JP2006281777A - Liquid droplet ejection head and liquid droplet ejection device - Google Patents

Liquid droplet ejection head and liquid droplet ejection device Download PDF

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JP2006281777A JP2006060142A JP2006060142A JP2006281777A JP 2006281777 A JP2006281777 A JP 2006281777A JP 2006060142 A JP2006060142 A JP 2006060142A JP 2006060142 A JP2006060142 A JP 2006060142A JP 2006281777 A JP2006281777 A JP 2006281777A
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Michiaki Murata
道昭 村田
Yoshinao Kondo
義尚 近藤
Hiroyuki Usami
浩之 宇佐美
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an inkjet recording head which can increase the density of nozzles, increase resolution by realizing formation of fine-pitch wiring along with the density increase, and reduce the size thereof. <P>SOLUTION: A piezoelectric substrate 50 composed of an oscillation plate 52 and a piezoelectric element 54 is interposed between a fluid channel substrate 80 in the lower side and a first upper substrate 70 in the upper side. The piezoelectric element 54 is electrically connected to the first upper substrate 70 by a bump 78. A drive IC 77 which drives the piezoelectric element 54 is mounted on the first upper substrate 70. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、液滴を吐出するノズルと、ノズルと連通するとともに流体が充填される圧力室と、圧力室の一部を構成する振動板と、圧力室へ流体流路を介して供給する流体をプールする流体プール室と、振動板を変位させる圧電素子と、を有する液滴吐出ヘッド、及び、この液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置に関する。   The present invention relates to a nozzle that discharges droplets, a pressure chamber that communicates with the nozzle and is filled with a fluid, a diaphragm that forms part of the pressure chamber, and a fluid that is supplied to the pressure chamber via a fluid channel The present invention relates to a liquid droplet ejection head having a fluid pool chamber for pooling a liquid crystal and a piezoelectric element for displacing a vibration plate, and a liquid droplet ejection apparatus including the liquid droplet ejection head.

従来から、液滴吐出ヘッドとして、インクジェット記録ヘッド(以下、単に「記録ヘッド」という場合がある)の複数のノズルから選択的にインク滴を吐出し、記録紙等の記録媒体に文字や画像等を印刷するインクジェット記録装置は知られている。   Conventionally, as a liquid droplet ejection head, ink droplets are selectively ejected from a plurality of nozzles of an ink jet recording head (hereinafter sometimes simply referred to as “recording head”), and characters, images, etc. are recorded on a recording medium such as recording paper. Inkjet recording apparatuses for printing are known.

ところで、インクジェット記録装置において、その記録ヘッドには圧電方式やサーマル方式等がある。例えば圧電方式の場合には、図25、図26で示すように、インクタンクからインクプール室202を経てインクが供給される圧力室204に、圧電素子(電気エネルギーを機械エネルギーに変換するアクチュエーター)206が設けられ、その圧電素子206が圧力室204の体積を減少させるように凹状に撓み変形して中のインクを加圧し、圧力室204に連通するノズル208からインク滴200Aとして吐出させるように構成されている。   By the way, in the ink jet recording apparatus, the recording head includes a piezoelectric method and a thermal method. For example, in the case of the piezoelectric method, as shown in FIGS. 25 and 26, a piezoelectric element (actuator that converts electrical energy into mechanical energy) is supplied to a pressure chamber 204 to which ink is supplied from an ink tank through an ink pool chamber 202. 206 is provided, and the piezoelectric element 206 is bent and deformed in a concave shape so as to reduce the volume of the pressure chamber 204, pressurizes the ink therein, and ejects the ink droplet 200A from the nozzle 208 communicating with the pressure chamber 204. It is configured.

このような構成のインクジェット記録ヘッドにおいて、近年では、低コストで小型でありながら、高解像度な印刷が可能とされることが求められている。この要求に応えるためには、ノズルを高密度に配設することが必要となるが、現状の記録ヘッドでは、図示するように、ノズル208の隣に(ノズル208とノズル208の間に)インクプール室202が設けられているため、ノズル208を高密度に配設することにも限界があった。   In recent years, the inkjet recording head having such a configuration is required to be capable of high-resolution printing while being low-cost and small. In order to meet this requirement, it is necessary to arrange the nozzles at a high density. However, in the current recording head, as shown in the drawing, the ink is adjacent to the nozzle 208 (between the nozzle 208 and the nozzle 208). Since the pool chamber 202 is provided, there is a limit to disposing the nozzles 208 at high density.

また、インクジェット記録ヘッドには、所定の圧電素子に電圧を印加する駆動ICを設けるが、従来は、図27で示すように、FPC(フレキシブルプリント配線基板)210で実装していた。つまり、振動板214上に設けられた圧電素子206上面の金属電極表面に、FPC210に形成したバンプ212を接合することによって接続していた。このFPC210には駆動IC(図示省略)が実装されているため、この段階で圧電素子206と駆動ICが電気的に接続されることになる。   The ink jet recording head is provided with a drive IC for applying a voltage to a predetermined piezoelectric element. Conventionally, the ink jet recording head is mounted with an FPC (flexible printed circuit board) 210 as shown in FIG. That is, the bumps 212 formed on the FPC 210 are joined to the metal electrode surface on the upper surface of the piezoelectric element 206 provided on the vibration plate 214. Since the FPC 210 is mounted with a driving IC (not shown), the piezoelectric element 206 and the driving IC are electrically connected at this stage.

また、記録ヘッドの外部表面に設けられた電極端子と、駆動ICが実装された実装基板上の電極端子をワイヤーボンディング法で接続するという方法がある(例えば、特許文献1参照)。更に、記録ヘッドの外部表面に設けられた電極端子に駆動ICを接合して接続した後、その記録ヘッドに設けられた引き出し配線の電極端子にFPCを接合して接続するという方式がある(例えば、特許文献2参照)。   In addition, there is a method in which an electrode terminal provided on the outer surface of the recording head is connected to an electrode terminal on a mounting substrate on which a driving IC is mounted by a wire bonding method (for example, see Patent Document 1). Further, there is a method in which a driving IC is joined and connected to an electrode terminal provided on the external surface of the recording head, and then an FPC is joined and connected to an electrode terminal of a lead wiring provided in the recording head (for example, , See Patent Document 2).

しかしながら、何れの場合も、ピッチが微細(例えば、10μmピッチ以下)な配線を形成することができないため、ノズル密度が高くなると、実装基板やFPCのサイズが大きくなり、小型化を阻害したり、コストをアップさせたりするという問題がある。また、ノズル密度が高くなった場合には、所望の抵抗値を有する配線を引き回すことができず、配線密度の制限によるノズル高密度化の限界を有していた。
特開平2−301445号公報 特開平9−323414号公報
However, in any case, wiring with a fine pitch (for example, 10 μm pitch or less) cannot be formed. Therefore, when the nozzle density is increased, the size of the mounting substrate and the FPC is increased, and the miniaturization is inhibited. There is a problem of increasing costs. Further, when the nozzle density is increased, wiring having a desired resistance value cannot be routed, and there is a limit to increasing the nozzle density by limiting the wiring density.
JP-A-2-301445 JP-A-9-323414

本発明は、このような問題点に鑑み、ノズルの高密度化と、それに伴う微細ピッチ配線の形成を実現可能にして高解像度化が図れるようにするとともに、小型化も図れるようにした液滴吐出ヘッド、及び、この液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を提供することを目的とする。   In view of such problems, the present invention makes it possible to achieve high resolution by realizing high-density nozzles and the formation of fine pitch wirings associated therewith, and droplets that can also be miniaturized. It is an object of the present invention to provide an ejection head and a droplet ejection apparatus provided with the droplet ejection head.

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項1に記載の液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルと、前記ノズルと連通し、流体が充填される圧力室と、前記圧力室の一部を構成する振動板、及び、この振動板を変位させる圧電素子、を含んで構成される圧電素子基板と、前記圧電素子基板を間に置いて前記圧力室と反対側に設けられ、前記圧力室へ供給する流体をプールする流体プール室と、前記流体プール室と前記圧電素子基板との間に前記圧電素子基板と離間して対向するように配置され、前記流体プール室から前記圧力室へ流体を供給するための貫通口が形成された上部基板と、前記圧電素子基板を間に置いて前記圧力室と反対側に前記圧電素子基板と離間して対向するように設けられた上部基板と、前記上部基板に形成され、少なくとも前記圧電素子を駆動させる駆動手段と接続される配線と、対向する前記上部基板と前記圧電素子との間に配置され、前記配線と前記圧電素子とを電気接続する接続部材と、を備えている。   In order to achieve the above object, a droplet discharge head according to claim 1 according to the present invention includes a nozzle that discharges a droplet, a pressure chamber that communicates with the nozzle and is filled with a fluid, and the pressure A piezoelectric element substrate including a diaphragm constituting a part of the chamber and a piezoelectric element for displacing the diaphragm, and provided on the opposite side of the pressure chamber with the piezoelectric element substrate interposed therebetween. A fluid pool chamber that pools fluid to be supplied to the pressure chamber; and is disposed between the fluid pool chamber and the piezoelectric element substrate so as to be spaced apart from the piezoelectric element substrate, and from the fluid pool chamber An upper substrate formed with a through-hole for supplying a fluid to the pressure chamber and a piezoelectric element substrate disposed between the piezoelectric element substrate and the piezoelectric element substrate are provided opposite to the pressure chamber so as to face each other. Formed on the upper substrate and the upper substrate A wiring connected to at least a driving means for driving the piezoelectric element, and a connecting member disposed between the opposing upper substrate and the piezoelectric element and electrically connecting the wiring and the piezoelectric element. Yes.

請求項1に記載の発明では、流体プール室が圧電素子基板を間に置いて圧力室と反対側に設けられているので、圧力室を互いに近接して配設することができ、圧力室毎に設けられるノズルを高密度に配設することができる。   In the first aspect of the present invention, since the fluid pool chamber is provided on the opposite side of the pressure chamber with the piezoelectric element substrate therebetween, the pressure chambers can be disposed close to each other, and The nozzles provided in the can be arranged with high density.

また、駆動手段と圧電素子とを接続するための配線は上部基板に設けられ、対向する圧電素子と前記配線とを接続部材により電気接続している。したがって、駆動手段との配線を圧電素子基板に設けた場合のように圧電素子により形成される基板上の段差を乗り越えて引き出す必要がなく、配線が容易になる。   Further, wiring for connecting the driving means and the piezoelectric element is provided on the upper substrate, and the opposing piezoelectric element and the wiring are electrically connected by a connecting member. Therefore, it is not necessary to get over the step on the substrate formed by the piezoelectric element as in the case where the wiring with the driving means is provided on the piezoelectric element substrate, and wiring becomes easy.

また、本発明の液滴吐出ヘッドでは、流体プール室と前記圧電素子基板との間に上部基板が配置されているので、上部基板により圧電素子を隔離用の層を形成することなく容易に流体から隔離することができる。また、上部基板に貫通口を形成することで、各圧力室へ容易に流体を供給することができる。   In the droplet discharge head according to the present invention, since the upper substrate is disposed between the fluid pool chamber and the piezoelectric element substrate, the piezoelectric substrate can be easily fluidized without forming an isolation layer by the upper substrate. Can be isolated from. Further, by forming the through hole in the upper substrate, it is possible to easily supply the fluid to each pressure chamber.

請求項2に記載の液滴吐出ヘッドは、前記配線が、前記上部基板の前記圧電素子基板と対向する側の対向面に形成された対向配線を含んで構成されていること、を特徴とする。   The droplet discharge head according to claim 2, wherein the wiring includes an opposing wiring formed on an opposing surface of the upper substrate on the side facing the piezoelectric element substrate. .

上記構成のように、上部基板の対向面に対向配線を形成することにより、接続部材と簡易な構成で容易に接続することができる。   By forming the opposing wiring on the opposing surface of the upper substrate as in the above configuration, the connection member can be easily connected with a simple configuration.

請求項3に記載の液滴吐出ヘッドは、前記配線が、前記対向面とこの対向面の裏側の裏面とを貫通した貫通配線、及び、この貫通配線と接続され前記裏面に配設された裏面配線を含んで構成されていること、を特徴とする。   The droplet discharge head according to claim 3, wherein the wiring has a through-wiring that penetrates the opposing surface and a back surface behind the opposing surface, and a back surface that is connected to the through-wiring and disposed on the back surface. It is characterized by including wiring.

上記構成のように、上部基板の裏面に裏面配線を形成することにより、配線を形成可能な面積が増え、配線の自由度が増加する。   By forming the back surface wiring on the back surface of the upper substrate as in the above configuration, the area where the wiring can be formed increases and the degree of freedom of the wiring increases.

請求項4に記載の液滴吐出ヘッドは、前記駆動手段が、前記上部基板と異なる基板上に実装されていること、を特徴とする。   The droplet discharge head according to claim 4 is characterized in that the driving means is mounted on a substrate different from the upper substrate.

上記構成によれば、駆動手段が上部基板に実装されていないので、液滴吐出ヘッドを小型化することができる。   According to the above configuration, since the driving unit is not mounted on the upper substrate, the droplet discharge head can be reduced in size.

請求項5に記載の液滴吐出ヘッドは、前記駆動手段が、前記上部基板に実装されていること、を特徴とする。   The droplet discharge head according to claim 5 is characterized in that the driving means is mounted on the upper substrate.

上記構成によれば、熱源となりうる駆動手段が上部基板に配置されているので、圧電素子基板に実装されている場合と比較して、圧力室内の流体の温度上昇を抑制することができる。   According to the above configuration, since the driving means that can be a heat source is arranged on the upper substrate, the temperature rise of the fluid in the pressure chamber can be suppressed as compared with the case where it is mounted on the piezoelectric element substrate.

請求項6に記載の液滴吐出ヘッドは、前記駆動手段が、前記裏面に実装されていること、を特徴とする。   The droplet discharge head according to claim 6 is characterized in that the driving means is mounted on the back surface.

上記構成によれば、駆動手段は上部基板と圧電素子基板の間に配置されていないので、上部基板と圧電素子基板の接合後も容易に実装することができる。   According to the above configuration, since the driving means is not disposed between the upper substrate and the piezoelectric element substrate, it can be easily mounted even after the upper substrate and the piezoelectric element substrate are joined.

請求項7に記載の液滴吐出ヘッドは、前記駆動手段が、前記流体プール室内に配置されていること、を特徴とする。   The droplet discharge head according to claim 7 is characterized in that the driving means is disposed in the fluid pool chamber.

上記構成のように、熱源となりうる駆動手段を流体プール室内に配置することにより、流体プール室内の流体で駆動手段を冷却することができ、駆動手段の発熱による各基板への影響を抑制することができる。   By arranging the drive means that can be a heat source in the fluid pool chamber as in the above configuration, the drive means can be cooled by the fluid in the fluid pool chamber, and the influence on each substrate due to the heat generated by the drive means can be suppressed. Can do.

請求項8に記載の液滴吐出ヘッドは、前記駆動手段が、前記上部基板の前記対向面に実装されていること、を特徴とする。   The droplet discharge head according to claim 8 is characterized in that the driving means is mounted on the facing surface of the upper substrate.

上記構成によれば、簡易な構成で駆動手段を実装することができる。また上部基板の裏面(流体プール室側の面)に、IC等の駆動手段となるデバイスを実装しなくてもよいため、流体プール室の隔壁を接合するスペースを設ける必要がなくなり、液滴吐出ヘッドを小型化することができる。   According to the above configuration, the driving unit can be mounted with a simple configuration. In addition, since it is not necessary to mount a device serving as a driving means such as an IC on the back surface (surface on the fluid pool chamber side) of the upper substrate, it is not necessary to provide a space for joining the partition walls of the fluid pool chamber, and droplet discharge The head can be reduced in size.

なお、請求項1乃至請求項8に記載の液滴吐出ヘッドの駆動手段は、請求項9に記載のように集積回路で構成したり、請求項10に記載のように薄膜トランジスタを含んで構成したりすることができる。   The driving means of the droplet discharge head according to any one of claims 1 to 8 may be configured by an integrated circuit as described in claim 9 or may include a thin film transistor as described in claim 10. Can be.

請求項11に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記貫通口が、1つの前記圧電素子に対して1つ形成されていることを特徴とする。   The droplet discharge head according to claim 11 is the droplet discharge head according to any one of claims 1 to 10, wherein one through hole is formed for one piezoelectric element. It is characterized by.

上記構成によれば、個々の圧力室について、他の圧力室からの振動の影響を受けにくくすることができる。   According to the said structure, it can make it difficult to receive the influence of the vibration from another pressure chamber about each pressure chamber.

請求項12に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記上部基板と前記圧電素子基板との間に設けられ、前記貫通口と連通されて前記圧力室へ流体を供給する流体供給路を構成すると共に、前記上部基板と前記圧電素子基板との間に空洞を構成するリブ隔壁、をさらに備えたこと、を特徴とする。   The droplet discharge head according to claim 12 is the droplet discharge head according to any one of claims 1 to 11, wherein the droplet discharge head is provided between the upper substrate and the piezoelectric element substrate. A fluid supply path that communicates with a port and supplies fluid to the pressure chamber is formed, and a rib partition that forms a cavity between the upper substrate and the piezoelectric element substrate is further provided. .

上記構成では、リブ隔壁により、貫通口と連通された流体供給路、及び、上部基板と圧電素子基板との間に空洞が構成される。したがって、簡易な構成で、圧力室へ流体供給を行なうことができると共に、振動板の変形が阻害されないための空洞を構成することができる。また、容易に、圧電素子を流体から隔離することができる。   In the above configuration, the rib partition wall forms a cavity between the fluid supply path communicating with the through-hole and the upper substrate and the piezoelectric element substrate. Therefore, a fluid can be supplied to the pressure chamber with a simple configuration, and a cavity for preventing deformation of the diaphragm can be configured. In addition, the piezoelectric element can be easily isolated from the fluid.

請求項13に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項12に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記空洞が、大気に連通していることを特徴とする。   A droplet discharge head according to a thirteenth aspect is the droplet discharge head according to the twelfth aspect, characterized in that the cavity communicates with the atmosphere.

上記構成によれば、前記空洞が密閉されている場合に生じる空洞内の空気圧の変動を防止することができる。   According to the said structure, the fluctuation | variation of the air pressure in a cavity produced when the said cavity is sealed can be prevented.

請求項14に記載の液滴吐出ヘッドは、請求項1乃至請求項13に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ノズルが、マトリクス状に配設されていることを特徴とする。   A droplet discharge head according to a fourteenth aspect is the droplet discharge head according to the first to thirteenth aspects, wherein the nozzles are arranged in a matrix.

このように、ノズルをマトリクス状に配設することにより、高解像度化を実現することができる。   In this way, high resolution can be realized by arranging the nozzles in a matrix.

請求項15に記載の液滴吐出装置は、請求項1乃至請求項14のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッドを備えたものである。   A droplet discharge device according to a fifteenth aspect includes the droplet discharge head according to any one of the first to fourteenth aspects.

本発明の液滴吐出装置によれば、液滴吐出ヘッドのノズルを高密度に配置できるので、高解像度の画像を記録することができる。また、液滴吐出ヘッドを小型化することができるので、液滴吐出装置についても、小型化を図ることができる。   According to the droplet discharge device of the present invention, since the nozzles of the droplet discharge head can be arranged with high density, a high-resolution image can be recorded. Further, since the droplet discharge head can be reduced in size, the droplet discharge device can also be reduced in size.

以上、本発明によれば、ノズルの高密度化と、それに伴う微細ピッチ配線の形成を実現可能にして高解像度化が図れ、かつ、液滴吐出ヘッドの小型化も図ることができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to achieve high resolution by realizing high density nozzles and formation of fine pitch wirings associated therewith, and it is possible to reduce the size of the droplet discharge head.

[第1実施形態]
インクジェット記録装置10は、図1に示すように、用紙を送り出す用紙供給部12と、用紙の姿勢を制御するレジ調整部14と、インク滴を吐出して用紙に画像形成する記録ヘッド部16と、記録ヘッド部16のメンテナンスを行なうメンテナンス部18とを備える記録部20と、記録部20で画像形成された用紙を排出する排出部22とから基本的に構成される。
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, the ink jet recording apparatus 10 includes a sheet supply unit 12 that feeds out a sheet, a registration adjustment unit 14 that controls the attitude of the sheet, a recording head unit 16 that forms an image on a sheet by ejecting ink droplets. The recording unit 20 includes a maintenance unit 18 that performs maintenance of the recording head unit 16, and a discharge unit 22 that discharges a sheet on which an image is formed by the recording unit 20.

用紙供給部12は、用紙が積層されてストックされているストッカ24と、ストッカ24から1枚ずつ枚葉してレジ調整部14に搬送する搬送装置26とから構成されている。   The sheet supply unit 12 includes a stocker 24 in which sheets are stacked and stocked, and a transport device 26 that transports the sheets one by one from the stocker 24 to the registration adjusting unit 14.

レジ調整部14は、ループ形成部28と用紙の姿勢を制御するガイド部材29が備えられており、この部分を通過することによって用紙のコシを利用してスキューが矯正されると共に搬送タイミングが制御されて記録部20に進入する。   The registration adjusting unit 14 includes a loop forming unit 28 and a guide member 29 for controlling the posture of the paper. By passing through this portion, the skew is corrected using the stiffness of the paper and the conveyance timing is controlled. The recording unit 20 is entered.

排出部22は、記録部20で画像が形成された用紙を排紙ベルト23を介してトレイ25に収納するものである。   The discharge unit 22 stores the sheet on which the image is formed by the recording unit 20 in the tray 25 via the discharge belt 23.

記録ヘッド部16とメンテナンス部18の間には、記録紙Pが搬送される用紙搬送路104が構成されている(搬送方向を矢印Hで示す)。スターホイール17と搬送ロール19とで記録紙Pを挟持しつつ連続的に(停止することなく)搬送する。そして、この用紙に対して、記録ヘッド部16からインク滴が吐出され当該記録紙Pに画像が形成される。   Between the recording head unit 16 and the maintenance unit 18, a paper conveyance path 104 for conveying the recording paper P is configured (the conveyance direction is indicated by an arrow H). The recording paper P is sandwiched between the star wheel 17 and the transport roll 19 and transported continuously (without stopping). Then, ink droplets are ejected from the recording head unit 16 to the paper, and an image is formed on the recording paper P.

メンテナンス部18は、インクジェット記録ヘッド32に対して対向配置されるメンテナンス装置21で構成されており、インクジェット記録ヘッド32に対するキャッピングや、ワイピング、さらにダミージェットやバキューム等の処理を行うことができる。   The maintenance unit 18 includes a maintenance device 21 that is disposed to face the ink jet recording head 32, and can perform capping, wiping, dummy jet, vacuum processing, and the like on the ink jet recording head 32.

図2に示すように、インクジェット記録ユニット30のそれぞれは、用紙搬送方向と直交する方向に配置された、複数のインクジェット記録ヘッド32を備えている。インクジェット記録ヘッド32には、マトリックス状に複数のノズル84が形成されている。用紙搬送路104を連続的に搬送される記録紙Pに対し、ノズル84からインク滴を吐出することで、記録紙P上に画像が記録される。なお、インクジェット記録ユニット30は、たとえば、いわゆるフルカラーの画像を記録するために、YMCKの各色に対応して、少なくとも4つ配置されている。   As shown in FIG. 2, each of the inkjet recording units 30 includes a plurality of inkjet recording heads 32 arranged in a direction orthogonal to the paper transport direction. In the ink jet recording head 32, a plurality of nozzles 84 are formed in a matrix. An image is recorded on the recording paper P by ejecting ink droplets from the nozzles 84 onto the recording paper P that is continuously transported through the paper transporting path 104. For example, in order to record a so-called full-color image, at least four inkjet recording units 30 are arranged corresponding to each color of YMCK.

図3に示すように、それぞれのインクジェット記録ユニット30のノズル84による印字領域幅は、このインクジェット記録装置10での画像記録が想定される記録紙Pの用紙最大幅PWよりも長くされており、インクジェット記録ユニット30を紙幅方向に移動させることなく記録紙Pの全幅にわたる画像記録が可能とされている(いわゆるFull Width Array(FWA))。ここで、印字領域とは、用紙の両端から印字しないマージンを引いた記録領域のうち最大のものが基本となるが、一般的には印字対象となる用紙最大幅PWよりも大きくとっている。これは、用紙が搬送方向に対して所定角度傾斜して(スキューして)搬送されるおそれがあること、また縁無し印字の要請が高いためである。   As shown in FIG. 3, the print area width by the nozzle 84 of each inkjet recording unit 30 is longer than the maximum sheet width PW of the recording sheet P on which image recording by the inkjet recording apparatus 10 is assumed, Image recording over the entire width of the recording paper P can be performed without moving the inkjet recording unit 30 in the paper width direction (so-called Full Width Array (FWA)). Here, the printing area is basically the maximum of the recording area obtained by subtracting the margin not to be printed from both ends of the sheet, but is generally larger than the maximum sheet width PW to be printed. This is because there is a possibility that the sheet is conveyed at an angle (skew) with respect to the conveyance direction, and there is a high demand for borderless printing.

以上のような構成のインクジェット記録装置10において、次にインクジェット記録ヘッド32について詳細に説明する。図4はインクジェット記録ヘッド32の断面構成を示す概略図であり、図5は図4の一部を平面視した概略図である。   Next, the inkjet recording head 32 in the inkjet recording apparatus 10 configured as described above will be described in detail. FIG. 4 is a schematic view showing a cross-sectional configuration of the ink jet recording head 32, and FIG. 5 is a schematic view of a part of FIG.

本実施形態のインクジェット記録ヘッド32は、図6に示すように、流路基板80、圧電素子基板50、第1上部基板70、及び、インクプール部材90を、この順に下側から積層配置して構成されている。   As shown in FIG. 6, the ink jet recording head 32 of the present embodiment includes a flow path substrate 80, a piezoelectric element substrate 50, a first upper substrate 70, and an ink pool member 90 stacked in this order from the lower side. It is configured.

図4、図5、及び図6に示すように、流路基板80には、インク滴を吐出するノズル84がマトリクス状(図2参照)に形成され、ノズル84毎にノズル84と連通した圧力室86が形成されている。圧力室86には、インクが充填されている。各圧力室86は、圧力隔壁82で区画されている。   As shown in FIGS. 4, 5, and 6, nozzles 84 that eject ink droplets are formed in a matrix (see FIG. 2) on the flow path substrate 80, and each nozzle 84 communicates with the nozzle 84. A chamber 86 is formed. The pressure chamber 86 is filled with ink. Each pressure chamber 86 is partitioned by a pressure partition wall 82.

インクプール部材90には、図示しないインクタンクと連通するインク供給ポート92が設けられている。インクプール部材90は、下側に配置される上部基板70との間で所定の形状及び容積を有するインクプール室94を構成しており、インク供給ポート92から注入されたインクは、インクプール室94に貯留される。   The ink pool member 90 is provided with an ink supply port 92 that communicates with an ink tank (not shown). The ink pool member 90 forms an ink pool chamber 94 having a predetermined shape and volume with the upper substrate 70 disposed on the lower side, and the ink injected from the ink supply port 92 is the ink pool chamber. 94 is stored.

第1上部基板70は、支持体となり得る強度を有する絶縁体であるガラス基板72を含んで構成されている。本実施形態ではガラスを用いるが、他に例えば、セラミックス、シリコーン、樹脂等、でも構成することができる。   The first upper substrate 70 includes a glass substrate 72 that is an insulator having a strength that can serve as a support. In this embodiment, glass is used, but other materials such as ceramics, silicone, and resin can be used.

ガラス基板72の下側面(以下「対向面72A」という)には、後述する駆動IC77へ通電するための金属配線74が形成されている。この金属配線74は、平らなガラス基板72に段差なく形成されており、樹脂膜76で被覆保護されている。金属配線74には、バンプ78が設けられている。バンプ78は、後述する圧電素子基板50の上部電極58と電気接続され、ガラス基板72に実装された後述の駆動IC77の厚みよりも厚くなるようにされている。このバンプ78により、駆動IC77と圧電素子54とが金属配線74を介して電気接続される。   On the lower surface of the glass substrate 72 (hereinafter referred to as “opposing surface 72A”), a metal wiring 74 for energizing a drive IC 77 described later is formed. The metal wiring 74 is formed on the flat glass substrate 72 without a step, and is covered and protected with a resin film 76. The metal wiring 74 is provided with bumps 78. The bump 78 is electrically connected to the upper electrode 58 of the piezoelectric element substrate 50 described later, and is thicker than the thickness of a drive IC 77 described later mounted on the glass substrate 72. The drive IC 77 and the piezoelectric element 54 are electrically connected through the metal wiring 74 by the bumps 78.

ガラス基板72には、インクプール室94に貯留されているインクを圧力室86に供給するための貫通口73が形成されている。貫通口73は、圧力室86毎に形成されている。   The glass substrate 72 is formed with a through-hole 73 for supplying the ink stored in the ink pool chamber 94 to the pressure chamber 86. The through-hole 73 is formed for each pressure chamber 86.

また、ガラス基板72の対向面72Aには、駆動IC77が実装されている。駆動IC77は、ガラス基板72の端部の、後述する圧電素子54と対向しない位置に配置されており、圧電素子基板50と第1上部基板70との間に収納されている。駆動IC77の周囲は樹脂材79で封止されている。   A driving IC 77 is mounted on the facing surface 72 </ b> A of the glass substrate 72. The drive IC 77 is disposed at a position of the end of the glass substrate 72 that does not face a piezoelectric element 54 described later, and is housed between the piezoelectric element substrate 50 and the first upper substrate 70. The periphery of the drive IC 77 is sealed with a resin material 79.

圧電素子基板50は、振動板52、及び、圧電素子54、を含んで構成されている。   The piezoelectric element substrate 50 includes a vibration plate 52 and a piezoelectric element 54.

振動板52は、流路基板80の上側に配置され、各圧力室86の上部を構成している。振動板52は、SUS等の金属で成形され、少なくとも上下方向に弾性を有し、圧電素子54に通電されると(電圧が印加されると)、上下方向に撓み変形する(変位する)構成になっている。なお、振動板52は、ガラス等の絶縁性材料であっても差し支えはない。   The diaphragm 52 is disposed on the upper side of the flow path substrate 80 and constitutes the upper part of each pressure chamber 86. The diaphragm 52 is formed of a metal such as SUS, has elasticity in at least the vertical direction, and is configured to bend and deform (displace) in the vertical direction when the piezoelectric element 54 is energized (when a voltage is applied). It has become. The diaphragm 52 may be an insulating material such as glass.

圧電素子54は、マトリクス状に配置され、平面視した場合に圧力室86をカバーするように、各圧力室86毎に設けられている。圧電素子54の下面には一方の極性となる下部電極56が配置され、圧電素子54の上面には他方の極性となる上部電極58が配置されており、下部電極56側が振動板52と接着され、上部電極58側が第1上部基板70と対向されている。なお、下部電極56と接触する金属(SUS等)製の振動板52は、低抵抗なGND配線としても機能するようになっている。   The piezoelectric elements 54 are arranged in a matrix and are provided for each pressure chamber 86 so as to cover the pressure chamber 86 when viewed in plan. A lower electrode 56 having one polarity is disposed on the lower surface of the piezoelectric element 54, and an upper electrode 58 having the other polarity is disposed on the upper surface of the piezoelectric element 54, and the lower electrode 56 side is bonded to the diaphragm 52. The upper electrode 58 side faces the first upper substrate 70. The diaphragm 52 made of metal (such as SUS) that contacts the lower electrode 56 also functions as a low-resistance GND wiring.

圧電素子54及び下部電極56の露出部分には、保護膜60が積層されている。保護膜60の上側には、樹脂部材62が配置されている。樹脂部材62には、バンプ78を上部電極58と接続するためのコンタクト孔64と、振動板52の変形を阻害しないためのフリースペース口66が形成されている。   A protective film 60 is laminated on the exposed portions of the piezoelectric element 54 and the lower electrode 56. A resin member 62 is disposed on the upper side of the protective film 60. The resin member 62 is formed with a contact hole 64 for connecting the bump 78 to the upper electrode 58 and a free space port 66 for preventing deformation of the diaphragm 52.

上部電極58上には、バンプ78が接続されている。このバンプ78により、駆動IC77と圧電素子54とが金属配線74を介して電気接続される。これにより、圧電素子基板50上での個別配線が不要となる。駆動IC77から所定のタイミングで圧電素子54に電圧が印加され、振動板52が上下方向に撓み変形することにより、圧力室86内に充填されたインクが加圧されて、ノズル84からインク滴が吐出する。   Bumps 78 are connected on the upper electrode 58. The drive IC 77 and the piezoelectric element 54 are electrically connected through the metal wiring 74 by the bumps 78. This eliminates the need for individual wiring on the piezoelectric element substrate 50. A voltage is applied from the driving IC 77 to the piezoelectric element 54 at a predetermined timing, and the diaphragm 52 is bent and deformed in the vertical direction, whereby the ink filled in the pressure chamber 86 is pressurized, and an ink droplet is ejected from the nozzle 84. Discharge.

圧電素子基板50には、圧力室86と連通される供給孔50Aが形成されている。供給孔50Aは、振動板52、下部電極56、及び、樹脂部材62が貫通されて構成されている。供給孔50Aは、微細でかつ精密な孔となっており、インクの流路抵抗を調整する機能を有している。供給孔50Aは、流路基板80の圧力室86から水平方向へ向かって延設された水平流路88と連通することによって圧力室86に連通されている。この水平流路88は、インクジェット記録ヘッド32の製造時に、供給孔50Aとのアライメントが可能なように(確実に連通するように)、予め実際の供給孔50Aとの接続部分よりも少し長めに設けられている。   A supply hole 50 </ b> A communicating with the pressure chamber 86 is formed in the piezoelectric element substrate 50. 50 A of supply holes are comprised by the diaphragm 52, the lower electrode 56, and the resin member 62 being penetrated. The supply hole 50A is a fine and precise hole and has a function of adjusting the flow path resistance of the ink. The supply hole 50 </ b> A communicates with the pressure chamber 86 by communicating with a horizontal channel 88 extending in the horizontal direction from the pressure chamber 86 of the channel substrate 80. The horizontal flow path 88 is slightly longer than the connection portion with the actual supply hole 50A in advance so that alignment with the supply hole 50A is possible (so as to ensure communication) when the inkjet recording head 32 is manufactured. Is provided.

図4に示すように、供給孔50Aの上側には、供給孔50Aと連通されると共に、第1上部基板70の貫通口73とも連通された供給路68Aを構成するリブ隔壁68が設けられている。リブ隔壁68により構成される供給路68Aの口径は、貫通口73とほぼ同様とされ、供給孔50Aの口径は、供給路68Aと比較して大口径とされており、供給孔50Aの流路抵抗に対して供給路68Aの流路抵抗が無視できる程度の口径とされている。   As shown in FIG. 4, on the upper side of the supply hole 50A, there is provided a rib partition wall 68 that constitutes a supply path 68A that communicates with the supply hole 50A and also communicates with the through-hole 73 of the first upper substrate 70. Yes. The diameter of the supply path 68A constituted by the rib partition wall 68 is substantially the same as that of the through-hole 73, and the diameter of the supply hole 50A is larger than that of the supply path 68A. The diameter of the supply path 68A is negligible with respect to the resistance.

リブ隔壁68は、図6に示すように、供給路68Aを構成する位置以外に、圧電素子54周囲にも配置されており、バンプ78と同様に、第1上部基板70に実装された駆動IC77の厚みよりも厚くなるようにされている。このリブ隔壁68により、圧電素子基板50と第1上部基板70との間に中空61が形成されている。この中空61は、図5に示すように、大気連通口63により大気に連通されている。これは、中空61が密閉状態であることにより、振動板52の変位で中空61内の圧力が変化してしまうのを防止したり、製造工程で内部空気が熱膨張したりするということを回避するためである。   As shown in FIG. 6, the rib partition wall 68 is also disposed around the piezoelectric element 54 in addition to the position constituting the supply path 68 </ b> A, and like the bump 78, the drive IC 77 mounted on the first upper substrate 70. It is designed to be thicker than the thickness. By the rib partition walls 68, a hollow 61 is formed between the piezoelectric element substrate 50 and the first upper substrate 70. As shown in FIG. 5, the hollow 61 communicates with the atmosphere through an atmosphere communication port 63. This prevents the pressure in the hollow 61 from being changed due to the displacement of the diaphragm 52 due to the sealed state of the hollow 61 and prevents the internal air from thermally expanding during the manufacturing process. It is to do.

上記構成のインクジェット記録ヘッド32では、圧力室86は圧電素子基板50の下側に形成され、インクプール室94は第1上部基板70の上側に形成されており、両者が同一水平面上に存在しないように構成されている。したがって、圧力室86を互いに接近させた状態に配置することが可能となり、ノズル84をマトリックス状に高密度に配設することができる。具体的には、従来のFPC方式による電気接続では、ノズル解像度は600npi(nozzle per pitch)が限界であったが、本発明の方式では、容易に1200npi配列が可能となった。また、サイズについては、600npiのノズル配列を例にとって比較した場合、FPCを用いなくて済むため、1/2以下にすることが可能となった。   In the ink jet recording head 32 configured as described above, the pressure chamber 86 is formed on the lower side of the piezoelectric element substrate 50, and the ink pool chamber 94 is formed on the upper side of the first upper substrate 70, and they do not exist on the same horizontal plane. It is configured as follows. Accordingly, the pressure chambers 86 can be arranged in a state of being close to each other, and the nozzles 84 can be arranged in a matrix at high density. Specifically, with the conventional FPC system electrical connection, the nozzle resolution is limited to 600 npi (nozzle per pitch), but with the system of the present invention, it is possible to easily arrange 1200 npi. In addition, the size can be reduced to 1/2 or less because the FPC is not used when the 600 npi nozzle arrangement is compared as an example.

また、インクプール室94が広く、かつ死水域が少ないので、適正に気泡を抜くことができる。   Further, since the ink pool chamber 94 is wide and the dead water area is small, it is possible to appropriately remove bubbles.

また、個々の圧電素子54からの配線がバンプ78により第1上部基板70側へ持ち上げられているので、金属配線74を平坦なガラス基板72に形成すればよく、圧電素子基板50に金属配線を形成する場合と比較して(圧電素子基板50側であれば圧電素子54により段差のある配線を形成しなければならない)、容易に形成することができる。   Further, since the wirings from the individual piezoelectric elements 54 are lifted to the first upper substrate 70 side by the bumps 78, the metal wiring 74 may be formed on the flat glass substrate 72, and the metal wiring is formed on the piezoelectric element substrate 50. Compared with the case of forming (on the piezoelectric element substrate 50 side, a wiring having a step must be formed by the piezoelectric element 54), it can be formed easily.

また、駆動IC77が第1上部基板70に実装されているので、圧電素子基板50に駆動IC77を実装した場合のように、圧電素子54が配置されていない領域で第1上部基板70と圧電素子基板50とを接続するための大きなバンプが不要となり、インクジェット記録ヘッド32を小型化することができる。   Further, since the driving IC 77 is mounted on the first upper substrate 70, the first upper substrate 70 and the piezoelectric element are formed in a region where the piezoelectric element 54 is not disposed, as in the case where the driving IC 77 is mounted on the piezoelectric element substrate 50. Large bumps for connecting to the substrate 50 are not necessary, and the inkjet recording head 32 can be miniaturized.

また、圧電素子54に電圧を印加する駆動IC77が、インクジェット記録ヘッド32内に内蔵されているので、インクジェット記録ヘッド32の外部に駆動IC77を実装する場合に比べて、圧電素子54と駆動IC77の間を接続する金属配線74の長さを短くすることができ、これによって、金属配線74の低抵抗化が実現される。   In addition, since the drive IC 77 for applying a voltage to the piezoelectric element 54 is built in the ink jet recording head 32, the piezoelectric element 54 and the drive IC 77 are compared with the case where the drive IC 77 is mounted outside the ink jet recording head 32. The length of the metal wiring 74 that connects them can be shortened, whereby the resistance of the metal wiring 74 is reduced.

また、熱源となる駆動IC77が第1上部基板70に実装されているので、圧電素子基板50に実装されている場合と比較して、圧力室86内のインクの温度上昇を抑制することができる。これにより、圧力室86内のインク温度ムラによるインク滴体積のバラツキを抑制することができる。   In addition, since the drive IC 77 serving as a heat source is mounted on the first upper substrate 70, the temperature rise of the ink in the pressure chamber 86 can be suppressed as compared with the case where the drive IC 77 is mounted on the piezoelectric element substrate 50. . Thereby, variation in ink droplet volume due to uneven ink temperature in the pressure chamber 86 can be suppressed.

また、上記構成のインクジェット記録ヘッド32では、リブ隔壁68により中空61が構成されているので、中空61が構成されていない場合(中空部分にインクが充填されている場合)と比較して、インクに接する異種界面を少なくすることができ、内面処理プロセスの選択肢を広げることができる(例えば、Auのスパッタを用いることができる)。   Further, in the ink jet recording head 32 having the above-described configuration, the hollow 61 is formed by the rib partition walls 68, so that the ink is smaller than when the hollow 61 is not formed (when the hollow portion is filled with ink). It is possible to reduce the number of heterogeneous interfaces in contact with each other and to expand the options for the inner surface treatment process (for example, Au sputtering can be used).

また、中空61が構成されているので、圧電素子54をインクから容易に隔離できると共に、振動板52の変形が阻害されるのを防止することができる。   Further, since the hollow 61 is configured, the piezoelectric element 54 can be easily isolated from the ink, and deformation of the diaphragm 52 can be prevented from being hindered.

以上のような構成のインクジェット記録ヘッド32において、次に、その製造工程について、図7乃至図13を基に詳細に説明する。   Next, the manufacturing process of the inkjet recording head 32 configured as described above will be described in detail with reference to FIGS.

図7で示すように、このインクジェット記録ヘッド32は、第1上部基板70、圧電素子基板50、及び、流路基板80を、各々別々に作成し、結合(接合)することによって製造される。そこで、まず、圧電素子基板50の製造工程について説明する。   As shown in FIG. 7, the inkjet recording head 32 is manufactured by separately forming and bonding (bonding) the first upper substrate 70, the piezoelectric element substrate 50, and the flow path substrate 80. First, the manufacturing process of the piezoelectric element substrate 50 will be described.

図8(A)で示すように、まず、貫通孔40Aが複数穿設されたガラス製の第1支持基板40を用意する。第1支持基板40は撓まないものであれば何でもよく、ガラス製に限定されるものではないが、ガラスは硬い上に安価なので好ましい。この第1支持基板40の作製方法としては、ガラス基板のブラスト加工およびフェムト秒レーザー加工や、感光性ガラス基板(例えば、HOYA株式会社製PEG3C)を露光・現像する等が知られている。   As shown in FIG. 8A, first, a glass first support substrate 40 having a plurality of through holes 40A is prepared. The first support substrate 40 may be anything as long as it does not bend and is not limited to glass, but glass is preferable because it is hard and inexpensive. Known methods for producing the first support substrate 40 include blasting and femtosecond laser processing of a glass substrate, and exposure / development of a photosensitive glass substrate (for example, PEG3C manufactured by HOYA Corporation).

そして、図8(B)で示すように、第1支持基板40の上面(表面)に樹脂接着剤42を塗布し、図8(C)で示すように、その上面に金属(SUS等)製の振動板52を接着する。このとき、振動板52の貫通孔52Aと第1支持基板40の貫通孔40Aとは重ねない(オーバーラップさせない)ようにする。なお、振動板52の材料として、ガラス等の絶縁性基板を用いても差し支えない。   Then, as shown in FIG. 8B, a resin adhesive 42 is applied to the upper surface (front surface) of the first support substrate 40, and as shown in FIG. 8C, the upper surface is made of metal (SUS or the like). The diaphragm 52 is adhered. At this time, the through hole 52A of the diaphragm 52 and the through hole 40A of the first support substrate 40 are not overlapped (not overlapped). Note that an insulating substrate such as glass may be used as the material of the diaphragm 52.

ここで、振動板52の貫通孔52Aは、供給孔50Aの形成用とされる。また、第1支持基板40に貫通孔40Aを設けるのは、後工程で薬液(溶剤)を第1支持基板40と振動板52との界面に流し込むためで、樹脂接着剤42を溶解して、その第1支持基板40を振動板52から剥離するためである。更に、第1支持基板40の貫通孔40Aと振動板52の貫通孔52Aとを重ねないようにするのは、製造中に使用される各種材料が第1支持基板40の下面(裏面)から漏出しないようにするためである。   Here, the through hole 52A of the diaphragm 52 is used for forming the supply hole 50A. In addition, the through hole 40A is provided in the first support substrate 40 in order to flow a chemical solution (solvent) into the interface between the first support substrate 40 and the vibration plate 52 in a later step. Therefore, the resin adhesive 42 is dissolved, This is because the first support substrate 40 is peeled off from the diaphragm 52. Furthermore, various materials used during manufacture leak from the lower surface (back surface) of the first support substrate 40 so as not to overlap the through holes 40A of the first support substrate 40 and the through holes 52A of the diaphragm 52. This is to prevent it from happening.

次に、図8(D)で示すように、振動板52の上面に下部電極56をパターニングする。具体的には、金属膜スパッタ(膜厚500Å〜3000Å)、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング(RIE)、酸素プラズマによるレジスト剥離によってパターニングする。この下部電極56が接地電位となる。   Next, as shown in FIG. 8D, the lower electrode 56 is patterned on the upper surface of the diaphragm 52. Specifically, patterning is performed by metal film sputtering (film thickness: 500 mm to 3000 mm), resist formation by photolithography, patterning (RIE), and resist stripping by oxygen plasma. This lower electrode 56 becomes the ground potential.

次に、図8(E)で示すように、下部電極56の上面に、圧電素子54の材料であるPZT膜と上部電極58を順にスパッタ法で積層し、図8(F)で示すように、圧電素子54(PZT膜)及び上部電極58をパターニングする。具体的には、PZT膜スパッタ(膜厚3μm〜15μm)、金属膜スパッタ(膜厚500Å〜3000Å)、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成、パターニング(RIE)、酸素プラズマによるレジスト剥離により行なう。   Next, as shown in FIG. 8E, a PZT film, which is the material of the piezoelectric element 54, and the upper electrode 58 are sequentially laminated on the upper surface of the lower electrode 56 by sputtering, and as shown in FIG. 8F. Then, the piezoelectric element 54 (PZT film) and the upper electrode 58 are patterned. Specifically, PZT film sputtering (film thickness 3 μm to 15 μm), metal film sputtering (film thickness 500 μm to 3000 μm), resist formation by photolithography, patterning (RIE), and resist stripping by oxygen plasma are performed.

なお、下部及び上部の電極材料としては、例えば圧電素子であるPZT材料との親和性が高く、耐熱性がある、Au、Ir、Ru、Pt等が挙げられる。   Examples of the lower and upper electrode materials include Au, Ir, Ru, and Pt that have high affinity with the PZT material that is a piezoelectric element and have heat resistance.

その後、図8(G)で示すように、上面に露出している下部電極56と上部電極58の上面に低透水性絶縁膜(SiOx膜)で構成される保護膜60を積層する。具体的には、Chemical Vapor Deposition(CVD)法にてダングリングボンド密度が高い低透水性絶縁膜(SiOx膜)を着膜する、感光性ポリイミド(例えば、富士フイルムアーチ社製の感光性ポリイミド Durimide7520)を塗布・露光・現像することでパターニングを行う、CF4系ガスを用いたReactive IonEtching(RIE)法で上記感光性ポリイミドをマスクとしてSiOx膜をエッチングする、という加工を行う。なお、ここでは低透水性絶縁膜としてSiOx膜を用いたが、SiNx膜、SiOxNy膜等であってもよい。 Thereafter, as shown in FIG. 8G, a protective film 60 composed of a low water permeable insulating film (SiOx film) is laminated on the upper surface of the lower electrode 56 and the upper electrode 58 exposed on the upper surface. Specifically, a photosensitive polyimide (for example, photosensitive polyimide Durimide 7520 manufactured by Fuji Film Arch Co., Ltd.), which is formed by depositing a low water-permeable insulating film (SiOx film) having a high dangling bond density by the Chemical Vapor Deposition (CVD) method. ) Is applied, exposed and developed, and the SiOx film is etched by the reactive ion etching (RIE) method using CF 4 gas using the photosensitive polyimide as a mask. Although the SiOx film is used here as the low water permeable insulating film, it may be a SiNx film, a SiOxNy film, or the like.

次いで、図8(H)で示すように、保護膜60の上面に、耐インク性と柔軟性を有する樹脂部材62、例えばポリイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系、シリコーン系等の樹脂膜を積層して、パターニングする。なお、バンプ78を接合する部分(コンタクト孔64)、及び、圧力室86の上部に位置する部分(フリースペース口66)には、樹脂部材62が積層されないようにする。圧力室の上部に位置する部分に樹脂部材62を形成しないのは、樹脂部材62により振動板52の変形が阻害されるのを防止するためである。具体的には、樹脂材料を塗布し、キュア処理して硬化させ、ホトリソグラフィー法によるレジスト形成(Si含有レジスト)、パターニング(RIE)、酸素プラズマによるレジスト剥離、により形成する。   Next, as shown in FIG. 8H, a resin member 62 having ink resistance and flexibility, such as a polyimide-based, polyamide-based, epoxy-based, polyurethane-based, or silicone-based resin film, is formed on the upper surface of the protective film 60. Are stacked and patterned. It should be noted that the resin member 62 is prevented from being laminated on the portion where the bump 78 is joined (contact hole 64) and the portion located above the pressure chamber 86 (free space port 66). The reason why the resin member 62 is not formed in the portion located in the upper part of the pressure chamber is to prevent the deformation of the diaphragm 52 by the resin member 62 from being hindered. Specifically, a resin material is applied, cured by curing, and formed by resist formation (Si-containing resist) by photolithography, patterning (RIE), and resist removal by oxygen plasma.

次いで、図8(I)で示すように、樹脂部材62の上に、リブ隔壁68を形成する。リブ隔壁68は、耐インク性と柔軟性を有する、例えばポリイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系、シリコーン系等の感光性樹脂を積層し、露光・現像によりパターニングして形成する。   Next, as shown in FIG. 8I, rib partition walls 68 are formed on the resin member 62. The rib partition wall 68 is formed by laminating a photosensitive resin such as polyimide, polyamide, epoxy, polyurethane, or silicone having ink resistance and flexibility, and patterning by exposure and development.

以上のようにして、圧電素子基板50(第1支持基板40付き)が製造される。   As described above, the piezoelectric element substrate 50 (with the first support substrate 40) is manufactured.

次に、第1上部基板70の製造工程について説明する。図9(A)に示すように、まず、ガラス製のガラス基板72を用意する。ガラス基板72は撓まず、支持体となりうる厚みを有すればよく、ガラス製に限定されるものではないが、ガラスは硬い上に安価なので好ましい。なお、この第1上部基板70の製造においては、ガラス基板72自体が支持体となる程度の強度を確保できる厚み(0.3mm〜1.5mm)を持っているので、別途支持体を設ける必要はない。   Next, a manufacturing process of the first upper substrate 70 will be described. As shown in FIG. 9A, first, a glass substrate 72 made of glass is prepared. The glass substrate 72 is not limited to be made of glass as long as the glass substrate 72 does not bend and has a thickness that can serve as a support, but glass is preferable because it is hard and inexpensive. In the manufacture of the first upper substrate 70, the glass substrate 72 itself has a thickness (0.3 mm to 1.5 mm) that can ensure the strength to be a support, so that it is necessary to provide a separate support. There is no.

そして、図9(B)で示すように、ガラス基板72の下面(表面)に、金属膜を積層し、金属配線74をパターニングする。具体的には、スパッタ法にてAl膜(厚さ1μm)を着膜する、ホトリソグラフィー法でレジストを形成する、塩素系のガスを用いたRIE法にてAl膜をエッチングする、酸素プラズマにてレジスト膜を剥離する、という加工を行う。   Then, as shown in FIG. 9B, a metal film is laminated on the lower surface (front surface) of the glass substrate 72, and the metal wiring 74 is patterned. Specifically, an Al film (thickness 1 μm) is deposited by sputtering, a resist is formed by photolithography, an Al film is etched by RIE using a chlorine-based gas, and oxygen plasma is applied. The resist film is removed.

次いで、図9(C)で示すように、金属配線74の上に、樹脂膜76を形成する。樹脂膜76は、上部電極58との接続用のバンプ78を接合する部分、及び、駆動ICを実装するためのIC用バンプ77Aを接合する部分には、樹脂膜76を積層しないようにする。具体的には、樹脂膜76として、耐インク性と柔軟性を有する、ポリイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系、シリコーン系等の感光性樹脂(例えば、富士フイルムアーチ社製の感光性ポリイミド Durimide7320)を積層し、露光・現像によりパターニングして形成する。   Next, as shown in FIG. 9C, a resin film 76 is formed on the metal wiring 74. The resin film 76 is not laminated on the portion where the bump 78 for connection with the upper electrode 58 is bonded and the portion where the IC bump 77A for mounting the driving IC is bonded. Specifically, as the resin film 76, a photosensitive resin such as polyimide, polyamide, epoxy, polyurethane, or silicone having ink resistance and flexibility (for example, photosensitive polyimide manufactured by Fuji Film Arch Co., Ltd.). Durimide 7320) is laminated and patterned by exposure and development.

そして、図9(D)で示すように、金属配線74と接続されるバンプ78を形成する。バンプ78の形成には、電界メッキ、無電界メッキ、ボールバンプ、スクリーン印刷等が適用できる。バンプ78の高さは、圧電素子基板50との接合時に、上部電極58との接合を容易にするため、リブ隔壁68の高さよりも高いものとされる。   Then, as shown in FIG. 9D, bumps 78 connected to the metal wiring 74 are formed. For the formation of the bumps 78, electroplating, electroless plating, ball bumps, screen printing, or the like can be applied. The height of the bump 78 is set higher than the height of the rib partition wall 68 in order to facilitate the bonding with the upper electrode 58 at the time of bonding with the piezoelectric element substrate 50.

次いで、図9(E)で示すように、金属配線74にIC用バンプ77Aを介して駆動IC77をフリップチップ実装する。このとき、駆動IC77は、予め半導体ウエハプロセスの終りに実施されるグラインド工程にて、所定の厚さ(70μm〜300μm)に加工されている。なお、IC用バンプ77Aの形成方法としても、電界メッキ、無電界メッキ、ボールバンプ、スクリーン印刷等が適用できる。   Next, as shown in FIG. 9E, the drive IC 77 is flip-chip mounted on the metal wiring 74 via the IC bump 77A. At this time, the drive IC 77 is processed to a predetermined thickness (70 μm to 300 μm) in a grinding process performed in advance at the end of the semiconductor wafer process. As a method for forming the IC bump 77A, electroplating, electroless plating, ball bumps, screen printing, or the like can be applied.

次いで、図9(F)で示すように、駆動IC77の露出部分を樹脂材79で封止する。具体的には、樹脂材を塗布することにより行なう。このように樹脂材79で駆動IC77を封止することにより、駆動IC77を外部環境から保護できるとともに、後工程でのダメージ、例えば、できあがった圧電素子基板50をダイシングによってインクジェット記録ヘッド32に分割する際の水や研削片によるダメージを回避することができる。   Next, as shown in FIG. 9F, the exposed portion of the drive IC 77 is sealed with a resin material 79. Specifically, it is performed by applying a resin material. By sealing the drive IC 77 with the resin material 79 in this way, the drive IC 77 can be protected from the external environment, and damage in a later process, for example, the completed piezoelectric element substrate 50 is divided into the ink jet recording head 32 by dicing. It is possible to avoid damage caused by water and grinding pieces.

次いで、ガラス基板72にインクを通過させるための貫通口73を形成する。貫通口73の形成は、まず、図9(G)に示すように、ガラス基板72の上面にレジストRをパターニングする。そして、サンドブラスト処理により穿孔し、レジスト剥離を行なうことにより、図9(H)に示すように貫通口73が形成される。   Next, a through-hole 73 for allowing ink to pass through the glass substrate 72 is formed. The through-hole 73 is formed by first patterning a resist R on the upper surface of the glass substrate 72 as shown in FIG. Then, a through-hole 73 is formed as shown in FIG. 9 (H) by drilling by sandblasting and stripping the resist.

以上のようにして、第1上部基板70が製造される。   As described above, the first upper substrate 70 is manufactured.

次に、圧電素子基板50と第1上部基板70とを結合(接合)工程について説明する。   Next, a process of joining (joining) the piezoelectric element substrate 50 and the first upper substrate 70 will be described.

図10(A)で示すように、圧電素子基板50のリブ隔壁68側と、第1上部基板70のバンプ78形成側とを対向させ、両者を熱圧着により結合(接合)する。すなわち、リブ隔壁68をガラス基板72、樹脂膜76に接合し、バンプ78を上部電極58に接合する。   As shown in FIG. 10A, the rib partition wall 68 side of the piezoelectric element substrate 50 and the bump 78 forming side of the first upper substrate 70 are opposed to each other, and both are bonded (bonded) by thermocompression bonding. That is, the rib partition walls 68 are bonded to the glass substrate 72 and the resin film 76, and the bumps 78 are bonded to the upper electrode 58.

このとき、リブ隔壁68の高さよりもバンプ78の高さの方が高いので、リブ隔壁68をガラス基板72、樹脂膜76に接合することにより、バンプ78が上部電極58に自動的に接合される。つまり、バンプ78は高さ調整が容易なので(潰れやすいので)、リブ隔壁68による供給路68A及び中空61の形成と、バンプ78の接続を容易に行なうことができる。   At this time, since the height of the bump 78 is higher than the height of the rib partition wall 68, the bump 78 is automatically bonded to the upper electrode 58 by bonding the rib partition wall 68 to the glass substrate 72 and the resin film 76. The That is, since the height adjustment of the bump 78 is easy (being easily crushed), the formation of the supply path 68A and the hollow 61 by the rib partition wall 68 and the connection of the bump 78 can be easily performed.

次いで、図10(B)で示すように、第1支持基板40の貫通孔40Aから接着剤剥離溶液(例えば、有機エタノールアミン系溶剤)を注入して樹脂接着剤42を選択的に溶解させることで、第1支持基板40を圧電素子基板50から剥離する。これにより、図10(C)で示すように、第1上部基板70と圧電素子基板50との接合基板が完成する。   Next, as shown in FIG. 10B, an adhesive stripping solution (for example, an organic ethanolamine solvent) is injected from the through hole 40A of the first support substrate 40 to selectively dissolve the resin adhesive 42. Then, the first support substrate 40 is peeled from the piezoelectric element substrate 50. As a result, as shown in FIG. 10C, a bonded substrate of the first upper substrate 70 and the piezoelectric element substrate 50 is completed.

次に、流路基板80の製造工程について説明する。   Next, the manufacturing process of the flow path substrate 80 will be described.

図11(A)で示すように、まず、貫通孔44Aが複数穿設されたガラス製の第2支持基板44を用意する。第2支持基板44は第1支持基板40と同様、撓まないものであれば何でもよく、ガラス製に限定されるものではないが、ガラスは硬い上に安価なので好ましい。この第2支持基板44の作製方法としては、ガラス基板のブラスト加工およびフェムト秒レーザー加工や、感光性ガラス基板(例えば、HOYA株式会社製PEG3C)を露光・現像する等が知られている。   As shown in FIG. 11A, first, a second support substrate 44 made of glass having a plurality of through holes 44A is prepared. Similarly to the first support substrate 40, the second support substrate 44 may be anything as long as it does not bend, and is not limited to glass. However, glass is preferable because it is hard and inexpensive. Known methods for producing the second support substrate 44 include blast processing and femtosecond laser processing of a glass substrate, and exposure / development of a photosensitive glass substrate (for example, PEG3C manufactured by HOYA Corporation).

そして、図11(B)で示すように、その第2支持基板44の上面(表面)に樹脂接着剤46を塗布し、図11(C)で示すように、その上面(表面)に樹脂基板80A(例えば、厚さ0.1mm〜0.5mmのアミドイミド基板)を接着する。そして次に、図11(D)で示すように、その樹脂基板80Aの上面を金型Kに押し付け、加熱・加圧処理する。その後、図11(E)で示すように、金型Kを樹脂基板80Aから離型処理することにより、圧力室86やノズル84等が形成されて流路基板80(第2支持基板44付き)が完成する。   Then, as shown in FIG. 11B, a resin adhesive 46 is applied to the upper surface (front surface) of the second support substrate 44, and as shown in FIG. 11C, the resin substrate is applied to the upper surface (front surface). 80A (for example, an amideimide substrate having a thickness of 0.1 mm to 0.5 mm) is bonded. Then, as shown in FIG. 11D, the upper surface of the resin substrate 80A is pressed against the mold K, and is heated and pressurized. Thereafter, as shown in FIG. 11E, the mold K is released from the resin substrate 80A, thereby forming the pressure chamber 86, the nozzle 84, and the like, thereby forming the flow path substrate 80 (with the second support substrate 44). Is completed.

こうして、流路基板80が完成したら、図12(A)で示すように、圧電素子基板50の振動板52側と、流路基板80の圧力室86が形成された側とを熱圧着により結合(接合)する。そして次に、図12(B)で示すように、第2支持基板44の貫通孔44Aから接着剤剥離溶液を注入して樹脂接着剤46を選択的に溶解させることで、第2支持基板44を流路基板80から剥離処理する。   When the flow path substrate 80 is thus completed, as shown in FIG. 12A, the vibration plate 52 side of the piezoelectric element substrate 50 and the side where the pressure chamber 86 of the flow path substrate 80 is formed are joined by thermocompression bonding. (Join). Then, as shown in FIG. 12B, an adhesive stripping solution is injected from the through hole 44A of the second support substrate 44 to selectively dissolve the resin adhesive 46, whereby the second support substrate 44. Is peeled off from the flow path substrate 80.

その後、図12(C)で示すように、第2支持基板44が剥離された面を、アルミナを主成分とする研磨材を使用した研磨処理又は酸素プラズマを用いたRIE処理することにより、表面層が取り除かれ、ノズル84が開口される。そして、図12(D)で示すように、そのノズル84が開口された下面に撥水剤としてのフッ素材F(例えば、旭ガラス社製のCytop)を塗布する。   Thereafter, as shown in FIG. 12C, the surface from which the second support substrate 44 is peeled is subjected to a polishing process using an abrasive mainly composed of alumina or an RIE process using oxygen plasma. The layer is removed and the nozzle 84 is opened. Then, as shown in FIG. 12D, a fluorine material F (for example, Cytop manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) as a water repellent is applied to the lower surface where the nozzle 84 is opened.

そして、図12(E)で示すように、第1上部基板70の上面にインクプール部材90を接合することにより、インクジェット記録ヘッド32が完成し、図12(F)で示すように、インクプール室94や圧力室86内にインクが充填可能とされる。   Then, as shown in FIG. 12E, an ink pool member 90 is joined to the upper surface of the first upper substrate 70 to complete the ink jet recording head 32. As shown in FIG. The chamber 94 and the pressure chamber 86 can be filled with ink.

なお、上記実施形態では、ガラス基板72の下面側にのみ金属配線74を設けたが、図13に示すように、ガラス基板72に金属配線74と接続された貫通配線74A、及び、この貫通配線74Aと接続されガラス基板72の上面側に設けられた上面配線74Bを形成してもよい(上面配線74Bは、樹脂膜76Bで覆う)。このように、上面配線74Bを形成することにより、インクジェット記録ヘッド32の大きさを変えずに配線面積を拡大することができる。上面配線74Bは、入力信号線等に用いることができる。上面配線74Bは、インクジェット記録ヘッド32の外側に配置されているので、図示しない制御ボード等との接続が容易である。   In the above embodiment, the metal wiring 74 is provided only on the lower surface side of the glass substrate 72. However, as shown in FIG. 13, the through wiring 74A connected to the metal wiring 74 on the glass substrate 72, and the through wiring An upper surface wiring 74B connected to 74A and provided on the upper surface side of the glass substrate 72 may be formed (the upper surface wiring 74B is covered with a resin film 76B). Thus, by forming the upper surface wiring 74B, the wiring area can be expanded without changing the size of the inkjet recording head 32. The upper surface wiring 74B can be used as an input signal line or the like. Since the upper surface wiring 74B is disposed outside the ink jet recording head 32, it can be easily connected to a control board (not shown).

また、上記実施形態では、駆動IC77を第1上部基板70の下面側に実装したが、図14に示すように、駆動IC77を第1上部基板70の上面側に実装してもよい。この場合には、前述の貫通配線74A及び上面配線74Bを形成し、駆動IC77と上面配線74BとをIC用バンプ77Aで接合する。このように、駆動IC77をインクジェット記録ヘッド32の外側に配置することにより、放熱特性を向上させることができる。   In the above embodiment, the drive IC 77 is mounted on the lower surface side of the first upper substrate 70, but the drive IC 77 may be mounted on the upper surface side of the first upper substrate 70 as shown in FIG. In this case, the through wiring 74A and the upper surface wiring 74B described above are formed, and the driving IC 77 and the upper surface wiring 74B are joined by the IC bumps 77A. Thus, by disposing the driving IC 77 outside the ink jet recording head 32, the heat dissipation characteristics can be improved.

また、図15に示すように、インクプール室94を拡張し、駆動IC77を、第1上部基板70の上面のインクプール室94内に配置してもよい。インクプール室94内であれば、発熱した駆動IC77は、インクにより冷却され、放熱特性を向上させることができる(水冷効果)。   Further, as shown in FIG. 15, the ink pool chamber 94 may be expanded, and the drive IC 77 may be disposed in the ink pool chamber 94 on the upper surface of the first upper substrate 70. If it is in the ink pool chamber 94, the generated driving IC 77 is cooled by ink, and the heat dissipation characteristics can be improved (water cooling effect).

また、上記実施形態では、第1上部基板70に駆動IC77を実装したが、駆動ICは、必ずしも第1上部基板70に実装する必要はなく、第1上部基板70から金属配線74、または上面配線74Bを引き出して他の基板へ接続し、この基板上に駆動ICを実装してもよい。すなわち、図24に示すように、フレキシブル基板(FPC)114により上面配線74BをPWB基板110へ引き出し、駆動IC112をPWB基板110へ実装してもよい。   In the above embodiment, the driving IC 77 is mounted on the first upper substrate 70. However, the driving IC is not necessarily mounted on the first upper substrate 70. The metal wiring 74 or the upper surface wiring is not necessarily mounted on the first upper substrate 70. 74B may be pulled out and connected to another substrate, and a driving IC may be mounted on this substrate. That is, as shown in FIG. 24, the upper surface wiring 74 </ b> B may be drawn out to the PWB substrate 110 by a flexible substrate (FPC) 114 and the drive IC 112 may be mounted on the PWB substrate 110.

以上のようにして製造されるインクジェット記録ヘッド32を備えたインクジェット記録装置10において、次に、その作用を説明する。まず、インクジェット記録装置10に印刷を指令する電気信号が送られると、ストッカ24から記録紙Pが1枚ピックアップされ、搬送装置26により、記録部20へ搬送される。   Next, the operation of the inkjet recording apparatus 10 including the inkjet recording head 32 manufactured as described above will be described. First, when an electrical signal for instructing printing is sent to the inkjet recording apparatus 10, one recording sheet P is picked up from the stocker 24 and conveyed to the recording unit 20 by the conveying device 26.

一方、インクジェット記録ユニット30では、すでにインクタンクからインク供給ポート92を介してインクジェット記録ヘッド32のインクプール室94にインクが注入(充填)され、インクプール室94に充填されたインクは、貫通口73、供給路68A、供給孔50Aを経て、圧力室86へ供給(充填)されている。このとき、ノズル84の先端(吐出口)では、インクの表面が圧力室86側に僅かに凹んだメニスカスが形成されている。   On the other hand, in the ink jet recording unit 30, ink has already been injected (filled) from the ink tank into the ink pool chamber 94 of the ink jet recording head 32 via the ink supply port 92, and the ink filled in the ink pool chamber 94 passes through the through-hole. 73, the supply path 68A and the supply hole 50A are supplied (filled) to the pressure chamber 86. At this time, a meniscus in which the ink surface is slightly recessed toward the pressure chamber 86 is formed at the tip (ejection port) of the nozzle 84.

そして、記録紙Pを所定の搬送速度で搬送しつつ、インクジェット記録ヘッド32の複数のノズル84から選択的にインク滴を吐出することにより、記録紙Pに、画像データに基づく画像を記録する。すなわち、駆動IC77により、所定のタイミングで、所定の圧電素子54に電圧を印加し、振動板52を上下方向に撓み変形させて(面外振動させて)、圧力室86内のインクを加圧し、所定のノズル84からインク滴として吐出させて、画像形成が行なわれる。   An image based on the image data is recorded on the recording paper P by selectively ejecting ink droplets from the plurality of nozzles 84 of the ink jet recording head 32 while the recording paper P is transported at a predetermined transport speed. That is, a voltage is applied to a predetermined piezoelectric element 54 at a predetermined timing by the drive IC 77, the diaphragm 52 is bent and deformed in the vertical direction (vibrated out of plane), and the ink in the pressure chamber 86 is pressurized. Then, an image is formed by ejecting ink droplets from a predetermined nozzle 84.

記録紙Pは、画像形成されながら排出部22方向へ搬送され、排紙ベルト23によりトレイ25へ排出される。これにより、記録紙Pへの印刷処理(画像記録)が完了する。   The recording paper P is conveyed toward the discharge unit 22 while forming an image, and is discharged to the tray 25 by the paper discharge belt 23. Thereby, the printing process (image recording) on the recording paper P is completed.

なお、本実施形態では、紙幅対応のFWAの例について説明したが、本発明のインクジェット記録ヘッドは、これに限定されず、主走査機構と副走査機構を有するPartial Width Array(PWA)の装置にも適用することができる。特に、本発明は、高密度ノズル配列を実現するのに有効なものであるため、1パス印字を必要とするFWAには好適である。   In this embodiment, the example of the FWA corresponding to the paper width has been described. However, the ink jet recording head of the present invention is not limited to this, and is applied to a partial width array (PWA) apparatus having a main scanning mechanism and a sub-scanning mechanism. Can also be applied. In particular, since the present invention is effective for realizing a high-density nozzle arrangement, it is suitable for FWA that requires one-pass printing.

その他、上記実施例のインクジェット記録装置10では、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のインクジェット記録ユニット30がそれぞれキャリッジ12に搭載され、それら各色のインクジェット記録ヘッド32から画像データに基づいて選択的にインク滴が吐出されてフルカラーの画像が記録紙Pに記録されるようになっているが、本発明におけるインクジェット記録は、記録紙P上への文字や画像の記録に限定されるものではない。   In addition, in the inkjet recording apparatus 10 of the above-described embodiment, the inkjet recording units 30 of black, yellow, magenta, and cyan are mounted on the carriage 12 and selectively selected from the inkjet recording heads 32 of these colors based on image data. Although ink droplets are ejected and a full-color image is recorded on the recording paper P, ink jet recording in the present invention is not limited to recording characters and images on the recording paper P.

すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成するなど、工業的に用いられる液滴噴射装置全般に対して、本発明に係るインクジェット記録ヘッド32を適用することができる。   That is, the recording medium is not limited to paper, and the liquid to be ejected is not limited to ink. For example, industrially used liquids such as creating color filters for displays by discharging ink onto polymer films or glass, or forming bumps for component mounting by discharging welded solder onto a substrate The ink jet recording head 32 according to the present invention can be applied to all droplet ejecting apparatuses.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同様の部分には同一の符号を付して図示し、詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and shown in the part similar to 1st Embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted.

本実施形態のインクジェット記録装置100の概略構成は、図1及び図2に示す第1実施形態のインクジェット記録装置10と同様であるため、詳細な説明は省略する。   The schematic configuration of the ink jet recording apparatus 100 of the present embodiment is the same as that of the ink jet recording apparatus 10 of the first embodiment shown in FIGS.

インクジェット記録装置100に搭載されるインクジェット記録ヘッド34は、一部を平面視した場合には、図5に示す第1実施形態のインクジェット記録ヘッド32と同様である。   The ink jet recording head 34 mounted on the ink jet recording apparatus 100 is the same as the ink jet recording head 32 of the first embodiment shown in FIG.

本実施形態のインクジェット記録ヘッド34は、流路基板80、圧電素子基板50、第2上部基板71、及び、インクプール部材90を、この順に下側から積層配置して構成されている。流路基板80、圧電素子基板50、及び、インクプール部材90については、第1実施形態と同様の構成である。   The ink jet recording head 34 of the present embodiment is configured by stacking and arranging a flow path substrate 80, a piezoelectric element substrate 50, a second upper substrate 71, and an ink pool member 90 in this order from the lower side. The flow path substrate 80, the piezoelectric element substrate 50, and the ink pool member 90 have the same configuration as in the first embodiment.

第2上部基板71は、支持体となり得る強度を有する絶縁体であるガラス基板72を含んで構成されている。本実施形態でもガラスの他に例えば、セラミックス、シリコーン、樹脂等、でも構成することができる。   The second upper substrate 71 includes a glass substrate 72 that is an insulator having a strength that can serve as a support. In this embodiment, for example, ceramics, silicone, resin, etc. can be used in addition to glass.

ガラス基板72の対向面72Aには、金属配線74が形成されている。この金属配線74は、平らなガラス基板72に段差なく形成されている。また、対向面72Aには、各圧電素子54毎に、薄膜トランジスタ75が形成されており、金属配線74と接続されている。第2上部基板71は、いわゆるSOG(System On Glass)基板とされている。金属配線74及び薄膜トランジスタ75は、樹脂膜76で被覆保護されている。金属配線74には、バンプ78が設けられている。バンプ78は、圧電素子基板50の上部電極58と電気接続される。このバンプ78により、薄膜トランジスタ75と圧電素子54とが金属配線74を介して電気接続される。   Metal wiring 74 is formed on the facing surface 72 </ b> A of the glass substrate 72. The metal wiring 74 is formed on the flat glass substrate 72 without a step. A thin film transistor 75 is formed on the facing surface 72A for each piezoelectric element 54 and connected to the metal wiring 74. The second upper substrate 71 is a so-called SOG (System On Glass) substrate. The metal wiring 74 and the thin film transistor 75 are covered and protected with a resin film 76. The metal wiring 74 is provided with bumps 78. The bump 78 is electrically connected to the upper electrode 58 of the piezoelectric element substrate 50. The thin film transistor 75 and the piezoelectric element 54 are electrically connected via the metal wiring 74 by the bumps 78.

また、ガラス基板72には、インクプール室94に貯留されているインクを圧力室86に供給するための貫通口73が形成されている。貫通口73は、圧力室86毎に形成されている。   The glass substrate 72 is formed with a through-hole 73 for supplying ink stored in the ink pool chamber 94 to the pressure chamber 86. The through-hole 73 is formed for each pressure chamber 86.

図16に示すように、圧電素子基板50に形成された供給孔50Aの上側には、リブ隔壁68が設けられている。リブ隔壁68の構成についても、第1実施形態と同様である。このリブ隔壁68により、圧電素子基板50と第2上部基板71との間に中空61が形成されている。   As shown in FIG. 16, rib partition walls 68 are provided above the supply holes 50 </ b> A formed in the piezoelectric element substrate 50. The configuration of the rib partition wall 68 is also the same as in the first embodiment. Due to the rib partition walls 68, a hollow 61 is formed between the piezoelectric element substrate 50 and the second upper substrate 71.

上記構成のインクジェット記録ヘッド34でも、圧力室86は圧電素子基板50の下側に形成され、インクプール室94は第2上部基板71の上側に形成されており、両者が同一水平面上に存在しないように構成されている。したがって、圧力室86を互いに接近させた状態に配置することが可能となり、ノズル84をマトリックス状に高密度に配設することができる。   Also in the ink jet recording head 34 having the above-described configuration, the pressure chamber 86 is formed below the piezoelectric element substrate 50, and the ink pool chamber 94 is formed above the second upper substrate 71, and they do not exist on the same horizontal plane. It is configured as follows. Accordingly, the pressure chambers 86 can be arranged in a state of being close to each other, and the nozzles 84 can be arranged in a matrix at high density.

また、インクプール室94が広く、かつ死水域が少ないので、適正に気泡を抜くことができる。   Further, since the ink pool chamber 94 is wide and the dead water area is small, it is possible to appropriately remove bubbles.

また、個々の圧電素子54からの配線がバンプ78により第2上部基板71側へ持ち上げられているので、金属配線74を平坦な第2上部基板71に形成すればよく、圧電素子基板50に金属配線を形成する場合と比較して(圧電素子基板50側であれば圧電素子54により段差のある配線を形成しなければならない)、容易に形成することができる。   Further, since the wirings from the individual piezoelectric elements 54 are lifted to the second upper substrate 71 side by the bumps 78, the metal wiring 74 may be formed on the flat second upper substrate 71. Compared with the case of forming the wiring (if the piezoelectric element substrate 50 side, the wiring having a step must be formed by the piezoelectric element 54), it can be formed easily.

また、薄膜トランジスタ75が第2上部基板71に形成されているので、圧電素子基板50に駆動IC77を実装した場合に必要となる大サイズの駆動IC77及び駆動ICを第2上部基板71と接続するための大きなバンプが不要となり、インクジェット記録ヘッド34を小型化することができる。   In addition, since the thin film transistor 75 is formed on the second upper substrate 71, in order to connect the large size driving IC 77 and the driving IC required when the driving IC 77 is mounted on the piezoelectric element substrate 50 to the second upper substrate 71. Large bumps are not required, and the inkjet recording head 34 can be downsized.

また、熱源となる薄膜トランジスタ75が第2上部基板71に実装されているので、圧電素子基板50に実装されている場合と比較して、圧力室86内のインクの温度上昇を抑制することができる。これにより、圧力室86内のインク温度ムラによるインク滴体積のバラツキを抑制することができる。   In addition, since the thin film transistor 75 serving as a heat source is mounted on the second upper substrate 71, the temperature rise of the ink in the pressure chamber 86 can be suppressed as compared with the case where the thin film transistor 75 is mounted on the piezoelectric element substrate 50. . Thereby, variation in ink droplet volume due to uneven ink temperature in the pressure chamber 86 can be suppressed.

また、上記構成のインクジェット記録ヘッド34では、リブ隔壁68により中空61が構成されているので、中空61が構成されていない場合(中空部分にインクが充填されている場合)と比較して、インクに接する異種界面を少なくすることができ、内面処理プロセスの選択肢を広げることができる(例えば、Auのスパッタを用いることができる)。   Further, in the ink jet recording head 34 having the above configuration, since the hollow 61 is formed by the rib partition walls 68, the ink is compared with the case where the hollow 61 is not formed (when the hollow portion is filled with ink). It is possible to reduce the number of heterogeneous interfaces in contact with each other and to expand the options for the inner surface treatment process (for example, Au sputtering can be used).

また、中空61が構成されているので、圧電素子54をインクから容易に隔離できると共に、振動板52の変形が阻害されるのを防止することができる。   Further, since the hollow 61 is configured, the piezoelectric element 54 can be easily isolated from the ink, and deformation of the diaphragm 52 can be prevented from being hindered.

以上のような構成のインクジェット記録ヘッド34において、次に、その製造工程について、図18乃至図21を基に詳細に説明する。   Next, the manufacturing process of the inkjet recording head 34 configured as described above will be described in detail with reference to FIGS.

図18で示すように、このインクジェット記録ヘッド34は、第2上部基板71、圧電素子基板50、及び、流路基板80を、各々別々に作成し、結合(接合)することによって製造される。圧電素子基板50及び流路基板80の製造工程については、第1実施形態と同様であるため詳細な説明は省略し、第2上部基板71の製造工程について説明する。     As shown in FIG. 18, the ink jet recording head 34 is manufactured by separately forming and bonding (bonding) the second upper substrate 71, the piezoelectric element substrate 50, and the flow path substrate 80. Since the manufacturing process of the piezoelectric element substrate 50 and the flow path substrate 80 is the same as that of the first embodiment, the detailed description is omitted, and the manufacturing process of the second upper substrate 71 will be described.

図19(A)で示すように、まず、ガラス製のガラス基板72を用意する。ガラス基板72は撓まず、支持体となりうる厚みを有すればよく、ガラス製に限定されるものではないが、ガラスは硬い上に安価なので好ましい。なお、この第2上部基板71の製造においては、ガラス基板72自体が支持体となる程度の強度を確保できる厚み(0.3mm〜1.5mm)を持っているので、別途支持体を設ける必要はない。   As shown in FIG. 19A, first, a glass substrate 72 made of glass is prepared. The glass substrate 72 is not limited to be made of glass as long as the glass substrate 72 does not bend and has a thickness that can serve as a support, but glass is preferable because it is hard and inexpensive. In the production of the second upper substrate 71, the glass substrate 72 itself has a thickness (0.3 mm to 1.5 mm) that can secure the strength to be a support, so that it is necessary to provide a separate support. There is no.

次に、図19(B)で示すように、ガラス基板72の下面(表面)に、金属膜を積層し、金属配線74をパターニングする。具体的には、スパッタ法にてAl膜(厚さ1μm)を着膜する、ホトリソグラフィー法でレジストを形成する、塩素系のガスを用いたRIE法にてAl膜をエッチングする、酸素プラズマにてレジスト膜を剥離する、という加工を行う。   Next, as shown in FIG. 19B, a metal film is laminated on the lower surface (front surface) of the glass substrate 72, and the metal wiring 74 is patterned. Specifically, an Al film (thickness 1 μm) is deposited by sputtering, a resist is formed by photolithography, an Al film is etched by RIE using a chlorine-based gas, and oxygen plasma is applied. The resist film is removed.

また、金属配線74が形成されている面と同一の対向面72Aに、薄膜トランジスタ75を形成する。薄膜トランジスタ75は、一般的な低温Poly Si TFTプロセスによって形成する。   Further, the thin film transistor 75 is formed on the facing surface 72A that is the same as the surface on which the metal wiring 74 is formed. The thin film transistor 75 is formed by a general low temperature Poly Si TFT process.

そして、金属配線74、及び、薄膜トランジスタ75の上に、樹脂膜76を形成する。なお、上部電極58との接続用のバンプ78を接合する部分には、樹脂膜76を積層しないようにする。具体的には、樹脂膜76として、耐インク性と柔軟性を有する、ポリイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリウレタン系、シリコーン系等の感光性樹脂(例えば、富士フイルムアーチ社製の感光性ポリイミド Durimide7320)を積層し、露光・現像によりパターニングして形成する。   Then, a resin film 76 is formed on the metal wiring 74 and the thin film transistor 75. It should be noted that the resin film 76 is not laminated on the portion where the bump 78 for connection with the upper electrode 58 is joined. Specifically, as the resin film 76, a photosensitive resin such as polyimide, polyamide, epoxy, polyurethane, or silicone having ink resistance and flexibility (for example, photosensitive polyimide manufactured by Fuji Film Arch Co., Ltd.). Durimide 7320) is laminated and patterned by exposure and development.

そして、図19(C)で示すように、金属配線74と接続されるバンプ78を形成する。バンプ78の形成には、電界メッキ、無電界メッキ、ボールバンプ、スクリーン印刷等が適用できる。バンプ78の高さは、圧電素子基板50との接合時に、上部電極58との接合を容易にするため、リブ隔壁68の高さよりも高いものとされる。   Then, as shown in FIG. 19C, bumps 78 connected to the metal wiring 74 are formed. For the formation of the bumps 78, electroplating, electroless plating, ball bumps, screen printing, or the like can be applied. The height of the bump 78 is set higher than the height of the rib partition wall 68 in order to facilitate the bonding with the upper electrode 58 at the time of bonding with the piezoelectric element substrate 50.

次いで、ガラス基板72にインクを通過させるための貫通口73を形成する。貫通口73の形成は、まず、図19(D)で示すように、ガラス基板72の上面にレジストをパターニングする。そして、サンドブラスト処理により穿孔し、レジスト剥離を行なうことにより、図19(E)に示すように貫通口73が形成される。   Next, a through-hole 73 for allowing ink to pass through the glass substrate 72 is formed. The through-hole 73 is formed by first patterning a resist on the upper surface of the glass substrate 72 as shown in FIG. Then, a through-hole 73 is formed as shown in FIG. 19 (E) by perforating by sandblasting and removing the resist.

以上のようにして、第2上部基板71が製造される。   As described above, the second upper substrate 71 is manufactured.

次に、圧電素子基板50と第2上部基板71との結合(接合)工程について説明する。   Next, a bonding (bonding) process between the piezoelectric element substrate 50 and the second upper substrate 71 will be described.

図20(A)で示すように、圧電素子基板50のリブ隔壁68側と、第2上部基板71のバンプ78形成側とを対向させ、両者を熱圧着により結合(接合)する。すなわち、リブ隔壁68をガラス基板72、樹脂膜76に接合し、バンプ78を上部電極58に接合する。   As shown in FIG. 20A, the rib partition wall 68 side of the piezoelectric element substrate 50 and the bump 78 forming side of the second upper substrate 71 are opposed to each other, and both are bonded (bonded) by thermocompression bonding. That is, the rib partition walls 68 are bonded to the glass substrate 72 and the resin film 76, and the bumps 78 are bonded to the upper electrode 58.

このとき、リブ隔壁68の高さよりもバンプ78の高さの方が高いので、リブ隔壁68をガラス基板72、樹脂膜76に接合することにより、バンプ78が上部電極58に自動的に接合される。つまり、バンプ78は高さ調整が容易なので(潰れやすいので)、リブ隔壁68による供給路68A及び中空61の形成と、バンプ78の接続を容易に行なうことができる。   At this time, since the height of the bump 78 is higher than the height of the rib partition wall 68, the bump 78 is automatically bonded to the upper electrode 58 by bonding the rib partition wall 68 to the glass substrate 72 and the resin film 76. The That is, since the height adjustment of the bump 78 is easy (being easily crushed), the formation of the supply path 68A and the hollow 61 by the rib partition wall 68 and the connection of the bump 78 can be easily performed.

次いで、図20(B)で示すように、第1支持基板40の貫通孔40Aから接着剤剥離溶液(例えば、有機エタノールアミン系溶剤)を注入して樹脂接着剤42を選択的に溶解させることで、第1支持基板40を圧電素子基板50から剥離する。これにより、図20(C)で示すように、第2上部基板71と圧電素子基板50との接合基板が完成する。   Next, as shown in FIG. 20B, an adhesive stripping solution (for example, an organic ethanolamine solvent) is injected from the through hole 40A of the first support substrate 40 to selectively dissolve the resin adhesive 42. Then, the first support substrate 40 is peeled from the piezoelectric element substrate 50. As a result, as shown in FIG. 20C, the bonded substrate of the second upper substrate 71 and the piezoelectric element substrate 50 is completed.

次に、流路基板80と、圧電素子基板50と第2上部基板71との接合体を結合(接合)について説明する。   Next, joining (joining) of the joined body of the flow path substrate 80, the piezoelectric element substrate 50, and the second upper substrate 71 will be described.

図21(A)で示すように、圧電素子基板50の振動板52側と、流路基板80の圧力室86が形成された側とを熱圧着により結合(接合)する。そして次に、図21(B)で示すように、第2支持基板71の貫通孔44Aから接着剤剥離溶液(有機エタノールアミン溶液)を注入して樹脂接着剤46を選択的に溶解させることで、第2支持基板44を流路基板80から剥離処理する。   As shown in FIG. 21A, the diaphragm 52 side of the piezoelectric element substrate 50 and the side on which the pressure chamber 86 of the flow path substrate 80 is formed are joined (joined) by thermocompression bonding. Then, as shown in FIG. 21B, an adhesive stripping solution (organic ethanolamine solution) is injected from the through hole 44A of the second support substrate 71 to selectively dissolve the resin adhesive 46. Then, the second support substrate 44 is peeled from the flow path substrate 80.

その後、図21(C)で示すように、第2支持基板71が剥離された面を、アルミナを主成分とする研磨材を使用した研磨処理又は酸素プラズマを用いたRIE処理することにより、表面層が取り除かれ、ノズル84が開口される。そして、図21(D)で示すように、そのノズル84が開口された下面に撥水剤としてのフッ素材F(例えば、旭ガラス社製のCytop)を塗布する。   Thereafter, as shown in FIG. 21C, the surface from which the second support substrate 71 has been peeled is subjected to a polishing process using an abrasive mainly composed of alumina or an RIE process using oxygen plasma. The layer is removed and the nozzle 84 is opened. Then, as shown in FIG. 21D, a fluorine material F (for example, Cytop manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) as a water repellent is applied to the lower surface where the nozzle 84 is opened.

そして、図21(E)で示すように、第2上部基板71の上面にインクプール部材90を接合することにより、インクジェット記録ヘッド34が完成し、図21(F)で示すように、インクプール室94や圧力室86内にインクが充填可能とされる。   21E, the ink pool member 90 is joined to the upper surface of the second upper substrate 71 to complete the ink jet recording head 34. As shown in FIG. The chamber 94 and the pressure chamber 86 can be filled with ink.

なお、上記実施形態では、ガラス基板72の下面側にのみ金属配線74を設けたが、図22に示すように、ガラス基板72に金属配線74と接続された貫通配線74A、及び、この貫通配線74Aと接続されガラス基板72の上面側に設けられた上面配線74Bを形成してもよい(上面配線74Bは、樹脂膜76Bで覆う)。このように、上面配線74Bを形成することにより、インクジェット記録ヘッド34の大きさを変えずに配線面積を拡大することができる。上面配線74Bは、入力信号線等に用いることができる。上面配線74Bは、インクジェット記録ヘッド34の外側に配置されているので、図示しない制御ボード等との接続が容易である。   In the above embodiment, the metal wiring 74 is provided only on the lower surface side of the glass substrate 72. However, as shown in FIG. 22, the through wiring 74A connected to the metal wiring 74 on the glass substrate 72, and the through wiring An upper surface wiring 74B connected to 74A and provided on the upper surface side of the glass substrate 72 may be formed (the upper surface wiring 74B is covered with a resin film 76B). Thus, by forming the upper surface wiring 74B, the wiring area can be expanded without changing the size of the inkjet recording head 34. The upper surface wiring 74B can be used as an input signal line or the like. Since the upper surface wiring 74B is disposed outside the ink jet recording head 34, it can be easily connected to a control board (not shown).

また、上記実施形態では、薄膜トランジスタ75を第2上部基板71の下面側に形成したが、図23に示すように、薄膜トランジスタ75を第2上部基板71の上面側のインクプール室94内に形成してもよい。薄膜トランジスタ75をインクプール室94内に配置することにより、発熱した薄膜トランジスタ75は、インクにより冷却され、放熱特性を向上させることができる(水冷効果)。   In the above embodiment, the thin film transistor 75 is formed on the lower surface side of the second upper substrate 71. However, as shown in FIG. 23, the thin film transistor 75 is formed in the ink pool chamber 94 on the upper surface side of the second upper substrate 71. May be. By disposing the thin film transistor 75 in the ink pool chamber 94, the thin film transistor 75 that has generated heat is cooled by ink, and heat dissipation characteristics can be improved (water cooling effect).

また、上記実施形態では、第2上部基板71に薄膜トランジスタ75を形成したが、薄膜トランジスタは、必ずしも第2上部基板71に形成する必要はない。薄膜トランジスタを他の基板へ形成し、第2上部基板71から金属配線74、または上面配線74Bを引き出して、この基板と接続させてもよい。   In the above embodiment, the thin film transistor 75 is formed on the second upper substrate 71. However, the thin film transistor is not necessarily formed on the second upper substrate 71. The thin film transistor may be formed on another substrate, and the metal wiring 74 or the upper surface wiring 74B may be drawn from the second upper substrate 71 and connected to this substrate.

上記構成のインクジェット記録ヘッド34を搭載したインクジェット記録装置100の作用については、第1実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。   Since the operation of the ink jet recording apparatus 100 equipped with the ink jet recording head 34 having the above-described configuration is the same as that of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.

本実施形態でも、紙幅対応のFWAの例について説明したが、本発明のインクジェット記録ヘッドは、これに限定されず、PWAの装置にも適用することができる。   Also in this embodiment, an example of FWA corresponding to the paper width has been described. However, the inkjet recording head of the present invention is not limited to this, and can be applied to a PWA apparatus.

また、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成するなど、工業的に用いられる液滴噴射装置全般に対して、本発明に係るインクジェット記録ヘッド34を適用することができる。   Further, the recording medium is not limited to paper, and the liquid to be ejected is not limited to ink. For example, industrially used liquids such as creating color filters for displays by discharging ink onto polymer films or glass, or forming bumps for component mounting by discharging welded solder onto a substrate The ink jet recording head 34 according to the present invention can be applied to all droplet ejecting apparatuses.

第1実施形態のインクジェット記録装置の全体構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of an ink jet recording apparatus according to a first embodiment. 第1実施形態のインクジェット記録ユニットの配置を示す概略図である。It is the schematic which shows arrangement | positioning of the inkjet recording unit of 1st Embodiment. 第1実施形態のインクジェット記録ユニットによる印字領域を示す図である。It is a figure which shows the printing area | region by the inkjet recording unit of 1st Embodiment. 第1実施形態のインクジェット記録ヘッドの構成を示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an ink jet recording head according to a first embodiment. 第1実施形態のインクジェット記録ヘッドの一部の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a part of the ink jet recording head according to the first embodiment. 第1実施形態のインクジェット記録ヘッドを主要部毎に分解して示す断面図である。It is sectional drawing which decomposes | disassembles and shows the inkjet recording head of 1st Embodiment for every principal part. 第1実施形態のインクジェット記録ヘッドを製造する全体工程の説明図である。It is explanatory drawing of the whole process which manufactures the inkjet recording head of 1st Embodiment. 圧電素子基板を製造する工程(A)〜(F)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (A)-(F) which manufactures a piezoelectric element board | substrate. 圧電素子基板を製造する工程(G)〜(J)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process (G)-(J) which manufactures a piezoelectric element board | substrate. 第1上部基板を製造する工程(A)〜(E)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (A)-(E) which manufactures a 1st upper board | substrate. 第1上部基板を製造する工程(F)〜(H)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process (F)-(H) which manufactures a 1st upper board | substrate. 圧電素子基板と第1上部基板とを接合する工程(A)〜(C)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (A)-(C) which joins a piezoelectric element board | substrate and a 1st upper board | substrate. 流路基板を製造する工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process of manufacturing a flow-path board | substrate. 圧電素子基板と第1上部基板との接合体に流路基板を接合する工程(A)〜(B)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (A)-(B) which joins a flow-path board | substrate to the conjugate | zygote of a piezoelectric element board | substrate and a 1st upper board | substrate. 圧電素子基板と第1上部基板との接合体に流路基板を接合する工程(C)〜(D)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (C)-(D) which joins a flow-path board | substrate to the conjugate | zygote of a piezoelectric element board | substrate and a 1st upper board | substrate. 圧電素子基板と第1上部基板と流路基板と接合体にインクプール部材を接合する工程(E)〜(F)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process (E)-(F) which joins an ink pool member to a piezoelectric element board | substrate, a 1st upper board | substrate, a flow-path board | substrate, and a conjugate | zygote. 第1実施形態のインクジェット記録ヘッドの変形例の構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the modification of the inkjet recording head of 1st Embodiment. 第1実施形態のインクジェット記録ヘッドの他の変形例の構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the other modification of the inkjet recording head of 1st Embodiment. 第1実施形態のインクジェット記録ヘッドの他の変形例の構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the other modification of the inkjet recording head of 1st Embodiment. 第2実施形態のインクジェット記録ヘッドの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the inkjet recording head of 2nd Embodiment. 第2実施形態のインクジェット記録ヘッドを主要部毎に分解して示す断面図である。It is sectional drawing which decomposes | disassembles and shows the inkjet recording head of 2nd Embodiment for every principal part. 第2実施形態のインクジェット記録ヘッドを製造する全体工程の説明図である。It is explanatory drawing of the whole process of manufacturing the inkjet recording head of 2nd Embodiment. 第2上部基板を製造する工程(A)〜(E)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (A)-(E) which manufactures a 2nd upper board | substrate. 圧電素子基板と第2上部基板とを接合する工程(A)〜(C)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (A)-(C) which joins a piezoelectric element board | substrate and a 2nd upper board | substrate. 圧電素子基板と第2上部基板との接合体に流路基板を接合する工程(A)〜(B)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process (A)-(B) which joins a flow-path board | substrate to the conjugate | zygote of a piezoelectric element board | substrate and a 2nd upper substrate. 圧電素子基板と第2上部基板との接合体に流路基板を接合する工程(C)〜(D)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows process (C)-(D) which joins a flow-path board | substrate to the conjugate | zygote of a piezoelectric element board | substrate and a 2nd upper board | substrate. 圧電素子基板と第2上部基板と流路基板と接合体にインクプール部材を接合する工程(E)〜(F)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process (E)-(F) which joins an ink pool member to a piezoelectric element board | substrate, a 2nd upper board | substrate, a flow-path board | substrate, and a conjugate | zygote. 第2実施形態のインクジェット記録ヘッドの変形例の構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the modification of the inkjet recording head of 2nd Embodiment. 第2実施形態のインクジェット記録ヘッドの他の変形例の構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the other modification of the inkjet recording head of 2nd Embodiment. 第1実施形態のインクジェット記録ヘッドの他の変形例の構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the other modification of the inkjet recording head of 1st Embodiment. 従来のインクジェット記録ヘッドの構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the conventional inkjet recording head. 従来のインクジェット記録ヘッドの構造を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the structure of the conventional inkjet recording head. 従来のインクジェット記録ヘッドの構造を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the structure of the conventional inkjet recording head.

符号の説明Explanation of symbols

10 インクジェット記録装置
32 インクジェット記録ヘッド
34 インクジェット記録ヘッド
50 圧電素子基板
52 振動板
54 圧電素子
61 中空
63 大気連通口
68 リブ隔壁
68A 供給路
70 第1上部基板
71 第2上部基板
73 貫通口
74A 貫通配線
74 金属配線
74B 上面配線
75 薄膜トランジスタ
77 駆動IC
78 バンプ
80 流路基板
84 ノズル
86 圧力室
90 インクプール部材
94 インクプール室
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Inkjet recording device 32 Inkjet recording head 34 Inkjet recording head 50 Piezoelectric element substrate 52 Diaphragm 54 Piezoelectric element 61 Hollow 63 Atmospheric communication port 68 Rib partition wall 68A Supply path 70 First upper substrate 71 Second upper substrate 73 Through port 74A Through wiring 74 Metal wiring 74B Top surface wiring 75 Thin film transistor 77 Driving IC
78 Bump 80 Flow path substrate 84 Nozzle 86 Pressure chamber 90 Ink pool member 94 Ink pool chamber

Claims (15)

液滴を吐出するノズルと、
前記ノズルと連通し、流体が充填される圧力室と、
前記圧力室の一部を構成する振動板、及び、この振動板を変位させる圧電素子、を含んで構成される圧電素子基板と、
前記圧電素子基板を間に置いて前記圧力室と反対側に設けられ、前記圧力室へ供給する流体をプールする流体プール室と、
前記流体プール室と前記圧電素子基板との間に前記圧電素子基板と離間して対向するように配置され、前記流体プール室から前記圧力室へ流体を供給するための貫通口が形成された上部基板と、
前記上部基板に形成され、少なくとも前記圧電素子を駆動させる駆動手段と接続される配線と、
対向する前記上部基板と前記圧電素子との間に配置され、前記配線と前記圧電素子とを電気接続する接続部材と、
を備えた液滴吐出ヘッド。
A nozzle for discharging droplets;
A pressure chamber in communication with the nozzle and filled with fluid;
A piezoelectric element substrate including a diaphragm constituting a part of the pressure chamber, and a piezoelectric element for displacing the diaphragm;
A fluid pool chamber that is provided on the opposite side of the pressure chamber with the piezoelectric element substrate interposed therebetween, and pools fluid supplied to the pressure chamber;
An upper portion disposed between the fluid pool chamber and the piezoelectric element substrate so as to face the piezoelectric element substrate while being spaced apart and formed with a through-hole for supplying fluid from the fluid pool chamber to the pressure chamber A substrate,
Wiring formed on the upper substrate and connected to at least driving means for driving the piezoelectric element;
A connecting member disposed between the opposing upper substrate and the piezoelectric element, and electrically connecting the wiring and the piezoelectric element;
A droplet discharge head comprising:
前記配線は、前記上部基板の前記圧電素子基板と対向する側の対向面に形成された対向配線を含んで構成されていること、
を特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。
The wiring includes an opposing wiring formed on an opposing surface of the upper substrate facing the piezoelectric element substrate;
The droplet discharge head according to claim 1.
前記配線は、前記対向面とこの対向面の裏側の裏面とを貫通した貫通配線、及び、この貫通配線と接続され前記裏面に配設された裏面配線を含んで構成されていること、
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の液滴吐出ヘッド。
The wiring is configured to include a through wiring penetrating the opposing surface and a back surface on the back side of the opposing surface, and a back wiring connected to the through wiring and disposed on the back surface,
The liquid droplet ejection head according to claim 1, wherein:
前記駆動手段は、前記上部基板と異なる基板上に実装されていること、を特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッド。   4. The liquid droplet ejection head according to claim 1, wherein the driving unit is mounted on a substrate different from the upper substrate. 5. 前記駆動手段は、前記上部基板に実装されていること、を特徴とする請求項1至請求項3のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッド。   4. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the driving unit is mounted on the upper substrate. 5. 前記駆動手段は、前記裏面に実装されていること、を特徴とする請求項5に記載の液滴吐出ヘッド。   The liquid droplet ejection head according to claim 5, wherein the driving unit is mounted on the back surface. 前記駆動手段は、前記流体プール室内に配置されていること、を特徴とする請求項6に記載の液滴吐出ヘッド。   The liquid droplet ejection head according to claim 6, wherein the driving unit is disposed in the fluid pool chamber. 前記駆動手段は、前記上部基板の前記対向面に実装されていること、を特徴とする請求項5に記載の液滴吐出ヘッド。   The liquid droplet ejection head according to claim 5, wherein the driving unit is mounted on the facing surface of the upper substrate. 前記駆動手段は、集積回路で構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッド。   The liquid droplet ejection head according to claim 1, wherein the driving unit is configured by an integrated circuit. 前記駆動手段が、薄膜トランジスタを含んで構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッド。   9. The liquid droplet ejection head according to claim 1, wherein the driving unit includes a thin film transistor. 前記貫通口は、1つの前記圧電素子に対して1つ形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッド。   11. The liquid droplet ejection head according to claim 1, wherein one through hole is formed for one piezoelectric element. 11. 前記上部基板と前記圧電素子基板との間に設けられ、前記貫通口と連通されて前記圧力室へ流体を供給する流体供給路を構成すると共に、前記上部基板と前記圧電素子基板との間に空洞を構成するリブ隔壁、をさらに備えたこと、
を特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッド。
A fluid supply path that is provided between the upper substrate and the piezoelectric element substrate and communicates with the through hole to supply a fluid to the pressure chamber, and between the upper substrate and the piezoelectric element substrate. Further comprising a rib partition wall forming a cavity,
The droplet discharge head according to claim 1, wherein:
前記空洞が、大気に連通していることを特徴とする請求項12に記載の液滴吐出ヘッド。   The droplet discharge head according to claim 12, wherein the cavity communicates with the atmosphere. 前記ノズルが、マトリクス状に配設されていることを特徴とする請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッド。   The liquid droplet ejection head according to claim 1, wherein the nozzles are arranged in a matrix. 請求項1乃至請求項14のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置。   A liquid droplet ejection apparatus comprising the liquid droplet ejection head according to claim 1.
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