JP5900516B2

JP5900516B2 - インクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッド

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Publication number: JP5900516B2
Application number: JP2013555215A
Authority: JP
Inventors: 坂井　繁一; 繁一坂井
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2013-01-11
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2033-01-11
Also published as: WO2013111626A1; JPWO2013111626A1

Description

本発明はインクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッドに関し、詳しくは、圧力発生手段の機能低下を防止して吐出性能を安定化させることができるインクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッドに関する。

記録紙等の被記録媒体上に微小なインク滴を吐出して画像等を記録するインクジェット記録装置に用いられるインクジェットヘッドは、ＰＺＴ等の圧電素子からなる圧力発生手段の駆動によって圧力室内のインクに圧力変化を発生させ、該圧力室内のインクをノズルから吐出させる。近年、インクジェット記録装置による高精度、高精細な画像形成を実現するために、インクジェットヘッドにおけるノズルの高精細化が求められている。

従来、インクジェットヘッドの圧力発生手段への給電方法として、圧力発生手段の上方に駆動ＩＣを実装した基板を積層させ、この駆動ＩＣと圧力発生手段から引き出されたリード電極との間をボンディングワイヤによって電気的に接続するようにしたものが知られている（特許文献１）。

特開２００４−１６０９４７号公報

特許文献１記載の方法では、圧力発生手段からリード電極を引き出す必要があるため、リード電極の作製に当たって絶縁層の付与やエッチングによる電極のパターニング等の製造プロセスが複雑であり、時間がかかるだけでなく製造コストも高くなってしまう問題がある。

このため本発明者は、圧力発生手段からリード電極を引き出すことなく該圧力発生手段に対して給電する方法として、圧力発生手段上にボールボンドによるワイヤボンドを直接行うことにより電気的接続を取る方法を検討した。

しかし、圧力発生手段上にボールボンドによるワイヤボンドを行うことにより電気的接続を行うようにすると、得られるインクジェットヘッドに吐出性能のばらつきが発生する問題があることが判明した。本発明者はその原因について鋭意検討したところ、以下のような知見を得た。

圧力発生手段が設置されている面は圧力室の振動板の面であり、この面は振動によるポンプ機能が容易に発揮されるように薄膜状に形成され、圧力発生手段の機械的変位に合わせて容易に振動できるようになっている。このため、振動板には荷重に対して機械的に弱い部分が存在し、この振動板の上面に密着した圧力発生手段上にそのままワイヤボンドを行うと、ワイヤボンド時に掛かる荷重によって振動板が撓み、これに伴って圧力発生手段に対して変形させようとする力が作用する。この変形力が圧力発生手段に作用すると、圧力発生手段が圧電効果によって自己発電を起こし、圧力発生手段に電気的な破損が発生して圧力発生手段の機能低下（変位量の低下）を招くことになる。このような圧力発生手段の機能低下はインク滴の吐出性能を低下させ、画像品質の低下につながる重大な問題である。

そこで、本発明は、圧力発生手段上にボールボンドによるワイヤボンドを行っても圧力発生手段の機能低下を招くことなく、圧力発生手段の品質維持を図ることができ、吐出性能を安定化させることができるインクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッドを提供することを課題とする。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

１．インクを吐出させる複数のノズルと、
前記ノズルにそれぞれ対応して配設され、内部にインクを収容する複数の圧力室と、
前記圧力室にそれぞれ対応して配置され、前記圧力室との間の壁面を振動板として振動させて該圧力室内のインクを吐出させるための圧力を付与する複数の圧力発生手段と、前記圧力発生手段に対して給電を行うための配線が形成された外部配線部材とを有し、
前記外部配線部材の前記配線と前記圧力発生手段との間を、ボールボンドによるワイヤボンドによって形成されるボンディングワイヤで電気的に接続するようにしたインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記ワイヤボンドのファーストボンドを前記圧力発生手段側として前記ボンディングワイヤを形成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。

２．前記圧力室及び前記圧力発生手段の平面形状はそれぞれ略円形状であり、前記圧力発生手段の平面形状は前記圧力室の平面形状よりも小さく、且つ、前記圧力発生手段は平面視で前記圧力室に重なるように配置されており、
前記ファーストボンドの打点を、平面視で前記圧力発生手段上における前記圧力室の中心から離れた位置に配置させてバンプを形成することを特徴とする前記１記載のインクジェットヘッドの製造方法。

３．前記ファーストボンドの打点を、以下の条件式を満たす位置に配置させて前記バンプを形成することを特徴とする前記２記載のインクジェットヘッドの製造方法。

但し、ｒ_ａ：圧力発生手段の半径
ｒ_ｂ：ボールボンド後のバンプの半径
ｒ_ｃ：圧力室の半径
ｘ_ｂ，ｙ_ｂ：圧力発生手段の中心を原点とするバンプの座標
Ｘ_ｂ，Ｙ_ｂ：圧力室の中心を原点とするバンプの座標

４．前記ファーストボンドの打点の荷重を０．３〜１．０Ｎとすることを特徴とする前記１、２又は３記載のインクジェットヘッドの製造方法。

５．インクを吐出させる複数のノズルと、
前記ノズルにそれぞれ対応して配設され、内部にインクを収容する複数の圧力室と、
前記圧力室にそれぞれ対応して平面視で該圧力室に重なるように配置され、前記圧力室との間の壁面を振動板として振動させて該圧力室内のインクを吐出させるための圧力を付与する複数の圧力発生手段と、
前記圧力発生手段に対してそれぞれ給電を行うための配線が形成された外部配線部材とを有し、
前記圧力室及び前記圧力発生手段の平面形状がそれぞれ略円形状であり、前記圧力発生手段の平面形状は前記圧力室の平面形状よりも小さく、前記外部配線部材の前記配線と前記圧力発生手段との間を、ボールボンドによるワイヤボンドによって形成されるボンディングワイヤで電気的に接続するようにしたインクジェットヘッドの製造方法であって、
平面視で前記圧力発生手段上における前記圧力室の中心から離れた位置に前記ボンディングワイヤの一端の打点を配置させてボールボンドによるバンプを形成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。

６．前記ボンディングワイヤの一端の前記圧力発生手段上の前記バンプの位置は、以下の条件式を満たすことを特徴とする前記５記載のインクジェットヘッドの製造方法。

７．前記圧力発生手段上への前記ボンディングワイヤの一端の打点の荷重を０．３〜１．０Ｎとすることを特徴とする前記５又は６記載のインクジェットヘッドの製造方法。

８．インクを吐出させる複数のノズルと、
前記ノズルにそれぞれ対応して配設され、内部にインクを収容する複数の圧力室と、
前記圧力室にそれぞれ対応して平面視で該圧力室に重なるように配置され、前記圧力室との間の壁面を振動板として振動させて該圧力室内のインクを吐出させるための圧力を付与する複数の圧力発生手段と、
前記圧力発生手段に対してそれぞれ給電を行うための配線が形成された外部配線部材とを有し、
前記圧力室及び前記圧力発生手段の平面形状がそれぞれ略円形状であり、前記圧力発生手段の平面形状は前記圧力室の平面形状よりも小さく、前記外部配線部材の前記配線と前記圧力発生手段との間を、ボールボンドによるワイヤボンドによって形成されるボンディングワイヤで電気的に接続するようにしたインクジェットヘッドであって、
前記ボンディングワイヤの一端の前記圧力発生手段上の打点によって形成されるボールボンドによるバンプが、平面視で前記圧力室の中心から離れた位置に形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。

９．前記ボンディングワイヤの一端の前記圧力発生手段上の前記バンプの位置は、以下の条件式を満たすことを特徴とする前記８記載のインクジェットヘッド。

本発明によれば、圧力発生手段上にボールボンドによるワイヤボンドを行っても圧力発生手段の機能低下を招くことなく、圧力発生手段の品質維持を図ることができ、吐出性能を安定化させることができるインクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッドを提供することができる。

インクジェットヘッドの一例を示す分解斜視図図１中の(ii)-(ii)線に沿う部分で切断した断面図図１に示すインクジェットヘッドにおけるヘッド基板の層構成を示す部分断面図図１に示すインクジェットヘッドにおける電気的接続部分を示す部分平面図圧力室と圧力発生手段とバンプとの平面視での位置関係を示す図圧力室の中心からのバンプの距離と圧力室の半径との比率（横軸）及び圧力発生手段の変位量（縦軸）の関係を示すグラフ

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、インクジェットヘッドの一例を示す分解斜視図、図２は、図１中の(ii)-(ii)線に沿う部分で切断した断面図、図３は、図１に示すインクジェットヘッドにおけるヘッド基板の層構成を示す部分断面図、図４は、図１に示すインクジェットヘッドにおける電気的接続部分を示す部分平面図である。

図１において、１はインクジェットヘッドであり、インクジェットヘッド１は、ヘッド基板２と保持基板３と外部配線部材４とインク室部材５とを有している。

ヘッド基板２は、ボディプレート２１、中間プレート２２、ノズルプレート２３の３枚の基板が積層一体化されることによって構成されている。

ボディプレート２１は、図１中のＡ方向に沿って長さが長く、厚みが１００〜３００μｍ程度のＳｉ基板からなり、一方の面（図１における下面）をエッチングすることによって、平面形状が略円形状となる複数の圧力室２１１と、複数の圧力室２１１に対して共通にインクを供給するための凹溝からなる共通流路２１２と、共通流路２１２と各圧力室２１１とを個別に連通し、共通流路２１２内のインクを圧力室２１１に供給するための細溝からなるインク供給路２１３とが凹設された流路形成基板である。

各圧力室２１１は、後述する中間プレート２２に形成された連通孔２２１との連通部となるための、一部が外側に膨出する形状となる膨出部２１１ａを有している。図１では、１６個の圧力室２１１をＡ方向に沿って配列したボディプレート２１を示しており、一つおきの８個ずつの圧力室２１１に対してそれぞれインクを供給するための２本の共通流路２１２が、間に圧力室２１１の列を挟むように配置されている。

ボディプレート２１の他方の面（図１における上面）には、各圧力室２１１の位置に対応するように圧力発生手段として機能するＰＺＴ等からなる圧電素子２１４が積層されており、この圧電素子２１４の駆動時に、該圧電素子２１４と圧力室２１１との間の壁面を振動板２１５として振動させることで、圧力室２１１内のインクに吐出のための圧力を付与するようになっている。

各圧電素子２１４の平面形状は、圧力室２１１と同様の略円形状となるように形成されているが、圧力室２１１の平面形状よりも面積が小さい。各圧電素子２１４は、各圧力室２１１にそれぞれ対応して、平面視で該圧力室２１１からはみ出すことなく、互いに重なるように配置されている。なお、各圧電素子２１４は、上下両面に電極（図示せず）を有しており、上面電極は個別電極となり、下面電極はボディプレート２１上面に設けられた共通電極と接している。

各共通流路２１２は、ボディプレート２１の長手方向であるＡ方向に沿って延びており、その端部は、ボディプレート２１のＡ方向の両端部近傍においてボディプレート２１を表裏に貫通するように形成されている貫通口２１６にそれぞれ連通している。貫通口２１６は、ボディプレート２１の各端部において、２つずつがＡ方向と直交するボディプレート２１の短手方向であるＢ方向に沿うように並んで配置されており、各々共通流路２１２の端部と連通している。

中間プレート２２は、ボディプレート２１と平面視形状が同一形状で、厚みが１００〜３００μｍ程度のガラス基板からなり、ボディプレート２１と積層された際に、ボディプレート２１の圧力室２１１に形成された膨出部２１１ａに対応する位置に、それぞれ中間プレート２２を表裏に貫通し、吐出時のインク流路となる連通孔２２１が個別に形成されている。この中間プレート２２には、ほうケイ酸ガラス（例えばテンパックスガラス（商品名））が好ましく用いられる。

ノズルプレート２３は、厚みが１００〜３００μｍ程度のＳｉ基板からなり、中間プレート２２と積層された際に、中間プレート２２の連通孔２２１に対応する位置に、それぞれインク滴を吐出するノズル２３１が形成されている。各ノズル２３１はノズルプレート２３における中間プレート２２とは反対面に開口しており、中間プレート２２側の面からは、ノズル２３１と連通し、該ノズル２３１よりも大径な凹部からなる大径部２３２が凹設されている。

なお、ノズルプレート２３においてノズル２３１が開口するノズルの形成面（ノズル面）２３０には、不図示の撥インク膜が形成されている。

ヘッド基板２は、圧力室２１１の膨出部２１１ａ、連通孔２２１、大径部２３２（ノズル２３１）がそれぞれ連通するように、ボディプレート２１、中間プレート２２及びノズルプレート２３が位置合わせされて積層され、一体に接合されることによって構成される。ボディプレート２１、中間プレート２２及びノズルプレート２３の接合方法としては、一般に陽極接合が用いられる。

これらボディプレート２１、中間プレート２２及びノズルプレート２３の接合により、ボディプレート２１の圧力室２１１、共通流路２１２、インク供給路２１３の下面は閉塞されると共に、各共通流路２１２の両端部にそれぞれ連通する貫通口２１６は、ヘッド基板２の図１中の上面のみに開口し、各共通流路２１２へのインクの供給又は各共通流路２１２からのインクの排出のための開口部となる。

このヘッド基板２において、ノズル２３１は、Ａ方向に沿って１列になるように配列されている。

保持基板３は、ヘッド基板２の強度保持のために該ヘッド基板２に対して接着剤を用いて接合され、ヘッド基板２を保持固定する基板であり、厚みが０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度のＳｉ基板又はガラス基板からなる。ガラス基板としては、ヘッド基板２の中間プレート２２と同様、ほうケイ酸ガラス（例えばテンパックスガラス（商品名））が好ましく用いられる。

保持基板３の平面視形状は、Ａ方向及びＢ方向のいずれにおいてもヘッド基板２よりも大きく形成されている。特に保持基板３のＡ方向に沿う両端部はヘッド基板２のＡ方向の両端からそれぞれ大きく張り出している。

保持基板３の中央部には、ヘッド基板２と接合された際に、該ヘッド基板２のボディプレート２１上に配列されている全ての圧電素子２１４を取り囲むことができる大きさの一つの開口部３１が貫通形成されている。開口部３１は図１中のＡ方向に沿って延びる矩形状に形成され、その内部にヘッド基板２上の全ての圧電素子２１４を取り囲み得るが、ヘッド基板２の両端部にそれぞれ開口する２つずつの貫通口２１６の位置までには至らない大きさに形成されている。

保持基板３のＡ方向の両端部近傍には、それぞれヘッド基板２の上面に開口する２つずつの貫通口２１６を取り囲み得る大きさのインク流路となる貫通孔３２が１つずつ形成されている。従って、１つの貫通孔３２は、ヘッド基板２上に並列する２つの貫通口２１６、２１６と連通する。

この保持基板３は、開口部３１内にヘッド基板２上の全ての圧電素子２１４が位置すると共に、各貫通口２１６が貫通孔３２内に位置して連通するようにヘッド基板２と位置合わせされ、接着剤によって一体に接合される。保持基板３はガラス基板からなるが、ヘッド基板２を構成するＳｉ基板やガラス基板と線膨張係数が近いため、接着剤として熱硬化性接着剤等の加熱を伴う接合方法を用いた場合でも、この保持基板３とヘッド基板２との間の反りは抑制される。

また、保持基板３がガラス基板からなる場合は、紫外線透過性を有するため、接着剤としてＵＶ硬化性接着剤又はＵＶ熱硬化性接着剤を用いて、初期硬化において加熱を伴わない接合方法を用いてもよい。

なお、保持基板３の下面（ヘッド基板２との接合面）は、Ａ方向が開口部３１と同一で、Ｂ方向が開口部３１よりも大きな領域に亘る凹部３３が形成されている。この凹部３３は、図２に示すように、保持基板３とヘッド基板２とが接合された際、ヘッド基板２の２本の共通流路２１２を含み得る大きさに形成されている。これにより、ヘッド基板２における全ての圧電素子２１４はもちろんのこと、各圧力室２１１、両端部を除く共通流路２１２、インク供給路２１３は保持基板３の凹部３３内に配置され、該保持基板３と直に接合されないようになっている。

外部配線部材４は、不図示の駆動回路からの駆動信号を各圧電素子２１４に印加するために、該駆動回路との間を電気的に接続する配線４１（図４参照）が設けられた配線部材であり、例えばＦＰＣ等からなる。外部配線部材４の一端は、保持基板３上のＡ方向に沿う開口部３１の一方側部に接着剤によって接合されている。外部配線部材４の各配線４１と各圧電素子２１４との間は、図２〜図４に示すように、保持基板３の開口部３１を利用して、ボンディングワイヤ４２によってそれぞれ個別に電気的に接続されている。

このボンディングワイヤ４２の形成方法の詳細については後述する。

インク室部材５は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）等の合成樹脂材料によって一面（図示下面）が開口する箱型形状に形成されてなり、保持基板３のＡ方向の両端部にそれぞれ１つずつ配置されている。

各インク室部材５は、不図示のインクタンク等から供給されるインクを一旦貯留し、保持基板３の貫通孔３２、ボディプレート２１の貫通口２１６、共通流路２１２及びインク供給路２１３を介して、各圧力室２１１内にインクを供給し、又は、その逆に各圧力室２１１内のインクをインク供給路２１３、共通流路２１２、ボディプレート２１の貫通口２１６及び保持基板３の貫通孔３２を介して受け入れ、不図示の廃インクタンク等に排出するためのものである。インク室部材５の上面には、インク供給又はインク排出のための流路口５１が設けられている。

２つのインク室部材５のうちの一方をインク供給用、他方をインク排出用として機能させてもよいが、両インク室部材５をインク供給用として機能させてもよい。

インク室部材５の内部には、貫通孔３２及び貫通口２１６を介して共通流路２１２に供給されるインクが通過し得るように、インク中のゴミや気泡等の不純物を取り除くためのフィルタ５２が設けられている。このフィルタ５２は、例えばＳＵＳ等の金属製メッシュが用いられ、インク室部材５内の樹脂に対して溶着されている。

これらインク室部材５は、保持基板３のＡ方向の両端部であって、該保持基板３の開口部３１の外側に配置されている。保持基板３の貫通孔３２はインク室部材５の内部とそれぞれ連通している。

このインクジェットヘッド１において、インク室部材５は２つ配置されるため、両インク室部材５、５によって多量のインクを貯留でき、貯留可能なインク量については、従来の１つだけのインク室部材と比べて何ら遜色はない。

各インク室部材５は同一形状（同一容積）とするものに限らず、必要に応じて形状（容積）を異ならせるようにしてもよい。また、保持基板３の各端部に接合されるインク室部材５はそれぞれ２つ以上あってもよい。

次に、外部配線部材４の各配線４１とヘッド基板２上の各圧電素子２１４との電気的接続のためのボンディングワイヤ４２の形成方法について説明する。

外部配線部材４の配線４１と電気的に接続されて各圧電素子２１４に対して不図示の駆動回路からの給電（駆動信号の印加）を行うためのボンディングワイヤ４２は、保持基板３の上面に接合された状態の外部配線部材４の各配線４１の端部と、この保持基板３に接合されたヘッド基板２上の各圧電素子２１４の上面（圧電素子２１４の上面電極の上面）との間に、それぞれボールボンドによるワイヤボンドを行い、それぞれバンプ４３、４４を形成することによって、配線４１と圧電素子２１４との間を電気的に接続する。

一般に、ボールボンドによるワイヤボンドによってボンディングワイヤを形成する際、先端にボール（ＦＡＢ：Free Air Ball）が形成された状態のワイヤをキャピラリの先端に捕捉してキャピラリを最初のターゲットの位置まで移動させた後、キャピラリを下降させてボールを第１のターゲットと接触させると共に、熱、荷重及び超音波を掛けてワイヤボンドの最初の打点となるファーストボンド（以下、１ｓｔボンドという。）を形成する。このとき、ボールが潰されることによって所定の径のバンプが形成される。次いで、キャピラリを一定の高さまで上昇させ、第２のターゲットの位置までキャピラリを移動させ、ワイヤのループを形成すると共に、キャピラリを下降させてワイヤを第２のターゲット上に押し付けることで、ワイヤボンドの２回目の打点となるセカンドボンド（以下、２ｎｄボンドという。）を形成する。この際、熱、荷重及び超音波を掛けてワイヤを変形させ、ワイヤを第２のターゲット上に接合させるためのステッチボンドと、次のステップでテイルを確保するためのテイルボンドを形成する。その後、キャピラリを上昇させると共にキャピラリのワイヤクランプを閉じてテイルボンドの部分からワイヤを引きちぎることで、２つのターゲットの間を電気的に接続するボンディングワイヤが形成される。

このように、１ｓｔボンドはワイヤの先端に形成されたボールを第１のターゲット上に接触させ、所定の熱、荷重及び超音波を掛けることで形成するのに対し、２ｎｄボンドはループを形成したワイヤをキャピラリで第２のターゲット上に押し付けることによって形成するため、１ｓｔボンドに比べて大きな荷重を掛ける必要がある。この２ｎｄボンド時の荷重は、２ｎｄボンドを確実に第２のターゲット上に接合させ得るようにするため、一般に１．０〜２．０Ｎとされる。

一方、圧力室２１１と圧電素子２１４との間の壁面は振動板２１５であり、振動によるポンプ機能が容易に発揮されるように一般に薄膜状に形成されている。このため、この振動板２１５に大きな荷重が掛かると、振動板２１５に撓みが発生し、圧電素子２１４の自己発電によって電気的損傷が発生して機能低下（変位量の低下）を招く問題がある。これは打点による荷重によって振動板２１５が過度に撓んでしまうためであるから、この打点時の振動板２１５の撓みを抑制することで、圧電素子２１４の機能低下を抑制することができる。

そこで、第１の実施形態では、このようなワイヤボンドによって外部配線部材４の配線４１と圧電素子２１４上との間を電気的に接続するためのボンディングワイヤ４２を形成する際、１ｓｔボンドを圧電素子２１４側としてワイヤボンドを行うことを特徴とする。これにより、外部配線部材４の配線４１と圧電素子２１４上との間をボンディングワイヤ４２によって電気的に接続する場合でも、打点時の荷重によって振動板２１５に与える撓みを少なくできる。その結果、圧電素子２１４に作用する変形力を低減でき、圧電素子２１４の機能低下を抑制できる。

この１ｓｔボンドの打点による荷重は、０．３〜１．０Ｎとすることが好ましい。荷重をこの範囲とすることにより、圧電素子２１４上にワイヤのボールが押し潰されることによる適正形状のバンプ４３を形成することができる。この荷重はキャピラリの打点時の押圧力を調整することによって設定される。

荷重が上記範囲の下限よりも小さくなると、バンプ４３が圧電素子２１４上に密着できなくなるおそれがあり、バンプ４３の不着が発生し易くなる。また、上記範囲の上限を超えると、バンプ形成に必要以上の荷重を掛ける結果となり、バンプ４３に潰れが発生するようになる。より好ましくは０．４〜０．８Ｎとすることである。

このボンディンクワイヤ４２を形成する際の１ｓｔボンドとなる圧電素子２１４上の打点は、平面視で圧力室２１１の中心から離れた位置に配置させて圧電素子２１４上にバンプ４３を形成することが好ましい。

薄膜状の振動板２１５は、中心部分が最も機械的に弱いため、１ｓｔボンドの打点により形成されるバンプ４３を、平面視で圧力室２１１の機械的に弱い中心から離れた位置に形成することで、同じ荷重が掛かった場合、中心に比べて振動板２１５の撓み量は低減される。その結果、圧電素子２１４に作用する変形力も更に低減できる。

ボンディングワイヤ４２の一端に形成される圧電素子２１４上のバンプ４３は、平面形状が略円形状となるため、バンプ４３の位置はその中心位置で規定される。

圧電素子２１４上のバンプ４３は、圧力室２１１の中心に近づく程、打点時の振動板２１５の撓みの影響が大きくなるため、圧力室２１１の中心からは可及的に離れていることが好ましい。その一方で、バンプ４３は、一部が圧電素子２１４の上面からはみ出すだけでも剥離のおそれがあるため、全体が圧電素子２１４の上面内に収まっている必要がある。このため、ボンディングワイヤ４２の一端の圧電素子２１４上のバンプ４３の位置は、以下の条件式を満たすことが好ましい。

但し、ｒ_ａ：圧電素子の半径
ｒ_ｂ：ボールボンド後のバンプの半径
ｒ_ｃ：圧力室の半径
ｘ_ｂ，ｙ_ｂ：圧電素子の中心を原点とするバンプの座標
Ｘ_ｂ，Ｙ_ｂ：圧力室の中心を原点とするバンプの座標

図５は、圧力室２１１と圧電素子２１４とバンプ４３との平面視での位置関係を示している。圧力室２１１の中心と圧電素子２１４の中心とは必ずしも完全に一致するとは限らないが、ここでは説明の便宜のため、両者の中心が平面視で一致しているものとして説明する。

上記式１を満たすことにより、図５に示すように、バンプ４３は全体が圧電素子２１４の半径ｒ_ａよりも中心Ｏ側に収まるため、圧電素子２１４の上面からはみ出すことはなく、該上面内に収まる位置に配置される。従って、バンプ４３の剥離のおそれはない。

一方、上記式２を満たすことにより、バンプ４３の中心位置は、圧力室２１１の中心Ｏから離れた位置となる。この式２中の０．２という値は、図６に示すように、実際にバンプ４３の位置を圧力室２１１の中心から離していったときに、圧電素子２１４に対して給電を行ってそれぞれ駆動させた際の圧電素子２１４の変位量を測定した結果によって得られた値である。同図から明らかなように、バンプ４３の中心の圧力室２１１の中心からの離間距離が圧力室２１１の半径ｒ_ｃ×０．２を超える範囲では、ほぼ一定の変位量を示すが、ｒ_ｃ×０．２を下回る範囲では、圧電素子２１４の変位量は落ち込むようになり、機能低下を起こしていることがわかる。従って、上記式２を満たすことにより、圧電素子２１４の機能低下を回避することができる。

以上説明した第１の実施形態では、圧電素子２１４上に形成されるバンプ４３を１ｓｔボンドによって形成するようにしたが、第２の実施形態では、圧電素子２１４上のバンプ４３を１ｓｔボンドとするか２ｎｄボンドとするかを特に問わない。

第２実施形態では、このボンディンクワイヤ４２を形成する際の圧電素子２１４上への打点によって形成されるボールボンドによるバンプ４３を、上記の通り、平面視で圧力室２１１の機械的に弱い中心から離れた位置に形成することにより、同じ荷重が掛かった場合、中心に比べて振動板２１５の撓み量は低減される。その結果、圧電素子２１４に作用する変形力も低減し、圧電素子２１４の機能低下を抑制できる効果が得られる。

以上説明したインクジェットヘッド１では、上面に圧電素子２１４が配列されたヘッド基板２を保持基板３と接合し、この保持基板３に接合される外部配線部材４の配線４１と各圧電素子２１４との間をボンディングワイヤ４２によって電気的に接続したが、例えば外部配線部材４をヘッド基板２に直接接合する態様であってもよく、本発明は、外部配線部材４の各配線４１と各圧電素子２１４の上面とをボールボンドによるワイヤボンドによってボンディングワイヤ４２を形成し、両者を電気的に接続するものであればよい。

１：インクジェットヘッド
２：ヘッド基板
２１：ボディプレート
２１１：圧力室
２１１ａ：膨出部
２１２：共通流路
２１３：インク供給路
２１４：圧電素子（圧力発生手段）
２１５：振動板
２１６：貫通口
２２：中間プレート
２２１：連通孔
２３：ノズルプレート
２３０：ノズルの形成面（ノズル面）
２３１：ノズル
２３２：大径部
３：保持基板
３１：開口部
３２：貫通孔
３３：凹部
４：外部配線部材
４１：配線
４２：ボンディングワイヤ
４３、４４：バンプ
５：インク室部材
５１：流路口
５２：フィルタ

Claims

インクを吐出させる複数のノズルと、
前記ノズルにそれぞれ対応して配設され、内部にインクを収容する複数の圧力室と、
前記圧力室にそれぞれ対応して配置され、前記圧力室との間の壁面を振動板として振動させて該圧力室内のインクを吐出させるための圧力を付与する複数の圧力発生手段と、
前記圧力発生手段に対して給電を行うための配線が形成された外部配線部材とを有し、
前記外部配線部材の前記配線と前記圧力発生手段との間を、ボールボンドによるワイヤボンドによって形成されるボンディングワイヤで電気的に接続するようにしたインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記ワイヤボンドのファーストボンドを前記圧力発生手段側として前記ボンディングワイヤを形成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
前記圧力室及び前記圧力発生手段の平面形状はそれぞれ略円形状であり、前記圧力発生手段の平面形状は前記圧力室の平面形状よりも小さく、且つ、前記圧力発生手段は平面視で前記圧力室に重なるように配置されており、
前記ファーストボンドの打点を、平面視で前記圧力発生手段上における前記圧力室の中心から離れた位置に配置させてバンプを形成することを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッドの製造方法。
前記ファーストボンドの打点を、以下の条件式を満たす位置に配置させて前記バンプを形成することを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッドの製造方法。

但し、ｒ_ａ：圧力発生手段の半径
ｒ_ｂ：ボールボンド後のバンプの半径
ｒ_ｃ：圧力室の半径
ｘ_ｂ，ｙ_ｂ：圧力発生手段の中心を原点とするバンプの座標
Ｘ_ｂ，Ｙ_ｂ：圧力室の中心を原点とするバンプの座標
前記ファーストボンドの打点の荷重を０．３〜１．０Ｎとすることを特徴とする請求項１、２又は３記載のインクジェットヘッドの製造方法。
インクを吐出させる複数のノズルと、
前記ノズルにそれぞれ対応して配設され、内部にインクを収容する複数の圧力室と、
前記圧力室にそれぞれ対応して平面視で該圧力室に重なるように配置され、前記圧力室との間の壁面を振動板として振動させて該圧力室内のインクを吐出させるための圧力を付与する複数の圧力発生手段と、
前記圧力発生手段に対してそれぞれ給電を行うための配線が形成された外部配線部材とを有し、
前記圧力室及び前記圧力発生手段の平面形状がそれぞれ略円形状であり、前記圧力発生手段の平面形状は前記圧力室の平面形状よりも小さく、前記外部配線部材の前記配線と前記圧力発生手段との間を、ボールボンドによるワイヤボンドによって形成されるボンディングワイヤで電気的に接続するようにしたインクジェットヘッドの製造方法であって、
平面視で前記圧力発生手段上における前記圧力室の中心から離れた位置に前記ボンディングワイヤの一端の打点を配置させてボールボンドによるバンプを形成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
前記ボンディングワイヤの一端の前記圧力発生手段上の前記バンプの位置は、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項５記載のインクジェットヘッドの製造方法。

但し、ｒ_ａ：圧力発生手段の半径
ｒ_ｂ：ボールボンド後のバンプの半径
ｒ_ｃ：圧力室の半径
ｘ_ｂ，ｙ_ｂ：圧力発生手段の中心を原点とするバンプの座標
Ｘ_ｂ，Ｙ_ｂ：圧力室の中心を原点とするバンプの座標
前記圧力発生手段上への前記ボンディングワイヤの一端の打点の荷重を０．３〜１．０Ｎとすることを特徴とする請求項５又は６記載のインクジェットヘッドの製造方法。
インクを吐出させる複数のノズルと、
前記ノズルにそれぞれ対応して配設され、内部にインクを収容する複数の圧力室と、
前記圧力室にそれぞれ対応して平面視で該圧力室に重なるように配置され、前記圧力室との間の壁面を振動板として振動させて該圧力室内のインクを吐出させるための圧力を付与する複数の圧力発生手段と、
前記圧力発生手段に対してそれぞれ給電を行うための配線が形成された外部配線部材とを有し、
前記圧力室及び前記圧力発生手段の平面形状がそれぞれ略円形状であり、前記圧力発生手段の平面形状は前記圧力室の平面形状よりも小さく、前記外部配線部材の前記配線と前記圧力発生手段との間を、ボールボンドによるワイヤボンドによって形成されるボンディングワイヤで電気的に接続するようにしたインクジェットヘッドであって、
前記ボンディングワイヤの一端の前記圧力発生手段上の打点によって形成されるボールボンドによるバンプが、平面視で前記圧力室の中心から離れた位置に形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
前記ボンディングワイヤの一端の前記圧力発生手段上の前記バンプの位置は、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項８記載のインクジェットヘッド。

但し、ｒ_ａ：圧力発生手段の半径
ｒ_ｂ：ボールボンド後のバンプの半径
ｒ_ｃ：圧力室の半径
ｘ_ｂ，ｙ_ｂ：圧力発生手段の中心を原点とするバンプの座標
Ｘ_ｂ，Ｙ_ｂ：圧力室の中心を原点とするバンプの座標