JP2006224311A - Droplet delivering head and droplet delivering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関するものである。 The present invention relates to a droplet discharge head and a droplet discharge device.
従来から、静電アクチュエータを液滴吐出のための圧力発生手段として用いたインクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド)が知られている。この種のインクジェットヘッドは、ノズルと、ノズルに連通するインク流路と、インク流路の一部に形成された振動板と、振動板に対向して設けられた電極とを有しており、前記振動板と電極とが圧力発生手段たる静電アクチュエータを形成している。そして、前記インク流路や電極、配線等を半導体技術を用いてシリコン基板上に形成するならば、ノズルや静電アクチュエータを高密度に配列することが可能になる。
しかし、上記の如く静電アクチュエータを高密度に配置すると、それに伴い各静電アクチュエータから引き出される端子も高密度に配置する必要が生じるため、下記特許文献1では、高密度に配列された静電アクチュエータから引き出された外部接続端子と、外部駆動回路とを、フレキシブル基板(FPC;Flexible Print Circuit)を介して電気的に接続することとしている。
However, when the electrostatic actuators are arranged with high density as described above, the terminals drawn from the electrostatic actuators need to be arranged with high density. An external connection terminal drawn from the actuator and an external drive circuit are electrically connected via a flexible printed circuit (FPC).
しかしながら、上記フレキシブル基板を介して静電アクチュエータと外部駆動回路とを接続する構成では、多数の静電アクチュエータから導出した端子を、フレキシブル基板が接続されるインクジェットヘッドの一辺端に集合させる必要があるため、結果として前記端子と外部駆動回路とを接続している配線長が静電アクチュエータ間で異なってしまう。そうすると、静電アクチュエータごとに時定数が異なってしまうので、設計値に対しあらかじめ設定された駆動パルスを端子に入力しても液滴が吐出されないノズルが発生するおそれがある。 However, in the configuration in which the electrostatic actuator and the external drive circuit are connected via the flexible substrate, it is necessary to gather terminals derived from a large number of electrostatic actuators at one end of the inkjet head to which the flexible substrate is connected. Therefore, as a result, the length of the wiring connecting the terminal and the external drive circuit differs between electrostatic actuators. As a result, the time constant differs for each electrostatic actuator, and there is a possibility that a nozzle that does not eject droplets even if a drive pulse set in advance with respect to the design value is input to the terminal may be generated.
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、ノズルから液滴を吐出するための圧力発生手段と、該圧力発生手段に電気信号を供給する駆動回路との電気的接続における時定数の不均一を解消でき、駆動条件の設定が容易であるとともに動作信頼性に優れ、好ましくは省スペースでハンドリング性にも優れた液滴吐出ヘッドを提供することを目的としている。
また本発明は、上記液滴吐出ヘッドを備え、高精細の描画処理を行うことができる液滴吐出装置を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and is an electrical connection between pressure generating means for discharging droplets from a nozzle and a drive circuit for supplying an electric signal to the pressure generating means. An object of the present invention is to provide a droplet discharge head that can eliminate nonuniformity of time constants in connection, can easily set drive conditions, has excellent operation reliability, and is preferably space-saving and excellent in handling properties.
It is another object of the present invention to provide a droplet discharge apparatus that includes the droplet discharge head and can perform high-definition drawing processing.
本発明は、上記課題を解決するために、液滴を吐出するノズルと、前記ノズルに連通する圧力発生室と、前記圧力発生室に隣接して設けられた圧力発生手段とを備えた複数の液滴吐出部を平面的に配列してなる液滴吐出ヘッドであって、前記圧力発生手段に駆動信号を供給する駆動回路部が、前記液滴吐出部の配列方向に沿って配置されるとともに、前記圧力発生手段から前記液滴吐出部の配列方向と交差する向きに延出された複数の接続端子に電気的に接続されていることを特徴とする液滴吐出ヘッドを提供する。
この構成によれば、所定の方向に配列した前記液滴吐出部と、この液滴吐出部に沿って配置した駆動回路部とを前記接続端子によって電気的に接続するので、前記各接続端子の長さを各液滴吐出部で略同一長さとすることができる。したがって、前記駆動回路部と各液滴吐出部との接続に係る電気的経路の長さを揃えることができ、時定数の不均一を解消することができる。これにより、駆動回路部における電気信号の出力タイミングの調整がほぼ不要になるので、駆動条件の設定が極めて容易になり、また吐出不良等も生じ難い信頼性に優れた液滴吐出ヘッドとなる。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a plurality of nozzles each including a nozzle that discharges droplets, a pressure generation chamber that communicates with the nozzle, and a pressure generation unit that is provided adjacent to the pressure generation chamber. A droplet discharge head in which droplet discharge units are arranged in a plane, and a drive circuit unit for supplying a drive signal to the pressure generating means is disposed along the arrangement direction of the droplet discharge units. A droplet discharge head is provided, wherein the droplet discharge head is electrically connected to a plurality of connection terminals extending in a direction intersecting with the arrangement direction of the droplet discharge portions from the pressure generating means.
According to this configuration, the droplet discharge units arranged in a predetermined direction and the drive circuit unit disposed along the droplet discharge unit are electrically connected by the connection terminals. The length can be made substantially the same length in each droplet discharge portion. Therefore, the lengths of the electrical paths related to the connection between the drive circuit section and each droplet discharge section can be made uniform, and the nonuniformity of the time constant can be eliminated. As a result, adjustment of the output timing of the electric signal in the drive circuit section becomes almost unnecessary, so that the drive conditions can be set very easily, and a liquid droplet discharge head with excellent reliability that is unlikely to cause a discharge failure or the like.
本発明の液滴吐出ヘッドでは、前記駆動回路部に略直線状に配列された複数の電極端子が形成されており、前記複数の電極端子の配列方向と、前記液滴吐出部を構成する前記圧力発生手段の配列方向とが略平行であることが好ましい。この構成によれば、前記各圧力発生手段から延出された接続端子に接続される前記電極端子が、前記圧力発生手段と略平行に配置されるので、前記接続端子を介した電気的経路の長さをさらに高精度に揃えることが可能になる。これにより、時定数のさらなる均一化を実現でき、駆動条件の設定をより容易なものとすることができる。 In the droplet discharge head of the present invention, a plurality of electrode terminals arranged in a substantially straight line are formed in the drive circuit unit, and the arrangement direction of the plurality of electrode terminals and the droplet discharge unit constituting the droplet discharge unit It is preferable that the arrangement direction of the pressure generating means is substantially parallel. According to this configuration, since the electrode terminal connected to the connection terminal extending from each pressure generating means is disposed substantially in parallel with the pressure generating means, the electrical path through the connection terminal It becomes possible to align the length with higher accuracy. As a result, the time constant can be further uniformized, and the driving conditions can be set more easily.
本発明の液滴吐出ヘッドでは、前記複数の液滴吐出部を略直線状に配列してなる液滴吐出部群を複数備え、複数の前記液滴吐出部群が、同一の前記駆動回路部と電気的に接続されていることが好ましい。この構成によれば、複数の液滴吐出部群で一の駆動回路部を共有する構成となるので、液滴吐出ヘッドの部品点数を減らし、製造コストの低減とヘッドのコンパクト化を実現することができる。 The droplet discharge head according to the present invention includes a plurality of droplet discharge unit groups in which the plurality of droplet discharge units are arranged substantially linearly, and the plurality of droplet discharge unit groups are the same drive circuit unit. Are preferably electrically connected to each other. According to this configuration, since a plurality of droplet discharge unit groups share one drive circuit unit, it is possible to reduce the number of components of the droplet discharge head, to reduce the manufacturing cost, and to make the head compact. Can do.
本発明の液滴吐出ヘッドでは、一対の前記液滴吐出部群が、前記駆動回路部を挟んで両側にそれぞれ配置されており、前記各液滴吐出部群に含まれる圧力発生手段の前記接続端子が、前記駆動回路部側に延出されて当該駆動回路部と電気的に接続されていることが好ましい。すなわち、一の方向に延在する駆動回路部の幅方向両側に、当該駆動回路部の延在方向に沿って延びる前記液滴吐出部群を配置して前記駆動回路部と電気的に接続した構成も採用できる。 In the droplet discharge head of the present invention, a pair of the droplet discharge unit groups are respectively arranged on both sides of the drive circuit unit, and the connection of the pressure generating means included in each droplet discharge unit group It is preferable that the terminal extends to the drive circuit unit side and is electrically connected to the drive circuit unit. That is, the droplet discharge unit groups extending along the extending direction of the driving circuit unit are arranged on both sides in the width direction of the driving circuit unit extending in one direction and electrically connected to the driving circuit unit. A configuration can also be adopted.
本発明の液滴吐出ヘッドは、平面的に配列された複数の電極を有する回路基板と、前記各電極に対応する複数の圧力発生室を有する流路形成基板と、前記各圧力発生室に対応するノズルを有するノズル基板とを積層してなる液滴吐出ヘッドであって、前記回路基板上に、前記各電極から当該複数の電極の配列方向と交差する向きに延びる複数の接続端子が形成され、前記各電極と平面的に重なる位置に前記流路形成基板が配置されており、前記複数の接続端子が、前記流路形成基板の外側まで延出され、当該延出位置にて前記各電極に駆動信号を供給する駆動回路部と電気的に接続されていることを特徴とする。
この構成によれば、前記回路基板上に配置した流路形成基板と隣接する位置に前記駆動回路部を実装するので、前記電極と前記駆動回路部との間の電気的経路の長さを前記各電極間で揃えることができる。これにより、時定数を均一化でき、駆動条件の設定が容易であって、吐出不良等の不具合を生じ難い、信頼性に優れた液滴吐出ヘッドを提供することができる。また、前記回路基板上に前記駆動回路部を実装しているので、外部機器と接続するための配線基板には配線パターンのみを実装すればよく、外部機器への実装に際してのハンドリング性に優れた液滴吐出ヘッドとなる。
The droplet discharge head of the present invention corresponds to a circuit board having a plurality of electrodes arranged in a plane, a flow path forming substrate having a plurality of pressure generation chambers corresponding to the electrodes, and the pressure generation chambers. A plurality of connection terminals extending from each of the electrodes in a direction intersecting with an arrangement direction of the plurality of electrodes. The flow path forming substrate is arranged at a position overlapping the respective electrodes in a plan view, and the plurality of connection terminals are extended to the outside of the flow path forming substrate, and each electrode is extended at the extended position. It is electrically connected to a drive circuit portion for supplying a drive signal to the circuit.
According to this configuration, since the drive circuit unit is mounted at a position adjacent to the flow path forming substrate disposed on the circuit board, the length of the electrical path between the electrode and the drive circuit unit is set to It can be aligned between each electrode. As a result, it is possible to provide a liquid droplet ejection head that can equalize time constants, easily set drive conditions, hardly cause problems such as ejection failure, and has excellent reliability. In addition, since the drive circuit unit is mounted on the circuit board, it is only necessary to mount a wiring pattern on the wiring board for connecting to the external device, and the handling property when mounting to the external device is excellent. It becomes a droplet discharge head.
本発明の液滴吐出ヘッドでは、前記ノズル基板が、前記回路基板上に配設された駆動回路部を覆って配設されていることが好ましい。この構成によれば、前記駆動回路部を、前記ノズル基板と回路基板との間に内蔵することができるので、液滴吐出ヘッドをコンパクト化することができる。また、駆動回路部が露出していないので、液滴吐出ヘッドのハンドリング性も向上させることができる。 In the liquid droplet ejection head according to the aspect of the invention, it is preferable that the nozzle substrate is disposed so as to cover a drive circuit unit disposed on the circuit substrate. According to this configuration, since the drive circuit unit can be built in between the nozzle substrate and the circuit substrate, the droplet discharge head can be made compact. In addition, since the drive circuit section is not exposed, the handling property of the droplet discharge head can be improved.
本発明の液滴吐出ヘッドでは、前記駆動回路部の厚さが、前記流路形成基板の厚さ以下であることが好ましい。この構成によれば、回路基板上の流路形成基板と隣接する位置に設けた駆動回路部を、前記流路形成基板と前記ノズル基板とを貼り合わせるのみで前記ノズル基板と回路基板との間に内蔵することができ、製造が容易な薄型の液滴吐出ヘッドを提供することができる。 In the liquid droplet ejection head according to the aspect of the invention, it is preferable that a thickness of the drive circuit unit is equal to or less than a thickness of the flow path forming substrate. According to this configuration, the drive circuit unit provided at a position adjacent to the flow path forming substrate on the circuit board is simply bonded to the nozzle substrate and the circuit board between the nozzle substrate and the circuit board. It is possible to provide a thin droplet discharge head that can be built in and easily manufactured.
本発明の液滴吐出ヘッドでは、前記流路形成基板の前記回路基板側に、前記各圧力発生室に対応する複数の振動板が設けられており、前記各振動板と、前記回路基板の対応する前記電極とが、所定の間隔を有して対向配置されている構成とすることが好ましい。この構成によれば、回路基板上の電極と前記振動板とによって圧力発生室に対して圧力を付与する圧力発生手段を構成することができる。 In the liquid droplet ejection head of the present invention, a plurality of vibration plates corresponding to the pressure generation chambers are provided on the circuit board side of the flow path forming substrate, and the vibration plates correspond to the circuit boards. It is preferable that the electrodes to be arranged are arranged to face each other with a predetermined interval. According to this configuration, it is possible to configure pressure generating means for applying pressure to the pressure generating chamber by the electrode on the circuit board and the diaphragm.
本発明の液滴吐出ヘッドでは、前記流路形成基板がシリコン基板を基体としてなり、前記シリコン基板の一面側に刻設された溝部が前記圧力発生室を形成しており、当該溝部の底壁部が前記振動板を形成していることが好ましい。この構成によれば、前記流路形成基板に形成された溝部によって前記圧力発生室と振動板とを形成できる。シリコン基板を用いることで、半導体製造技術を用いた高精度の溝部形成が可能であり、極めて多数の圧力発生室が高密度に形成される高精細対応の液滴吐出ヘッドであっても、高効率に歩留まりよく製造することが可能である。また、流路形成基板に振動板を一体的に形成するので、振動板の厚さや平面寸法を高精度に制御でき、均一な液滴吐出が可能な液滴吐出ヘッドを得ることができる。 In the liquid droplet ejection head of the present invention, the flow path forming substrate has a silicon substrate as a base, and a groove formed on one surface side of the silicon substrate forms the pressure generating chamber, and a bottom wall of the groove It is preferable that the part forms the diaphragm. According to this configuration, the pressure generating chamber and the diaphragm can be formed by the groove formed in the flow path forming substrate. By using a silicon substrate, it is possible to form high-precision grooves using semiconductor manufacturing technology, and even with a high-definition droplet discharge head that has a large number of pressure generation chambers formed at high density, It is possible to manufacture efficiently and with a high yield. In addition, since the diaphragm is integrally formed on the flow path forming substrate, the thickness and planar dimensions of the diaphragm can be controlled with high accuracy, and a droplet ejection head capable of uniform droplet ejection can be obtained.
本発明の液滴吐出ヘッドでは、前記ノズル基板と前記回路基板との間の領域の周縁部に、封止部材が設けられていることが好ましい。この構成によれば、前記回路基板上に実装した駆動回路部を液滴吐出ヘッドの内部に密閉することができるので、駆動回路部が外気やインクの影響を受け難くなり、信頼性に優れた液滴吐出ヘッドとすることができる。 In the liquid droplet ejection head according to the aspect of the invention, it is preferable that a sealing member is provided at a peripheral portion of a region between the nozzle substrate and the circuit substrate. According to this configuration, since the drive circuit unit mounted on the circuit board can be sealed inside the droplet discharge head, the drive circuit unit is hardly affected by outside air and ink, and has excellent reliability. A droplet discharge head can be obtained.
本発明の液滴吐出ヘッドでは、前記駆動回路部が、前記回路基板上の前記接続端子にフリップチップ実装されていることが好ましい。この構成によれば、駆動回路部の実装高さを小さくできるので、ノズル基板と回路基板との間隔を狭めることができ、液滴吐出ヘッドの薄型化に有利な構成となる。 In the liquid droplet ejection head according to the aspect of the invention, it is preferable that the drive circuit unit is flip-chip mounted on the connection terminal on the circuit board. According to this configuration, since the mounting height of the drive circuit unit can be reduced, the interval between the nozzle substrate and the circuit substrate can be reduced, which is advantageous for reducing the thickness of the droplet discharge head.
本発明の液滴吐出ヘッドでは、前記駆動回路部と前記接続端子との導電接続部に、封止部材が設けられていることが好ましい。この構成によれば、前記回路基板と駆動回路部との導電接続部を封止するので、駆動回路部の周辺における物理的、電気的信頼性を向上させることができ、液滴吐出ヘッドの信頼性向上に寄与し得る構成となる。 In the liquid droplet ejection head according to the aspect of the invention, it is preferable that a sealing member is provided in a conductive connection portion between the drive circuit portion and the connection terminal. According to this configuration, since the conductive connection portion between the circuit board and the drive circuit portion is sealed, the physical and electrical reliability around the drive circuit portion can be improved, and the reliability of the droplet discharge head can be improved. It becomes the structure which can contribute to property improvement.
本発明の液滴吐出ヘッドでは、前記回路基板の辺端部に、前記駆動回路部に直接又は配線パターンを介して導電接続された外部接続端子が形成されており、前記外部接続端子に、可撓性を有する配線基板が接続されていることが好ましい。この構成によれば、外部接続端子に接続した可撓性の配線基板により容易に外部機器への実装を行うことができる液滴吐出ヘッドが提供される。本発明では、可撓性の配線基板上やそれを介して接続される外部回路に駆動回路部を設ける必要がないので、外部機器への実装が極めて容易になる。 In the liquid droplet ejection head of the present invention, external connection terminals that are conductively connected to the drive circuit section directly or via a wiring pattern are formed on the side edges of the circuit board. It is preferable that a flexible wiring board is connected. According to this configuration, there is provided a droplet discharge head that can be easily mounted on an external device using a flexible wiring board connected to an external connection terminal. In the present invention, it is not necessary to provide a drive circuit portion on a flexible wiring board or an external circuit connected via the flexible wiring board, so that mounting on an external device becomes extremely easy.
本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、平面的に配列された複数の電極を有する回路基板と、前記各電極に対応する複数の圧力発生室を有する流路形成基板と、前記各圧力発生室に対応するノズルを有するノズル基板とを積層してなる液滴吐出ヘッドの製造方法であって、前記回路基板上の電極に対して前記流路形成基板の圧力発生室を位置合わせして前記回路基板と前記流路形成基板とを接合する工程と、前記流路形成基板の外側の前記回路基板上に駆動回路部を実装して、該駆動回路部と前記電極とを電気的に接続する工程と、前記流路形成基板及び駆動回路部を覆う前記ノズル基板を、前記流路形成基板の圧力発生室と前記ノズルとを位置合わせして配置し、前記ノズル基板と前記流路形成基板とを接合する工程と、を有することを特徴とする。
この製造方法によれば、前記回路基板と前記ノズル基板との間に駆動回路部を内蔵した、コンパクトで信頼性に優れた液滴吐出ヘッドを容易に製造することができる。
The method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention includes a circuit board having a plurality of electrodes arranged in a plane, a flow path forming substrate having a plurality of pressure generation chambers corresponding to the electrodes, and the pressure generations. A method of manufacturing a droplet discharge head comprising a nozzle substrate having a nozzle corresponding to a chamber, wherein the pressure generating chamber of the flow path forming substrate is aligned with an electrode on the circuit substrate. A step of joining the circuit board and the flow path forming substrate, mounting a drive circuit unit on the circuit board outside the flow path forming substrate, and electrically connecting the drive circuit unit and the electrode And the nozzle substrate covering the flow path forming substrate and the drive circuit unit is disposed by aligning the pressure generating chamber of the flow path forming substrate and the nozzle, and the nozzle substrate and the flow path forming substrate And a step of bonding To.
According to this manufacturing method, it is possible to easily manufacture a compact and highly reliable droplet discharge head in which a drive circuit unit is built in between the circuit substrate and the nozzle substrate.
本発明の液滴吐出装置は、先に記載の本発明の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。この構成によれば、動作条件の設定が容易で動作信頼性に優れ、コンパクト化を実現した液滴吐出ヘッドを具備し、信頼性の向上と小型化を実現した液滴吐出装置を提供することができる。 A droplet discharge apparatus according to the present invention includes the droplet discharge head according to the present invention described above. According to this configuration, it is possible to provide a droplet discharge device that is easy to set operating conditions, has excellent operation reliability, has a droplet discharge head that is compact, and achieves improved reliability and size reduction. Can do.
(インクジェットヘッド)
図1は、本発明に係る液滴吐出ヘッドの一実施の形態であるインクジェットヘッドの斜視構成図である。図2は、図1に示すノズル基板を取り除いて示すインクジェットヘッドの斜視構成図である。図3(a)は、図2のA−A’線に沿う分断面構成図であり、図3(b)は、(a)図のB−B’矢視図である。
なお、本明細書で参照する各図では、図面を見やすくするために各部の大きさや厚さ等を適宜変更して表示したり、配列された構成要素(ノズル、圧力発生室、電極等)の数を減じて表示している。
(Inkjet head)
FIG. 1 is a perspective configuration diagram of an ink jet head which is an embodiment of a droplet discharge head according to the present invention. FIG. 2 is a perspective configuration diagram of the inkjet head shown with the nozzle substrate shown in FIG. 1 removed. FIG. 3A is a sectional configuration diagram along line AA ′ in FIG. 2, and FIG. 3B is a view taken along the line BB ′ in FIG.
In each drawing referred to in this specification, the size, thickness, etc. of each part is appropriately changed and displayed in order to make the drawing easy to see, or arranged components (nozzles, pressure generation chambers, electrodes, etc.) The number is reduced.
本実施形態のインクジェットヘッド10は、図1に示すように、ヘッドの一主面に配列形成された複数のノズル15から液滴を吐出するフェイスイジェクトタイプのインクジェットヘッドである。前記複数のノズル15は、図1に示すノズル基板16に貫設されており、このノズル基板10は、例えばガラス基板を基体としてなる回路基板20上に固定されている。ノズル基板10と回路基板20との間の領域の少なくとも周縁部は、樹脂材料等からなる封止部材40により封止されている。
As shown in FIG. 1, the
前記ノズル15は、図示の如くノズル基板16上で4列に配列されており、各列を構成する一群のノズル15を、図示Y軸方向手前側から順に第1ノズル群151、第2ノズル群152、第3ノズル群153、及び第4ノズル群154と称している。各ノズル群151〜154は、X軸方向に沿って延びて互いに略平行に配置されるとともに、Y軸方向に関して互いに対向する位置に配置されている。
なお、図1では各ノズル群151〜154が、21個のノズル15により構成されているように表示しているが、実際のインクジェットヘッドでは、各ノズル群は720個程度の多数のノズル15を配列してなるものとされる。
The
In FIG. 1, each
回路基板20の図示手前側(−X側)の辺端部は、同基板上に載置されたノズル基板16の端縁部から−X側に突出しており、その突出部分の図示上面(−Z側面)に外部接続部21a、21bが形成されている。そして、前記外部接続部21a、21bのそれぞれに、第1フレキシブル基板(可撓性を有する配線基板、FPC(Flexible Print Circuit))51と、第2フレキシブル基板52とが接続されている。これらのフレキシブル基板51,52には、外部接続部21a、21bに設けられた外部接続端子(図示略)にそれぞれ電気的に接続される複数の配線パターン511及び配線パターン521が形成されている。
The side edge of the front side (−X side) of the
図2に示すように、ノズル基板16及び封止部材40を取り除いた状態においてインクジェットヘッド10の回路基板20上には、第1流路形成基板111、第2流路形成基板112、第3流路形成基板113、及び第4流路形成基板114が、Y軸方向に沿って配列されている。各流路形成基板111〜114は、その図示上面(−Z側面)に刻設された所定形状の溝部を有している。
As shown in FIG. 2, the first flow
流路形成基板111を挙げて説明すると、その上面に形成された溝部のうち、Y軸方向に沿って長手の長方形状を成して配列形成された複数の溝部12aは、先のノズル基板16とともに、液滴として吐出する液体材料を一時貯留する空間である圧力発生室12を形成するものである。また、前記溝部のうち、X軸方向に沿って長手の長方形状を成して延在する溝部24aは、ノズル基板16とともに、前記各圧力発生室12に供給する液体材料を一時貯留する空間であるリザーバ24を形成するものである。そして、X軸方向に配列された溝部12a(圧力発生室12)のそれぞれと溝部24a(リザーバ24)とを結ぶ複数の溝部22aは、ノズル基板16とともに、リザーバ24と各圧力発生室12とを連通する空間であるインク流路22を形成するものである。
The flow
上記流路形成基板112〜114のうち、第3流路形成基板113は、上記第1流路形成基板111と同一の構成を具備している。一方、第2流路形成基板112及び第4流路形成基板114は、第1流路形成基板111と同様、複数の圧力発生室12と、リザーバ24と、これらを連通する複数のインク流路22とを具備している点で共通するが、溝部12a…、溝部22a…、及びリザーバ24が、第1流路形成基板111に対してX軸方向に関し対称に形成されたものとなっている。すなわち、Y軸方向に関して互いに対向して配置された第1流路形成基板111と第2流路形成基板112とにおいて、互いの対向する辺端側に溝部12a(圧力発生室12)が配列されており、それらの溝部12a…のY軸方向外側にリザーバ24が延在している。第3流路形成基板113と第4流路形成基板114についても、上記第1、第2流路形成基板と同様の配置となっている。
Of the flow
第1流路形成基板111〜第4流路形成基板114は、いずれも導電性を付与された単結晶シリコン基板を基体としてなるものであり、前記溝部12a、22a、24aは、各単結晶シリコン基板に対して異方性エッチング処理を施すことで形成されたものとなっている。
異方性エッチングとは、エッチング速度がエッチング方向により異なることを利用してなされるエッチングであり、単結晶シリコンをエッチングする場合、Si(100)面のエッチング速度がSi(111)面に比較して約40倍以上速いことを利用したエッチング方法である。各溝部の深さは、エッチング時間により容易に調整することができる。
Each of the first flow
Anisotropic etching is etching that takes advantage of the fact that the etching rate differs depending on the etching direction. When etching single crystal silicon, the etching rate of the Si (100) surface is compared with that of the Si (111) surface. This is an etching method utilizing the fact that it is about 40 times faster. The depth of each groove can be easily adjusted by the etching time.
上記圧力発生室12、リザーバ24、及びこれらを連通するインク流路22を形成する溝部12a、24a、及び22aは、インクジェットヘッド10内のインク供給路中、吐出される液滴の量や速度等の特性に対して敏感な部位であり、最も高い加工精度が要求される。本実施の形態では、これらの高い加工精度が要求される部位を異方性エッチングにより加工しているので、一度に異なる寸法の溝部を高精度に形成できるものとなっている。したがって、流路形成基板111〜114の基体として単結晶基板、特に単結晶シリコン基板を適用することで、高い寸法精度を有する流路形成基板111〜114を容易に得ることができる。
The
また基板材料としてシリコンを用いることには、上記の他にも様々な利点がある。まず、シリコンは集積回路作製用に常用される材料であり、材料が入手し易い。また、シリコンはゲルマニウムを用いた素子よりも高温に耐える。さらに、電気的な整流性において、逆方向電流(飽和電流)が極めて少ないため、本発明にとっては好都合である。この様に、基板材料にシリコンを用いる利点は大きい。 In addition to the above, there are various advantages in using silicon as a substrate material. First, silicon is a commonly used material for manufacturing integrated circuits, and the material is easily available. Silicon also withstands higher temperatures than devices using germanium. Furthermore, since the reverse current (saturation current) is extremely small in electrical rectification, it is advantageous for the present invention. Thus, the advantage of using silicon as the substrate material is great.
本実施形態では、第1流路形成基板111上に配列形成された一群の溝部12aとノズル基板16とにより形成される一群の圧力発生室12を第1圧力発生室群121と称し、第2流路形成基板112上に形成された一群の溝部12aとノズル基板16とにより形成される一群の圧力発生室12を第2圧力発生室群122と称し、第3流路形成基板113上に形成された一群の溝部12aとノズル基板16とにより形成される一群の圧力発生室12を第3圧力発生室群123と称し、第4流路形成基板114上に形成された一群の溝部12aとノズル基板16とにより形成される一群の圧力発生室12を第4圧力発生室群124と称する。
In the present embodiment, the group of
上記第1流路形成基板111〜第4流路形成基板114に形成された溝部12a(圧力発生室12)は、図1に示したノズル基板16を被着した状態で、ノズル基板16上に配列形成された各ノズル15に連通する。すなわち、ノズル基板16の第1ノズル群151と第1圧力発生室群121とが、各々のノズル15と圧力発生室12とを連通するように配置されている。第2ノズル群152と第2圧力発生室群122、第3ノズル群153と第3圧力発生室群123、及び第4ノズル群154と第4圧力発生室群124も同様の位置関係を有して配置されている。
The
第1流路形成基板111と第2流路形成基板112との間に、Y軸方向に長手の駆動回路部200Aが流路形成基板111,112の長手方向に沿って配置されており、第3流路形成基板113と第4流路形成基板114との間には、Y軸方向に長手の駆動回路部200Bが前記両流路形成基板113,114の長手方向に沿って配置されている。
詳細は後述するが、前記駆動回路部200Aは、第1流路形成基板111の平面領域内に設けられた第1ノズル群151、及び第2流路形成基板112の平面領域内に設けられた第2ノズル群152から液滴を吐出させるための電気信号の供給動作を行うものである。また前記駆動回路部200Bは、第3流路形成基板113の平面領域内に設けられた第3ノズル群153、及び第4流路形成基板114の平面領域内に設けられた第4ノズル群154から液滴を吐出させるための電気信号の供給動作を行うものである。
Between the first flow
As will be described in detail later, the
図2に示した駆動回路部200A、200Bは、樹脂材料等を用いて回路基板20との隙間や、流路形成基板111〜114との隙間を封止されていてもよい。このような構成とすれば、ノズル基板16及び回路基板20の周縁部に設けられる封止部材40と相まってさらに良好に駆動回路部200A、200Bを保護でき、インクジェットヘッドの信頼性を高めることができる。
The
次に、図3(a)に示すA−A’断面図、及び(b)に示すB−B’矢視図をみると、インクジェットヘッド10は、回路基板20と、第1流路形成基板111及び第2流路形成基板112と、ノズル基板16とを積層した構成を具備している。インクジェットヘッドの側端部には、回路基板20及びノズル基板16と、第1流路形成基板111との間で段差が形成されており、かかる段差を埋めるように封止部材40が設けられている。そして、駆動回路部200Aには、流路形成基板111,112より薄いものが用いられており、流路形成基板111,112、ノズル基板16、及び回路基板20に囲まれる空間に収容されている。
Next, referring to the AA ′ cross-sectional view shown in FIG. 3A and the BB ′ arrow view shown in FIG. 3B, the
回路基板20は、例えばガラス基板を基体としてなり、その表面(−Z側面)には、電極36と、この電極36から+Y側に向かって接続端子(配線パターン)34が延出されている。第1流路形成基板111は、前記電極36を覆うようにして回路基板20上に配置されており、前記電極36から延出された接続端子34は、第1流路形成基板111の外側まで延びている。そして、この第1流路形成基板111の外側に露出された接続端子34に対して、前記駆動回路部200Aが、その下面(+Z側面)に設けられたバンプ(電極端子)200aを介してフリップチップ実装されている。
The
回路基板20には、ガラス基板やシリコン基板をその基体として用いることができ、本実施形態の場合、ガラス基板の表面にAl等の金属膜をパターン形成することで電極36や接続端子34等を形成したものである。第1流路形成基板111は、不純物としてリン(P)をドープされた導電性を有する単結晶シリコン基板を基体としてなるものである。第1流路形成基板111の上面側(−Z側)に、溝部12a、22a、及び24aが形成されており、それらを覆うようにシリコン基板を基体としてなるノズル基板16が接合されている。ノズル基板16のノズル15は、マイクロマシニング技術を用いた微細加工により形成された貫通孔である。
A glass substrate or a silicon substrate can be used as the substrate for the
なお、図2や図3では、溝部12a、22a、24a等の側壁部がXY面に対してほぼ垂直であるように示されているが、単結晶シリコンを異方性エッチングにより形成した溝部では、被エッチング面の結晶方位によっては側壁が基板面に対して傾斜したものとなる。例えば、Si(100)基板に対しKOH溶液を用いた異方性エッチング処理を行うと、形成される溝部の側壁は基板面に対して55°程度の角度を成す傾斜面となる。
In FIGS. 2 and 3, the side walls of the
前記ノズル基板16と第1流路形成基板111との間に形成された空間が、圧力発生室12、リザーバ24、及びインク流路22を形成している。前記圧力発生室12は、ノズル基板16に形成されたノズル15と連通している。第1流路形成基板111の下面側(+Z側)に溝部26aが形成されており、第1流路形成基板111と回路基板20とを接合したときに溝部26aと回路基板20との間に形成される空間に前記電極36が収容されるようになっている。溝部26aは、その内側に収容する電極36の厚さより大きい深さに形成されており、溝部26aの底壁部と電極36とは、所定の間隔をもって離間されている。
A space formed between the
第1流路形成基板111の両面には、溝部12a及び溝部26aが形成されているので、それらの底壁部は薄層化されており、この薄層化された部位がインクジェットヘッド10の動作時に撓曲する振動板14となっている。上述したように、溝部26aの底壁部に形成された振動板14と電極36とは、溝部26aの深さをもって所定間隔に離間されており、これらの間の空間がインクジェットヘッド10の動作時に撓曲する振動板14の動作空間となる。このような構成のもと、上記振動板14と電極36とが、圧力発生室12内に圧力変化を生じさせる圧力発生手段32を形成している。
Since the
図3(b)に示す平面構造をみると、溝部26a内に収容される電極36はY軸方向に延在する短冊状の導電膜であり、第1流路形成基板111に形成された溝部12a(圧力発生室12)と平面的に重なって配置されている。またノズル基板16のノズル15も、前記溝部12aの平面領域内に配置されている。
In the planar structure shown in FIG. 3B, the
このように本実施形態のインクジェットヘッド10では、1つの圧力発生室12に対して1つノズル15と、1つの圧力発生手段32(振動板14、電極36)とが設けられており、これらの構成要素が、インクジェットヘッド10の動作時に駆動回路部200Aから入力される電気信号に基づき液滴吐出動作を行う液滴吐出部31を構成している。
As described above, in the
図4は、上記液滴吐出部31を一構成単位としてみたときのインクジェットヘッド10の平面構成を概念的に示す図である。同図に示すように、インクジェットヘッド10全体で見ると、第1流路形成基板111〜第4流路形成基板114の各平面領域に、X軸方向に沿って複数の液滴吐出部31が配列されている。符号311は、第1流路形成基板111に対応して配列された一群の液滴吐出部31からなる第1液滴吐出部群を示している。符号312は、第2流路形成基板112に対応して配列された一群の液滴吐出部31からなる第2液滴吐出部群を示している。符号313は、第3流路形成基板113に対応して配列された一群の液滴吐出部31からなる第3液滴吐出部群を示している。符号314は、第4流路形成基板114に対応して配列された一群の液滴吐出部31からなる第4液滴吐出部群を示している。各液滴吐出部群311〜313を構成する液滴吐出部31は、図3を参照して説明したものと同等である。
FIG. 4 is a diagram conceptually illustrating a planar configuration of the
前記第1液滴吐出部群311及び第2液滴吐出部群312は、それらの間に配された駆動回路部200Aに対し電気的に接続されており、駆動回路部200Aから入力される電気信号により液滴吐出動作を行うようになっている。また、第3液滴吐出部群313及び第4液滴吐出部群314も、それらの間に配された駆動回路部200Bに対し電気的に接続されており、駆動回路部200Bから入力される電気信号により液滴吐出動作を行うようになっている。
The first droplet
回路基板20の−X側の辺端部に接続されたフレキシブル基板51,52は、回路基板20上の配線パターンを介して駆動回路部200A、200Bにそれぞれ接続されており、フレキシブル基板51,52は、インクジェットヘッド10を駆動制御する制御装置500に接続されている。また制御装置500は、フレキシブル基板及び回路基板20上の配線パターンを介して第1流路形成基板111〜第4流路形成基板114に電気的に接続されている。
The
次に、インクジェットヘッド10の動作を、図3(a)を参照して説明する。図3(a)において、インク供給路を構成するリザーバ24、インク流路22、及び圧力発生室12には、吐出に供される液体材料が満たされているものとする。制御装置500は、駆動回路部200A、及び導電性を有する流路形成基板111と電気的に接続されている。
Next, the operation of the
そして、駆動回路200Aに対して制御装置500から命令情報(電気信号)が入力されると、駆動回路部200Aは、前記命令情報に基づき動作して、選択した電極36に対し、吐出する液滴の大きさに応じた電圧(駆動パルス)を印加する。
すると、第1流路形成基板111は制御装置500と電気的に接続されて一定の電圧に保持されているから、電極36と振動板14(第1流路形成基板111)との間に電位差を生じ、この電位差に起因する静電気力によって可撓性の振動板14が電極36に引き寄せられる。これにより、圧力発生室12の容積が拡大され、リザーバ24から圧力発生室12へ液体材料が流入する。その後、液体材料が十分供給されたタイミングで駆動回路200Aによる電圧の印加を止めると、振動板14が静電気力から解放され、その復元力により圧力発生室12に対し圧力が付与される。この圧力によってノズル15から液滴が吐出される。
その後圧力発生室12及びインク流路22内の液体材料の振動が流路抵抗により減衰して収束すると、液滴吐出部31が吐出動作前の状態に戻るので、次の液滴の吐出を行えるようになる。
When command information (electrical signal) is input from the
Then, since the first flow
After that, when the vibration of the liquid material in the
以上の構成を具備した本実施形態のインクジェットヘッド10は、略直線状に配列するように形成された液滴吐出部群311の配列方向(X軸方向)に沿うように駆動回路部200Aを配置し、各液滴吐出部31と前記駆動回路部200Aとを、前記各液滴吐出部31から延出された接続端子34を介して電気的に接続している。これにより、駆動回路部200Aから各液滴吐出部31(圧力発生手段32)への配線経路の長さが、各液滴吐出部31で相等しくなるので、駆動回路部200Aから出力された電気信号に遅延が生じるのを防止でき、電気的接続における時定数の不均一を解消することができる。その結果、本実施形態のインクジェットヘッド10は、駆動条件の設定が容易であり、かつ動作信頼性にも優れたものとなっている。本実施形態は、極めて多数の液滴吐出部31が配列された高精細対応のインクジェットヘッドに用いて好適な構成である。
In the
また、前記駆動回路200Aは、その幅方向(Y軸方向)両側に配された第1液滴吐出部群311と第2液滴吐出部群312の双方に電気的に接続され、これらの液滴吐出部群を構成する液滴吐出部31を駆動できるようになっている。この構成により、インクジェットヘッド10における駆動回路部と、当該駆動回路部への配線経路の省スペース化を実現でき、コンパクトなインクジェットヘッドを実現できる。
The
また、前記駆動回路部200A、200Bは、流路形成基板111〜114を挟持して対向するノズル基板16と回路基板20との間に内蔵されている。これにより、駆動回路部200A、200Bがフレキシブル基板上やフレキシブル基板を介した外部回路に設けられている場合に比して、省スペースかを実現でき、またハンドリング性にも優れたインクジェットヘッドとなる。
The
また、駆動回路部200A、200Bを内蔵しているので、フレキシブル基板51,52を介して接続される制御装置500との配線が、制御信号や電源のための配線に限定され、外部接続部21a、21b(フレキシブル基板51,52との接続部)に引き出す配線の本数を減らすことができ、フレキシブル基板51,52との電気的接続を容易かつ正確に行えるという利点も得られる。
In addition, since the
さらに、前記回路基板20上に実装された駆動回路部200A、200Bは、その周縁部に設けられた封止部材又はノズル基板16の周縁部に設けられた封止部材40によりインクジェットヘッド10の内部に封止されているので、その半導体素子等が外気に含まれる酸素や水分の影響を受けにくく、したがって信頼性にも優れたものとなっている。
Furthermore, the
(インクジェットヘッドの製造方法)
次に、上記実施形態のインクジェットヘッド10の製造方法について、図5から図10を参照して説明する。なお、図5から図10では、図1から図4に示したインクジェットヘッド10のうち、フレキシブル基板51との接続端周辺の部分のみを示すが、フレキシブル基板52との接続端周縁の部分も同様の構成である。
(Inkjet head manufacturing method)
Next, a method for manufacturing the
インクジェットヘッド10を製造するには、まず、図5に示すように、回路基板20と、第1流路形成基板111及び第2流路形成基板112を用意する。
回路基板20は、ホウ珪酸ガラス等からなるガラス基板上に、フォトリソグラフィ技術を用いてAl等の配線材料を用いて各種配線パターンを形成することで作製することができる。本実施形態に係る回路基板20の表面(図示上面)には、平面視略矩形状の複数の電極36と、各電極36から延出された接続端子34と、平面視略矩形状の電極371,372と、フレキシブル基板51との電気的接続を成す外部接続部21aを構成する複数の接続配線27a〜27cが形成されている。前記接続配線27a〜27cのうち、図示両端(Y軸方向両端)に形成された接続配線27a、27bは、それぞれ電極371,372に接続された共通電極配線である。複数(図示では5本)の配線パターンを含む接続配線27cは、回路基板20の中央部側に向かって延在する駆動回路配線である。
In order to manufacture the
The
上記駆動回路配線27cは、回路基板20の中央部側から辺端部に向かって線幅が太くなるように形成され、それに伴って配線ピッチも大きくなるように形成されており、フレキシブル基板51との導電接続を容易に行えるように構成されている。
The
第1流路形成基板111,112は、先の実施形態で説明したように、導電性を付与された単結晶シリコン基板を基体としてなるものであり、単結晶シリコン基板の上面側に複数の溝部12aと、各溝部12aから延びる溝部22aと、複数の溝部22aに跨って延在する溝部24aとを備えており、図には表れていないが、図示下面側に、回路基板20上の電極36を収容する溝部26aを備えたものとなっている。
第1流路形成基板111,112の一の角部には、当該角部を切り欠いてなる切欠部111a、112aがそれぞれ形成されており、回路基板20と接合した際に、回路基板20上の接続配線が流路形成基板111,112と接触しないようになっている。
As described in the previous embodiment, the first flow
At one corner of the first flow
次いで、回路基板20上の所定位置に、前記第1流路形成基板111、第2流路形成基板112を位置合わせして接合する(図6参照。)。具体的には、回路基板20上の各電極36に対して、流路形成基板111,112の各溝部12a(圧力発生室12)が平面的に重なる位置となるように前記各基板を位置合わせして接合する。この接合により、流路形成基板111,112の溝部26a内に電極36が収容され、溝部26aの底壁部に形成された振動板14と電極36が対向配置されて圧力発生手段が形成される。
Next, the first flow
本実施形態の場合、回路基板20の基体がガラス基板であり、流路形成基板111,112の基体がシリコン基板であるから、両者の接合に陽極接合を用いることができる。「陽極接合」は、両者を当接させた状態で300〜400℃に加熱するとともに500V〜1kV程度の電圧を印加することで、ガラスとシリコンとの間に大きな静電引力を発生させ、界面で化学結合させることで基板を接合する技術である。
In the case of the present embodiment, since the base of the
図6に示すように、前記接合工程により、回路基板20上の電極371,372が、それぞれ流路形成基板111,112と接触する状態となり、第1流路形成基板111と共通電極配線27aとが電気的に接続され、第2流路形成基板112と共通電極配線27bとが電気的に接続される。これにより、第1流路形成基板111及び第2流路形成基板112への接続端子が外部接続部21aに引き出されたものとなる。
As shown in FIG. 6, the
次に、第1流路形成基板111と第2流路形成基板112との間の回路基板20上に露出している接続端子34、及び外部接続部21aから延びる駆動回路配線27cに対して、駆動回路部200Aをフリップチップ実装する。なお、図示ではX軸方向に長手の駆動回路部200Aの−X側の一部のみが示されている。
フリップチップ実装の形態としては、Au−Au接合や、ACP(異方性導電ペースト)、ACF(異方性導電フィルム)等の異方性導電材料による接合、NCP(被導電性ペースト)、NCF(被導電性フィルム)等の非導電性材料を用いた接着等、種々の形態が採用できる。上記に例示した各実装方法を採用することで、実装厚さを抑制しつつ信頼性に優れた電気的接合が得られ、インクジェットヘッドのコンパクト化と信頼性の向上を実現できる。
Next, with respect to the
As flip chip mounting, Au-Au bonding, bonding with an anisotropic conductive material such as ACP (anisotropic conductive paste), ACF (anisotropic conductive film), NCP (conductive paste), NCF Various forms such as adhesion using a nonconductive material such as (conductive film) can be employed. By employing each of the mounting methods exemplified above, it is possible to obtain electrical bonding with excellent reliability while suppressing the mounting thickness, and it is possible to realize a compact ink jet head and improved reliability.
次に、図7に示すように、別途作製したノズル基板16を用意し、回路基板20上に配された第1流路形成基板111及び第2流路形成基板112に対し位置決めして接合する。このとき、ノズル基板16の各ノズル15が、それらに対応する流路形成基板111,112の溝部12aの平面領域内に配置されるように、ノズル基板16と流路形成基板111,112とが位置合わせされる。そして、この接合工程により、流路形成基板111,112に形成された溝部12aとノズル基板16とに囲まれる空間に圧力発生室12が形成され、溝部22aとノズル基板16とに囲まれる空間にインク流路22が形成され、溝部24aとノズル基板16とに囲まれる空間にリザーバ24が形成される。
Next, as shown in FIG. 7, a separately
ノズル基板16と流路形成基板111,112はいずれもシリコン基板を基体としてなるものであるから、上記接合に際しては、共晶接合を用いた方法のほか、シリコン基板の表面に形成した絶縁膜同士を接合する方法や接着剤で接合する方法を採用することができる。共晶接合では、流路形成基板111,112とノズル基板16との接合界面に金等のバインダーを介在させて接合することで、400℃程度の低温で強固な接合を得ることができる。
Since the
上記各工程により、図8に示すように、インクジェットヘッド10の本体部分を作製することができる。なお、図8では、各部の積層状態を示すために、ノズル基板16の外部接続部21a側の端部16aを若干+X側へ後退させ、流路形成基板111,112が見える状態で表示しており、後段で参照する図9及び図10でも同様である。
Through the above steps, the main body portion of the
次に、図9に示すように、インクジェットヘッド10の本体部分に、フレキシブル基板51を接続する。図9に示すようにフレキシブル基板51の図示下面側(+Z側)であって、+X側の辺端部に複数の接続端子512が配列形成され、−X側の辺端部に複数の接続端子513が配列形成されており、前記各接続端子512は、配線パターン511を介して対応する接続端子513と電気的に接続されている。+X側の辺端部に形成された接続端子512は、回路基板20の外部接続部21aに形成された接続配線に対応した幅とピッチとをもって形成されており、これらの接続端子512と接続される接続端子513は、接続端子512よりも大きい線幅及びピッチで形成されている。このような構成のフレキシブル基板51を用いることで、インクジェットヘッド10を外部機器に接続する際のハンドリング性を高め、また接続の信頼性を高めることができる。
Next, as shown in FIG. 9, a
上記フレキシブル基板51は、回路基板20上に露出されている外部接続部21aの各接続配線(27a〜27c)に対して、各接続端子512を位置合わせした状態で接着される。この接着に際しては、ACFやACPを用いた接着方法を好適に用いることができるが、金属接合やNCF,NCPを用いた接着方法であってもよい。
The
図10に示すようにフレキシブル基板51を回路基板20に接続したならば、図1に示したように、ノズル基板16と回路基板20との間のヘッド周縁部に、樹脂材料等からなる封止部材40を配することで、インクジェットヘッド10が得られる。図1では、フレキシブル基板51と回路基板20との接続部は封止部材40により封止されていないが、かかる接続部を封止部材40又は他の封止部材により封止してもよいのは勿論であり、このような封止を行うことで、フレキシブル基板51と回路基板20との接続部における物理的、電気的信頼性を高めることができる。
If the
なお、上記実施の形態では、1個のインクジェットヘッド10を製造する場合について説明したが、インクジェットヘッド10は、大型の基板を用いて複数個を一括に製造することが可能である。すなわち、複数個分の回路基板20が作り込まれた大型回路基板と、複数個分の流路形成基板111〜114が作り込まれた大型流路形成基板と、複数個分のノズル基板16が作り込まれた大型ノズル基板とを用意し、それらを上記各工程に供して接合し、その後インクジェットヘッド10の外周端に相当する位置でダイシングして切り離すことで、図8に示したインクジェットヘッドの本体部分を作製することができる。そして、このようにして作製された本体部分にフレキシブル基板51,52を接続すれば、複数個のインクジェットヘッド10を効率よく製造することができる。
In the above embodiment, the case where one
以上、詳細に説明したように、本実施形態のインクジェットヘッド10の製造方法によれば、回路基板20と第1流路形成基板111及び第2流路形成基板112とを接合した後、第1流路形成基板111と第2流路形成基板112との間の回路基板20上の領域に駆動回路部200Aを実装し、実装された駆動回路部200Aを覆ってノズル基板16を流路形成基板111,112に接合するので、インクジェットヘッド10全体での薄型化、コンパクト化を実現できる。また、駆動回路部200Aがインクジェットヘッド10の内部に封止されるので、駆動回路部200A自体や駆動回路部200Aの実装部が外気やインクの影響を受けにくく、信頼性に優れたインクジェットヘッドを実現できる。
As described above in detail, according to the method of manufacturing the
(液滴吐出装置)
次に、上述したインクジェットヘッド10を備えた液滴吐出装置の一例について図11を参照しながら説明する。本例では、その一例として、前述のインクジェットヘッドを備えたインクジェット式記録装置について説明する。
(Droplet discharge device)
Next, an example of a droplet discharge device including the
インクジェットヘッドは、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ている。図11に示すように、インクジェットヘッドを有する記録ヘッドユニット1A及び1Bには、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ており、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が、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取り付けられている。
The ink jet head constitutes a part of a recording head unit having an ink flow path communicating with an ink cartridge or the like, and is mounted on an ink jet recording apparatus. As shown in FIG. 11, the
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およ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がキャリッジ軸5に沿って移動するようになっている。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上に搬送されるようになっている。上記構成を具備したインクジェット式記録装置は、前述の液滴吐出ヘッドを備えているので、小型で信頼性が高く、更に低コストなインクジェット式記録装置となっている。
The
なお、図11では、本発明の液滴吐出装置の一例としてプリンタ単体としてのインクジェット式記録装置を示したが、本発明はこれに限らず、係る液滴吐出ヘッドを組み込むことによって実現されるプリンタユニットに適用することも可能である。このようなプリンタユニットは、例えば、テレビ等の表示デバイスやホワイトボード等の入力デバイスに装着され、該表示デバイス又は入力デバイスによって表示若しくは入力された画像を印刷するために使用される。 FIG. 11 shows an ink jet recording apparatus as a single printer as an example of the liquid droplet ejection apparatus of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and a printer realized by incorporating such a liquid droplet ejection head. It can also be applied to units. Such a printer unit is attached to a display device such as a television or an input device such as a whiteboard, and is used to print an image displayed or input by the display device or the input device.
また上記液滴吐出ヘッドは、液相法により各種デバイスを形成するための液滴吐出装置にも適用することができる。この形態においては、液滴吐出ヘッドより吐出される機能液として、液晶表示デバイスを形成するための液晶表示デバイス形成用材料、有機EL表示デバイスを形成するための有機EL形成用材料、電子回路の配線パターンを形成するための配線パターン形成用材料などを含むものが用いられる。これらの機能液を液滴吐出装置により基体上に選択配置する製造プロセスによれば、フォトリソグラフィ工程を経ることなく機能材料のパターン配置が可能であるため、液晶表示装置や有機EL装置、回路基板等を安価に製造することができる。 The droplet discharge head can also be applied to a droplet discharge apparatus for forming various devices by a liquid phase method. In this embodiment, as the functional liquid discharged from the droplet discharge head, a liquid crystal display device forming material for forming a liquid crystal display device, an organic EL forming material for forming an organic EL display device, an electronic circuit A material including a wiring pattern forming material for forming a wiring pattern is used. According to the manufacturing process in which these functional liquids are selectively arranged on a substrate by a droplet discharge device, the pattern arrangement of the functional material is possible without going through a photolithography process, so a liquid crystal display device, an organic EL device, a circuit board Etc. can be manufactured at low cost.
10 インクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド)、12 圧力発生室、14 振動板、15 ノズル、16 ノズル基板、20 回路基板、22 インク流路、24 リザーバ、31 液滴吐出部、32 圧力発生手段、34 接続端子、36 電極、51,52 フレキシブル基板(配線基板)、111〜114 流路形成基板、151〜154 ノズル群、200A,200B 駆動回路部、200a バンプ(電極端子)、311〜314 液滴吐出部群、371,372 電極
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記圧力発生手段に駆動信号を供給する駆動回路部が、前記液滴吐出部の配列方向に沿って配置されるとともに、前記圧力発生手段から前記液滴吐出部の配列方向と交差する向きに延出された複数の接続端子に電気的に接続されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 A plurality of droplet discharge portions each having a nozzle for discharging droplets, a pressure generation chamber communicating with the nozzle, and pressure generation means provided adjacent to the pressure generation chamber are arranged in a plane. A droplet discharge head,
A drive circuit unit that supplies a drive signal to the pressure generating unit is disposed along the arrangement direction of the droplet discharge units, and extends from the pressure generation unit in a direction that intersects the arrangement direction of the droplet discharge units. A droplet discharge head, wherein the droplet discharge head is electrically connected to a plurality of connection terminals.
前記複数の電極端子の配列方向と、前記液滴吐出部を構成する前記圧力発生手段の配列方向とが略平行であることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。 A plurality of electrode terminals arranged in a substantially straight line are formed in the drive circuit unit,
2. The droplet discharge head according to claim 1, wherein an arrangement direction of the plurality of electrode terminals and an arrangement direction of the pressure generating means constituting the droplet discharge unit are substantially parallel.
複数の前記液滴吐出部群が、同一の前記駆動回路部と電気的に接続されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の液滴吐出ヘッド。 A plurality of droplet discharge unit groups in which the plurality of droplet discharge units are arranged substantially linearly,
The droplet discharge head according to claim 1, wherein a plurality of the droplet discharge unit groups are electrically connected to the same drive circuit unit.
前記各液滴吐出部群に含まれる圧力発生手段の前記接続端子が、前記駆動回路部側に延出されて当該駆動回路部と電気的に接続されていることを特徴とする請求項3に記載の液滴吐出ヘッド。 A pair of the droplet discharge unit groups are respectively disposed on both sides of the drive circuit unit,
4. The connection terminal of the pressure generating means included in each droplet discharge unit group extends to the drive circuit unit side and is electrically connected to the drive circuit unit. The droplet discharge head described.
前記回路基板上に、前記各電極から当該複数の電極の配列方向と交差する向きに延びる複数の接続端子が形成され、前記各電極と平面的に重なる位置に前記流路形成基板が配置されており、
前記複数の接続端子が、前記流路形成基板の外側まで延出され、当該延出位置にて前記各電極に駆動信号を供給する駆動回路部と電気的に接続されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 A circuit board having a plurality of electrodes arranged in a plane, a flow path forming substrate having a plurality of pressure generation chambers corresponding to the electrodes, and a nozzle substrate having nozzles corresponding to the pressure generation chambers are stacked. A droplet discharge head comprising:
On the circuit board, a plurality of connection terminals extending from each electrode in a direction crossing the arrangement direction of the plurality of electrodes is formed, and the flow path forming board is disposed at a position overlapping the electrodes in a plane. And
The plurality of connection terminals extend to the outside of the flow path forming substrate, and are electrically connected to a drive circuit unit that supplies a drive signal to each electrode at the extended position. Droplet discharge head.
前記各振動板と、前記回路基板の対応する前記電極とが、所定の間隔を有して対向配置されていることを特徴とする請求項5から7のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッド。 A plurality of diaphragms corresponding to the respective pressure generation chambers are provided on the circuit board side of the flow path forming substrate,
8. The droplet discharge according to claim 5, wherein each of the diaphragms and the corresponding electrode of the circuit board are arranged to face each other with a predetermined interval. head.
前記シリコン基板の一面側に刻設された溝部が前記圧力発生室を形成しており、当該溝部の底壁部が前記振動板を形成していることを特徴とする請求項8に記載の液滴吐出ヘッド。 The flow path forming substrate has a silicon substrate as a base,
9. The liquid according to claim 8, wherein a groove formed on one side of the silicon substrate forms the pressure generating chamber, and a bottom wall of the groove forms the diaphragm. Drop ejection head.
前記外部接続端子に、可撓性を有する配線基板が接続されていることを特徴とする請求項5から11のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッド。 External connection terminals that are conductively connected to the drive circuit unit directly or via a wiring pattern are formed on the side edges of the circuit board,
The liquid droplet ejection head according to claim 5, wherein a flexible wiring board is connected to the external connection terminal.
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