型化を考えた場合には、治具も小型化しなければならないため、治具の剛性が保証されず良好な接続作業を行うことが困難となる。また、配線を傷つけないように、精密に治具を移動させなければならないため、製品としての歩留まりも悪くなってしまう。

本実施形態の構成では、基板支持部４０２が両基板の接続作業時における支えとなるので、両基板の接続作業を非常に容易且つ良好に行うことができる。特に、複数のインクジェット式記録ヘッドを連結してユニット化するような場合、本発明のような構成を採用し、たとえばフレキシブルプリント基板６００を共通の基板として、それに対して複数のヘッドの各ＣＯＦ基板５００を連結する構成を採用することで、製造工程の簡略化、製造コスト及び製品コストの大幅な低減を実現することができる。なお、上述した構成では、ＣＯＦ基板５００の上端部５３０が接続支持面４１０に当接して支持されていたが、接続支持面４１０がＣＯＦ基板５００の上端部５３０とフレキシブルプリント基板６００との接続中に支えとなればよいので、ＣＯＦ基板５００の上端部５３０が接続支持面４１０から多少離間していてもよい。なお、両基板の接続部が接続支持面４１０から多少離間している場合、その距離は、問題なく接続作業を行える程度であるのが好ましく、実施するインクジェット式記録ヘッドＩの大きさによって相対的に決まるのは言うまでもない。

以上のような工程により、支持ユニット４００、ＣＯＦ基板５００及びフレキシブルプリント基板６００は、流路形成基板１０上に配設させることができる。特に、上述した工程で本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩを作製する場合、配線に損傷を生じることなく、良好且つ容易にＣＯＦ基板５００とフレキシブルプリント基板６００との接続を行うことができる。ここで、支持ユニット４００を流路形成基板１０上に立設させる場合、上述した工程で示したように立設部４０１を押圧して支持ユニット４００としての立設状態を確保しておく方法と、立設部４０１の上に基板支持部４０２を載置し基板支持部４０２を押圧して支持ユニット４００としての立設状態を確保する方法が考えられる。前者の方法は、後者の場合よりも流路形成基板１０に近い位置を押圧することになり、押圧する際に立設部４０１が倒れ難くなり、製造時の歩留まりの低下を実現することができる。

このような本形態のインクジェット式記録ヘッドＩでは、図示しない外部インク供給手段と接続したインク導入口からインクを取り込み、リザーバ１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路１２０からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、絶縁体膜５５、下電極膜６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。

上述したような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩでは、ＣＯＦ基板５００で圧電素子３００に繋がる電気的な接続を行っているので、ワイヤボンディング法に比べ、容易に製造コストの低減を図ることができると共に、高密度化も容易に達成することができる。また、ＣＯＦ基板５００とフレキシブルプリント基板６００との接続部が接続支持面４１０上に配されている、すなわち接続支持面４１０上に両基板の接続部を位置させているので、両基板の接続を容易且つ良好に行うことができ、製品の信頼性を向上させることができる。特に、複数のインクジェット式記録ヘッドを連結してユニット化するような場合、本発明のような構成を採用し、たとえばフレキシブルプリント基板６００を共通の基板として、それに対して複数のヘッドに設けられた各ＣＯＦ基板５００を接続する構成にすることで、製造工程を簡略化することができ、製造コスト及び製品コストを大幅に低減することができる。また、上述したような工程で製造することで、配線に損傷を生じることなく、良好且つ容易にＣＯＦ基板５００とフレキシブルプリント基板６００との接続を行うこともできる。

また、本実施形態では、支持ユニット４００が流路形成基板１０上に立設された板状の部材であり、ＣＯＦ基板５００が支持ユニット４００に沿って、流路形成基板１０から立ち上がるように支持されている。このような構成では、ＣＯＦ基板５００がヘッドの面積方向へ広がらないので、ヘッド自体の大きさの増大化を抑止することができる。

（実施形態２）
図６は、本発明の第２の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの支持ユニットを示す断面拡大図である。本実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、支持ユニット部分の変形例であり、その他の部分は実施形態１と同様である。そこで、実施形態１との同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。

図示するように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドIIの支持ユニット４００Ａは、立設部４０１と基板支持部４０２Ａとを具備する。そして、本実施形態では、基板支持部４０２Ａの接続支持面４１１の面積が、立設部４０１の流路形成基板１０側の面の面積よりも、大きく形成されている。具体的には、本実施形態では、接続支持面４１１における圧電素子３００の長手方向の長さが、立設部４０１の流路形成基板１０側の面における圧電素子３００の長手方向の長さよりも長く形成されており、これによって、接続支持面４１１の面積が、立設部４０１の流路形成基板１０側の面の面積よりも、大きくなっている。

このように接続支持面４１１の面積が、立設部４０１の流路形成基板１０側の面の面積よりも大きく形成されることで、ヘッド自体の大きさを増大させることなく接続支持面４１１の面積が大きく確保されるので、ＣＯＦ基板５００とフレキシブルプリント基板６００との接続をさらに良好に行うことができ、製品の信頼性をさらに向上させることができる。

なお、本実施形態では、接続支持面４１１における圧電素子３００の長手方向の長さが、立設部４０１の流路形成基板１０側の面における圧電素子３００の長手方向の長さよりも長く形成されることで、接続支持面４１１の面積が立設部４０１の流路形成基板１０側の面の面積よりも大きく形成されている。しかしながら、例えば、圧電素子３００の並設方向に沿った長さが長く形成されることで、接続支持面４１１の面積が、立設部４０１の流路形成基板１０側の面の面積よりも大きく形成されていてもよい。

（実施形態３）
図７は、本発明の第３の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図８（ａ）はその平面図、図８（ｂ）はＢ−Ｂ′断面図である。なお、図７ではフレキシブルプリント基板は省略してある。本実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、支持ユニット部分の変形例であり、その他の部分は実施形態１と同様である。そこで、実施形態１との同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。

図示するように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドIIIの支持ユニット４００Ｂは、立設部４０１と基板支持部４０２Ｂとを具備する。そして、本実施形態では、基板支持部４０２Ｂの接続支持面４１０に、この接続支持面４１０から突出して設けられた所定の大きさの位置決め凸部４１２が立設されている。この位置決め凸部４１２はピン状の形状を有しており、圧電素子３００の並設方向に沿って所定間隔で複数設けられている。また、位置決め凸部４１２は、接続支持面４１０において基板支持部４０２Ｂの一方の側面側に偏って設けられている。なお、本実施形態では、位置決め凸部４１２は基板支持部４０２Ｂと一体で構成されているが、別体で構成されていても構わない。

また、ＣＯＦ基板５００Ｂの上端部５３０及びフレキシブルプリント基板６００Ｂには、厚さ方向に貫通する貫通孔からなる位置決め凹部５０１，６０１がそれぞれ設けられている。この位置決め凹部５０１，６０１は、それぞれ位置決め凸部４１２と同数設けられており、重なることでＣＯＦ基板５００Ｂとフレキシブルプリント基板６００Ｂとにおいて互いに対応する配線が重なるようになっている。すなわち、位置決め凹部５０１，６０１を重ねると、ＣＯＦ基板５００Ｂとフレキシブルプリント基板６００Ｂとにおいて対応する配線がそれぞれ重なる。そして、このように設けられた位置決め凹部５０１，６０１に、位置決め凸部４１２が係合、具体的には、挿通されることで、ＣＯＦ基板５００Ｂ及びフレキシブルプリント基板６００Ｂとは、支持ユニット４００Ｂに対して位置決めされている。

本実施形態では、位置決め凸部４１２と、位置決め凹部５０１，６０１とにより、ＣＯＦ基板５００Ｂとフレキシブルプリント基板６００Ｂとが精密に位置決めされるので、ＣＯＦ基板５００Ｂ及びフレキシブルプリント基板６００Ｂの接続をさらに良好且つ精密に行うことができる。また、位置決め凸部４１２を、位置決め凹部５０１，６０１に係合させるだけで、各基板の位置合わせ作業を非常に簡単に行うことができる。

なお、上述した実施形態では、位置決め凸部４１２及び位置決め凹部５０１，６０１は、接続支持面４１０において基板支持部４０２Ｂの一方の側面側に位置するように設けられていたが、接続支持面４１０において基板支持部４０２Ｂの両方の側面側に位置するように設けられていてもよい。また、位置決め凸部４１２及び位置決め凹部５０１，６０１の数は、２以上であればよいが、誤差などが生じることを考えると、圧電素子３００の並設方向において両端部に２つ設けるのが最も好ましい。なお、位置決めができればよいので、例えば位置決め凸部４１２は、基板支持部４０２Ｂと別体で設けられていてもよいし、形状も板状など他の形状であっても良い。位置決め凹部５０１，６０１についても、切り欠きや貫通していない孔、窪みなど他の形状であっても良い。

（実施形態４）
図９は、本発明の第４の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図１０（ａ）はその平面図、図１０（ｂ）はＣ−Ｃ′断面図である。なお、図９ではフレキシブルプリント基板は省略してある。本実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、支持ユニット部分の変形例であり、その他の部分は実施形態１と同様である。そこで、実施形態１との同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。

図示するように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドIVの支持ユニット４００Ｃは、立設部４０１と基板支持部４０２Ｃとを具備する。そして、本実施形態では、支持ユニット４００Ｃの基板支持部４０２Ｃの接続支持面４１０の幅方向の略中央部に、該接続支持面４１０から突出したボス部４１３が設けられている。ここで、本実施形態のボス部４１３は、基板支持部４０２Ｃと一体で設けられているが、別体で設けられていてもよい。また、ボス部４１３は、接続支持面４１０からＣＯＦ基板５００の厚さと同じ高さ突出し、且つＣＯＦ基板５００の上端部５３０から露出されている。すなわち、ＣＯＦ基板５００の上端部５３０は、ボス部４１３に対向しないように設けられている。

本実施形態では、このようなボス部４１３を備えているので、ボス部４１３を利用すること、具体的にはボス部４１３に力を加えることで、ＣＯＦ基板５００に触れずに、支持ユニット４００Ｃを流路形成基板１０上に立設させることができ、ＣＯＦ基板５００が傷ついてしまうことを確実に防止することができる。すなわち、ボス部４１３を流路形成基板１０側に押しつけて、支持ユニット４００Ｃ及びＣＯＦ基板５００をリード電極９０上に立設させることで、ＣＯＦ基板５００に触れずに支持ユニット４００Ｃを立設させることができる。

なお、本実施形態では、ボス部４１３の高さが、ＣＯＦ基板５００の厚さと同じに形成されていたが、フレキシブルプリント基板６００側に孔を設けるなど、干渉しないようにしておけば、ＣＯＦ基板５００の厚さよりも多少高くともあるいは低くともよい。また、ボス部４１３の位置及び数は特に限定されるものではない。

（他の実施の形態）
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は流路構造や材質などを含めて、上述した各実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述した実施形態は、流路形成基板１０に圧力発生室１２が並設された列を２列設けたものであるが、この場合の列数には特別な制限はない。一列でも良いし、３列以上であっても構わない。複数列の場合には少なくとも２列一組を相対向させて設けることが好ましい。

また、上述した実施形態では、支持ユニット４００（４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ）の両方の側面にそれぞれ１枚ずつＣＯＦ基板５００（５００Ｂ）を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、支持ユニット４００（４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ）の片方の側面のみにＣＯＦ基板５００（５００Ｂ）を設けるようにしてもよく、また、支持ユニット４００（４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ）の両方の側面に亘って１枚のＣＯＦ基板５００（５００Ｂ）を用いるようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、ＣＯＦ基板５００（５００Ｂ）の下端部５１０が立設部４０１の流路形成基板１０側の面に対向する方向に屈曲されていたが、図１１に示すように、それぞれが対応する圧電素子３００側に屈曲されているような構成であってもよい。図１１は、本発明の他の実施形態のインクジェット式記録ヘッドの部分拡大断面図である。

図１１のインクジェット式記録ヘッドＶでは、ＣＯＦ基板５００の配線が設けられた面が支持ユニット４００側に臨んだ状態で、上述したように、ＣＯＦ基板５００の下端部５１０がそれぞれ対応する圧電素子３００側に屈曲されてリード電極９０に接続されている。なお、このような構成の場合は、ＣＯＦ基板５００の配線が設けられた面が支持ユニット４００側に臨んでいるので、短絡を防止するために支持ユニット４００の材料は、絶縁材料で形成されている必要がある。また、フレキシブルプリント基板６００Ｄにおいて支持ユニット４００の基板支持部４０２の接続支持面４１０に対向する部分に、厚さ方向に貫通する貫通孔６０２が、ＣＯＦ基板５００に対応して２つ設けられている。そして、ＣＯＦ基板５００の上端部５３０が、この貫通孔６０２を挿通して接続支持面４１０に対向する方向に屈曲され、フレキシブルプリント基板６００Ｄに接続されている。なお、フレキシブルプリント基板６００Ｄは、流路形成基板１０とは反対側に配線が設けられた面が臨んでいる。このような構成であっても、本発明の固有の作用・効果を達成することができる。なお、このようにＣＯＦ基板５００の下端部５１０が立設部４０１の流路形成基板１０側の面に対向する方向に屈曲されていない構成の場合、立設部４０１を、例えば流路形成基板１０や弾性膜５０、絶縁体膜５５などと一体的な構成にすることもできる。すなわち、支持ユニット４００（４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ）の立設部４０１は、特に流路形成基板１０や弾性膜５０、絶縁体膜５５等の流路側の部材と別体で設けられている必要はない。

また、上述した実施形態では、立設部４０１及び基板支持部４０２（４０２Ａ、４０２Ｂ、４０２Ｃ）が板状の形状を有していたが、その形状は、特に限定されるものではない。例えば、筏状や格子状の形状であってもよいし、圧電素子３００の長手方向での断面がＩ形状の形状や流路形成基板側の辺が長い台形状の形状であってもよい。なお、板状以外の形状である場合は、ＣＯＦ基板５００（５００Ｂ）がヘッドの面積方向へ広がり、多少ヘッドが大型化してしまう虞があるものの、本発明の固有の作用・効果は達成することができる。また、支持ユニット４００（４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ）は、立設部と基板支持部との他に部材を備えていても良く、支持ユニット４００（４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ）を構成する部材は２つ以上であればいくつであっても良い。さらに、これらの材質も特に限定されるものではなく、全て同じでも全てバラバラであっても良く、金属や樹脂など様々な材料を使用できる。

また、上述した実施形態では、配線を備える第１基板として可撓性を有するプリント基板であるＣＯＦ基板５００（５００Ｂ）を用い、また、同じく配線を備える第２基板としてフレキシブルプリント基板６００（６００Ｂ，６００Ｄ）を用いた例を示したが、本発明の構成はこれらに限定されるものではない。例えば、第１基板や第２基板に柔軟性の乏しいリジット基板を用いても構わない。

また、上述した実施形態では、接続支持面４１０が、流路形成基板１０の面方向と平行な面になっていたが、流路形成基板１０の面方向に対して多少傾斜している面であってもよいことは言うまでもない。

また、上述した実施形態では、圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧力発生素子として、薄膜型の圧電素子３００を有するアクチュエータ装置を用いたが、特にこれに限定されず、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型のアクチュエータ装置や、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型のアクチュエータ装置などを使用することができる。また、圧力発生素子として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエータなどを使用することができる。なお、このような圧力発生素子を使用する際には、リード電極９０を設けなくても良い場合があるが、本発明はもちろんリード電極９０を備えていない構成にも適用することができる。

上記実施の形態に係るインクジェット式記録ヘッドＩ，II，III，IV，Vは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図１２は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。同図に示すように、上記実施の形態に係るインクジェット式記録ヘッドＩ，II，III，IV，Vを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。

そして、駆動モータ６の駆動力が図示しない複数の歯車及びタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。

なお、上記実施の形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。

第１の実施形態に係る記録ヘッドの分解斜視図である。第１の実施形態に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。第１の実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。第１の実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。第１の実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。第２の実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。第３の実施形態に係る記録ヘッドの分解斜視図である。第３の実施形態に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。第４の実施形態に係る記録ヘッドの分解斜視図である。第４の実施形態に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。他の実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。上記記録ヘッドを有するプリンタを示す斜視図である。

符号の説明

Ｉ，II，III，IV，V インクジェット式記録ヘッド、１０流路形成基板、１２圧力発生室、１３インク供給路、１４連通路、３０ノズルプレート、２１ノズル開口、３０保護基板、３２圧電素子保持部、３３貫通孔、４０コンプライアンス基板、５０弾性膜、５５絶縁体膜、６０下電極膜、７０圧電体層、８０上電極膜、９０リード電極、１００リザーバ、１２０駆動回路、３００圧電素子、４００，４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃ支持ユニット、４０１立設部、４０２，４０２Ａ，基板支持部、４１０，４１１接続支持面、４１２位置決め凸部、４１３ボス部、４２０緩衝部材、５００，５００ＢＣＯＦ基板、５０１位置決め凹部、５１０下端部、５２０中間部、５３０上端部、６００，６００Ｂ，６００Ｄフレキシブルプリント基板、６０１位置決め凹部、６０２貫通孔

Claims

液体を噴射するノズル開口に連通する流路が形成された流路形成基板と、
液体を噴射するための圧力を付与する圧力発生素子と、
前記圧力発生素子に一方の端部が電気的に接続された第１基板と、
該第１基板の他方の端部に接続された第２基板と、
前記第１基板を支持する支持ユニットとを具備し、
前記支持ユニットは、前記第１基板の前記一方の端部側に設けられた立設部と、前記立設部の前記第２基板側に前記立設部とは別部材で設けられた基板支持部とを備え、
前記基板支持部は、前記第２基板側に接続支持面を有し、
前記第１基板と前記第２基板との接続部が、前記接続支持面に対向する位置に配されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
請求項１に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記圧力発生素子に電気的に接続されると共に、前記第１基板の一方の端部と接続される接続配線をさらに備え、
前記第１基板と前記接続配線との接続部に対向する位置に前記支持ユニットが設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記接続支持面の面積が、前記立設部の前記流路形成基板側の面の面積よりも大きいことを特徴とする液体噴射ヘッド。
請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記接続支持面には、位置決め凸部が設けられ、
前記第１基板及び前記第２基板には、位置決め凹部がそれぞれ設けられ、
前記第１基板及び前記第２基板は、前記位置決め凸部と前記位置決め凹部とが係合することで前記支持ユニットに対して位置決めされていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記接続支持面には、該接続支持面から突出するボス部が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
請求項１〜５の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記立設部及び前記基板支持部は、板状の部材であり、
前記第１基板は、前記支持ユニットに沿って支持されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
請求項１〜６の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。