JP2007276157A - Liquid droplet delivering head and liquid droplet delivering apparatus - Google Patents

Liquid droplet delivering head and liquid droplet delivering apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2007276157A
JP2007276157A JP2006102132A JP2006102132A JP2007276157A JP 2007276157 A JP2007276157 A JP 2007276157A JP 2006102132 A JP2006102132 A JP 2006102132A JP 2006102132 A JP2006102132 A JP 2006102132A JP 2007276157 A JP2007276157 A JP 2007276157A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure generating
piezoelectric
wiring
fpc
droplet discharge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006102132A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Tsukuni
弘之 津国
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
富士ゼロックス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd, 富士ゼロックス株式会社 filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP2006102132A priority Critical patent/JP2007276157A/en
Publication of JP2007276157A publication Critical patent/JP2007276157A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid droplet delivering head capable of ensuring a high density wiring region for a wiring pattern on an existing wiring substrate and capable of implementing the wiring pattern at high density, and to provide a liquid droplet delivering apparatus. <P>SOLUTION: The liquid droplet delivering head 1 for delivering a liquid stored as liquid droplets toward a face to be delivered from a plurality of nozzles 12a has a plurality of opening parts 25 for electric joining which connects electrically a bump land part 23b of the wiring pattern 23 with a pressure generating element 13 through a solder bump 21 on a cover layer 24 of the wiring substrate 20. The opening part 25 for electric joining is formed smaller than the bump land part 23b of the wiring pattern 23. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に係わり、特に、部品実装の高密度化を図った液滴吐出ヘッド及び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 droplet discharge head and a droplet discharge device, and more particularly, to a droplet discharge head and a droplet discharge device including a droplet discharge head that achieve high density component mounting.
従来から、例えば複数の圧電/電歪アクチュエータ素子を駆動することにより、圧力発生室内に貯留されたインクに圧力を加えて、複数のノズルから被吐出面に向けて液体を微細な液滴状に吐出することで情報の記録を行うインクジェット式記録ヘッドが知られている。この種の記録ヘッドとしては、例えば複数のノズルの高密度化を図るために複数の圧電/電歪アクチュエータ素子をマトリックス状に配列した構造が提案されている(例えば特許文献1参照。)。   Conventionally, for example, by driving a plurality of piezoelectric / electrostrictive actuator elements, pressure is applied to the ink stored in the pressure generating chamber, and the liquid is made into fine droplets from the plurality of nozzles toward the ejection surface. 2. Related Art Inkjet recording heads that record information by discharging are known. As this type of recording head, for example, a structure in which a plurality of piezoelectric / electrostrictive actuator elements are arranged in a matrix in order to increase the density of a plurality of nozzles has been proposed (for example, see Patent Document 1).
この特許文献1に記載されたインクジェット式記録ヘッドは、ノズルに連通した圧力発生室に対応したピッチで基板上に配設された格子状配列構造の圧電/電歪アクチュエータ素子(以下「圧電素子」という。)と、個々の圧電素子に接合された複数の配線パターンを有するフレキシブルプリント配線基板(以下「FPC」という。)とを備えている。この圧電素子は、圧力発生室内に貯留されているインクに圧力を加えるアクチュエータエリア(電極駆動部)と電気接合用エリア(電極パッド部)とを同一面上に有している。この圧電素子の電気接合用エリアは、FPCの配線パターンの電気接合用パッド(バンプランド部)とはんだバンプを介して電気的に接続されている。個々のFPCの電気接合用パッドから引き回された複数の配線は、個々の電気接合用パッドの所望のパッド間の隙間を通して隣接して配されている。FPCの配線パターン上には、カバーレイが被覆されており、そのカバーレイは、複数の電気接合用パッド上に形成されたはんだバンプを露出させた開口部を有している。   The ink jet recording head described in Patent Document 1 is a piezoelectric / electrostrictive actuator element (hereinafter referred to as “piezoelectric element”) having a lattice arrangement structure disposed on a substrate at a pitch corresponding to a pressure generation chamber communicating with a nozzle. And a flexible printed wiring board (hereinafter referred to as “FPC”) having a plurality of wiring patterns joined to individual piezoelectric elements. This piezoelectric element has an actuator area (electrode driving part) for applying pressure to ink stored in the pressure generating chamber and an electric bonding area (electrode pad part) on the same surface. The area for electric bonding of the piezoelectric element is electrically connected to the electric bonding pad (bump land portion) of the FPC wiring pattern via a solder bump. A plurality of wirings routed from the electrical bonding pads of the individual FPCs are arranged adjacent to each other through gaps between desired pads of the individual electrical bonding pads. A coverlay is covered on the wiring pattern of the FPC, and the coverlay has openings that expose the solder bumps formed on the plurality of electrical bonding pads.
圧電素子の電気接合用エリアとFPCのはんだバンプとを接合するにあたっては、先ず、圧電素子とFPCとを互いに対向させる。次に、複数の圧電素子の電気接合用エリアとFPCの複数のはんだバンプとがそれぞれ合致するように位置付けする。次いで、加熱、加圧、又は加振を行うことにより、複数の圧電素子とFPCの複数のはんだバンプとをそれぞれ電気的に接続する。
特開2003−69103号公報(図1〜図5及びその説明箇所)
In joining the electrical bonding area of the piezoelectric element and the solder bump of the FPC, first, the piezoelectric element and the FPC are opposed to each other. Next, the electric bonding areas of the plurality of piezoelectric elements and the plurality of solder bumps of the FPC are positioned so as to match each other. Next, the plurality of piezoelectric elements and the plurality of solder bumps of the FPC are electrically connected to each other by performing heating, pressurization, or vibration.
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-69103 (FIGS. 1 to 5 and the description thereof)
ところで、特許文献1に記載されたようなインクジェット式記録ヘッドにあっては、上述したように、FPCの複数の電気接合用パッドを除く配線パターン上に絶縁材料からなるカバーレイが被覆されている。このカバーレイは、例えばFPCの複数の電気接合用パッド上にはんだバンプを形成する時に生じるはんだバンプの放熱、あるいははんだバンプ形成後に生じるFPCの熱履歴による熱膨張や収縮等の経時的変化により、FPCの隣接する複数のはんだバンプ間、FPCのはんだバンプとそれに隣接する配線パターンとの間、隣接する配線パターン間などのショートを防止する役目を有している。   By the way, in the ink jet recording head described in Patent Document 1, as described above, a cover lay made of an insulating material is coated on the wiring pattern excluding the plurality of FPC pads for electrical bonding. . This cover lay is due to changes over time such as thermal expansion and contraction due to heat release of solder bumps generated when solder bumps are formed on a plurality of electrical bonding pads of FPC, or thermal history of FPC generated after solder bump formation, for example. It serves to prevent short-circuits between a plurality of adjacent solder bumps of the FPC, between the solder bumps of the FPC and the wiring pattern adjacent thereto, and between adjacent wiring patterns.
一方、かかる構成を備えた従来のインクジェット式記録ヘッドでは、FPCのカバーレイは、圧電素子の電気接合用エリアとFPCのはんだバンプとを接合する際に正規の位置から変動(寸法変動)する場合がある。このような場合があっても、FPCの電気接合用パッドに対するFPCのカバーレイの位置ずれなどを吸収できることが肝要である。そのため、従来のインクジェット式記録ヘッドにあっては、カバーレイの配線パターンに対する位置ずれ量などを考慮して、FPCの配線パターンの最小配線ピッチに加えて、FPCの電気接合用パッド及びそのパッドに隣接する配線間の間隔等を決定する必要がある。   On the other hand, in the conventional ink jet recording head having such a configuration, the FPC coverlay fluctuates from the normal position (dimension fluctuation) when the electric bonding area of the piezoelectric element and the solder bump of the FPC are bonded. There is. Even in such a case, it is important to be able to absorb misalignment of the FPC coverlay with respect to the FPC electrical bonding pad. Therefore, in the conventional ink jet recording head, in consideration of the positional deviation amount with respect to the wiring pattern of the coverlay, in addition to the minimum wiring pitch of the FPC wiring pattern, the FPC electrical bonding pad and its pad It is necessary to determine an interval between adjacent wirings.
一般に、従来のインクジェット式記録ヘッドでは、FPCの配線パターンの最小配線ピッチよりも、FPCのカバーレイの配線パターンに対する位置ずれ量の方が大きい。このため、FPCの電気接合用パッド及びそのパッドに隣接する配線間の間隔寸法は、FPCのカバーレイの配線パターンに対する位置ずれ量に大きく依存することとなる。その結果、従来のインクジェット式記録ヘッドは、FPCのカバーレイの配線パターンに対する位置ずれを吸収するために、FPCの電気接合用パッド(はんだバンプ)よりも、はんだバンプを露呈させたFPCのカバーレイの開口部の方が大きな寸法に設定されており、その開口部内に露呈した電気接合用パッドの全面にはんだバンプを形成している(図7(b)参照)。   In general, in a conventional ink jet recording head, the amount of displacement with respect to the wiring pattern of the FPC coverlay is larger than the minimum wiring pitch of the wiring pattern of the FPC. For this reason, the distance between the FPC electrical bonding pads and the wiring adjacent to the pads greatly depends on the positional deviation amount of the FPC coverlay with respect to the wiring pattern. As a result, the conventional ink jet recording head has an FPC coverlay that exposes the solder bumps rather than the FPC electrical bonding pads (solder bumps) in order to absorb misalignment of the FPC coverlay with respect to the wiring pattern. The size of the opening is set to a larger size, and solder bumps are formed on the entire surface of the electrical bonding pad exposed in the opening (see FIG. 7B).
しかしながら、FPCのカバーレイの配線パターンに対する位置ずれを吸収するための許容領域(位置ずれ量)は、FPCの配線パターンを形成することができない配線上でのムダな空間(デッドスペース)となっていた。これにより、FPCの配線パターンの線幅や幅ピッチなどの関係から配線密度が低くなり、FPCの配線パターンの高密度実装化を図ることが困難となるという問題点があった。また、多数のノズルを有する幅広の記録ヘッドや高密度化した記録ヘッドを微細化・高密度化するのには大きな障害になるという問題点があった。   However, the permissible area (positional deviation amount) for absorbing the positional deviation of the FPC coverlay with respect to the wiring pattern is a waste space (dead space) on the wiring in which the FPC wiring pattern cannot be formed. It was. As a result, there is a problem that the wiring density is lowered due to the line width and width pitch of the FPC wiring pattern, and it is difficult to achieve high-density mounting of the FPC wiring pattern. In addition, there is a problem that a large recording head having a large number of nozzles or a high-density recording head is a major obstacle to miniaturization and high density.
上記特許文献1に記載されたインクジェット式記録ヘッドにあっては、FPCのカバーレイの開口部内に露呈した電気接合用パッドの全面にはんだバンプを形成しており、はんだバンプなどに対してカバーレイの位置ずれを吸収することについては言及していない。   In the ink jet recording head described in Patent Document 1, solder bumps are formed on the entire surface of the electrical bonding pads exposed in the openings of the FPC coverlay. No mention is made of absorbing the misalignment.
本発明は、上記従来の課題を解消するためになされたものであり、既存の配線基板上に配線パターンの高密度な配線領域を確保することを可能にし、配線パターンの高密度実装化を可能と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している。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and it is possible to secure a high-density wiring area of a wiring pattern on an existing wiring board and to realize high-density mounting of the wiring pattern. It is an object of the present invention to provide a liquid droplet discharge head and a liquid droplet discharge apparatus including the liquid droplet discharge head.
[1]本発明は、貯留されている液体を複数のノズルから被吐出面に向けて液滴として吐出する液滴吐出ヘッドであって、前記複数のノズル、前記複数のノズルに連通する複数の圧力発生室、及び前記複数の圧力発生室に対応して設けられた複数の圧力発生素子を有するヘッド本体と、ベース層、前記ベース層上に形成された配線と電気的に接続されたバンプランド部を有する複数の配線パターン、及び前記複数の配線パターンを被覆したカバー層を有する配線基板とを備えてなり、前記カバー層は、前記配線パターンの前記バンプランド部と前記圧力発生素子とをバンプを介して電気的に接続するための複数の電気接合用開口部を有し、前記電気接合用開口部が、前記配線パターンの前記バンプランド部よりも小さく形成されてなることを特徴とする液滴吐出ヘッドにある。 [1] The present invention is a droplet discharge head that discharges a stored liquid as droplets from a plurality of nozzles toward a discharge target surface, the plurality of nozzles, and a plurality of nozzles communicating with the plurality of nozzles A head body having a pressure generating chamber and a plurality of pressure generating elements provided corresponding to the plurality of pressure generating chambers, a base layer, and a bump land electrically connected to a wiring formed on the base layer A plurality of wiring patterns having a portion and a wiring substrate having a cover layer covering the plurality of wiring patterns, wherein the cover layer bumps the bump land portion of the wiring pattern and the pressure generating element. A plurality of openings for electrical connection for electrical connection via the wiring pattern, wherein the openings for electrical connection are formed smaller than the bump land portions of the wiring pattern. In the liquid droplet ejection head according to symptoms.
上記構成によると、配線基板の配線パターンのバンプランド部よりも小さく形成されたカバー層の電気接合用開口部内にバンプを設けている。これにより、配線パターンのバンプランド部と配線との間の間隔を短くすることができるようになり、隣接するバンプランド部間に、配線パターンを形成することができる配線面積を確保しながら、配線基板の配線パターンの高密度実装化を達成することができる。   According to the above configuration, the bump is provided in the opening for electrical bonding of the cover layer formed smaller than the bump land portion of the wiring pattern of the wiring board. As a result, the interval between the bump land portion of the wiring pattern and the wiring can be shortened, and the wiring area can be formed between the adjacent bump land portions while ensuring the wiring area. A high-density mounting of the wiring pattern of the substrate can be achieved.
[2]上記[1]記載の発明にあって、前記配線パターンの前記バンプランド部が、前記電気接合用開口部と同一の大きさのバンプ形成面を有してなることを特徴としている。電気接合用開口部内にバンプを突出形成することができるとともに、バンプランド部に対するバンプのずれ量を少なくすることが可能となる。 [2] In the invention described in [1] above, the bump land portion of the wiring pattern has a bump forming surface having the same size as the opening for electrical connection. Bumps can be formed protrudingly in the electrical bonding opening, and the amount of bump displacement relative to the bump land can be reduced.
[3]上記[1]記載の発明にあって、前記バンプは、金属メッキ、又ははんだボールにより形成されてなることを特徴としている。圧力発生素子と配線基板とを電気的に接続するバンプとしては、例えば金属メッキ、はんだボール、異方導電性フィルムやはんだバンプなどの各種のバンプを使用することができる。 [3] In the invention described in [1] above, the bumps are formed by metal plating or solder balls. As bumps for electrically connecting the pressure generating element and the wiring board, various bumps such as metal plating, solder balls, anisotropic conductive films and solder bumps can be used.
[4]上記[1]記載の発明にあって、前記圧力発生素子は、マトリックス状に配列されてなることを特徴としている。複数のノズルの高密度化を図ることができることと相まって、複数の圧力発生素子間のピッチを狭くすることができるとともに、高密度な配線領域を得ることが可能となる。 [4] In the invention described in [1] above, the pressure generating elements are arranged in a matrix. Coupled with the high density of the plurality of nozzles, the pitch between the plurality of pressure generating elements can be narrowed, and a high-density wiring region can be obtained.
[5]上記[1]又は[4]記載の発明にあって、前記圧力発生素子が、位置決め用の第1のアライメントマークを有し、前記配線基板の前記第1のアライメントマークと対応する位置に第2のアライメントマークを有してなることを特徴としている。ヘッド本体と配線基板とを一括して高精度に接合することができる。格別なアライメントマークを設ける必要がなくなり、液滴吐出ヘッド全体の小型化及びコンパクト化を図ることができる。 [5] In the invention described in [1] or [4] above, the pressure generating element has a first alignment mark for positioning and corresponds to the first alignment mark on the wiring board. And a second alignment mark. The head body and the wiring board can be bonded together with high accuracy. There is no need to provide a special alignment mark, and the entire droplet discharge head can be reduced in size and size.
[6]上記[5]記載の発明にあって、前記圧力発生素子は、平板状の圧電素子と、前記圧電素子に形成された平板状の延出端部とを有し、前記第1のアライメントマークが、前記延出端部により形成されてなることを特徴としている。圧電素子の成形と同時に、第1のアライメントマークを一体に形成することができる。圧力発生素子としては、例えば圧電素子(チタン酸ジルコン酸鉛)を用いることができるが、例えば電気熱変換素子、あるいは磁歪素子などの変形を利用した各種の圧力発生素子を使用することができる。第1のアライメントマークとしては、例えば圧電素子の延出端部に形成された十字状の切欠き、スリット又は貫通穴などの任意の形態で形成することができる。 [6] In the invention described in [5], the pressure generating element includes a plate-like piezoelectric element and a plate-like extending end portion formed on the piezoelectric element, and the first An alignment mark is formed by the extended end portion. Simultaneously with the formation of the piezoelectric element, the first alignment mark can be integrally formed. As the pressure generating element, for example, a piezoelectric element (lead zirconate titanate) can be used. For example, various pressure generating elements utilizing deformation such as an electrothermal conversion element or a magnetostrictive element can be used. The first alignment mark can be formed in any form such as a cross-shaped notch, slit, or through hole formed at the extended end of the piezoelectric element, for example.
[7]上記[5]記載の発明にあって、前記配線基板の前記カバー層は、前記圧力発生素子と対応する部位に位置決め認識用の開口窓部を有し、前記第2のアライメントマークが、前記開口窓部により形成されてなることを特徴としている。カバー層の電気接合用開口部の成形と同時に、第2のアライメントマークを一体に形成することが可能となる。配線基板の開口窓部を通して、圧力発生素子の第1のアライメントマークを目視により確認しながら、あるいは光学的な検出により確認しながら、圧力発生素子と配線基板のバンプとの接合状態を検査することができる。 [7] In the invention described in [5] above, the cover layer of the wiring board has an opening window for positioning recognition at a portion corresponding to the pressure generating element, and the second alignment mark is The opening window is formed by the opening window. Simultaneously with the formation of the opening for electrical connection of the cover layer, the second alignment mark can be formed integrally. Inspecting the bonding state between the pressure generating element and the bump of the wiring board while visually confirming the first alignment mark of the pressure generating element or by optical detection through the opening window of the wiring board. Can do.
[8]上記[7]記載の発明にあって、前記第2のアライメントマークが、前記開口窓部内に残存した前記カバー層の切残し部により形成されてなることを特徴としている。カバー層の電気接合用開口部の成形と同時に、容易に且つ正確に各種のアライメントマークを形成することができる。 [8] In the invention described in [7] above, the second alignment mark is formed by an uncut portion of the cover layer remaining in the opening window. Various alignment marks can be easily and accurately formed simultaneously with the formation of the opening for electrical connection of the cover layer.
[9]更に本発明は、複数の圧電素子を駆動することによって、液体を複数のノズルから被吐出面に向けて液滴として吐出する複数の液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置であって、前記液滴吐出ヘッドは、前記複数のノズル、前記複数のノズルに連通する複数の圧力発生室、及び前記複数の圧力発生室に対応して設けられた複数の圧力発生素子を有するヘッド本体と、ベース層、前記ベース層上に形成された配線と電気的に接続されたバンプランド部を有する複数の配線パターン、及び前記複数の配線パターンを被覆したカバー層を有する配線基板とを備えてなり、前記カバー層は、前記配線パターンの前記バンプランド部と前記圧力発生素子とをバンプを介して電気的に接続するための複数の電気接合用開口部を有し、前記電気接合用開口部が、前記配線パターンの前記バンプランド部よりも小さく形成されてなることを特徴とする液滴吐出装置にある。 [9] Further, the present invention is a liquid droplet ejection apparatus including a plurality of liquid droplet ejection heads that eject liquid as liquid droplets from a plurality of nozzles toward an ejection surface by driving a plurality of piezoelectric elements. The droplet discharge head includes a plurality of nozzles, a plurality of pressure generating chambers communicating with the plurality of nozzles, and a plurality of pressure generating elements provided corresponding to the plurality of pressure generating chambers. And a base layer, a plurality of wiring patterns having bump land portions electrically connected to the wiring formed on the base layer, and a wiring substrate having a cover layer covering the plurality of wiring patterns. The cover layer has a plurality of openings for electrical connection for electrically connecting the bump land portion of the wiring pattern and the pressure generating element via bumps, and the electrical connection opening. Parts is in droplet ejection apparatus characterized by comprising is formed smaller than the bump land portion of the wiring pattern.
本発明の液滴吐出ヘッドは、例えばカラープリンタなどの液滴吐出装置に好適に使用することができる。液滴吐出装置の小型化、コンパクト化、及び低コスト化を容易に図ることができる。高密度な配線領域を有するヘッド本体によって複数の液滴吐出ヘッドがユニット化された液滴吐出装置が得られる。   The droplet discharge head of the present invention can be suitably used for a droplet discharge device such as a color printer. The droplet discharge device can be easily reduced in size, size, and cost. A droplet discharge device in which a plurality of droplet discharge heads are unitized by a head body having a high-density wiring area is obtained.
本発明は、配線パターンの高密度な配線領域を有する配線基板を得ることができるとともに、配線基板の配線パターンの高密度実装化を達成することができる液滴吐出ヘッド、及びこの液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を得ることが可能となる。   The present invention can obtain a wiring board having a high-density wiring region of a wiring pattern, and can achieve high-density mounting of the wiring pattern of the wiring board, and the liquid droplet discharging head. It is possible to obtain a droplet discharge device including
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。   Preferred embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings.
[第1の実施の形態]
(液滴吐出ヘッドの構成)
図1は、本発明の第1の実施の形態である液滴吐出ヘッドの要部を概略的に示す要部断面図、図2は、液滴吐出ヘッドの一構成部品である圧力発生素子の一例を概略的に示す部分平面図であり、図3(a)は、液滴吐出ヘッドの一構成部品であるフレキシブル配線基板の構造例を概略的に示す部分平面図、図3(b)は、図3(a)のIII−III線の矢視断面図である。
[First Embodiment]
(Configuration of droplet discharge head)
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a main part of a droplet discharge head according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a pressure generating element that is a component of the droplet discharge head. FIG. 3A is a partial plan view schematically showing an example, FIG. 3A is a partial plan view schematically showing an example of the structure of a flexible wiring board that is one component of a droplet discharge head, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
図1において、符号1は、第1の実施の形態に係わる液滴吐出ヘッドを示している。この液滴吐出ヘッド1は、図1に示すように、複数の圧力発生室11,…,11に貯留されている液体を複数のノズル12a,…,12aから被吐出面に向けて液滴として吐出するヘッド本体10を備えている。ヘッド本体10には、複数の圧力発生室11に対応して設けられた複数の圧力発生素子13,…,13が設けられている。複数の圧力発生素子13には、バンプ21を介して電圧を印加するフレキシブルプリント配線基板20(以下「FPC20」という。)が電気的に接続されている。このヘッド本体10は、FPC20を介して複数の圧力発生素子13を駆動することによって、複数の圧力発生室11に貯留されている液体を複数のノズル12aから被吐出面に向けて液滴として吐出するようになっている。   In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a droplet discharge head according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the droplet discharge head 1 is configured so that liquids stored in a plurality of pressure generating chambers 11,..., 11 are formed as droplets from a plurality of nozzles 12a,. A head main body 10 for discharging is provided. The head body 10 is provided with a plurality of pressure generating elements 13,..., 13 provided corresponding to the plurality of pressure generating chambers 11. A flexible printed wiring board 20 (hereinafter referred to as “FPC 20”) for applying a voltage is electrically connected to the plurality of pressure generating elements 13 via bumps 21. The head body 10 drives the plurality of pressure generating elements 13 via the FPC 20 to discharge the liquid stored in the plurality of pressure generating chambers 11 as droplets from the plurality of nozzles 12a toward the discharge target surface. It is supposed to be.
次に、ヘッド本体10及びFPC20について具体的に説明する。   Next, the head body 10 and the FPC 20 will be specifically described.
(ヘッド本体)
第1の実施の形態であるヘッド本体10は、図2に示すように、液滴を吐出するのに寄与する液滴吐出領域16と液滴を吐出するのに用いられないダミー領域18とに区分されている。そのダミー領域18は、液滴吐出領域16の最外周を取り囲むように形成されている。インクを吐出する複数のノズル12aは、図1に示すように、圧力発生素子13に対応してノズルプレート12に形成されている。このノズルプレート12上には、複数の隔壁14,…,14を介して設けられた振動板15と、ノズルプレート12及び振動板15間に区画された複数の圧力発生室11と、それぞれの圧力発生室11に対応して設けられた複数の圧力発生素子13とを備えている。
(Head body)
As shown in FIG. 2, the head body 10 according to the first embodiment includes a droplet discharge region 16 that contributes to discharging droplets and a dummy region 18 that is not used to discharge droplets. It is divided. The dummy region 18 is formed so as to surround the outermost periphery of the droplet discharge region 16. As shown in FIG. 1, the plurality of nozzles 12 a that eject ink are formed on the nozzle plate 12 corresponding to the pressure generating elements 13. On the nozzle plate 12, a diaphragm 15 provided via a plurality of partition walls 14,..., A plurality of pressure generating chambers 11 partitioned between the nozzle plate 12 and the diaphragm 15, and respective pressures And a plurality of pressure generating elements 13 provided corresponding to the generating chamber 11.
圧力発生室11に対応して設けられた複数の圧力発生素子13は、図2に示すように、振動板15上に斜めに傾斜したマトリックス状に配列されている。ノズルプレート12の複数のノズル12aは、図1に示すように、それぞれの圧力発生室11に対応して設けられている。この圧力発生室11は、ノズル12aと図示しないインクタンクとにそれぞれ連通して設けられている。   As shown in FIG. 2, the plurality of pressure generating elements 13 provided corresponding to the pressure generating chambers 11 are arranged in an obliquely inclined matrix form on the diaphragm 15. As shown in FIG. 1, the plurality of nozzles 12 a of the nozzle plate 12 are provided corresponding to the respective pressure generation chambers 11. The pressure generating chamber 11 is provided in communication with the nozzle 12a and an ink tank (not shown).
(圧力発生素子)
液滴吐出領域16内に配された振動板15上に所定の間隔をもって配された斜めマトリックス状の複数の圧力発生素子13は、図1に示すように、インクを吐出させる際の圧力発生室11の圧力付与に寄与する圧力発生素子として機能する。圧力発生素子13としては、例えば圧電素子(チタン酸ジルコン酸鉛)、電気熱変換素子、あるいは磁歪素子などの変形を利用した圧力発生素子を使用することができる。この第1の実施の形態における圧力発生素子13としては、図2に示すように、高密度化したマトリックス状配列構造の矩形平板状の圧電素子13からなっている。
(Pressure generating element)
As shown in FIG. 1, a plurality of pressure generating elements 13 in the form of an oblique matrix arranged at a predetermined interval on a vibration plate 15 arranged in the droplet discharge region 16 are pressure generation chambers for discharging ink. 11 functions as a pressure generating element that contributes to the application of pressure. As the pressure generating element 13, for example, a pressure generating element using deformation such as a piezoelectric element (lead zirconate titanate), an electrothermal conversion element, or a magnetostrictive element can be used. As shown in FIG. 2, the pressure generating element 13 in the first embodiment is composed of a rectangular flat plate-shaped piezoelectric element 13 having a high density matrix arrangement structure.
圧電素子13の上面及び下面には、図示しない第1及び第2の電極層がそれぞれ形成されている。圧電素子13は、図1及び図2に示すように、電極駆動部13a及び電極パッド部13bに機能的に分割されている。圧電素子13の電極駆動部13aは、図1に示すように、圧力発生室11に対応する振動板15の位置に接合されており、図示を省略した導電性接着剤により同じく図示しない下面の第2の電極層を介して振動板15と電気的に接続されている。圧電素子13の電極パッド部13bは、図1に示すように、隔壁14に対応する振動板15上に接着されており、FPC20のバンプ21と電気的に接続されている。   First and second electrode layers (not shown) are formed on the upper and lower surfaces of the piezoelectric element 13, respectively. As shown in FIGS. 1 and 2, the piezoelectric element 13 is functionally divided into an electrode driving unit 13a and an electrode pad unit 13b. As shown in FIG. 1, the electrode driving portion 13a of the piezoelectric element 13 is joined to the position of the vibration plate 15 corresponding to the pressure generating chamber 11, and the lower surface (not shown) of the lower surface is also shown by a conductive adhesive not shown. The diaphragm 15 is electrically connected through two electrode layers. As shown in FIG. 1, the electrode pad portion 13 b of the piezoelectric element 13 is bonded onto the vibration plate 15 corresponding to the partition wall 14 and is electrically connected to the bump 21 of the FPC 20.
上記のごとく構成された液滴吐出ヘッド1では、図示しない制御回路からの電気信号がFPC20を介して圧電素子13の電極パッド部13bへ印加されると、圧電素子13の電極駆動部13aを、電極パッド部13bを支点として上下方向に変形させ、その変形に伴い振動板15を撓み変形させる。圧力発生室11には、図示しないインクタンクからのインクが供給される。圧電素子13により上下方向に撓み変形させられる振動板15を介して、圧力発生室11内の容積を変化させ、圧力発生室11内に貯留されているインクに圧力を付与することで、圧力発生室11内のインクが、ノズル12aから被吐出面に向けて液滴として吐出される。   In the droplet discharge head 1 configured as described above, when an electrical signal from a control circuit (not shown) is applied to the electrode pad portion 13b of the piezoelectric element 13 via the FPC 20, the electrode driving portion 13a of the piezoelectric element 13 is The electrode pad portion 13b is deformed in the vertical direction with the fulcrum serving as a fulcrum, and the diaphragm 15 is bent and deformed along with the deformation. Ink from an ink tank (not shown) is supplied to the pressure generation chamber 11. Pressure is generated by changing the volume in the pressure generating chamber 11 and applying pressure to the ink stored in the pressure generating chamber 11 via the diaphragm 15 that is bent and deformed in the vertical direction by the piezoelectric element 13. The ink in the chamber 11 is ejected as droplets from the nozzle 12a toward the ejection surface.
(ダミー圧力発生素子)
複数のダミー圧力発生素子17,…,17は、図2に示すように、ダミー領域18内に配された振動板15上にあって斜めマトリックス状の圧電素子13の最外周に沿って1列に矩形枠状に並設されている。複数のダミー圧力発生素子17は、図1に示すように、電圧が印加されることなく、インクを吐出させる際の圧力発生室11の圧力付与に寄与しないダミーの圧力発生素子として機能する。ダミー領域18内には、液滴を吐出するのに用いられないダミーノズルと、そのダミーノズルに対応するダミー圧力発生室とが配されている。図示例にあっては、振動板15にノズル12a及び圧力発生室11を設けた構成となっているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明にあっては、例えば振動板15に、配線パターン23、ノズル12a及び圧力発生室11を設けることなく、ダミー圧力発生素子17の対応するノズルプレート12及び振動板15間に隔壁14を設ける構成としてもよいことは勿論である。
(Dummy pressure generating element)
As shown in FIG. 2, the plurality of dummy pressure generating elements 17,..., 17 are arranged on the diaphragm 15 disposed in the dummy region 18 and are arranged in one row along the outermost periphery of the piezoelectric element 13 having an oblique matrix shape. Are arranged in a rectangular frame. As shown in FIG. 1, the plurality of dummy pressure generating elements 17 function as dummy pressure generating elements that do not contribute to the application of pressure in the pressure generating chamber 11 when ink is ejected without applying a voltage. In the dummy area 18, a dummy nozzle that is not used for discharging droplets and a dummy pressure generating chamber corresponding to the dummy nozzle are arranged. In the illustrated example, the nozzle 15a and the pressure generating chamber 11 are provided on the diaphragm 15, but the present invention is not limited to this. In the present invention, for example, the diaphragm 15 is provided between the nozzle plate 12 and the diaphragm 15 corresponding to the dummy pressure generating element 17 without providing the wiring pattern 23, the nozzle 12 a and the pressure generating chamber 11 in the diaphragm 15. Of course, it is good also as a structure.
圧電素子13とダミー圧電素子17とは、図2に示すように、同一サイズ、同一形状及び同一ピッチをもって同一平面上に配されている。圧電素子13とダミー圧電素子17との境界部分は、各圧電素子13間の分離溝と同一の寸法間隔に設定されている。このダミー圧電素子17は、ノズルプレート12を振動板15に接合する際の接合信頼性及び機械的強度を高める機能を有するとともに、圧電素子13の剛性のばらつきを小さくすることができるようになり、ノズル12aごとに吐出特性がばらついてしまうのを防止することができる。また、サンドブラスト加工時に発生するサイドエッチングの影響を防止することができるようになり、圧電素子13に高い寸法安定性を確保することができる。この第1の実施の形態では、インクを吐出させる際の圧力発生室11の圧力付与に寄与する圧電素子13を囲むようにダミー圧電素子17を配しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば液滴吐出領域16の最外周に圧電素子13とダミー圧電素子17とを交互に配列してもよい。   As shown in FIG. 2, the piezoelectric element 13 and the dummy piezoelectric element 17 are arranged on the same plane with the same size, the same shape, and the same pitch. The boundary between the piezoelectric element 13 and the dummy piezoelectric element 17 is set to have the same dimensional spacing as the separation groove between the piezoelectric elements 13. The dummy piezoelectric element 17 has a function of increasing the bonding reliability and mechanical strength when the nozzle plate 12 is bonded to the vibration plate 15, and can reduce the variation in rigidity of the piezoelectric element 13. It is possible to prevent the discharge characteristics from being varied for each nozzle 12a. In addition, it is possible to prevent the influence of side etching that occurs during sandblasting, and it is possible to ensure high dimensional stability in the piezoelectric element 13. In the first embodiment, the dummy piezoelectric element 17 is disposed so as to surround the piezoelectric element 13 that contributes to the pressure application of the pressure generating chamber 11 when ink is ejected. However, the present invention is not limited to this. For example, the piezoelectric elements 13 and the dummy piezoelectric elements 17 may be alternately arranged on the outermost periphery of the droplet discharge region 16.
(ダミー圧電素子のアライメントマーク)
この第1の実施の形態にあっては、ダミー圧電素子17のダミー電極パッド部17bは、図2に示すように、FPC20を正規の位置に位置決めして接合させるための目印となる第1のアライメントマークとして構成されている。この第1のアライメントマークとしては、ダミー領域18中に少なくとも2個形成されていることが好適である。
(Dummy piezoelectric element alignment mark)
In the first embodiment, the dummy electrode pad portion 17b of the dummy piezoelectric element 17 serves as a mark for positioning and bonding the FPC 20 at a regular position as shown in FIG. It is configured as an alignment mark. It is preferable that at least two first alignment marks are formed in the dummy region 18.
(FPC)
バンプ21を介して圧電素子13に電圧を印加するFPC20は、図3(a)及び図3(b)に示すように、柔軟性を有する絶縁材料からなるベース層22と、ベース層22上に形成された配線23aと電気的に接続された円形状のバンプランド部23bを有する配線パターン23と、配線パターン23を被覆した絶縁材料からなるカバー層24とを有する3層構造からなっている。配線パターン23のバンプランド部23bは、図1及び図2に示すように、斜めマトリックス状に配された圧電素子13の電極パッド部13bに対応して形成されている。FPC20のバンプランド部23bから引き回された複数の配線23aは、図3(a)及び図3(b)に示すように、バンプランド部23bの所望のランド部間の隙間を通して隣接して配されている。配線パターン23のバンプランド部23b上には、図1に示すように、バンプ21が突出形成されている。圧電素子13とFPC20とを電気的に接続するバンプ21としては、図4(d)に示すように、導電性のコア材の表面に導電性のメッキ層を有する半球状のはんだバンプ21を使用することができる。他のバンプとしては、例えば導電性のコア材の表面に導電性のメッキ層を有する球状のはんだボールや異方導電性フィルム等の各種バンプを使用することができる。
(FPC)
As shown in FIGS. 3A and 3B, the FPC 20 that applies a voltage to the piezoelectric element 13 through the bumps 21 includes a base layer 22 made of a flexible insulating material, and a base layer 22 on the base layer 22. It has a three-layer structure including a wiring pattern 23 having a circular bump land portion 23b electrically connected to the formed wiring 23a, and a cover layer 24 made of an insulating material covering the wiring pattern 23. As shown in FIGS. 1 and 2, the bump land portion 23b of the wiring pattern 23 is formed corresponding to the electrode pad portion 13b of the piezoelectric element 13 arranged in an oblique matrix. A plurality of wirings 23a routed from the bump land portion 23b of the FPC 20 are arranged adjacent to each other through gaps between desired land portions of the bump land portion 23b, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). Has been. On the bump land portion 23b of the wiring pattern 23, as shown in FIG. As the bump 21 for electrically connecting the piezoelectric element 13 and the FPC 20, a hemispherical solder bump 21 having a conductive plating layer on the surface of a conductive core material is used as shown in FIG. 4 (d). can do. As other bumps, for example, various bumps such as a spherical solder ball having a conductive plating layer on the surface of a conductive core material or an anisotropic conductive film can be used.
配線23aを保護するために形成されるFPC20のカバー層24には、図3(a)及び図3(b)に示すように、配線パターン23のバンプランド部23bと圧電素子13の電極パッド部13bとをはんだバンプ21を介して電気的に接続するための円形状の電気接合用開口部25が形成されている。この電気接合用開口部25は、第1の実施の形態における主要な特徴部を有している。この第1の実施の形態では、電気接合用開口部25は、はんだ付け用ランドを形成するための開口部とされている。この開口部の下方底部の一部には、内周面から外方に向かう円形状のバンプランド部用開口部を有する段部形状をなしている。この電気接合用開口部25は、バンプランド部用開口部の円形開口よりも小径の円形開口を有しており、配線パターン23のバンプランド部23bの径よりも小径に形成されている。そのバンプランド部23bは、電気接合用開口部25と同一の大きさのバンプ形成面を有している。   As shown in FIGS. 3A and 3B, the cover layer 24 of the FPC 20 formed to protect the wiring 23a has bump land portions 23b of the wiring pattern 23 and electrode pad portions of the piezoelectric element 13. A circular electrical joint opening 25 is formed for electrical connection to 13b via the solder bump 21. The electrical bonding opening 25 has the main features in the first embodiment. In the first embodiment, the electrical bonding opening 25 is an opening for forming a soldering land. A part of the lower bottom portion of the opening has a stepped shape having a circular bump land portion opening outward from the inner peripheral surface. The electrical bonding opening 25 has a circular opening with a smaller diameter than the circular opening of the bump land opening, and is formed with a diameter smaller than the diameter of the bump land 23 b of the wiring pattern 23. The bump land portion 23b has a bump forming surface having the same size as the electrical bonding opening 25.
(FPCのアライメントマーク)
FPC20のカバー層24には、図1〜図3(b)に示すように、ダミー圧電素子17のダミー電極パッド部17bと対応する位置に、ダミー圧電素子17と目合わせするための位置決め認識用の開口窓部26が電気接合用開口部25の成形と同時に一体に形成されている。この開口窓部26は、第2のアライメントマーク(位置決めマーク)として構成されている。この第2のアライメントマークとダミー圧電素子17の第1のアライメントマークとは、第1の実施の形態における他の主要な特徴部を有している。この位置決め認識用の開口窓部26は、図1及び図2に示すように、電気接合用開口部25と同一形状及び同一ピッチで配されるとともに、ダミー電極パッド部17と異なる形状及び同一ピッチをもって配されている。マトリックス状配列構造の圧電素子13とFPC20とを接合するにあたっては、位置決め認識用の開口窓部26を通して、ダミー圧電素子17の第1のアライメントマークを目視により確認しながら、あるいは光学的に検出しつつ、目合わせ精度のバラツキを累積させることなく、マトリックス状配列構造の圧電素子13とFPC20とを一括して高精度に接合することができる。
(FPC alignment mark)
As shown in FIGS. 1 to 3B, the cover layer 24 of the FPC 20 is used for positioning recognition for aligning the dummy piezoelectric element 17 at a position corresponding to the dummy electrode pad portion 17 b of the dummy piezoelectric element 17. The opening window 26 is integrally formed simultaneously with the formation of the opening 25 for electrical connection. The opening window 26 is configured as a second alignment mark (positioning mark). The second alignment mark and the first alignment mark of the dummy piezoelectric element 17 have other main features in the first embodiment. As shown in FIGS. 1 and 2, the positioning recognition opening windows 26 are arranged in the same shape and pitch as the electrical bonding openings 25, and are different in shape and pitch from the dummy electrode pad portions 17. It is arranged with. When the piezoelectric elements 13 having the matrix arrangement structure and the FPC 20 are joined, the first alignment marks of the dummy piezoelectric elements 17 are visually detected or optically detected through the opening window 26 for positioning recognition. On the other hand, the piezoelectric elements 13 and the FPCs 20 having the matrix arrangement structure can be bonded together with high accuracy without accumulating variations in alignment accuracy.
この第1の実施の形態では、位置決め認識用の開口窓部26が、電気接合用開口部25及びダミー電極パッド部17bと異なる形状及び同一ピッチをもって配されているが、本発明はこれに限定されるものではない。位置決め認識用の開口窓部26としては、例えば位置決め認識用の開口窓部26をダミー電極パッド部17bと同一形状及び同一ピッチで配したり、はんだバンプ21と異なる形状及び同一ピッチをもって配したりすることができる。また、FPC20の第2のアライメントマークをカバー層24のダミー電極パッド部17bと対応する部位に残存したカバー層の切残し部により形成することができる。   In the first embodiment, the positioning recognition opening windows 26 are arranged with different shapes and the same pitch as the electrical bonding openings 25 and the dummy electrode pad portions 17b. However, the present invention is not limited to this. Is not to be done. As the positioning recognition opening window portion 26, for example, the positioning recognition opening window portion 26 is arranged with the same shape and the same pitch as the dummy electrode pad portion 17b, or with a different shape and the same pitch as the solder bump 21. can do. Further, the second alignment mark of the FPC 20 can be formed by the uncut portion of the cover layer remaining in the portion corresponding to the dummy electrode pad portion 17b of the cover layer 24.
(FPCの製造方法)
以下に、図4を参照しながら、FPC20の製造方法について説明する。図4(a)〜図4(e)は、FPC20の製造工程を説明するための概略説明図である。
(FPC manufacturing method)
Below, the manufacturing method of FPC20 is demonstrated, referring FIG. FIG. 4A to FIG. 4E are schematic explanatory views for explaining a manufacturing process of the FPC 20.
上記のごとく構成されたFPC20は、定法に従い製造することができる。FPC20を製造するにあたっては、先ず、回路パターン形成用レジストでマスキングした銅張りベースフィルム22上をエッチング処理する。次いで、非マスキング部分の銅箔層を溶解し、配線パターン23を除く部分の銅箔を除去することで、ベースフィルム22上に所望の配線パターン23を形成する(図4(a)参照)。次に、ベースフィルム22上の配線パターン23の表面にポリイミドフィルムを被覆して貼り合わせる。その後、ポリイミドフィルムの所定の部分をエッチング処理することで、配線パターン23のバンプランド部23bに対応する銅箔の一部を露呈させてバンプ形成面を形成するとともに、圧電素子13に対する位置決め用の第1のアライメントマークとしての穴である位置決め認識用の開口窓部26を形成する(図4(b)参照)。次に、バンプ形成面上に半球状のはんだバンプ21をメッキ処理することによって形成する(図4(c)参照)。その後、FPC20の外形加工及び検査などを行い、図4(d)に示すFPC20を得る。なお、メッキ処理することによってバンプを形成した一例を示しているが、図4(e)に示すように、導電性のコア材の表面に導電性のメッキ層を有する球状のはんだボール21aによってバンプを形成してもよいことは勿論である。上記のごとく製造されたFPC20は、定法に従い圧電素子13と接続される。   The FPC 20 configured as described above can be manufactured according to a conventional method. In manufacturing the FPC 20, first, the copper-clad base film 22 masked with a circuit pattern forming resist is etched. Next, a desired wiring pattern 23 is formed on the base film 22 by dissolving the copper foil layer of the non-masking portion and removing the copper foil except for the wiring pattern 23 (see FIG. 4A). Next, the surface of the wiring pattern 23 on the base film 22 is covered with a polyimide film and bonded. Thereafter, a predetermined portion of the polyimide film is etched to expose a part of the copper foil corresponding to the bump land portion 23b of the wiring pattern 23 to form a bump forming surface, and for positioning with respect to the piezoelectric element 13 An opening window 26 for positioning recognition, which is a hole as a first alignment mark, is formed (see FIG. 4B). Next, a hemispherical solder bump 21 is formed on the bump formation surface by plating (see FIG. 4C). Thereafter, external processing and inspection of the FPC 20 are performed to obtain the FPC 20 shown in FIG. Although an example is shown in which bumps are formed by plating, bumps are formed by spherical solder balls 21a having a conductive plating layer on the surface of a conductive core material as shown in FIG. 4 (e). Of course, may be formed. The FPC 20 manufactured as described above is connected to the piezoelectric element 13 according to a conventional method.
(液滴吐出ヘッドの製造方法)
以下に、上記のごとく構成された第1の実施の形態における液滴吐出ヘッドの製造方法を図5に基づいて説明する。図5(a)〜図5(c)は、FPC20と圧電素子13との接合方法を説明するための概略説明図である。
(Method for manufacturing droplet discharge head)
Hereinafter, a method of manufacturing the droplet discharge head according to the first embodiment configured as described above will be described with reference to FIG. FIG. 5A to FIG. 5C are schematic explanatory diagrams for explaining a method of joining the FPC 20 and the piezoelectric element 13.
圧電素子13の電極パッド部13bとFPC20のはんだバンプ21とを接合するにあたっては、先ず、圧電素子13とFPC20とを互いに対向させる。次いで、ダミー圧電素子17のダミー電極パッド部17b(第1のアライメントマーク)とFPC20のカバー層24の位置決め認識用の開口窓部26(第2のアライメントマーク)との両方を、目視によるアライメントやカメラ及び画像処理装置を用いて自動位置合わせを行う(図5(a)参照)。次に、複数の電極パッド部13bと複数のはんだバンプ21とがそれぞれ合致するように貼り合わせる(図5(b)参照)。次いで、加熱、加圧、又は加振を行うことにより、複数のはんだバンプ21を溶融させ、複数の電極パッド部13bと複数のはんだバンプ21とをそれぞれ電気的に接続する(図5(c)参照)。その後、複数の圧電素子13とFPC20の複数のはんだバンプ21との接合状態を、FPC20のカバー層24の位置決め認識用の開口窓部26を通して目視することによって、FPC20のはんだバンプ21が確実にはんだ付けされているか否かを検査する。   In joining the electrode pad portion 13b of the piezoelectric element 13 and the solder bump 21 of the FPC 20, first, the piezoelectric element 13 and the FPC 20 are opposed to each other. Next, both the dummy electrode pad portion 17b (first alignment mark) of the dummy piezoelectric element 17 and the opening window portion 26 (second alignment mark) for positioning recognition of the cover layer 24 of the FPC 20 are visually aligned. Automatic alignment is performed using a camera and an image processing apparatus (see FIG. 5A). Next, the plurality of electrode pad portions 13b and the plurality of solder bumps 21 are bonded to each other (see FIG. 5B). Next, by heating, pressurizing, or vibrating, the plurality of solder bumps 21 are melted, and the plurality of electrode pad portions 13b and the plurality of solder bumps 21 are electrically connected to each other (FIG. 5C). reference). Thereafter, the bonding state of the plurality of piezoelectric elements 13 and the plurality of solder bumps 21 of the FPC 20 is visually confirmed through the opening window 26 for positioning recognition of the cover layer 24 of the FPC 20, so that the solder bump 21 of the FPC 20 is surely soldered. Check if it is attached.
以下に、本発明の更に具体的な実施例について比較例とともに、図3(b)、図6〜図7(b)を参照しながら説明する。最初に、実施例及び比較例において説明する設計項目に関して説明する。   Hereinafter, more specific examples of the present invention will be described together with comparative examples with reference to FIGS. 3B and 6 to 7B. First, the design items described in the examples and comparative examples will be described.
(FPC)
はんだバンプ径 ΦB (0.2mm)
バンプランド部径 ΦD
カバー電気接合用開口部径 ΦC
カバー電気接合用開口部径の最大ずれ量 ΦC´(=ΦC+0.2mm)
配線パターン最小配線ピッチ L (0.028mm)
配線パターン設置スペース S (0.028mm)
バンプランド部及び配線パターン間の間隔寸法 Q (最小0.028mm)
バンプランド部間の間隔寸法 P (1.530mm)
バンプランド部間の配線パターン本数 n
(FPC)
Solder bump diameter ΦB (0.2mm)
Bump land diameter ΦD
Cover joint opening diameter ΦC
Maximum deviation of cover electrical joint opening diameter ΦC '(= ΦC + 0.2mm)
Wiring pattern minimum wiring pitch L (0.028mm)
Wiring pattern installation space S (0.028mm)
Spacing between bump land and wiring pattern Q (minimum 0.028mm)
Spacing dimension between bump lands P (1.530mm)
Number of wiring patterns between bump lands n
[実施例]
図6は、第1の実施の形態におけるFPC20の配線パターン23の実施例を概略的に示す部分平面図である。同図において、符号20は、はんだバンプ21が配線パターン23のバンプランド部23bの径よりも小さい径を有する電気接合用開口部25内に形成されたFPCを示している。図5(a)〜図5(c)に示す製法に基づいてFPC20と圧電素子13とを接合することで上記液滴吐出ヘッド1を得たところ、図6において、配線パターン23とはんだバンプ21の中心とのずれ量ΔBは±20μm、FPC20の第2のアライメントマークの位置合わせ認識ずれ量ΔCは±10μm、圧電素子13の電極パッド部13bと圧電素子13の第1のアライメントマークのずれ量ΔDは±3μm、圧電素子13の第1のアライメントマークの位置合わせ認識ずれΔEは±10μm、圧電素子13とFPC20との貼り合わせ・はんだ付けによる位置ずれ量ΔFは±20μmであった。その結果、配線パターン23とカバー層24との位置ずれ量ΔA(図3(b))を少なくすることができるようになり、圧電素子13の電極パッド部13bとFPC20のはんだバンプ21との位置ずれ量ΔTは±63μm(ΔT=ΔB+ΔC+ΔD+ΔE+ΔF)となった。バンプランド部23b間に配線することができる配線パターン23の本数nは、16本であった。
[Example]
FIG. 6 is a partial plan view schematically showing an example of the wiring pattern 23 of the FPC 20 according to the first embodiment. In the figure, reference numeral 20 denotes an FPC formed in the opening portion 25 for electrical bonding in which the solder bump 21 has a diameter smaller than the diameter of the bump land portion 23 b of the wiring pattern 23. When the droplet discharge head 1 is obtained by bonding the FPC 20 and the piezoelectric element 13 based on the manufacturing method shown in FIGS. 5A to 5C, the wiring pattern 23 and the solder bump 21 in FIG. The deviation ΔB from the center of the FPC 20 is ± 20 μm, the alignment recognition deviation ΔC of the second alignment mark of the FPC 20 is ± 10 μm, and the deviation of the electrode pad portion 13b of the piezoelectric element 13 from the first alignment mark of the piezoelectric element 13 ΔD was ± 3 μm, the positional recognition deviation ΔE of the first alignment mark of the piezoelectric element 13 was ± 10 μm, and the positional deviation amount ΔF due to bonding / soldering between the piezoelectric element 13 and the FPC 20 was ± 20 μm. As a result, the positional deviation amount ΔA (FIG. 3B) between the wiring pattern 23 and the cover layer 24 can be reduced, and the position of the electrode pad portion 13b of the piezoelectric element 13 and the solder bump 21 of the FPC 20 is reduced. The deviation amount ΔT was ± 63 μm (ΔT = ΔB + ΔC + ΔD + ΔE + ΔF). The number n of the wiring patterns 23 that can be wired between the bump land portions 23b was 16.
[比較例]
図7(a)は、比較例のFPC20の配線パターン23を概略的に示す部分平面図であり、図7(b)は、図7(a)のVII−VII線の矢視断面図である。これらの図において、符号20は、はんだバンプ21が配線パターン23のバンプランド部23bの径よりも大きい径を有する電気接合用開口部25内に形成されたFPCを示している。なお、図7(a)及び(b)において上記実施例と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。
[Comparative example]
FIG. 7A is a partial plan view schematically showing the wiring pattern 23 of the FPC 20 of the comparative example, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG. . In these drawings, reference numeral 20 indicates an FPC formed in the opening portion 25 for electrical bonding in which the solder bump 21 has a diameter larger than the diameter of the bump land portion 23 b of the wiring pattern 23. In FIGS. 7A and 7B, substantially the same members as those in the above embodiment are given the same member names and symbols.
上記実施例と同様の図5(a)〜図5(c)に示す製法によって液滴吐出ヘッド1を得たところ、図7(a)及び(b)において、配線パターン23とカバー層24の位置ずれ量ΔAは±100μm、配線パターン23とはんだバンプ21の中心とのずれ量ΔBは±20μm、FPC20の第2のアライメントマークの位置合わせ認識ずれ量ΔCは±10μm、圧電素子13の電極パッド部13bと圧電素子13の第1のアライメントマークのずれ量ΔDは±3μm、圧電素子13の第1のアライメントマークの位置合わせ認識ずれΔEは±10μm、圧電素子13とFPC20との貼り合わせ・はんだ付けによる位置ずれ量ΔFは±20μmであった。その結果、圧電素子13の電極パッド部13bとFPC20のはんだバンプ21との位置ずれ量ΔSは±163μm(ΔS=ΔA+ΔB+ΔC+ΔD+ΔE+ΔF)であった。バンプランド部23b間に配線することができる配線パターン23の本数nは、13本であった。   When the droplet discharge head 1 was obtained by the manufacturing method shown in FIGS. 5A to 5C similar to that in the above embodiment, the wiring pattern 23 and the cover layer 24 in FIGS. 7A and 7B were obtained. The displacement ΔA is ± 100 μm, the displacement ΔB between the wiring pattern 23 and the center of the solder bump 21 is ± 20 μm, the alignment recognition displacement ΔC of the second alignment mark of the FPC 20 is ± 10 μm, and the electrode pad of the piezoelectric element 13 The deviation ΔD between the first alignment mark of the portion 13b and the piezoelectric element 13 is ± 3 μm, the alignment recognition deviation ΔE of the first alignment mark of the piezoelectric element 13 is ± 10 μm, and the bonding / soldering between the piezoelectric element 13 and the FPC 20 The misregistration amount ΔF due to attachment was ± 20 μm. As a result, the displacement ΔS between the electrode pad portion 13b of the piezoelectric element 13 and the solder bump 21 of the FPC 20 was ± 163 μm (ΔS = ΔA + ΔB + ΔC + ΔD + ΔE + ΔF). The number n of wiring patterns 23 that can be wired between the bump land portions 23b was thirteen.
このように、配線パターン23のバンプランド部23bの全面にはんだバンプ21を設ける従来の液滴吐出ヘッド構造よりも、カバー層24の電気接合用開口部25にはんだバンプ21を設ける第1の実施の形態に係わる液滴吐出ヘッド構造の方が、隣接するバンプランド部23b間に、配線パターン23を形成することができる設置面積を十分に確保することができるようになる。このため、FPC20の配線パターン23の本数を増やすことができるようになり、圧電素子13のピッチを100μm程度狭くすることができるということが理解できる。   As described above, the first embodiment in which the solder bumps 21 are provided in the opening portions 25 for the electrical connection of the cover layer 24, compared with the conventional droplet discharge head structure in which the solder bumps 21 are provided on the entire surface of the bump land portion 23b of the wiring pattern 23. In the droplet discharge head structure according to the embodiment, a sufficient installation area for forming the wiring pattern 23 can be secured between the adjacent bump land portions 23b. For this reason, it becomes possible to increase the number of the wiring patterns 23 of the FPC 20, and it can be understood that the pitch of the piezoelectric elements 13 can be reduced by about 100 μm.
以上の構成は、第1の実施の形態の液滴吐出ヘッドの一例を示す構成であり、その構造、形状及びその構成部材は、図示例に限定されるものではないことは勿論である。   The above configuration is a configuration showing an example of the liquid droplet ejection head of the first embodiment, and the structure, shape, and constituent members thereof are not limited to the illustrated examples.
(FPCの変形例)
図8(a)及び図8(b)は、第1の実施の形態に係わるFPC20の変形例1を示している。図8(a)は、FPC20の部分断面図であり、図8(b)は、FPC20の部分平面図である。
(Modification of FPC)
FIG. 8A and FIG. 8B show Modification 1 of the FPC 20 according to the first embodiment. FIG. 8A is a partial cross-sectional view of the FPC 20, and FIG. 8B is a partial plan view of the FPC 20.
これらの図において上記第1の実施の形態と大きく異なるところは、FPC20のカバー層24の一部に位置決め認識用の開口窓部26を十文字状の第2のアライメントマークとして形成している点にある。従って、これらの図において上記第1の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。   In these figures, the point of great difference from the first embodiment is that a positioning recognition opening window 26 is formed as a cross-shaped second alignment mark in a part of the cover layer 24 of the FPC 20. is there. Accordingly, in these drawings, substantially the same members as those in the first embodiment are given the same member names and reference numerals.
FPC20の位置決め認識用の開口窓部26は、図8(a)及び図8(b)に示すように、カバー層24の電気接合用開口部25の成形と同時に、カバー層24の一部を十文字状に穿孔された貫通孔により構成されている。この開口窓部26は、ダミー電極パッド部17bとは異なる形状をなしており、電気接合用開口部25と同一ピッチをもって配されている。この開口窓部26を通して目視することによって、複数の圧電素子13とFPC20の複数のはんだバンプ21との接合状態を検査することができる。   As shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b), the opening window 26 for positioning recognition of the FPC 20 has a portion of the cover layer 24 formed simultaneously with the formation of the opening 25 for electrical connection of the cover layer 24. It is composed of a through-hole drilled in a cross shape. The opening window portion 26 has a shape different from that of the dummy electrode pad portion 17b, and is arranged at the same pitch as the opening portion 25 for electrical bonding. By visually observing through the opening window 26, it is possible to inspect the bonding state between the plurality of piezoelectric elements 13 and the plurality of solder bumps 21 of the FPC 20.
図9(a)及び図9(b)は、第1の実施の形態に係わるFPCの他の変形例2を示している。図9(a)は、FPCの部分断面図、図9(b)は、FPCの部分平面図である。これらの図において図8(a)及び図8(b)に示す上記変形例1と大きく異なるところは、第2のアライメントマークとして、FPC20のカバー層24の一部を矩形状に穿孔した開口窓部26内に十文字状に切り残したカバー層を有している点にある。従って、これらの図において上記変形例1と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。   FIG. 9A and FIG. 9B show another modification 2 of the FPC according to the first embodiment. FIG. 9A is a partial cross-sectional view of the FPC, and FIG. 9B is a partial plan view of the FPC. In these figures, the difference from the first modification shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b) is that an opening window in which a part of the cover layer 24 of the FPC 20 is perforated in a rectangular shape as a second alignment mark. This is in that a cover layer left in a cross shape is left in the portion 26. Therefore, in these drawings, substantially the same members as those of the first modification are given the same member names and symbols.
図9(a)及び図9(b)において、カバー層24の開口窓部26内には、第2のアライメントマークである十文字状の切残し部24aが形成されている。この変形例2にあっても、圧電素子13とFPC20との実装後にFPC20のカバー層24の位置決め認識用の開口窓部26を通して目視することによりFPC20のはんだバンプ21が確実にはんだ付けされているか否かを検査することができる。この変形例2では、ダミー電極パッド部17bのピッチに対応して、そのダミー電極パッド部17bの目合わせマークよりも大きい貫通孔が形成されるので、容易に目合わせを行うことができる。また、圧電素子13とFPC20との実装前にあっても、圧電素子13とFPC20との位置合わせを容易に行うことができる。   9A and 9B, a cross-shaped uncut portion 24 a that is a second alignment mark is formed in the opening window portion 26 of the cover layer 24. Even in the second modification, whether the solder bumps 21 of the FPC 20 are securely soldered by visual observation through the opening window 26 for positioning recognition of the cover layer 24 of the FPC 20 after the piezoelectric element 13 and the FPC 20 are mounted. It can be inspected. In the second modification, since a through hole larger than the alignment mark of the dummy electrode pad portion 17b is formed corresponding to the pitch of the dummy electrode pad portion 17b, alignment can be performed easily. Further, even before the piezoelectric element 13 and the FPC 20 are mounted, the piezoelectric element 13 and the FPC 20 can be easily aligned.
上記第1の実施の形態にあっては、FPC20のカバー層24の電気接合用開口部25とは異なる位置決め認識用の開口窓部26が第2のアライメントマークとして構成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明にあっては、例えば電気接合用開口部25を圧電素子13と位置合わせするための第2のアライメントマークとして使用することができることは勿論である。FPC20のカバー層24に電気接合用開口部25と位置決め認識用の開口窓部26とを備えることで、圧電素子13とFPC20との実装前、あるいはその実装後において、FPC20のはんだバンプ21が確実にはんだ付けされているか否かを容易に検査することができる。   In the first embodiment, the positioning recognition opening window 26 different from the electrical bonding opening 25 of the cover layer 24 of the FPC 20 is configured as the second alignment mark. Is not limited to this. In the present invention, for example, the electrical bonding opening 25 can be used as a second alignment mark for aligning with the piezoelectric element 13, for example. By providing the cover layer 24 of the FPC 20 with the opening portion 25 for electrical connection and the opening window portion 26 for positioning recognition, the solder bump 21 of the FPC 20 can be surely mounted before or after mounting the piezoelectric element 13 and the FPC 20. It can be easily inspected whether or not it is soldered.
[圧力発生素子の変形例]
図10(a)は、第1の実施の形態に係わる圧力発生素子の変形例3を模式的に示す部分平面図、図10(b)は、図10(a)の矢視XB線の部分拡大図、図10(c)は、図10(a)の矢視XC線の部分拡大図である。これらの図において上記第1の実施の形態と大きく異なるところは、液滴を吐出するのに用いられないダミー領域16を排除している点、ダミー圧電素子17のダミー電極パッド部17bに第1のアライメントマークを形成する構成に代えて、圧電素子13の電極パッド部13bの延出端部13cに第1のアライメントマークを形成している点にある。従って、これらの図において上記第1の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。
[Modification of pressure generating element]
FIG. 10A is a partial plan view schematically showing Modification 3 of the pressure generating element according to the first embodiment, and FIG. 10B is a portion taken along the line XB in FIG. 10A. An enlarged view and FIG. 10C are partial enlarged views of the XC line of FIG. 10A. In these figures, the main difference from the first embodiment is that the dummy region 16 that is not used for ejecting the liquid droplets is excluded, and the dummy electrode pad portion 17b of the dummy piezoelectric element 17 has the first feature. The first alignment mark is formed on the extended end portion 13c of the electrode pad portion 13b of the piezoelectric element 13 instead of the configuration for forming the alignment mark. Accordingly, in these drawings, substantially the same members as those in the first embodiment are given the same member names and reference numerals.
図10(a)及び図10(b)において、圧電素子13の電極パッド部13bには、十文字形状をなす矩形平板材からなる延出端部13cが同一平面上に一体形成されている。この延出端部13cは、FPC20を正規の位置に位置決めして接合させるための第1のアライメントマーク(位置決めマーク)として構成されている。この第1のアライメントマークとしては、図10(a)及び図10(c)に示すように、矩形平板材に穿孔された十字状の切欠きを有する延出端部13dを使用することができる。また、第1のアライメントマークの他の一例としては、例えば延出端部13dに形成された矩形、三角形や円形をなすスリット又は貫通穴などの任意の形態を使用することができる。   10 (a) and 10 (b), the electrode pad portion 13b of the piezoelectric element 13 is integrally formed with an extended end portion 13c made of a rectangular plate having a cross shape on the same plane. The extended end portion 13c is configured as a first alignment mark (positioning mark) for positioning and joining the FPC 20 to a regular position. As this first alignment mark, as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (c), an extended end portion 13d having a cross-shaped notch drilled in a rectangular flat plate material can be used. . Further, as another example of the first alignment mark, for example, an arbitrary form such as a rectangle, a triangle or a circular slit formed in the extended end portion 13d, or a through hole can be used.
この変形例3にあっても、FPC20のカバー層24には、上記第1の実施の形態と同様に、圧電素子13の延出端部13c,13dと対応する位置に、圧電素子13と目合わせするための位置決め認識用の開口窓部26が電気接合用開口部25の成形と同時に一体に形成される。この開口窓部26としては、圧電素子13の延出端部13c,13dとは異なる形状、あるいは同一形状を有しており、その延出端部13c,13dの中心と同一ピッチをもって配されることが好適である。これにより、FPC20の開口窓部26を通して、圧電素子13の第1のアライメントマークを目視により確認しながら、あるいは光学的な検出により確認しながら、マトリックス状配列構造の圧電素子13とFPC20とを一括して高精度に接合することができるとともに、この開口窓部26を通して目視することにより複数の圧電素子13とFPC20の複数のはんだバンプ21との接合状態を検査することができる。   Even in the third modified example, the cover layer 24 of the FPC 20 has the piezoelectric element 13 and the eyes at positions corresponding to the extended end portions 13c and 13d of the piezoelectric element 13, as in the first embodiment. An opening window portion 26 for positioning recognition for alignment is formed integrally with the formation of the opening portion 25 for electrical connection. The opening window 26 has a shape different from or the same as the extended end portions 13c and 13d of the piezoelectric element 13, and is arranged with the same pitch as the center of the extended end portions 13c and 13d. Is preferred. As a result, the first alignment mark of the piezoelectric element 13 is visually confirmed through the opening window 26 of the FPC 20 or is confirmed by optical detection, and the piezoelectric elements 13 and the FPC 20 having the matrix arrangement structure are collectively collected. Thus, the bonding state between the plurality of piezoelectric elements 13 and the plurality of solder bumps 21 of the FPC 20 can be inspected by visual observation through the opening window portion 26.
(第1の実施の形態の効果)
第1の実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
(イ)カバー層24の電気接合用開口部25にはんだバンプ21を設けているため、配線パターン23のバンプランド部23b及び配線23a間の間隔寸法を短くすることができるようになる。これにより、隣接するバンプランド部23b間に、高密度の配線パターン23を形成することが可能となる。
(ロ)配線パターン23の配線面積を確保しながら、高密度な配線領域を得ることができることと相まって、ヘッド本体10の高密度実装化を達成することができる。
(ハ)ヘッド本体10とFPC20とを一括して高精度に接合することができる。
(ニ)カバー層24の電気接合用開口部25の成形と同時に、第2のアライメントマークを一体的に形成することができるとともに、圧電素子13の成形時に同時に、第1のアライメントマークを一体に形成することができるので、容易に且つ正確に各種のアライメントマークを形成することができる。
(Effects of the first embodiment)
According to the first embodiment, the following effects can be obtained.
(A) Since the solder bumps 21 are provided in the electrical bonding openings 25 of the cover layer 24, the distance between the bump land portions 23b of the wiring pattern 23 and the wirings 23a can be shortened. As a result, a high-density wiring pattern 23 can be formed between adjacent bump land portions 23b.
(B) The high density mounting of the head body 10 can be achieved in combination with the fact that a high density wiring region can be obtained while securing the wiring area of the wiring pattern 23.
(C) The head body 10 and the FPC 20 can be bonded together with high accuracy.
(D) The second alignment mark can be integrally formed simultaneously with the formation of the electrical bonding opening 25 of the cover layer 24, and the first alignment mark can be integrally formed simultaneously with the formation of the piezoelectric element 13. Since it can be formed, various alignment marks can be formed easily and accurately.
[第2の実施の形態]
(カラープリンタの構成)
図11は、本発明の第2の実施の形態に係わる液滴吐出装置を適用したカラープリンタの構成図である。図11において、符号100は、第2の実施の形態に係わるカラープリンタを示している。このカラープリンタ100は、略箱型状の筐体101を有している。筐体101内の下部には、用紙Pを収容する給紙トレイ50を、筐体101内の上部には、記録済みの用紙Pが排出される排紙トレイ31をそれぞれ配設している。更にカラープリンタ100は、紙トレイ20から記録位置102を経由して排紙トレイ31に至る主搬送路31a〜31e、及び排紙トレイ31側から記録位置102側に至る反転搬送路32に沿って用紙Pを搬送する搬送手段30を有している。
[Second Embodiment]
(Color printer configuration)
FIG. 11 is a configuration diagram of a color printer to which the liquid droplet ejection apparatus according to the second embodiment of the present invention is applied. In FIG. 11, reference numeral 100 indicates a color printer according to the second embodiment. The color printer 100 has a substantially box-shaped casing 101. A paper feed tray 50 that accommodates the paper P is disposed in the lower portion of the housing 101, and a paper discharge tray 31 that ejects the recorded paper P is disposed in the upper portion of the housing 101. Further, the color printer 100 passes along main conveyance paths 31a to 31e from the paper tray 20 via the recording position 102 to the paper discharge tray 31 and a reverse conveyance path 32 from the paper discharge tray 31 side to the recording position 102 side. Conveying means 30 for conveying the paper P is provided.
記録位置102は、図1に示す液滴吐出ヘッド1の複数個を並列させて液滴吐出ヘッドユニットを構成し、4個の液滴吐出ヘッドユニットをそれぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色のインク滴を吐出する液滴吐出ヘッドユニット41(41Y、41M、41C、41K)として用紙Pの搬送方向に配列して液滴吐出ヘッドアレイを構成している。   At the recording position 102, a plurality of droplet discharge heads 1 shown in FIG. 1 are arranged in parallel to form a droplet discharge head unit, and the four droplet discharge head units are arranged in yellow (Y), magenta (M), As a droplet discharge head unit 41 (41Y, 41M, 41C, 41K) that discharges ink droplets of each color of cyan (C) and black (K), the droplet discharge head array is configured by arranging in the paper P transport direction. ing.
カラープリンタ100は、用紙Pを吸着する吸着手段としての帯電ロール43と、無端ベルト35を介して液滴吐出ヘッドユニット41Y、41M、41C、41Kに対向して配置されたプラテン44と、液滴吐出ヘッドユニット41Y、41M、41C、41Kの近傍に配置されたメンテナンスユニット45と、本カラープリンタ100の各部を制御するとともに、画像信号に基づいて液滴吐出ヘッドユニット41Y、41M、41C、41Kを構成する液滴吐出ヘッド1の圧電素子8に駆動電圧を印加し、ノズル2aからインク滴を吐出させ、用紙P上のカラー画像を記録する図示しない制御部とを備えている。   The color printer 100 includes a charging roll 43 as an adsorbing unit that adsorbs the paper P, a platen 44 disposed to face the liquid droplet ejection head units 41Y, 41M, 41C, and 41K via the endless belt 35, and liquid droplets. The maintenance unit 45 disposed in the vicinity of the discharge head units 41Y, 41M, 41C, and 41K and each part of the color printer 100 are controlled, and the droplet discharge head units 41Y, 41M, 41C, and 41K are controlled based on image signals. A control unit (not shown) that records a color image on the paper P by applying a driving voltage to the piezoelectric element 8 of the liquid droplet discharge head 1 to discharge the ink droplets from the nozzles 2a.
液滴吐出ヘッドユニット41Y、41M、41C、41Kは、用紙Pの幅以上の有効印字領域を有する。なお、図示例では、液滴を吐出させる方法として圧電方式を用いているが、図示例に限定されるものではなく、例えばサーマル方式等の汎用されている方式を適宜用いることができる。   The droplet discharge head units 41 </ b> Y, 41 </ b> M, 41 </ b> C, and 41 </ b> K have an effective print area that is equal to or larger than the width of the paper P. In the illustrated example, the piezoelectric method is used as a method for ejecting droplets. However, the method is not limited to the illustrated example, and a widely used method such as a thermal method can be used as appropriate.
液滴吐出ヘッドユニット41Y、41M、41C、41Kの上部には、液滴吐出ヘッドユニット41Y、41M、41C、41Kに対応する色のインクを収容するインクタンク42Y、42M、42C、42Kが配されている。各インクタンク42Y、42M、42C、42Kは、インクが各液滴吐出ヘッド1に図示しない配管を経由して供給されるように構成されている。インクタンク42Y、42M、42C、42Kに収容されるインクとしては、例えば水性、油性、溶剤系等の汎用されている各種のインクを適宜用いることができる。   Above the droplet discharge head units 41Y, 41M, 41C, and 41K, ink tanks 42Y, 42M, 42C, and 42K that store ink of colors corresponding to the droplet discharge head units 41Y, 41M, 41C, and 41K are arranged. ing. Each ink tank 42Y, 42M, 42C, 42K is configured such that ink is supplied to each droplet discharge head 1 via a pipe (not shown). As the ink stored in the ink tanks 42Y, 42M, 42C, and 42K, various commonly used inks such as water-based, oil-based, and solvent-based inks can be appropriately used.
搬送手段30は、給紙トレイ50から用紙Pを1枚ずつ取り出して主搬送路31aに供給するピックアップロール33と、主搬送路31a、31b、31d、31e、及び反転搬送路32の各部に配置され、用紙Pを搬送する複数の搬送ロール34と、記録位置102に設けられ、用紙Pを排紙トレイ31方向に搬送する無端ベルト35と、無端ベルト35が張架された駆動ロール36及び従動ロール37と、搬送ロール34及び駆動ロール36を駆動する図示しない駆動モータとを備えている。   The conveying means 30 is arranged in each part of the pick-up roll 33 that takes out the paper P one by one from the paper feed tray 50 and supplies it to the main conveying path 31a, the main conveying paths 31a, 31b, 31d, 31e, and the reverse conveying path 32. A plurality of transport rolls 34 that transport the paper P, an endless belt 35 that is provided at the recording position 102 and transports the paper P in the direction of the paper discharge tray 31, a drive roll 36 on which the endless belt 35 is stretched, and a follower A roll 37 and a drive motor (not shown) for driving the transport roll 34 and the drive roll 36 are provided.
(カラープリンタの動作)
次に、カラープリンタ100の動作を説明する。搬送手段30は、制御部の制御の下に、ピックアップロール33及び搬送ロール34を駆動し、給紙トレイ50から用紙Pを取り出して主搬送路31a,31bに沿って搬送する。用紙Pが無端ベルト35の近傍に差し掛かると、帯電ロール43の静電吸着力によって用紙Pに電荷が付与され、用紙Pは無端ベルト35に吸着する。
(Color printer operation)
Next, the operation of the color printer 100 will be described. The transport unit 30 drives the pickup roll 33 and the transport roll 34 under the control of the control unit, takes out the paper P from the paper feed tray 50, and transports the paper P along the main transport paths 31a and 31b. When the paper P reaches the vicinity of the endless belt 35, electric charge is applied to the paper P by the electrostatic attraction force of the charging roll 43, and the paper P is attracted to the endless belt 35.
無端ベルト35は、駆動ロール36の駆動によって回転移動し、用紙Pが記録位置102に搬送されると、液滴吐出ヘッドユニット41Y、41M、41C、41Kによってカラー画像が記録される。   The endless belt 35 is rotated by the drive of the drive roll 36, and when the paper P is conveyed to the recording position 102, a color image is recorded by the droplet discharge head units 41Y, 41M, 41C, 41K.
すなわち、図1に示す液滴吐出ヘッド1の図示しない液プールは、インクタンク42Y、42M、42C、42Kから供給されたインクで満たされており、液プールからインクが供給孔及び供給路を介して圧力発生室11に供給され、圧力発生室11にインクが貯留される。制御部が、画像信号に基づいて複数の圧電素子13に駆動電圧を選択的に印加すると、振動板15は圧電素子13の変形に伴って撓む。これにより、圧力発生室11内の容積が変化し、圧力発生室11に貯留しているインクが連通孔を介してノズル12aからインク滴として用紙P上に吐出し、用紙Pに画像を記録する。用紙Pは、Y、M、C、Kの画像が順次上書きされ、カラー画像が記録される。   That is, the liquid pool (not shown) of the droplet discharge head 1 shown in FIG. 1 is filled with the ink supplied from the ink tanks 42Y, 42M, 42C, and 42K, and the ink from the liquid pool passes through the supply holes and the supply paths. Is supplied to the pressure generation chamber 11, and ink is stored in the pressure generation chamber 11. When the control unit selectively applies a drive voltage to the plurality of piezoelectric elements 13 based on the image signal, the diaphragm 15 bends as the piezoelectric elements 13 are deformed. As a result, the volume in the pressure generating chamber 11 changes, and the ink stored in the pressure generating chamber 11 is ejected as ink droplets from the nozzles 12a onto the paper P through the communication holes, and an image is recorded on the paper P. . On the paper P, Y, M, C, and K images are sequentially overwritten, and a color image is recorded.
カラー画像が記録された用紙Pは、搬送手段30によって主搬送路31dを経由して排紙トレイ31に排出される。   The paper P on which the color image is recorded is discharged to the paper discharge tray 31 by the transport means 30 via the main transport path 31d.
なお、両面記録モードが設定されている場合は、排紙トレイ31に一旦排出された用紙Pは、再び主搬送路31eに戻り、反転搬送路32を経由して再び主搬送路31bを経由して記録位置102に搬送され、液滴吐出ヘッドユニット41Y、41M、41C、41Kによって前回記録された用紙Pの面と反対の面にカラー画像が記録される。   When the duplex recording mode is set, the paper P once discharged to the paper discharge tray 31 returns to the main transport path 31e again, passes through the reverse transport path 32, and again passes through the main transport path 31b. Then, the color image is recorded on the surface opposite to the surface of the paper P recorded last time by the droplet discharge head units 41Y, 41M, 41C, and 41K.
(第2の実施の形態の効果)
上述した第2の実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
(イ)液滴吐出ヘッド1が小型化されるため、コンパクト化及び低コスト化を達成することができる。
(ロ)高密度な配線領域を有するヘッド本体10によって複数の液滴吐出ヘッド1がユニット化されたカラープリンタ100を得ることができる。
(Effect of the second embodiment)
According to the second embodiment described above, the following effects can be obtained.
(A) Since the droplet discharge head 1 is miniaturized, it is possible to achieve compactness and cost reduction.
(B) A color printer 100 in which a plurality of droplet discharge heads 1 are unitized by the head body 10 having a high-density wiring area can be obtained.
なお、本発明に係わる液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置は、上記各実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、その発明の趣旨を逸脱しない範囲内で様々な設計変更が可能である。上記各実施の形態及び変形例では、圧電素子の電極層への接続にフレキシブルプリント配線基板を用いたが、例えば多層基板を用いてもよい。   The droplet discharge head and the droplet discharge device according to the present invention are not limited to the above embodiments and modifications, and various design changes can be made without departing from the spirit of the invention. is there. In each of the above embodiments and modifications, the flexible printed wiring board is used for connecting the piezoelectric element to the electrode layer. However, for example, a multilayer board may be used.
本発明の液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置は、液滴を吐出することによって高精細な画像情報のパターンを形成することが要請される各種産業分野、例えば高分子フィルムやガラス表面上にインクジェット法を用いてインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルタを形成したり、はんだペーストを基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したり、回路基板の配線を形成する等の電気・電子工業分野、ガラス基板等に反応試薬を吐出してサンプルとの反応を検査するバイオチップを製造する医療分野等の各種の分野で有効に利用される。   The droplet ejection head and the droplet ejection apparatus of the present invention are required to form high-definition image information patterns by ejecting droplets, for example, an ink jet on a polymer film or a glass surface. Electrical and electronic industries, such as ejecting ink using a method to form display color filters, solder paste onto a substrate to form bumps for component mounting, and circuit board wiring It is effectively used in various fields such as the medical field for producing biochips for inspecting the reaction with a sample by discharging a reaction reagent onto a glass substrate or the like.
本発明の第1の実施の形態に係わる液滴吐出ヘッドの要部を概略的に示す要部断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of main parts schematically showing main parts of the droplet discharge head according to the first embodiment of the present invention. 液滴吐出ヘッドの一構成部品である圧力発生素子の一例を概略的に示す部分平面図である。It is a partial top view which shows roughly an example of the pressure generating element which is one structural component of a droplet discharge head. (a)は、液滴吐出ヘッドの一構成部品である配線基板の構造例を概略的に示す部分平面図、(b)は、図3(a)のIII−III線の矢視断面図である。(A) is a partial plan view schematically showing an example of the structure of a wiring board that is one component of a droplet discharge head, and (b) is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. is there. (a)〜(e)は、配線基板の製造工程を模式的に示す説明図である。(A)-(e) is explanatory drawing which shows the manufacturing process of a wiring board typically. (a)〜(c)は、配線基板と圧力発生素子との接合方法を模式的に示す説明図である。(A)-(c) is explanatory drawing which shows typically the joining method of a wiring board and a pressure generation element. 第1の実施の形態における配線基板の配線パターンの実施例を模式的に示す部分平面図である。It is a fragmentary top view which shows typically the Example of the wiring pattern of the wiring board in 1st Embodiment. (a)は、比較例のFPC20の配線パターン23を概略的に示す部分平面図、(b)は、図7(a)のVII−VII線の矢視断面図である。(A) is a partial top view which shows schematically the wiring pattern 23 of FPC20 of a comparative example, (b) is arrow sectional drawing of the VII-VII line of Fig.7 (a). (a)は、第1の実施の形態に係わる配線基板の変形例1を模式的に示す部分断面図、(b)は、配線基板の部分平面図である。(A) is a fragmentary sectional view which shows typically the modification 1 of the wiring board concerning 1st Embodiment, (b) is a partial top view of a wiring board. (a)は、第1の実施の形態に係わる配線基板の変形例2を模式的に示す部分断面図、(b)は、配線基板の部分平面図である。(A) is a fragmentary sectional view which shows typically the modification 2 of the wiring board concerning 1st Embodiment, (b) is a partial top view of a wiring board. (a)は、第1の実施の形態に係わる圧力発生素子の変形例3を模式的に示す部分平面図、(b)は、図10(a)の矢視XB線の部分拡大図、(c)は、図10(a)の矢視XC線の部分拡大図である。(A) is the fragmentary top view which shows typically the modification 3 of the pressure generating element concerning 1st Embodiment, (b) is the elements on larger scale of the arrow XB line of FIG. 10 (a), ( c) is a partially enlarged view taken along line XC in FIG. 本発明の第2の実施の形態であるカラープリンタの構成図である。It is a block diagram of the color printer which is the 2nd Embodiment of this invention.
符号の説明Explanation of symbols
1 液滴吐出ヘッド
10 ヘッド本体
11 圧力発生室
12 ノズルプレート
12a ノズル
13 圧力発生素子
13a 電極駆動部
13b 電極パッド部
13c,13d 延出端部
14 隔壁
15 振動板
16 液滴吐出領域
17 ダミー圧電素子
17a ダミー電極駆動部
17b ダミー電極パッド部
18 ダミー領域
20 フレキシブルプリント配線基板(FPC)
21 はんだバンプ
21a はんだボール
22 ベース層
23 配線パターン
23a 配線
23b バンプランド部
24 カバー層
24a 切残し部
25 電気接合用開口部
26 開口窓部
30 搬送手段
31 排紙トレイ
31a〜31e 主搬送路
32 反転搬送路
33 ピックアップロール
34 搬送ロール
35 無端ベルト
36 駆動ロール
37 従動ロール
41Y、41M、41C、41K 液滴吐出ヘッドユニット
42Y、42M、42C、42K インクタンク
43 帯電ロール
44 プラテン
45 メンテナンスユニット
50 給紙トレイ
100 カラープリンタ
101 筐体
102 記録位置
P 用紙
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Droplet discharge head 10 Head main body 11 Pressure generation chamber 12 Nozzle plate 12a Nozzle 13 Pressure generation element 13a Electrode drive part 13b Electrode pad part 13c, 13d Extension end part 14 Partition 15 Diaphragm 16 Droplet discharge area 17 Dummy piezoelectric element 17a Dummy electrode drive part 17b Dummy electrode pad part 18 Dummy area 20 Flexible printed circuit board (FPC)
21 Solder bump 21a Solder ball 22 Base layer 23 Wiring pattern 23a Wiring 23b Bump land 24 Cover layer 24a Uncut portion 25 Opening portion for electric connection 26 Opening window portion 30 Transport means 31 Paper discharge trays 31a to 31e Main transport path 32 Reverse Conveying path 33 Pickup roll 34 Conveying roll 35 Endless belt 36 Drive roll 37 Followed rolls 41Y, 41M, 41C, 41K Droplet discharge head units 42Y, 42M, 42C, 42K Ink tank 43 Charging roll 44 Platen 45 Maintenance unit 50 Paper feed tray 100 Color Printer 101 Case 102 Recording Position P Paper

Claims (9)

  1. 貯留されている液体を複数のノズルから被吐出面に向けて液滴として吐出する液滴吐出ヘッドであって、
    前記複数のノズル、前記複数のノズルに連通する複数の圧力発生室、及び前記複数の圧力発生室に対応して設けられた複数の圧力発生素子を有するヘッド本体と、
    ベース層、前記ベース層上に形成された配線と電気的に接続されたバンプランド部を有する複数の配線パターン、及び前記複数の配線パターンを被覆したカバー層を有する配線基板とを備えてなり、
    前記カバー層は、前記配線パターンの前記バンプランド部と前記圧力発生素子とをバンプを介して電気的に接続するための複数の電気接合用開口部を有し、
    前記電気接合用開口部が、前記配線パターンの前記バンプランド部よりも小さく形成されてなることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
    A liquid droplet ejection head for ejecting stored liquid as liquid droplets from a plurality of nozzles toward an ejection surface,
    A head body having the plurality of nozzles, a plurality of pressure generating chambers communicating with the plurality of nozzles, and a plurality of pressure generating elements provided corresponding to the plurality of pressure generating chambers;
    A base layer, a plurality of wiring patterns having bump land portions electrically connected to the wiring formed on the base layer, and a wiring board having a cover layer covering the plurality of wiring patterns,
    The cover layer has a plurality of electrical bonding openings for electrically connecting the bump land portion of the wiring pattern and the pressure generating element via bumps,
    The droplet discharge head, wherein the opening for electrical bonding is formed smaller than the bump land portion of the wiring pattern.
  2. 前記配線パターンの前記バンプランド部は、前記電気接合用開口部と同一の大きさのバンプ形成面を有してなることを特徴とする請求項1記載の液滴吐出ヘッド。   The droplet discharge head according to claim 1, wherein the bump land portion of the wiring pattern has a bump forming surface having the same size as the opening for electrical connection.
  3. 前記バンプは、金属メッキ、又ははんだボールにより形成されてなることを特徴とする請求項1記載の液滴吐出ヘッド。   2. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the bumps are formed by metal plating or solder balls.
  4. 前記圧力発生素子は、マトリックス状に配列されてなることを特徴とする請求項1記載の液滴吐出ヘッド。   The droplet discharge head according to claim 1, wherein the pressure generating elements are arranged in a matrix.
  5. 前記圧力発生素子は、位置決め用の第1のアライメントマークを有し、前記配線基板の前記第1のアライメントマークと対応する位置に第2のアライメントマークを有してなることを特徴とする請求項1又は4記載の液滴吐出ヘッド。   The pressure generating element has a first alignment mark for positioning, and has a second alignment mark at a position corresponding to the first alignment mark on the wiring board. 5. A droplet discharge head according to 1 or 4.
  6. 前記圧力発生素子は、平板状の圧電素子と、前記圧電素子に形成された平板状の延出端部とを有し、前記第1のアライメントマークが、前記延出端部により形成されてなることを特徴とする請求項5記載の液滴吐出ヘッド。   The pressure generating element has a plate-like piezoelectric element and a plate-like extension end formed on the piezoelectric element, and the first alignment mark is formed by the extension end. The droplet discharge head according to claim 5.
  7. 前記配線基板の前記カバー層は、前記圧力発生素子と対応する部位に位置決め認識用の開口窓部を有し、前記第2のアライメントマークが、前記開口窓部により形成されてなることを特徴とする請求項5記載の液滴吐出ヘッド。   The cover layer of the wiring board has an opening window for positioning recognition at a portion corresponding to the pressure generating element, and the second alignment mark is formed by the opening window. The droplet discharge head according to claim 5.
  8. 前記第2のアライメントマークが、前記開口窓部内に残存した前記カバー層の切残し部により形成されてなることを特徴とする請求項7記載の液滴吐出ヘッド。   8. The liquid droplet ejection head according to claim 7, wherein the second alignment mark is formed by an uncut portion of the cover layer remaining in the opening window portion.
  9. 複数の圧電素子を駆動することによって、液体を複数のノズルから被吐出面に向けて液滴として吐出する複数の液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置であって、
    前記液滴吐出ヘッドは、
    前記複数のノズル、前記複数のノズルに連通する複数の圧力発生室、及び前記複数の圧力発生室に対応して設けられた複数の圧力発生素子を有するヘッド本体と、
    ベース層、前記ベース層上に形成された配線と電気的に接続されたバンプランド部を有する複数の配線パターン、及び前記複数の配線パターンを被覆したカバー層を有する配線基板とを備えてなり、
    前記カバー層は、前記配線パターンの前記バンプランド部と前記圧力発生素子とをバンプを介して電気的に接続するための複数の電気接合用開口部を有し、
    前記電気接合用開口部が、前記配線パターンの前記バンプランド部よりも小さく形成されてなることを特徴とする液滴吐出装置。
    A liquid droplet ejection apparatus including a plurality of liquid droplet ejection heads that eject liquid as liquid droplets from a plurality of nozzles toward a surface to be ejected by driving a plurality of piezoelectric elements,
    The droplet discharge head is
    A head body having the plurality of nozzles, a plurality of pressure generating chambers communicating with the plurality of nozzles, and a plurality of pressure generating elements provided corresponding to the plurality of pressure generating chambers;
    A base layer, a plurality of wiring patterns having bump land portions electrically connected to the wiring formed on the base layer, and a wiring board having a cover layer covering the plurality of wiring patterns,
    The cover layer has a plurality of electrical bonding openings for electrically connecting the bump land portion of the wiring pattern and the pressure generating element via bumps,
    The droplet discharge device, wherein the opening for electrical bonding is formed smaller than the bump land portion of the wiring pattern.
JP2006102132A 2006-04-03 2006-04-03 Liquid droplet delivering head and liquid droplet delivering apparatus Pending JP2007276157A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006102132A JP2007276157A (en) 2006-04-03 2006-04-03 Liquid droplet delivering head and liquid droplet delivering apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006102132A JP2007276157A (en) 2006-04-03 2006-04-03 Liquid droplet delivering head and liquid droplet delivering apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007276157A true JP2007276157A (en) 2007-10-25

Family

ID=38678152

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006102132A Pending JP2007276157A (en) 2006-04-03 2006-04-03 Liquid droplet delivering head and liquid droplet delivering apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007276157A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009107264A (en) * 2007-10-31 2009-05-21 Brother Ind Ltd Liquid droplet jetting head
JP2009107266A (en) * 2007-10-31 2009-05-21 Brother Ind Ltd Liquid droplet jetting head

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009107264A (en) * 2007-10-31 2009-05-21 Brother Ind Ltd Liquid droplet jetting head
JP2009107266A (en) * 2007-10-31 2009-05-21 Brother Ind Ltd Liquid droplet jetting head

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20180117912A1 (en) Liquid ejecting head and method of manufacturing liquid ejecting head
US8469493B2 (en) Flexible wiring member, liquid droplet jetting head, and method for connecting flexible wiring member and device
US9381737B2 (en) Method of manufacturing a print head
KR101080824B1 (en) Liquid droplet ejection head, liquid droplet ejection device, and image forming apparatus
US7237876B2 (en) Ink-jet head and method for manufacturing the same
TWI273982B (en) Droplet ejection head and droplet ejection apparatus
US8839520B2 (en) Mounted structure, liquid droplet ejection head, liquid droplet ejection apparatus and manufacturing method
US7732989B2 (en) Piezoelectric actuator with terminals on common plane, ink-jet head provided with the same, ink-jet printer, and method for manufacturing piezoelectric actuator
JP6447819B2 (en) Head and liquid ejecting apparatus
US8303093B2 (en) Print head having a polymer layer to facilitate assembly of the print head
US7585060B2 (en) Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus
US20050018021A1 (en) Multi-nozzle ink jet head
JP4604608B2 (en) Composite substrate and inkjet printer
US8166646B2 (en) Method for connecting two objects electrically
US8408683B2 (en) Method of removing thermoset polymer from piezoelectric transducers in a print head
US8176630B2 (en) Method of producing liquid droplet ejection head
US7390079B2 (en) Device mounting structure, device mounting method, electronic apparatus, liquid droplet ejection head, and liquid droplet ejection apparatus
US7357491B2 (en) Liquid ejection head and method of manufacturing liquid ejection head
US8322823B2 (en) Liquid ejecting head, manufacturing method thereof, and liquid ejecting apparatus
JP6565238B2 (en) Liquid jet head
EP3141389B1 (en) Mems device, liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus, manufacturing method of mems device, and manufacturing method of liquid ejecting head
JP5477036B2 (en) Liquid jet head
US7527361B2 (en) Liquid transporting apparatus, actuator unit, and method of producing liquid transporting apparatus
JP5211631B2 (en) Droplet discharge apparatus and manufacturing method thereof
US8613499B2 (en) Inkjet head and manufacturing method of inkjet head